煤矿开采学课程设计Word格式文档下载.docx

1、柱状-。厚度（m）8.4183.0302515岩性描述细砂岩砂岩，坚硬1#煤层=1.40t/m3灰色砂岩2#煤层层,=1.40t/m3灰色细砂岩，中硬、稳定灰色粗砂岩、坚硬某矿第一开采水平上山某采（带）区自下而上开采1#煤层和2#煤层，煤层厚度、层间距及顶底板岩性见以上综合柱状图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1#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。第二章采区地质概况叙述采区范围内煤层赋存条件、煤层走向、倾向、倾角、煤层数目、煤质、煤的自燃性、瓦斯等

2、级、顶底板岩石厚度、岩性、采区地质构造、水文地质条件等，计算采区储量。煤层 地下开采近水平煤层 8缓斜煤层 825中斜煤层 2545急斜煤层 45所给条件煤层倾角为因此为缓斜煤层，薄煤层 1.3m中厚煤层 1.33.5m厚煤层 3.5m所给条件煤层厚度3m因此为中厚煤层。瓦斯等级划分为三级：低瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量10m3/t以下；高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量以上；煤与瓦斯突出矿井，指在采掘过程中发生过煤与瓦斯突出的矿井。CH41.83ml/g即平均在1.83m3/t,最高是5.21m3/t,所以为低瓦斯矿井。该煤层赋存在地下400m，煤层倾角为，为低瓦斯矿井，煤质为无烟煤，颜色为钢灰色，条痕

3、为深黑灰黑色，似金属光泽，硬度和密度在煤中最大。挥发分低，固定碳高，燃点高，不易自燃，火力耐久。采（带）区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层；2#煤层属简单结构煤层，硬度系数f=4，1#煤层和2#煤层属于硬煤层，各煤层瓦斯涌出量也较小。1.确定采区走向长度因为井田走向无大的地质变化,采区走向长度应从技术上可能和经济上有利的原则来确定。区段平巷布置在煤层底板的硬砂岩中，巷道容易维护，采区走向长度可以适当加长。煤层平均倾角为，为缓斜煤层，开采条件较好，采掘机械化程度高，采区集中巷采用皮带运输机，生产能力较大的采区其走向长度为10001500，综采工作面单面布置时，走向长度一般不小于1000m。

4、双面布置时，走向长度不小于2000m。普采双面布置一般为12001500m。因为采区走向长度为2000m，综采工作面双面布置，走向长度设计为2000m。该煤层左右边界各有15m的边界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部留护巷煤柱，故其煤层倾向共有：1000-60=940m的长度，走向长度1500-152=1470m。2.确定区段斜长和区段数目、回采工作面长度采区倾斜长度为940m，走向长度为1470m。采区划分为个区段，每个区段倾斜长度为235m，区段斜长内一般设置一个走向长壁采煤工作面，因此区段斜长就等于采煤工作面长度加上区段平巷宽度和护巷煤柱的宽度，护巷煤柱宽度根据矿山压力的大小和所采取的护巷

5、方法分别为015m厚煤层有煤柱护巷时区段煤柱宽度可达20m。护巷煤柱宽度取15m。一般而言，考虑到设备选型及技术方面的因素综采工作面长度为180250m，巷道宽度为4m4.5m,本采区选取4.5m，且采区生产能力为150万t/a，一个中厚煤层的一个工作面便可以满足生产要求，最终选定个区段，采用沿空掘巷方式,巷道间留较小煤柱，取米，两区段间留有较大煤柱，取30故工作面长度为：L=（1000-302-54-84.5）/4=220m工作面合理长度的验证从煤层地质条件考虑该采区内的三层可采煤层的地质条件较好，无断层，煤层倾角为，煤层厚度适中，顶底板较稳定，瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小

6、，所以布置220米的工作面比较合适。从工作面生产能力考虑工作面的设计生产能力为万吨/年。正规循环每天进六刀，采煤机滚筒截深为600mm，所以1#煤层的工作面实际年生产能力为：3300.632201.40.95=156.4（万吨）能够满足设计生产能力的要求，一个工作面生产就能够满足设计生产能力的要求，并且考虑到其他各个方面对生产的影响，工作面的长度确定的合理。从运输设备及管理水平角度考虑采区生产选用的设备均为国内先进的的生产设备，工作面选用的250米刮板输送机能够利用国内先进的技术，能够与时俱进的跟上技术的发展。由于现在提倡管理人员的知识化、年轻化，所以工作面长度为220米在管理上是毫无问题的。

7、从顶板管理及通风能力考虑该采区的顶板较稳定，工作面可以适当的加长，综采工作面的长度一般在180250m，所以选择的工作面的长度为米较合适。另外，工作面的瓦斯涌出量较低，通风问题能够解决。从巷道布置角度考虑由于采区倾斜方向长为1000米，除去煤柱宽及巷道宽116米，剩余884米，把每个工作面长度定为米，884220=4，正好为工作面。经济合理的工作面工作面的长度与地质因素及技术因素的关系十分的密切，直接影响生产效率，所以根据条件，以高产量、高效率为原则选择合理的工作面长度。合理的工作面以生产成本低，经济效益高为目标。尽量加快工作面的推进速度，减少巷道的维护时间，降低回采总成本，使设备、资源得到最

8、高利用。3、确定采区内工作面数目回采工作面是沿倾斜方向布置，沿走向推进，采用走向长壁法开采。工作面数目：N=（L-S0）/（l+l0）式中：-煤层倾斜方向长度（m）；S0-采区边界煤柱宽度（m）；l工作面长度（m）；l0回采巷道宽度，因采用综采，故取5（m）。N=（1000-302）/（220+10）=4.08，取.4、采区的工业储量、设计可采储量（1）采区的工业储量Zg=HL（m1+m2）Zg-采区工业储量，万t； H-采区倾斜长度，940m；L-采区走向长度，1470m； -煤的容重，1.40t/m3；m1-1#煤层煤的厚度，为3.0米；m2-2#煤层煤的厚度，为Zg=10001500（3

9、.0+3.0）1.4=1260t/aZg1=Zg2=10003.01.4=630t（2）设计可采储量ZK=（Zg-p）CZK-设计可采储量,工业储量，万p-永久煤柱损失量，万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%。Pm1=Pm2=3021.4+15（1000-302）1.4=48.8P-上下两端永久煤柱损失量，左右两边界永久煤柱损失量，万该煤层左右边界各有护巷煤柱。ZK1=ZK2=（Zg1-p1）C1=（630-48.8）0.80=464.965、验算采区采出率对于1#、2厚煤层:C1=C2 =（Zg1-p1）/Zg1C1-采区采出率，%；Zg1

10、1#煤层的工业储量，万tp11#煤层的永久煤柱损失，万，取Zg16%C1=（Zg1-p1）/Zg1=（630-48.8）/630=92.25%80%满足要求。第三章采区生产能力和服务年限采区生产能力和服务年限、采区内同采的工作面个数、工作面配产情况与接续情况，编制采区内回采工作面接替图表、掘进工作面接替图表、回采工作面正规循环作业图表。1、采区生产能力采区生产能力的基础是采面的生产能力，而采面的产量取决于煤层厚度、工作面长度、及推进速度。一个采面的产量A0（万t）可由下式计算A0=LV0MC0式中L采煤工作面长度，m；V0 推进速度，m/a；M煤层厚度或采高，m；煤的密度，t/m3C0采煤工作

11、面采出率，一般取0.930.97,薄煤层取高限,厚煤层取低限；此处取0.95。采煤工作面年推进速度综采面可达10801200m或以上。此处取1200m/a。采煤机截深取0.6m,一天截刀，采用四六制一个班截刀。一天工作面推进速度为5.4m,采煤工作面年推进速5.4m/d330d=1782m/a。因此一个采面生产能力=2201782t。采区生产能力AB=k1k2A0in采区内同采的工作面个数，此处取2；k1采区掘进出煤系数，取1.1左右；k2工作面之间出煤影响系数，n=11，n=2时取0.95,n=30.9。=1.11156.4=1722、采区服务年限T=ZK/（AK）T-采区服务年限，a;A-

12、采区生产能力，172设计可采储量，929.9K-储量备用系数，取1.3。T1=ZK1/（AK）=464.96t/（1721.3）=2.07aT2=ZK2/（A1.3）=2.07a；T1+T2=4.14a。所以采区的服务年限为4.14年。采区内同采的工作面个数为1。3、确定采区内同采工作面数生产能力为t/a,且工作面生产能力为5212t/a。目前开采准备系统的发展方向是高产高效生产集中化，采用提高工作面单产，以一个工作面产量保证采区产量，所以定为采区内一个工作面生产第四章采煤方法选择各煤层采煤方法，确定回采工艺方式、工作面支护形式、支护设备、采煤机和运输类型。1采煤方法的确定单一走向长壁采煤法主

13、要用于缓斜、倾斜薄及中厚煤层或缓斜3.55.0m厚煤层,其采煤系统比较简单。所给条件煤层厚3m，倾角为缓斜中厚煤层，所以选用单一走向长壁采煤法。地质构造简单，煤层赋存条件较好，瓦斯涌出量小。且现代工作面长度有加长趋势，因此采煤工艺选取的是较先进的综采。2.采煤工艺方式的确定（1）选第一煤层，即1#煤层为对象设置采煤工艺。由于1#煤层厚度为3m，属于中厚煤层，硬度系数f=4，结构简单，无断层，故可用综合机械化采煤工艺。综采放顶煤工作面“四六”制作业形式，即三班采煤，一班准备。采煤机截深为0.6m。采煤机割煤高度为3m。工作面回采工艺流程为：采煤机向上割煤、移架采煤机向下装煤推移刮板输送机斜切进刀

14、推移刮板输送机。（2）综采工作面的设备选用国产设备。（3）采煤与装煤落煤方式与采煤机的选择采用综合机械化采煤，双滚筒采煤机直接落煤和装煤。依据采区的设计生产能力确定工作面每天的推进度为5.4m。选择采煤机的滚筒截深为600mm，每天正规循环推进刀，每个循环0.6m，可满足每天至少推进5.4m的要求。，根据煤层的实际情况，煤层厚度为3m，工作面长度为220m，采高3m，工作面推进速度1782m/a。经查采矿设计手册选用MGT375/750采煤机。型采煤机的采高范围1.83.5m,截深为工作面采用自移式液压支架支护移架方式由于采用及时支护方式，而且工作面每天推进刀，所以选择顺序移架方式。顺序式移架

15、速度快，能满足采煤机快速牵引的需要，适用于顶板比较稳定的高产工作面。支护方式：1#煤层f4，选用及时支护。工作面的支架需求量:由/EN工作面支架数目，取整数；工作面长度，m；E架中心距；n=220/1.5=146（架）端头支架由于巷道宽度为5m，而架宽为1.431.59m，因此选架，上下两端共需架。另两架空间用单体支架金属铰接顶梁支护。支撑高度：1.63.8。超前支护方式和距离由于采用综采开采，支撑压力分布范围为2030米，峰值点距煤壁前方5-15m,所以超前支护的距离为20选用单体支柱和金属铰接顶梁支护。铰接顶梁的长度为1000mm。校核支架的强度和高度校核高度经查采矿设计手册得到：在实际使

16、用中，通常所选用的支架的最大结构高度比最大采高大200mm左右。即：HmaxMmax+0.2最小结构高度应比最小的采高小250350mm。Hmin=Mmin-（0.250.35）m已知选用的ZY3400/16/35支撑掩护式支架的最大结构高度为3.5m（Mmax+0.2），满足要求。支架的最小结构高度为1.8mMmin-（0.250.35），满足要求。校核强度q=KMg10-6q 支护强度，Mpa；K作用于支架上的顶板岩石厚度系数，取6；M采高，m；岩石密度，取2.5103Kg/m3;g 10N/Kg。q=61031010-6=0.45MpaQ=qF103KNF为支架支护面积，F5.7251.

17、4508.30m2Q=0.458.30103=3735KNPQ支架的工作阻力，KN；支架的有效工作阻力，KN；支架的支撑效率，取80%P=37350.8=4688.75KN支架工作阻力6000KN，满足要求。3、处理采空区采用全部跨落法处理采空区。第五章工作面开采顺序将采区划分为四个区段，每个区段倾斜长度为235m，一次采一个工作面，。以1#煤层为例,4个区段工作面接替顺序，采用下行开采顺序1#工作面接替顺序图区段1234001002图.11#布置一个综放工作面便可以满足生产设计的要求。1 2 3 41#煤层：K1煤层：（001-002）区段（001-002）区段5（001-002）（说明：以

18、上箭头表示方向为工作面推进顺序。3确定工作面回采巷道布置方式及工作面推进终点位置第六章 采区巷道布置回采巷道布置方式.：单巷沿空掘巷掘进方式。分析：已知采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，同时，各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。因此有利于综合机械化作业，可以充分发挥棕采高产高效的优势。同时，为减小煤柱损失，提高采出率。综合考虑各种因素，采用单巷沿空掘巷掘进方式。这种方式掘出的巷道正处在应力降低区，即好维护又提高了采出率，有取代沿空留巷的趋势。说明：在采区巷道布置平面图内，工作面布置和推进的位置应以达到采区设计产量及安全为准。工作面推进到距回风大巷米处的位置，即为避开

19、采掘超前影响所留设的护巷。1完善开拓巷道为了减少煤柱损失提高采出率，利于灭灾并提高经济效益，根据所给地质条件及采矿工程设计规划，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2#煤层底板下方25m的稳定岩层中，两巷水平间距相距1457.39m2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，煤层赋存条件好，涌水量较小，瓦斯涌出量较小，直接顶较厚且易跨落。同时为减少煤柱损失，提高采出率，降低巷道维护费用，采用沿空掘巷的方式。因此采用工作面布置图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。确定采区巷道布置系统，采区内有层煤，每一层都布

20、置个工作面，根据相关情况初步制定以下两个方案进行比较：方案一：两条岩石上山在距2#煤层底板处岩石中布置两条岩石上山，一条为运输上山，另一条为轨道上山，两上山层位有一定差距，使其分别联结两翼的区段;平巷不交叉；石门联系各煤层。通风路线：新风从阶段运输大巷采区主石门采区下部车场轨道上山中部甩车场区段轨道集中平巷区段联络巷道区段运输平巷工作面区段回风平巷回风石门阶段回风大巷。该方案的特点是：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。方案二：一煤一岩上山处岩石中布置一条岩石运输上山，在2#煤层中布置另一条轨道上山，通风路线：新风从阶段运输大巷采区主石门采区

21、下部车场轨道上山中部甩车场区段轨道集中平巷区段联络巷道区段运输平巷工作面区段回风平巷回风石门阶段回风大巷。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。论证回采巷道布置方式的合理性：岩石工程量达，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。而且又由于煤层较硬，相对来说，轨道上山维护容易一些，费用相对会少。这种布置方式适用于产量不大，服务年限不太长的采区。综上所述，选择一煤一岩上山采区联合布置方式，巷道布置情况见巷道布置图、采区巷道平面图、

22、剖面图，以1#煤层为例。轨道上山布置在最下一层煤为维护条件较好的薄及中厚煤层当中，运输上山布置在底板岩石中。采区服务年限为4年，不太长，产量也不大。因此此方案比较合理。如下图所示：第七章采区生产系统列表说明采区设备主要参数1生产系统单一煤层走向巷道布置图（1）运煤系统在运输上山和运输巷内均铺设有刮板输送机。其运煤路线为：工作面运出的煤，经运输巷、运输上山到采区煤仓上口，通过采区煤仓在采区运输石门装车外运。最后一个区段工作面运出的煤，则有区段运输巷至运输上山，在运输上山铺设一台短刮板输送机，向上运至煤仓上口。（2）运料排矸系统运料排矸采用600mm轨距的矿车和平板车。物料自下部车场3，经轨道上山到上部车场6，然后经回风巷10送至采煤工作面。区段回风巷8，8和运输巷9，9所需的物料，自轨道上山经中部车场7，7送人。掘进巷道时所出的煤和矸石，利用矿车从各平巷运出经轨道上山运至下部车场。（3）通风系统采煤工作面所需的新鲜风流，从采区运输石门进入，经下部车场、轨道上山、中