采矿工程课程设计文字说明2

1采矿工程课程设计指导老师：吕秀江学生：周连清班级：06采矿3班学号：0600203242目录第一章设计指导思想………………………………………………1第二章采区地质概况………………………………………………2第三章采区生产能力和服务年限…………………………………4第四章采煤工艺方式………………………………………………8第五章采区巷道布置………………………………………………22第六章采区下部车场………………………………………………31第七章采区主要经济指标…………………………………………353第一章设计的指导思想1.1实践课程的性质采矿工程专业课程设计是采矿工程专业学生一项实践性的教学环节。是在“矿山压力及其控制”、“井巷工程”、“采煤方法”、“矿井设计”等课程的理论教学和生产实习的基础上，通过采区设计把理论知识融会贯通于实践的综合性的教学过程。加深对采矿工程专业所学理论的认识和理解，提高对就业岗位的感性认识；使我们在课程设计过程中，独立完成教学要求，提高设计工作能力；使我们能熟练采区设计内容级步骤，提高和培养学生文字编写、绘图、计算和分析问题、解决问题的能力。1.2通过采区设计要达到下列目的1.系统地灵活运用和巩固所学的理论知识；2.掌握采区开采设计的步骤和方法；3.提高和培养学生文字编写、绘图、计算和分析问题、解决问题的能力。1.3实践课程教学的基本要求1.加深对采矿工程专业所学理论的认识和理解，提高对就业岗位的感性认识；2.使学生在课程设计过程中，独立完成教学要求，提高设计工作能力；3.使学生能熟练采区设计内容级步骤，提高和培养学生文字编写、绘图、计算和分析问题、解决问题的能力。第二章采取地质概况一、设计内容及设计条件本次课程设计的内容为：根据所给条件作河北某矿1采区的采区设计，采区的原始条件如下：煤层特征本采区勘探类型为二类一型，即中等构造，为缓倾斜煤田，煤层倾角一般为49o～19o，平均13o，只有较大断层附近倾角略陡些。地层时代煤层号煤厚煤层结构煤层间距（米）稳定程度顶板岩性底板岩性可采程度备注最小～最大平均（点数）山西组11.52～2.842.15较简极不稳定粉砂岩及砂岩粉砂岩可采2028.54～15.6812.15较简单不稳定粉砂岩及砂岩粉砂岩可采69太原组60～1.80.76（156）简单局部有一层夹矸极不稳定粉砂岩细砂岩粉砂岩或泥岩局部可采62～8980～3.741.26（117）简单局部有夹矸一层极不稳定石灰岩局部泥岩粉砂岩岩浆岩局部可采4.7～18.890.38～9.282.85（139）较复杂有2～5层夹矸较稳定粉砂岩粉砂岩可采表1可采煤层特征一览表煤质特征井田煤质是单一牌号的无烟煤。①灰分：以1号煤层及2号煤层灰分最低，属中灰煤。煤层2#视密度t/m31.50表2一采区各煤层平均视密度表5级别煤层低灰10～15中灰15～25富灰25～40高灰40备注2号煤11.18～14.7613.57（16）15.09～23.6118．86（30）25.48～37.6029．76（7）低～中表3煤质灰分表②水分、挥发分和全硫水分一般在4.96%左右，个别点达到8～9%。挥发分各煤一般在3.88～4.99%，垂向变化幅度不大，基本上是由浅到深逐渐减小，亦即随变质程度逐渐加深。硫分2号煤层（0.48%）、1号煤层（0.48%）属低硫煤，而其它煤层属中～高硫煤，全硫中以黄铁矿硫和有机硫为主，易脱硫。各煤层发热量相差不大，最小31.72MJ/kg，最大33.21MJ/kg。项目煤层Mad（%）Ad（%）Vdaf（%）FCd（%）St.d（%）P（%）Qb（MJ/kg）煤质牌号14.1922.544.6774.680.480.110833.05WY24.6818.784.3375.610.480.07533.03WY表4可采煤层及局部可采煤层煤质分析成果表③瓦斯、煤尘、煤的自燃性和地温：.矿井鉴定等级为低瓦斯矿井，瓦斯绝对涌出量7.400m3/min，相对涌出量3.800m3/td；煤炭为三类不易自燃；煤尘爆炸指数为3.83%，不具有爆炸性。地温未做过测试。④含水层特征：井田内的含水层自下而上主要有奥陶系中统石灰岩、石炭系上统大青灰岩、伏青灰岩、野青灰岩、二叠系砂岩及第四系砂砾石层。矿井正常涌水量100m³/h，最大220m³/h。煤的风化和氧化井田内未见与第四系接触的煤层，从各钻孔煤质指标上看，本井田未见明显6的风氧化煤。瓦斯经鉴定本矿井为低瓦斯矿井，1#煤瓦斯绝对涌出量4.5m3/min，2#煤瓦斯绝对涌出量3.5m³/min。煤尘精查地质报告中根据本井田主要可采煤层共33个煤尘样的测定分析，各煤层均有煤尘无爆炸危险。自燃根据勘探中对可采煤层39个煤样所做燃点试验分析可知，各煤层均属不易自燃煤层。地温根据70个钻孔井温测量结果分析，本井田地温梯度在距地表深度1100m以上为1.49～2.81℃/100m，低于或接近正常地温梯度（3℃/100m）；仅在距地表深度1100～1200m之间地温度为3.1℃/100m，略高于正常地温梯度。因此，本井田属于正常地温梯度区。第三章采区生产能力和服务年限3.1.1采区工业储量采区工业储量为Q=S×M×γ=2378350×12.15×1.50=4334.5万吨；S——采区面积，m2；M——煤厚，m；γ——容重，t／m3；3.1.2采区煤柱损失：煤柱尺寸的确定采区内的煤柱主要是采区边界煤柱、采区上山保护煤柱以及水平大巷保护煤柱。为防止采空区矸石的冒落，采区两边各留设10m的采区边界煤柱。本采区处于井田的边缘，其上边界和右边界是井田边界，留设30m井田边界煤柱，水平运输大巷布置在距2号煤层底板12m下的稳定粉砂岩岩石中。采区上山布置在岩层中，7留设煤柱造成岩巷矿山压力集中，并造成煤柱损失，故不留设保护煤柱。采区内地质构造情况简单，无断层、褶皱、陷落柱及其它影响回采的复杂地质构造，所以采区内不留设此类煤柱。下区段平巷采用沿空掘巷采用留2m小煤柱。采区煤柱留设方法见表1－1。煤柱井田边界煤柱水平主要大巷采区边界煤柱区段隔离小煤柱宽度（m）3040102表1－1采区煤柱尺寸P=(1160+2088)×10×12.15×1.5+(810+814+1278)×30×12.15×1.5+810×40×12.15×1.5=232.7万吨；3.1.3采区生产能力1）本采区初步设计为为两个工作面生产。采用预采顶分层和放顶煤相结合的采煤方法。两个工作面一为预采顶分层工作面，一为放顶煤工作面。预采顶分层工作面的生产能力由式1－1计算：A0=LV0MγC01－1式中：L——工作面长度，m；M——煤层厚度，m；V0——工作面年推进长度，m/年；γ——煤层容重，t／m3；C0——工作面回采率，取c＝0.93。则A0=190×900×3×1.50×0.93=71.5万吨/年放顶煤工作面的生产能力由式1－2计算：A1=LV1MγC11－28式中：L——工作面长度，m；M——煤层厚度，m；V1——工作面年推进长度，m/年；γ——煤层容重，t／m3；C1——工作面回采率，取C1＝0.87则A1=190×900×9.15×1.50×0.93=218.2万吨/年2）采区生产能力采区生产能力由式1－3计算：AB=k1k2A0i1－3式中：AB——采区生产能力；k1——采区掘进出煤系数，取为1.1；k2——工作面之间出煤影响系数，由于同采的工作面个数为1，故k2=1；A0i——工作面生产能力；则AB=1.1×1×（71.5+218.2）=318.6万吨/年。预设计矿井产量为300万吨/年，故采区将能满足矿井产量要求。3.1.4采区的可采储量采区的可采储量Z按下式计算：Z=(Q-P)×C1－4式中：Q——采区工业储量；P——各种永久煤柱的储量之和；C——采区回采率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.80；薄煤层不低于0.85；本矿取0.8。9则Z=(Q-P)×C=（4334.5-232.7）×0.8=3281.4（万吨）由此可得本采区的可采储量为3281.4万吨。采区的服务年限的计算：T=Z/(A×K)1—5式中：T——采区设计服务年限，年；Z——采区可采储量，3281.4万吨；A——采区设计生产能力，300万吨/年；K——储量备用系数，取1.4；由1—4式得：T=3281.4/(300×1.4)=7.8年；3.1.5验算采区采出率C1=(Zg-p1)/Zg1-----(公式1-5)式中：C-----采区采出率，%；Zg1----K1煤层的工业储量，万t；p1----K1煤层的永久煤柱损失，万t，C1=(Zg1-p1)/Zg1=(4334.5-232.7)/4334.5=94.6%75%10第四章采煤工艺方式第1节煤层的地质特征本设计的煤层的地质特征如下：地层时代煤层号煤厚煤层结构煤层间距（米）稳定程度顶板岩性底板岩性可采程度备注最小～最大平均（点数）山西组11.52～2.842.15较简极不稳定粉砂岩及砂岩粉砂岩可采2028.54～15.6812.15较简单不稳定粉砂岩及砂岩粉砂岩可采69太原组60～1.80.76（156）简单局部有一层夹矸极不稳定粉砂岩细砂岩粉砂岩或泥岩局部可采62～8980～3.741.26（117）简单局部有夹矸一层极不稳定石灰岩局部泥岩粉砂岩岩浆岩局部可采4.7～18.890.38～9.282.85（139）较复杂有2～5层夹矸较稳定粉砂岩粉砂岩可采根据可采煤层的特征表，该煤层群为平均倾角13°的缓倾斜中厚煤层，在采区范围内，煤层结构单一，赋存不稳定，上层煤厚12.15米。11第2节采煤方法和回采工艺4.2.1采煤方法的选择结合煤层的条件，可设计放顶煤和分层开采两种回采工艺：放顶煤具有高产、高效、安全可靠、经济效益好、掘进率低等优点，但是放顶煤的缺点是采出率不高，只有75%，浪费了大量的煤炭资源。不符合国家对资源可持续发展的要求。分层开采时，工作面的采出率较高，但是分层开采效率不高，而且对本煤层的煤厚变化范围较大（8.54-15.68m）适应性不好。结合两者的优点，决定采用预采顶分层网下放顶煤开采方法，预采顶分层将煤厚降低至放顶煤的合理高度6-10m，同时网下放顶煤时，顶网起到了隔离矸石的作用，放顶煤的采出率可提高至95%。4.2.2工艺的确定采煤工作面采用预采顶分层综放走向长壁后退式全部跨落法的综合机械化法采煤。工作面采用采煤机落煤、装煤，刮板输送机运煤，顺槽使用转载机和破碎机及可伸缩胶带输送机，顶分层采用铺网液压支架，顶板随液压支架的前进而跨落。放顶煤工作面采用综放支架，由于顶煤的厚度较大，采用三采一放。4.2.3工艺流程工作面回采工艺流程为：采煤机斜切进刀向上割煤→推移刮板输送机→采煤机向下割三角煤→采煤机上行割煤。121、落煤方式采用综合机械化采煤，双滚筒采煤机直接落煤和装煤。每天正规循环推进6刀，每个循环0.6m，可实现每天至少推进3.6m的推进度。根据煤层的实际情况，经查《采矿设计手册》，选用采煤机型号为MLQ2-180。2、运煤采煤工作面采用可弯曲刮板输送机运煤，运输平巷采用转载机和胶带运输机运煤。3、进刀方式为了合理利用工作时间，提高效率。采用割三角煤的端头斜切进刀双向割煤方式，见图4-1。图4-1采煤机进刀方式-AA--AA--AA--AA-134、采空区处理采用全部垮落法处理采空区4.2.4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、机械装备及技术特征、巷道布置。该采区的煤层赋存条件好，地质条件简单。该矿井设计为综合机械化程度高的现代化矿井，要求工作面有较大生产能力，故选用较长的采煤工作面。一般综采面的长度范围为150～200m，本设计选择工作面的长度为190m。采区倾斜长度为1300m，采区工作面长度定为190m，4.2.5作面长度合理性的检验按预采顶分层和综放两个工作面同时生产验算：1.按通风条件进行L≤vMBCf/QbcPn式中L-----依工作面通风能力确定最大长度，m；v-----工作面内允许最大风速，v=4m/s；B-----工作面内最