采矿课程设计.docx

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采矿课程设计

采矿课程设计

绪论

一、目的

1、初步应用《采矿学》课程所学的知识，通过课程设计加深对《采矿学》课程的理解。

2、培养采矿工程专业学生的动手能力，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、设计题目

1、设计题目的一般条件

某矿第一开采水平上山某采（带）区自下而上开采K1、K2和 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3600米，倾斜长度1100米，采（带）区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，K1和K2煤层属简单结构煤层，硬度系数 f=2，各煤层瓦斯涌出量也较小。

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煤层底版下方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。

2、设计题目的煤层倾角条件

（1）设计题目的煤层倾角条件1

煤层倾角条件1：

煤层平均倾角为12°

（2）设计题目的煤层倾角条件2

煤层倾角条件2：

煤层平均倾角为16°

三、课程设计内容

1、采区或带区巷道布置设计；

2、采区中部甩车场线路设计或带区下部平车场（绕道线路和装车站线路）线路设计；

设计采（带）区综合柱状图

柱  状

厚度（m）

岩 性 描 述

————————————————

8.60

灰色泥质页岩，砂页岩互层

---------------------------------------------------

8.40

泥质细砂岩，碳质页岩互层

0.20

碳质页岩，松软

3.5

K1煤层，=1.30t/m3

-----------------------------------

4.20

灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬

------------------------------------------

7.80

灰色砂质泥岩

0.2-0.5

K2煤层

-----------------------------------------

4.60

薄层泥质细砂岩，稳定

················

3.20

灰色细砂岩，中硬、稳定

2.50

K3煤层，煤质中硬，=1.30t/m3

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3.50

灰白色粗砂岩、坚硬、抗压强度60—80Mps

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24.68

灰色中、细砂岩互层

四、进行方式

学生按设计大纲要求，任选设计题目条件中的煤层倾角条1或煤层倾角条件2，综合应用《采矿学》所学知识，每个

人独立完成一份课程设计。

设计者之间可以讨论、借鉴，但不得相互抄袭，疑难问题

可与指导教师共同研究解决。

本课程设计要求方案进行技术分析与经济比较。

第一章.采区巷道布置

第一节．区储量与服务年限

1.1.1采区生产能力选定为150万t/a

1.1.2．采区的工业储量、设计可采储量

一、采区的工业储量

                Zg=H×L×（m1+m3）×γ  （公式1-1）

式中：

Zg----采区工业储量，Mt；

  H----采区倾斜长度，1100m；

    L----采区走向长度，3600m；

   γ----煤的容重，1.30t/m3；

  m1----K1煤层煤的厚度，为3.5米；

m3----K3煤层煤的厚度，为2.50米；

Zg=1100×3600×（3.5+2.50）×1.3

=30.888Mt

Zg1=1100×3600×3.5×1.3

=18.018Mt

Zg3=1100×3600×2.50×1.3

=12.870Mt

设计可采储量  ZK=（Zg-p）×C  （公式1-2）

                  式中：

ZK---- 设计可采储量, 万t；

  Zg---- 工业储量，万t；

  p---- 永久煤柱损失量，万t；

C---- 采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。

本设计条件下取80%。

二、矿井设计储量的计算

采区上下边界采用30m防水煤柱，左右边界采用10m保护煤柱。

保护煤柱煤量计算公式如下：

=（S—S’）×M×γ

式中

——采区保护煤柱量，万t；

S——采区边界内面积，3960000㎡；

S’——保护煤柱内面积，（3600-20）×（1100-60）=3723200㎡；

M——煤层厚度，m；

γ——煤层的容重，t/m3；取值为1.3。

上煤层保护煤柱：

=（3960000-3723200）×3.5×1.3=107.744Wt

下煤层保护煤柱：

=（3960000-3723200）×2.5×1.3=76.96Wt

则采区边界保护煤柱：

=107.744+76.960=184.704Wt，取1.847Mt

上煤层设计储量：

Zs=Zg-Pb=18.018-1.07744=16.941Mt

下煤层设计储量：

Zs=Zg-Pb=12.87-0.7696=12.1Mt

则矿井设计储量：

Zs=16.94+12.1=29.041Mt

三、设计可采储量

矿井设计可采储量：

矿井设计储量乘以采区回采率，为矿井设计可采储量。

Zk=Zs×c

式中Zk——矿井可采储量,Mt；

Zs——矿井设计储量,Mt；

c——采区回采率，中厚煤层0.8

上煤层设计可采储量：

Zk=16.941×0.8=13.553Mt

下煤层设计可采储量：

Zk=12.1×0.8=9.68Mt

则矿井设计可采储量：

Zk=13.553+9.68=23.233Mt

3、计算采区的服务年限

根据《煤炭工业矿井设计规范》规定：

矿井设计生产能力，应根据资源条件、外部建设条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。

具体矿井设计生产能力的确定应考虑如下因素：

（1）资源情况：

煤田地质条件简单，储量丰富应加大矿区规模，建设大型矿井。

煤田地质条件复杂，储量有限则不能将矿区规模定的太大。

（2）开发条件：

包括矿区所处的地理位置、交通条件、用户、供电、供水、建筑材料及劳动力来源等，条件好者应加大开发强度和矿区规模；否则应缩小规模。

（3）国家需求：

对国家煤炭需求量的预测是确定矿区规模的一个重要依据。

（4）投资效果：

投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之，则缩小规模。

具体结合矿情况：

井田储量丰富，煤层赋存稳定，厚度均匀变化很小，顶底板条件好，地质构造简单，无大断层发育，开采条件简单，又煤质好为优质无烟煤，市场需求状况好，经济效益好，但受高瓦斯煤层限制不适宜建特大型矿井，为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭外运条件等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为150Wt/a。

矿井服务年限的计算公式为：

式中T——矿井的服务年限，a；

Zk——矿井的可采储量，万t；

K——矿井储量备用系数，取K=1.5；

A——矿井设计生产能力，万t/a。

则矿井服务年限T=2323.3/150×1.4=11.06a

4、验算采区采出率

采区采出率=×100%

采区实际出煤量=（S-s）×M×R×C1

式中：

S——采区面积，3723200㎡

s——区段面积，区段数为5个，上下保护煤柱宽30m,区段煤柱宽10m,上下山相距20m，区段面积=（30×2+20）×1100+（5-1）×10×（3600-10×2）=231200m2；

M——煤层厚度，m；

R——容重，1.3t/m3；

C1——工作面采出率，厚煤层0.93，中厚煤层0.95；

上煤层实际出煤量=（3723200-231200）×3.5×1.3×0.95=15.094Mt

则上煤层采出率=15.094/18.018=83.8%

下煤层实际出煤量=（3723200-231200）×2.5×1.3×0.95=10.782Mt

则中厚煤层采出率=10.782/12.87=83.78%

根据《煤炭工业设计规范》规定：

采区采出率：

厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.8，薄煤层不低于0.85。

符合《煤炭工业设计规范》规定。

第二节采区内的再划分

1、回采工作面长度的确定

影响工作面长度的因素有煤层赋存条件、机械设备及技术特征、巷道布置等。

该采区的煤层特征，其煤层赋存条件好，地质条件简单，所以该矿井设计为综合机械化程度比较好的现代化矿井。

要求工作面的较大的生产能力，故选用较长的工作面。

一般综采工作面的长度范围为200～300m，但由于综采设备的改进，管理水平的提高，以及各区段之间的关系，为了能够使工作面的生产能力达到设计的要求，设计工作面的长度为220m.

2、工作面的推进方向和推进度

由于前进式的工作面和巷道的维护条件比较好，工作面的推进方向确定为前进式。

综采工作面的走向长度一般不宜小于1000m。

另外，考虑到工作面搬迁次数及煤损随工作面推进距离之间的关系，结合矿井设计生产能力所选用滚筒采煤机的技术参数，可得出综采工作面的推进度为：

V=0.6×6×330=1188m/a

3、采区内的工作面数目

L=（1100-2×30）/220=4.727个取5个区段，实际区段斜长为208m

巷道宽4m，区段保护煤柱10m

工作面实际长度L=208-4×2-10=190m

4、工作面生产能力

工作面生产能力采用下式计算：

式中

——工作面生产能力，万t；

——采煤工作面长度，m；

——工作面推进度，V0=0.6×6×330=1188m/a，其中，0.6m为采煤机截深，6为每天进刀数，330为年工作日数；

——采高，m；

——煤的容重，

=1.3t/m3；

——采煤工作面采出率，中厚煤层0.95

上煤层A1=LV0MRC0=190×1188×3.5×1.3×0.95=97.567Wt

下煤层A3=LV0MRC0=190×1188×2.5×1.3×0.95=69.691Wt

采区生产能力为

=

×（A1+A3）

式中

——采区生产能力，万t；

——采区掘进出煤系数，取

=1.1；

则

=

×（A1+A3）=1.1×（97.567+69.691）=167.258万t

第三节确定采区巷道布置及生产系统

1、布置上山数目、位置及进行方案关于技术经济比较：

方案一一煤一岩上山布置，运输上山布置在k3煤层底板下20m处，轨道上山布置在煤层中。

方案二两条煤层上山布置，两条上山均布置在k3煤层中

方案三两条岩石上山布置，两条上山均布置在k3煤层底板下方25m处

2、可行性方案选择

（1）技术因素比较

①煤层上山：

上山布置在煤层中，掘进容易、费用低，速度快，联络巷道工程量少，生产系统较简单，并可补充勘探资料。

改进支护、加大上山煤柱尺寸可改善上山维护条件，但会增加一定的煤炭损失。

煤层上山的维护难度取决于采深、煤层的强度和厚度、顶底板岩性、煤柱大小和服务时间。

采用煤层上山，随着采煤工作面向上山方向推进，上山将逐渐承受工作面前支承压力影响，其受采动影响的程度与煤柱宽度和处于一侧采动还是两侧采动有关。

②岩石上山：

上山布置在岩层中，掘进速度慢，准备时间长，受煤层倾角变化和走向断层影响小，特别是维护条件好，维护费用低，原因是巷道围岩较煤层坚硬