《煤矿开采学》课程设计实例Word下载.docx
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第四节采区中部甩车场·
11
第二章采煤工艺设计·
·
第一节采煤工艺方式的确定·
第二节工作面合理长度的确定·
15
第三节采煤工作面循环作业图表的编制·
16
小结·
18
绪论
一、课程设计的性质、目的和任务
（一）课程设计的性质
《煤矿开采》是安全工程专业学生必修的一门专业理论课程。
安全工程课程设计是在高年级学生学完《煤矿开采》课程后的一次集中式的综合设计，是一次重要的实践性教学环节。
（二）设计的目的和任务
1.初步应用《煤矿开采》课程所学的知识，通过课程设计，加深对《煤矿开采学》课程的理解。
2.培养安全工程专业学生动手能力，对编写采矿技术文件，包括编写设计说明书及绘制设计图纸进行初步锻炼。
3.为毕业设计中编写毕业设计说明书及绘制毕业设计图纸打基础。
二、课程设计的主要内容
（一）设计题目的一般条件（下例为假想矿井）
某矿第一开采水平上山某采（带）区自下而上开采K1、K2、K3煤层，煤层厚度、层间距及顶底板岩性见综合柱状图。
该采（带）区走向长度3000m，倾斜长度1100m，采（带）区内煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，K1煤层属简单结构煤层，硬度系数f=2，K2和K3煤层属中硬煤层，各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。
设计矿井的地面标高为+30米，煤层露头为-30米。
第一开采水平为该采（带）区服务的一条运输大巷布置在K3煤层底板下方25米处的稳定岩层中，为满足该采（带）区生产系统所需的其余开拓巷道可根据采煤方法不同由设计者自行决定。
（二）设计题目的煤层倾角条件
1.煤层平均倾角为12°
。
2.煤层平均倾角为25°
采区综合柱状图
柱状
厚度（m）
岩性描述
_____________
20.3
灰色泥质页岩，砂页岩互层
————
10.40
泥质细砂岩，碳质页岩互层
——————
0.20
碳质页岩，松软
______________
5.20
灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬
.....................
8.20
灰色细砂岩，中硬，稳定
1.50
K3煤层，煤质中硬，γ=1.30t/m³
3.20
灰白色粗砂岩，坚硬，抗压强度60~80MPa
24.68
灰色中、细砂岩互层
第一章采区巷道布置
第一节采区储量与服务年限
一、采区的生产能力定为120万t/a，煤层平均倾角为8°
（一）计算采区的工业储量、设计可采储量
1.采区的工业储量
式中：
——采区工业储量，万t；
——采区倾斜长度，1100m；
——采区走向长度，3000m；
——煤的厚度，M=1.5m
——煤的容重，1.30t/m³
；
Z=1100×
3000×
1.50×
1.3=943.8万t
2.设计可采储量
——设计可采储量,万t；
——工业储量，万t；
——永久煤柱损失量，万t；
——采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。
分别取左右边界煤柱各20m，上部防水煤柱与下部护巷煤柱各30m，中部留60m停采线煤柱，则
=[3000×
30×
2+（1100-30×
2）×
（20×
2+60）]×
1.3=55.38万t
万t
3.采区服务年限
式中：
——采区服务年限，a;
——采区生产能力，120万t；
——设计可采储量，万t；
——储量备用系数，取1.4。
a
取T=22年
4.验算采区回采率
——采区回采率，%；
——煤层的工业储量，万t；
——煤层的永久煤柱损失，万t；
对于煤层:
则、、均满足采区回采要求。
第二节采区或带区内的再划分
一、确定工作面长度及采区区段数目
煤层左右边界各有20m的边界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部留30m护巷煤柱。
因为该矿地质构造简单，煤层附存条件较好，瓦斯涌出量小，另外现代工作面长度有加长趋势，且采煤工艺选取的是较先进的综采。
结合我国实际情况以及考虑到设备选型及技术方面的因素，综采工作面长度一般为180～250m，巷道宽度为4m～4.5m,本采区选取4.5m，且采区生产能力为120万t/a，一个中厚煤层的一个工作面便可以满足生产要求。
采用沿空掘巷方式,巷道间留较小煤柱，取5米。
采煤工作面长度为：
——工作面长度，m；
——区段平巷宽度，m；
——采区倾向长度，m；
——采区上下边界预留煤柱宽度，m；
——护巷煤柱宽度，m；
——区段数目，个；
=[1100-2×
25-5×
（n-1）-4.52n]/n（180,250）
则3.96<
n<
5.39，取n=5，则=195m。
二、确定工作面生产能力
Qr=A/（T×
1.1）
式中 A——采区生产能力，120万t/a；
Qr——工作面生产能力，t/天；
T——每年正常工作日，330天。
故：
1.1）=120/（330×
1.1）=3305.79t
三、确定工作面数目
式中——工作面数目，个；
——采区倾向长度，m；
——边界煤柱宽度，m；
——工作面长度，m；
——区段回采巷道宽度，m；
带入数值得，
取5，所以工作面数目为5个。
目前，煤炭企业生产系统向高产高效集中化生产的方向发展，新建大型化矿井均朝“一矿一井一面”的设计思想改革，提高工作面单产，用一个工作面的产量来保证整个矿井的设计生产能力。
为适应现阶段煤炭行业的知道规范，本采区设计一个采煤工作面。
其工作面接替顺序为左右两翼跳采方式。
工作面接替顺序图
对于K3煤层：
3101
停
采
线
60m
3102
3103
3104
3105
3106
3107
3108
3109
3110
K3煤层工作面接替顺序：
3101→3102→3103→3104→3105→3106→3107→3108→3109→3110
注：
箭头表示回采工作面的接替顺序。
第三节确定采区内准备巷道布置和生产系统
一、完善开拓巷道
为了缩短采区准备时间并提高经济效益，根据所给地质条件，在第一开采水平中，把为该采区服务的运输大巷和回风大巷均布置在煤层底板下方25m的稳定岩层中。
二、确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较
首先确定回采巷道布置方式，由于地质构造简单，无断层,煤层赋存条件好，涌水量较小，瓦斯涌出量较小，无自然发火倾向,煤层直接顶为碳质页岩，薄且易跨落，、煤层直接顶较厚且稳定。
同时为减少煤柱损失，提高采出率，降低巷道维护费用等，采用沿空掘巷的方式。
因此采用工作面布置图（见下文）所示工作面接替顺序，就能弥补沿空掘巷时工作面接替复杂的缺点。
根据相关情况初步制定以下两个采区上山布置方案进行比较：
方案一：
两条岩石上山
将两条上山都布置在K3煤层底板岩石中，轨道上山布置在距离底板10m处，运输上山布置在距离底板15m处，两上山分别联结两翼的区段，平巷不交叉。
其布置特点为，岩石工程量大，掘进费用高，联络石门长。
但维护条件好，维护费用低，有利于通风，运输能力大。
方案二：
一岩一煤上山
将两条上山分别布置在K3煤层的底板和煤层中，运输上山布置在距离K3底板10m处，轨道上山布置在K3煤层中。
特点：
节省了一条岩石上山，相对减少了岩石工程量。
但轨道上山不易维护，维护费用高，需要保护煤柱。
技术经济比较：
掘进费用表
工程名称
方案
方案一
方案二
单价
（元）
工程量
费用
（万元）
上山（m）
1578
1100×
2
416.6
1284
1100
208.3
169.49
联络巷（m）
1152
20×
4
11.06
合计
427.66
388.85
维护费用表
单价（元）
40
2×
22
232.32
90
116.16
261.36
80
4×
16.90
249.22
394.42
维护费用表
费用汇总表
总费用
掘进（万元）
维护（万元）
井巷辅助费（万元）
50.25
2.97
合计（万元）
727.13
786.24
两者费用相差不大，经济上认为两者相同。
综合其他因素，选择双岩巷上山采区联合布置方式，巷道布置情况见采区巷道平面图、剖面图。
三、确定工作面回采巷道布置方式
由于采区内煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。
结合综放面特点，故采用双沿空掘巷掘进方式。
但由于巷道断面较大，要求采用强度较高的支护材料。
四、工作面推进位置的确定
在采区巷道布置中，工作面布置及推进到的位置应以达到采区设计产量安全为准，工作面应推进到距上山20m停采线位置处，即为避开采掘超前影响而留设的护巷煤柱处。
五、确定通风布置系统
采区通风路线:
新风从阶段运输大巷→采区主石门→采区下部车厂→轨道上山→中部甩车场→区段运输平巷→采煤工作面→区段回风平巷→回风石门→阶段回风大巷。
六、采区上部和下部车场选型
（1）考虑到采用采区上部平车场有车辆运行顺当、调车方便等优点，确定采用上部平车场。
（2）由于采区生产能力大，故下部车场可选择大巷装车式下部车场，装车站采用折返式
调车。
辅助提升下部车厂采用底板绕道式。
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