feng_采矿课程设计.doc

采矿学课程设 计 姓名 冯秀强 班级 成教03采矿目 录前 言 - 第一章 井田地质特征、矿井储量及年产量 -第一节 井田地质特征 -第二节 井田范围及储量 -第三节 矿井年产量及服务年限 -第二章 井田内开拓 -第一节 井田内划分 -第二节 开拓方案选定 -第三节 开采顺序 -第三章 采煤方法 -第一节 采煤方法确定 -第二节 回采工艺 -前 言采矿课程设计是采矿工程专业教学环节的重要一环。它是学生学过井巷工程、采矿学、矿井通风安全等课程，以及通过生产实习之后进行的。其目的是巩固和扩大所学理论知识并使之系统化，培养学生运用所学理论知识解决实际问题的能力，提高学生计算、绘图、查阅资料的基本技能。采矿课程设计是属于教学性设计，设计题目由指导教师拟定。学生应根据设计题目按照本大纲的要求，在规定的时间内认真、独立地完成计算、绘图、编写说明书等全部工作。本设计认真贯彻煤炭工业技术政策、煤矿安全规程、煤炭工业矿井设计规范以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策。该设计矿井为大型机械化矿井，采用双立井开拓方式，综合机械化采煤。开采工艺先进，环境保护措施得力，安全技术措施全面。第一章 井田地质特征、矿井储量及年产量第一节 井田地质特征煤田走向长7500m，煤层倾斜长度1500米。煤层厚度m1=2.0米，m2=2.1米；煤层倾角=6；煤层间距H=10m，表土层厚50m。风化带深度10m，地面标高+150m。m1煤层顶板为砂岩，底板为泥质岩，m2煤层顶板为泥质岩，底板为石灰岩。井田内煤层埋藏稳定，无大地质构造。煤层容重：=1.4t/m3。矿井开采技术条件：矿井正常涌水量Q正=300m3/h。矿井最大涌水量Q大=400m3/h；瓦斯相对涌出量q=9m3/dt。煤尘无爆炸性，煤层无自然发火倾向。表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 质备注顶板底板1M162.01.4砂岩泥质岩2M264.8101.4泥质岩石灰岩第二节 井田范围及储量井田走向长7500米，倾斜长2000米，面积达1491.8万平方米，矿井工业储量142080万吨，由于留设井田保护煤柱及工业广场等保护煤柱，矿井设计课采储量为9881.5万吨。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。矿井设计储量：矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失后的储量。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。矿井工业储量7500*2000*6.8*1.4*sin6=142080万吨矿井设计储量=.142080-361.1=13918.9万吨表2 矿井可采储量计算表煤层名称工业储量(万t)永久煤柱损失(万t)工广主巷煤柱采煤方法损失矿井设计储量(万t)矿井设计可采储量(万t)断层井田境界其它合计M14200106.44093.63041.8M210080254.79825.36839.7合计142080361.113918.99981.5第二节 矿井年产量及服务年限 该矿井计划全年工作天数300天，每天四班作业（三班生产一斑检修），没班工作六小时，每日净提升14小时。 根据矿井设计可采储量和关系式，T矿井设计服务年限，a；ZK矿井设计可采储量，Mt；A矿井设计生产能力，Mt/a；K储量备用系数，K=1.31.5确定该矿竟设计生产能力120万吨/年，矿井服务年限61年。第二章 井田开拓第一节 井田内划分一、保证年产量的工作面长度和个数1、达到设计产量时工作面总线长：式中：采煤工作面总线长，m；矿井设计年产量，t/a；回采出煤率，可取0.9；同采煤层总厚度，m；煤层容重，t/m3；工作面采出率，薄煤层97%、中厚煤层95%、厚煤层93%；年推进度，其中：300矿井年工作日，天；日循环数，个；循环进度，m；正规循环系数， =0.81。由上面的公式算得工作面总线长120*0.9（2*1。4*300*3。6*0。9*0。95+4。8*1。4*300*3。0*0。9*0。93）=141。2米 2、同采工作面个数式中：同采工作面数，个；工作面总线长，m；同采煤层数(或分层数)；本井田取2回采工作面长度，本井田取160m由上面的公式算得工作面个数为1.66，取2。二、井田内区段斜长及区段数目根据上节井田地质资料和矿井设计规范，将井田划分为两个阶段，一阶段斜长1200米，二阶段斜长780米。由于该井田埋藏较浅，煤层倾角较小，所以设计一个开采水平就可以满足设计要求。水平垂高209米（一阶段垂高125.4米，二阶段垂高83.6米），水平标高-35.4（主要运输大巷布置在该水平）。本井田走向长7500米，故在阶段内按走向划分为3个采区，每个采区长2500米，采区内布置自己的运输通风系统。见图1。 图1 井田划分为阶段及采区示意图第二节 开拓方案的选定根据煤层条件和地质资料，结合矿区实际现拟订3个方案供比较方案一 双立井单水平上下山开拓方式立井开拓 是在一定的井田赋存条件及矿井技术条件下，利用一个开采水平采出全井田煤炭资源。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的影响。在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大。由于本井田地形平坦，表土层较厚，煤层地质条件简单，煤层间距较近,确定采用立井单水平上下山开拓方式（主井设箕斗）。该井田形状规则而储量均匀所以主副井筒建在井田中央二号采区内。采用集中运输大巷布置，煤层间采用斜巷联系。主井采用箕斗提升，选用一对12吨额的箕斗。副井采用一对双层双车罐笼。副井掘进到35.4米进行大巷及井地车车场。由于是近水平煤层，井筒离大巷较远，车场决定采用立式环形车场。采用此车场调车方便，车场通过能力大。通风方式上由于煤层埋藏浅，井田走向长，若是采用对角式通风方式势必加大回风大巷的工程量，所以决定采用采区式通风方式。这样可以缩短通风线路而且通风阻力小。方案二 双斜井单水平上下山开拓由于井田埋藏较浅，倾角只有6度，地质条件简单，表土层没有流沙层，采用双斜井井筒工艺简单，施工设备与工序简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少，地面工业建筑、井筒设备井底车场及硐室都简单。该井田两煤层距离较近，决定将斜井布置在M2煤层底板20M，这样井筒变形小，维护工作量小，费用低，安全条件好。掘进采用顶板穿层，角度25度，井底位置和主要运输大巷间短距离石门。主井采用箕斗提升，副井采用串车提升。井底车场采用梭式车场。通风方式采用对角式通风，回风井设在井田两翼的上部边界。这样通风路线长度和风压变动小，风机工作稳定。当井田一翼风机发生故障时另一台可以正常工作。方案三 副立井主斜井双水平上山开拓由于井田埋藏较浅，倾角小，矿井设计为大型矿井，一水平主井采用斜井，利用胶带输送机运输。主井倾斜角度15度。采用顶板穿层。副井采用立井罐笼提升。井底车场采用立式车场。二水平采用暗斜井延伸，上山开采。方案比较采用方案一，提升能运输力大，通风方式简单，不用开掘较长的总回风大巷。井筒便于维护。方案二采用双斜井，虽然单位掘进费用低，但井筒较长，但不如立井好维护。方案三采用双水平开采，二水平利用暗斜井延伸。在开采二水平时需要重新掘进车场和大巷，这样就加大了投资费用。通过比较决定采用方案一。附开拓方案示意图第三节 开采顺序一 采区开采顺序本矿井在井田范围内，采区的开采顺序采用前进式，即从井田中央开始，向井筒两翼推进，两翼同时开采，由于本矿井采用单水平上下山开采所以上山阶段开采时采用前进式开采，下山阶段采用后退式。在同阶段内先采上部区段后采下部区段。二 煤层间开采顺序由于两煤层间距较近且煤层间岩石为泥质岩，同采区受两层煤的采动影响较大，不宜同时开采。所以应先采上煤层再层下煤层。不同采区的上下煤层可以同时采但应该错开一定距离。建井初期先开采一个采区（井田中部2号采区），在该采区内布置一个工作面，考虑到矿井年产量，在采区另一翼布置另一个工作面，但上下要错开距离。见图2图二 采区布置示意图第三章 采煤方法第一节 采煤方法确定采煤方法选择是否合理直接影响到整个矿井的安全和各项技术经济指标，必须在严格执行国家技术政策、法律法规和规程的基础上，做到技术先进。经济合理、生产安全。 根据本井田地质条件简单，煤层埋藏稳定，构造简单，两煤层厚度不同，所以采用不同的采煤方法。 M1煤层厚2米，属于中厚煤层，决定采用单一走向长壁采煤法，工作面采用后退式综合机械化回采工艺。顶板管理采用全部冒落法处理采空区。 M2煤层厚4。8米，属于厚煤层，决定采用大采高一次采全厚采煤方法。第二节 采区巷道布置 在第三章中已将井田划分为二个阶段，每个阶段分为三个采区，共计六个采区。现就仅上山阶段中部采区为例进行巷道布置。 一 区段斜长和区段数目由于本采区采用一次采全高法采煤，煤层稳定，结构简单，区段平巷决定不留设保护煤柱，而采用沿空掘巷。但采区上边界需留10米保护煤柱、上边界利用井田边界煤柱作为保护煤柱。大巷在底板石灰岩中布置，决定留设50米保护煤柱。根据已确定的工作面长度为160米，则该采区区段数为N=（11801050）1607二 采区上山的布置及车场布置1 采区上山布置本矿井两煤层间距较小，煤层稳定，决定采用集中上山布置。M2煤层较厚，由于采用一次采全高，为避免采动的影响，所以将两条上山布置在M2煤层底板中。但矿井最大涌水量300m3/h，将轨道运输上山布置在比运输上山标高高2米的地方。轨道上山距离M2煤层底板水平距离为10米，运输上山与轨道上山水平相距20米布置。两煤层采用石门连接。2 车场布置采区车场是采区上下山与运输大巷、回风大巷的一组巷道。采区车场布置得合理与否直接影响着采区掘进工程量和采区生产。结合本采区为联合布置采区，回风石门较长时，为便于回风石门联系，上部车场决定使用顺向平车场。调车方便，车辆运行顺当。采区使用集中运输巷布置，煤层间距较小，故采用石门式中部车场。因为是两翼开采所以采用双向甩车场。煤层群联合布置的采区下部有较长的石门，所以下部采用石门装车式下部车场。三 区段平巷布置采区采用集中平巷联合布置，目的是为了减少煤层维护时间，降低维护费用，减少设备台数。将运输集中平巷布置在煤层底板岩层内，轨道集中平巷布置在M2煤层中。轨道集中平巷沿煤层超前掘进可以探明煤层的变化情况。区段集中平巷每个一定距离（100150M）开掘联络巷道，以分段掘进采煤工作面的超前平巷。因为煤层间距较小（10米）联络巷采用石门联系，区段运输集中巷通过溜煤眼和石门与两煤层超前运输巷联系。四 采区巷道支护方式及硐室布置因为是综合机械化采煤工作面，运输集中巷采用锚网支护，轨道集中运输巷采用锚喷支护。巷道断面按设计规程应满足通风要求及大型设备（采煤机、液压支架及移动便电站）的运输要求。采区变电所设在采区中央主要运输大巷内，支护采用锚网支护。采区煤仓采用砌碹，圆形断面，直径4米，垂高18米，容量300吨。因为上部采用平车场，采区绞车房距上山间留一定距离，与回风巷之间留10米保护煤柱。附采区巷道布置平面图第三节 回采工艺一 采煤方法本井田有两层可采煤层，煤层厚度分别为M1=2米,M24.8米，为满足矿井生产能力，根据设计规范和煤层地质条件，决定采用不同的采煤工艺。M1煤层属于中厚煤层，顶底板稳定，瓦斯涌出量中等。决定采用综合机械化采煤。M2煤层属于厚煤层，若采用分层开采则每层可采厚度不是很大，为了满足生产要求，决定采用大采高一次采全厚采煤法。二 回采工作面参数确定M1煤层厚2米，采高2米，工作面长度160米，循环进度0.6米。每班两个循环。 日产量2*160*3.6*1.4*0.971564吨M2煤层采高4.8米，循环进度0.6米，日循环进度3.0米。 日产量4.8*160*3*1.4*0.953064吨 三 工作面回采工艺及机械设备由于区段采用的是无煤柱护巷，区段平巷采用沿空掘巷，所以同采区内工作面接替采用区段跳采接替。因为是两翼开采，为避免采动压力对两条上山造成重叠压力，是巷道不好维护，所以两翼工作面不允许相向布置。同区段内原则上下两煤层不同时布置布置工作面，在需要布置时工作面错距根据公式确定式中：上、下煤层回采工作面最小错距，m；上、下煤层层间距，m；上、下煤层层间岩石移动角，度；一般坚硬岩石取6075，软岩取4555。上一煤层回采工作面的最大控顶距，m。一般两工作面错距至少在60米以上。M1煤层工作面配套设备：选用MD-150型型双滚筒联合采煤机(配1.25m直径滚筒)，工作面选用SGW-250可弯曲刮板运输机(装型档板)，运输顺槽配以SZQ-75型转载机，SDJ-150型可伸缩皮带运输机。工作面端头支护采用DZ型外注式单体液压支柱，顶梁采用十字交接顶梁。下顺槽设移动变电站，按1140V、660V供电。选用ZY-35型支撑掩护式液压支架。M2煤层由于采用一次采全厚采煤法，在选择采煤机上选用BY3600-25/50型采煤机，工作面顶板为泥质岩，采用BC480-22/42型支撑掩护式液压支架。工作面长160米，工作面单产量较高，选用SGZ764/264型运输机，下顺槽选用SZZ-764/132型转载机，区段平巷选用DSP1063/1