采矿工程课程设计VIP

1采矿学课程设计设计题目:采矿工程 助学院校:河南理工大学 自考助学专业:采矿工程 姓名: 自考助学学号: 040213201321 成绩: 指导教师签名: 河 南 理 工 大 学 成 人 高 等 教 育2O 年 月 日2前言 1基础条件 2 第一章 巷道断面设计 21 选择巷道断面形状选择 22.1确定巷道净宽度 B 22.2确定巷道拱高 h0 22.3确定巷道壁高 h3 22.4确定巷道净断面面积 S和净周长 P 32.5用风速校核巷道净断面面积 42.6 选择支护参数 42.7选择道床参数 42.8确定巷道掘进断面面积 43 布置巷道内水沟和管线 44 计算巷道掘进 55 绘制巷道断面施工图 6第二章 课程设计的收获和建议 8参考资料 83原始条件井田境界：井田走向长度 7000m，煤层倾斜长度 1600m。煤层埋藏特征：煤层厚度 m1=2.9m，m 2=2.8m；煤层倾角 =17 0，层间距 H=10m；表土层厚 30m，风化带深度 10m；m 1煤层顶板为砂质页岩，底板为砂岩；m 2煤层顶板为砂岩，底板为粉砂岩；煤层埋藏稳定，井田无较大构造；地面标高+220m。煤的容重： 1= 2=1.35t/m3。矿井开采技术条件：矿井正常涌水量 Q 正 =200m3/h；矿井最大涌水量 Q 大 =300m3/h；矿井相对瓦斯涌出量 q=7.5m3/dt；煤有自燃性，自然发火期 11个月；煤尘有爆炸性。第一章 井田地质特征、矿井储量及设计生产能力1.1 井田地质特征煤层埋藏条件：煤层厚度 m1=2.9m，m 2=2.8m；煤层倾角 =17 0，层间距H=10m；表土层厚 30m，风化带深度 10m；m 1煤层顶板为砂质页岩，底板为砂岩；m2煤层顶板为砂岩，底板为粉砂岩；煤层埋藏稳定，井田无较大构造；井田内的主要地质构造：断层性质和要素、褶曲分布形态。矿井开采技术条件：矿井正常涌水量 Q 正 =200m3/h；矿井最大涌水量 Q 大=300m3/h；矿井相对瓦斯涌出量 q=7.5m3/dt；煤有自燃性，自然发火期 11个月；煤尘有爆炸性。 表 1-1 煤层及顶底岩性特征序号煤层名称倾角（0）煤层平均厚度（m）层间距（m ）容重(t/m2)硬度(f)煤层生产率(t/m2)围 岩性 质备注4顶板 底板1 M1 17 2.9 10 1.3 砂质页岩砂岩2 M2 17 2.8 10 1.3 砂质页岩砂岩1.2 井田范围及储量1.2.1井田范围：沿走向长度、沿倾斜长度、井田内煤层面积。1.2.2矿井工业储量：勘探(精查)地质报告提供的“能利用储量”中的 A、B、C 三级储量。1.2.3矿井工业储量矿井设计储量储量计算的方法采用地质块段法和煤层底板等高线综合方法计算。储量计算公式为：Z 工业=s.d. .cos 式中：Z 工业矿井工业储量 s块段水平面积 d块段采用煤层的平均厚度 煤的容重，取 =1.4t/m 3 每一块段的平均倾角 Z 工业=7244.16 万 t如表 2-2-1 矿井工业储量汇总表简单 中等 复杂地质开采条件储量级别比例（）井型 大型中型小型大型中型小型中型小型井田内 A+B 级储量占总储量的比例40 35 25 35 40 20 25 15第一水平内 A+B 级储量占本水平储量比例70 60 40 60 50 30 40 不作具体规定第一水平内 A 级储量占本水平储量的比例40 30 15 30 20 不作具体规定不要求表 2-2-1 矿井高级储量比例52-2-2 矿井工业储量汇总表工业储量（万吨） 备注煤层名称 A B A+B C A+B+C戊 9-10 3769.92 2735.04 6504.96 739.2 7244.16 符合总计 3769.92 2735.04 6504.96 739.2 7244.16 符合1.2.4矿井设计储量矿井设计储量既为工业储量减去设计计算的断层煤柱，防水煤柱，井田境界煤柱和地面建筑物、构筑物的保护煤柱，所占煤柱损失后的储量。因矿区内村庄全部搬迁，无须保护煤柱，故储量为：Z 设计=Z 工业-Z 断层-Z 防水境界保护煤柱一般为 2030m ，取 20m，Z 境界=93.24 万 t防水煤柱：由于南部露头处风化带深 128m，故风化带可兼作安全防水煤柱，另留 2m煤柱隔离风化带、煤层与可采煤层。Z 防水=308.49 万 t1.2.5矿井设计可采储量矿井设计储量减去工业场地保护煤柱，矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率即是矿井设计可采储量。矿井中设计可采储量：Z 可采=（Z 工业-P）C式中：Z 可采矿井设计可采储量，万 t Z 工业 矿井工业储量，万 t P永久煤柱，工业场地，主要巷道保护煤柱之和，万 t C采区采出率，取 0.95工业广场保护煤柱计算：根据采矿工程专业实际教学大纲及指导书表 2-2 矿井工业广场占地面积指标，年产90 万 t 的矿井，工业广场占地面积指标为 1.2 公顷。则工业广场长 310m,宽 350m，根据6测量学 、 采矿学 、 开采损害学有关知识及查采矿设计手册 ，利用垂直剖面法计算煤柱保护煤柱计算公式：P 工业 =A 平m /cos式中 P 工业工业广场保护煤柱石， 万 t A 平煤柱平面面积 m2 m煤层厚度，m 煤的容重 1.4t/m3 煤层倾角 =50查得该矿有关移动角分别为：下山移动角 =550，上山移动角 =730，走向移动角=730，松散层移动角 =450，松散层厚度为 15m。如下表：表 2-2-3 工业广场保护煤柱设计参数表煤层倾角煤厚（m） （ ） 埋深（m）17 10 45 73 55 73 210长方形 abcd 的面积为工业广场总占地面积，为 310350=108500m2煤层在保护范围中央处的埋藏深度 450 m,地面标高为零，松散层厚 h=15m,煤层厚度3.0m，查表确定护围带厚度为 15m。作图如下：确定梯形 ABCD 的面积为保护煤柱压煤面积确定AD=720m，BC=640m ，MN=920m, 计算得保护煤柱计算压煤储量为：P 工业=（720+60）9201/231.41/cos =263.75 万吨7工业广场保护煤柱计算图 2-2-3-2因工业场地，矿井井下主要巷道等煤柱损失与井田开拓方式，采煤方法有关，起煤柱损失量待第三章井田开拓，第四章采煤方法缺点后才能确定。为了方便利用矿井可采储量初步确定矿井井型，上述永久煤柱损失与工业场地，井下蜘蛛眼巷道煤柱损失等可暂按工业储量的 57% 计算，本次设计取 6%。所以井下主要巷道保护煤柱压煤储量为：P 巷道=Z 工业 6%-P 工业式中：P 巷道巷道压煤储量 万 tZ 工业 矿井工业储量 万 tP 工业 工业广场压煤储量 万 t 代入数据得： P 巷道 =7244.166%-263.75=170.90 万 t 矿井设计可采储量：Z 可采 =（ Z 工业 -P）CZ 可采 =（7244.16-434.65）0.93=6332.84 万 t矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地保护煤柱，矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率的储量。81.3 矿井设计生产能力及服务年限1.3.1矿井工作制度：根据技术政策第 14 条规定上，矿井工作日 330 天，每天净提升时间为 14 小时，其中两班生产一班准备，每班工作 8 个小时。1.3.2矿井设计生产能力矿井生产能力主要依据矿井地质条件，煤层赋存情况，处理开采条件，设备供应以及国家需煤等因素确定。对于储量丰富、地质构造简单、煤层生产能力大、开采条件好的矿井应建设大型矿井。当煤层赋存深，表土层很厚，井筒需要特殊施工时，为扩大井田开采范围，减少开凿井筒数具节约建井工程和降低吨煤设资，以建设大型矿井为宜，而对于条件稍差的情况应考虑设计中型矿井。依据井田资源条件和对资源的分析，具备中型矿井开发条件，同时结合按期生产，采掘接替应变能力，稳产和增产，为保障可持续发展的创造条件，综合评价初期投资少，吨煤投资和万吨掘进率低，经济效率好等技术条件，参考煤矿设计手册各类矿井型特征，初步确定矿井设计生产能力为 90 万 t/a.1.3.3矿井服务年限矿井服务年限按下式计算：T=Z 可采 /KA式中：T矿井服务年限，aZ 可采 矿井可采储量，万 tA矿井生产能力，万 tK储量备用系数，取 K=1.4代入数据得：9T=6332.84/（1.4 90）=46.91a按设计规范规定，井型 90 万 a/t 的矿井的服务年限至少 40a,T=46.9140a，故满足设计规范规定，初步确定该矿井生产能力为 90 万 t/a.符合要求第二章 井田开拓2.1 井田内划分根据目前开采水平,一般小型矿井走向长度不小于 1500m,中型矿井走向长度不小于4000m,大型矿井走向长度不小于 7000m。井田划分阶段时 ,阶段斜长要利于运输,通风,巷道维护等。在井田范围内,沿着煤层倾向,按一定标高将煤层划分为若干平行于走向的长条部分,每个长条部分成为一个阶段。通常将设有井底车场,阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平称 “开采水平”,简称水平。根据矿区的地质长期条件,煤层赋存状态等因素,由于本矿煤层倾角南部较大为1115，而背部较为平缓，为 6左右。故将矿区初步划分为二个水平，第一水平垂高 200m ，含二个阶段，采用采区上下山开采，上山倾斜长 910m1080m,下山斜长750m，每个采区布置若干区段。第二水平垂高 400m，包含一个阶段，采用条带式倾斜长壁采煤法倾斜开采。条带斜长上山部分一般 1180m1470m。在阶段内沿煤层走向划分若干个具有独立的生产系的带区，带区内划分若干个倾向分带，每个分带布置一个工作面，一个带区由两个分带组成。初步设定第一水平服务年限的计算如下，根据公式：T1 水平 =ZK1/（A.K）式中：T第一水平服务年限，a ； kZ第一水平可采储量，万 t；A矿井生产能力，Mt/a ；K储量备用系数，K=1.31.5，取 1.4。由此；验算服务年限如下：T 1 水平 =ZK1/（A.K）Z K1=3776.850.95=3588.01 万 tT1 水平 =ZK1/（A.K）=3588.01/（901.4）=28.4720a第一水平服务年限符合要求。井田划分为阶段(或盘区)，确定阶段斜长、阶段数目，或盘区上山或下山斜长。10确定水平数目、位置和高度，计算水平服务年限。阶段内的布置方式及参数：采区、分段和分带。2.2 开拓方案的选定根据煤层赋存条件、开采技术水平，分析选择进入地下的方式，以及相应的井底车场型式。根据上述所提出的水平数目、阶段内布置，井筒型式等，提出 23 个技术上可行的开拓方案(说明书附各开拓方案插图，图中标明井筒位置、深度、开拓巷道、通风系统等)，经过技术分析比较，选择技术上最优和安全性最好的方案。根据以上地质资料的分析,以及现有的生产开采技术,综合本矿的实际情况,提出以下两种的技术上可行的开拓方案。2.2.3方案比较1.分析：方案一：两水平延深开拓优点：1）以充分利用原有设备和设施；2）提升系统单一，转运环节少，管理方便；3）经营费用低；缺点：1）原有井筒同时担负生产和延深任务，施工与生产相互干扰；2）主井接井时技术难度大，矿井将短期停产；3）延深两个井筒，施工组织复杂；4）为延深井筒需凿一些临时工程；5）延深提升长度增加，能力下