煤矿开采学课程设计.doc

河南工程学院论文煤矿开采学课程设计说明书 课程名称：煤矿开采学 姓 名：耿志光（第一小组） 学 号：201150105130 班 级：安全工程1121 指导教师：郭军杰2011年12月目 录绪 论 2第一章 矿井概况及安全条件 4第二章 可采储量和服务年限 16第三章 采煤方法 17第四章 采区巷道布置和生产系统 18第五章 采煤工艺设计 27 第六章 采煤工作面循环作业图表的编制 28第七章 安全技术措施 29小 结37绪论一、设计的目1.初步应用煤矿开采学课程所学的知识，通过课程设计，加深对煤矿开采学课程的理解。2.培养安全工程专业学生动手能力，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二叠系山西组下部所含义的二1煤层是本矿的开采对象，本区内二1煤层全区发育，结构简单，层位稳定，厚度较稳定，煤层厚度为0.85m4.80m ,平均2.97m，埋深标高-20+320m，煤层基本上是一单斜构造，煤层走向80113倾向170203，倾角2040，视密度1.40t/m3，最大涌水量为40m3/h，矿井正常涌水量为20m3/h。本矿二1煤相对瓦斯涌出量为2.88m3/td，因而，本矿应为低瓦斯矿井。本矿二1煤层为粉沫状，开采时会产生大量煤尘，根据2004年平煤集团通风实验室鉴定结果，本矿二1煤煤尘爆炸指数为12.2%，火焰长度5，属有爆炸危险性，本矿的开采历史中，无煤尘爆炸事故，但开采时要注意洒水防尘。本矿二1煤层自燃等级为级，本矿生产历史上无煤层自燃现象发生，属不易自燃煤层。地温地压，无异常。据估算本井田二1煤层资源储量为499.4万吨，其中动用（111b）类型储量327.1万吨，保有（111b）类型资源储量172.3万吨。本矿开采块段7-111b 、8-111b 、11-111b，每一个块段视为一个采区，现依次命名为 m1、m2和 m3煤层，煤层厚度、层间距及顶底板岩性见综合柱状图。岩柱厚度m岩性分组24.5为浅灰色至深灰色铝土岩石炭系145L9灰岩，极不稳定一8煤L7-8深灰色灰岩，致密坚硬23.5灰色泥岩，砂质泥岩（含部分煤线）深灰色中厚层状灰岩，泥岩砂岩及泥岩240砂岩二叠系灰岩九煤组八煤组七煤组灰绿色砂岩300煤底灰砂岩六煤组五煤组四煤组9灰白色中粒砂岩66二1煤三煤组二煤组一煤组L9灰岩，极不稳定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每一个块段的走向和倾斜长度君是由煤层的平面积和煤层的斜面积算出，并且把平面看成是正方形。煤层倾角条件1：煤层平均倾角为32，采区走向长度192m,倾斜长度226m 。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32，采区走向长度209m,倾斜长度250m 。3.设计题目的煤层倾角条件3煤层倾角条件2：煤层平均倾角为23，采区走向长度427.33m,倾斜长度464.236m 。3、课程设计内容1、采区、盘区或带区巷道布置设计；2、采煤工艺设计及编制循环图表4、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件1或煤层倾角条件2，综合应用煤矿开采学所学知识，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开掘工程量和维护费比较。第一章 矿井概况及安全条件第一节 井田概况一、地理位置井田范围地理坐标为东经11311521131312，北纬343040343113。井田形状为一不规则的多边形，井田东西长2.052.22km，南北宽0.3280.85km，面积1.0808km2。井田的范围由以下14个坐标点的连线圈定： 井田范围拐点坐标一览表 表111 拐点XY拐点XY13821570384285848382132038427100238213803842840093821140384271003382086038428400103821140384276004382074038426350113821300384276005382112038426350123821300384280506382112038426550133821600384280507382132038426550143821733.538428394二、交通本矿至牛店镇有乡村公路相通，河南省省级公路郑州至登封的豫03线从牛店镇通过，距本矿2km，本矿东距郑煤集团王庄煤矿1.5km，王庄煤矿有铁路专用线直达新郑与京广线接轨，郑（州）少（林寺）高速公路从本井田北部通过，交通比较方便。三、自然地理1、地形地貌及地表水系本矿区地表属低山丘陵地形，区内地势高、低不平，总体表现为北高南低，地表多地坎、冲沟。煤系地层被第四系冲积层所覆盖。地表海拔标高在+310+370m之间，最大相对高差60.00m。本矿区地表多被季节性农作物所覆盖，发育冲沟，雨季地表降雨汇入双洎河，注入贾鲁河，再入沙颖河，后入淮河，本区属淮河水系。2、气象及自然灾害本区属于半干旱大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干旱，据新密气象站记载：该区平均年降雨量在397.7973，平均624.35，日最大降雨量103.5，降雨多集中在每年的七、八、九三个月；平均年蒸发量为2086.3；年平均气温14.3，最高41.3，最低-17.8；最大积雪深度20cm，最大冻土带深度18cm；最大风速为22m/s，夏季多南风，冬季多西北风。本区历史上无大的自然灾害，地震烈度为度。3、区域经济状况本矿所在地新密市牛店镇王庄村，东距新城区约12.0km，属丘陵地区，已从过去的传统农业走向半农业、半工业化，大多从事矿山开采、耐火材料、手工业制造和商品流通，区域经济相对发达。四、电源及水源情况1、电源条件该矿井采用双回路供电，分别来自王庄变电所6kV母线、段的4板和25板，导线型号LGJ50，导线截面502，供电线路长度2km。电源质量可靠。2、水源条件本矿井供水水源为矿井排水和附近农村共用自来水管网，水源可靠，水量充足。可满足矿井用水要求。3、通信本矿井通信一台48门行政调度交换总机，安装在办公楼调度室内。地面办公室、绞车房、通风机房、变电所、机修车间等处设电话分机。井底配电所、中央泵房、井底车场、上仓皮带、下山绞车房、下山皮带、回采工作面顺槽、掘进头等处设电话分机。井下使用KTH-33矿用本安型自动按键电话机。矿井原有直拨电话可以满足对外联络的需要。地面通信与照明同杆架设，井下通信沿主、副井各敷设一条矿用阻燃型通信电缆，以保证井下电话用户的通信需要。第二节 安全条件 一、地层 本区含煤地层为石炭系二叠系，全部被第四系冲积层所覆盖，地层由老到新分述如下：（一）寒武系：在本矿区北部有较大面积出露，总厚度400余米。与震旦系呈假整合接触，下部为紫红色泥岩，中部以厚层鲕状结晶灰岩为主，含三叶虫化石；次为灰黄色结晶灰岩，风化后呈板状；上部以浅灰色、灰色厚层状白云质结晶灰岩为主，风化后黑色，具有凹凸不平的溶蚀裂纹；顶部为灰黄色薄层状泥质灰岩，中夹不规则的浅灰白色燧石结核、条带和23层薄层状灰绿色页岩。（二）中奥陶统马家沟组（O2m）：上部为蓝灰色厚层状石灰岩，致密，下部为灰黄色泥质灰岩。在本矿区北部地表冲沟内有出露。（三）石炭系（C）1.中石炭统本溪组（C2b）：本组地层平均厚度为24.50m，厚度变化大，为浅灰至深灰色铝土岩，微密质纯具滑感，具豆状或鲕状结构，含黄铁矿结核。与下伏寒武系呈平行不整合接触。2.上石炭统太原组（C3t）：下界为本溪组铝土岩顶，与本溪组呈连续沉积，上界止于L9石灰岩（或相变为硅质泥岩）顶面。由一套属于海陆交互相形成的灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层组成。按其岩性组合特征，可将太原组分为三段，即：下部灰岩段、中部砂泥岩段及上部灰岩段。现分别对该组上、中、下三段地层描述如下：下部灰岩段：自一1煤底至L3灰岩顶，平均厚度12.00m。下部为第一、二、三层灰岩和一1至一3煤。L1L3灰岩分布稳定，常合并为12层，含燧石结核、燧石条带，并富含海百合茎和假希瓦格蜓化石，可作为本组的重要标志层。中部砂泥岩段：自L4灰岩顶至L7灰岩底，平均厚度23.50m。下部为砂岩及泥岩组成，中部由深灰色中厚层状灰岩、泥岩组成，上部由灰色泥岩、砂质泥岩组成，局部夹有细砂岩，有时夹煤线。上部灰岩段：由L7-8、L9三层灰岩和一8煤组成，平均厚14.50m。下部L7-8灰岩呈深灰色，致密坚硬，夹燧石条带，层位稳定。L7灰岩较厚，L8灰岩较薄，两层灰岩间夹一薄层泥岩或一8煤。顶部的L9灰岩极不稳定，沿走向有时相变为薄层菱铁质泥岩，其顶部即为与上覆山西组的分界面。本组地层厚度平均50.00m，与本溪组呈连续沉积。（四）、二叠系（P）底界为上石炭系太原组L9灰岩顶面，上界止于金斗山砂岩底面，与下伏地层呈连续沉积，含煤地层总厚度610m，分上、下两统八个煤组，本矿区主要保留有山西组和土门组部分地层，其它地层被芦店滑动构造滑失。1.下二叠统山西组（P1S）：本组地层是属于海退过程中形成的一套滨海相沉积地层，上界止于三煤组底部的砂锅窑砂岩底面，主要以砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层组成，其显著特点是：岩层的颜色普遍较深，砂岩发育，层面上含有较多的白云母片，本组地层富含菱铁质结核，二1煤层老顶砂岩（即大占砂岩）为中粒砂岩，层面上富含云母片，具碳质面，发育水平层理，为本组地层的重要标志层之一。也是煤层及区域地层对比的良好标志层之一。本组地层所含的二1煤层，层位稳定，为本矿的开采对象，其本身也是一个良好的标志层。本组地层厚度平均66.00m，与太原组地层呈连续沉积。受芦店滑动的影响，该组地层在本矿区内残存510m。2.下二叠统下石盒子组（P1X ）：本组地层包括三、四、五、六这4个煤组，下自山西组顶，上界止于七煤底砂岩底面。岩性主要以砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤线组成。三煤组地层底部的砂锅窑砂岩，厚9.00m，为灰白色中粒砂岩（顶部为细砂岩），硅质胶结，主要成份为石英及长石，含大量云母及暗色矿物，分选好，磨园度差，局部夹泥质条带，距二1煤层约60m。本组地层总厚度约300m，与下伏山西组呈连续沉积。受芦店滑动的影响，该组地层在本矿区缺失。 3上二叠统上石盒子组（P2s）：下自七煤底砂岩（俗称田家沟砂岩）底面，上至平顶山砂岩底面，与下石合子组整合接触。下部以灰绿色细砂岩及灰色泥岩为主，局部显紫斑，底部的田家沟砂岩为中粗粒砂岩，为本区的标志层之一。上部为厚层灰色泥岩夹中粒细粒砂岩。本组地层包含七、八、九三个煤组，仅七3煤局部可采。受上部滑动构造影响， 本组地层在本区缺失。4、上二叠统平顶山组（P2p）：岩石呈浅灰、灰白色，局部略带肉红色，风化后呈灰黄色，由中粗粒长石石英砂岩组成，上部常为长石砂岩，岩性单一，具大型斜层理，局部有泥岩夹层，底部常含砾石。平均厚度70m左右。5、上二叠统土门组（P2t）：本组为二叠系顶部地层，居于平顶山砂岩和金斗山砂岩之间。岩性常为紫红色及灰绿色泥岩或砂质泥岩夹细砂岩为主。本组地层厚232.69331.91m。（五）、三叠系（T）：登封煤田内的三叠系地层发育较好，各勘探区及外围均有出露。三叠系下统圈门组（T1）：本组为一套巨厚的紫红色岩系，生物种属单调，化石稀少，据岩性组合特征及沉积旋回可划分为四段。各段之间均为连续沉积，与下伏二叠系为整合接触。受上部滑动构造的影响，在本矿区局部含有圈门组地层。、圈门组一段：俗称金斗山砂岩，由紫红色细粒砂岩组成，主要成份为石英，含岩屑及少量长石。分选极好。具铁质斑点，硅质胶结为主，少含铁质或泥质，发育大型板状斜层理。平均厚度115m左右。、圈门组二段：以紫红色厚层泥岩及砂质泥岩为主，含钙质结核。具虫孔状构造，含砾质透镜体。平均厚度170m左右。、圈门组三段：岩性下部为紫红色中粒砂岩夹紫灰色砂质泥岩组成薄层，具虫孔构造。本段厚149.33230.17m。、圈门组四段：岩性以紫红色及暗紫色泥岩和砂质泥岩为主，具水平层理。中部具含钙质泥岩及砾状泥质灰岩夹层，上部常夹粉细砂岩薄层，钙质及泥质胶结，显波状层理，具虫孔及雨痕。本段119.85127.54m。（六）、第四系（Q）：区内分布广泛，与下伏二叠系呈不整合接触，厚度10100米，平均厚度约58.00m，主要由砾石、黄土层夹砾石、黄土层组成。二、构造本井田位于芦店勘探区北部二1煤层露头附近，属于芦店向斜的北翼，从煤层底板等高线图及矿区地质剖面图上可以看出，本井田总体上是一个单斜构造，地层走向80113，倾向170203，倾角2040。在本矿的开采过程中，在斜井筒的东部遇见一条正断层，该断层走向41，倾向131，断层面倾角55，落差08m。从二1煤层底板等高线图上可以看出，井田中部为一宽缓的向斜构造，该向斜构造轴向近南北，向井田深部倾伏。在该向斜的东部即本矿两个斜井井筒附近有一宽缓的背斜构造，该背斜构造的轴向185，向井田深部倾伏。从剖面图上可以看出本井田内发育芦店滑动构造芦F1和芦F11。由以上资料可知，本井田地质构造复杂程度应为中等。三、煤层与煤质（一） 煤层：二叠系山西组下部所含义的二1煤层是本矿的开采对象，本区内二1煤层全区发育，结构简单，层位稳定，厚度较稳定，煤层厚度为0.85m4.80m ,平均2.97m，埋深标高-20+320m，煤层基本上是一单斜构造，煤层走向80113倾向170203，倾角2040。煤层特征表煤层厚度平均厚度稳定性赋存标高顶、底板二10.854.82.97m较稳定型（）-20+320m顶板为深灰色或灰黑色局部为细粒砂岩，老顶为灰绿色的细至中粒长石石英砂岩；底板为细砂岩及泥岩，老底为石碳系太原组L7-8灰岩（二）煤质：根据本矿实际揭露的煤层特征和相临的王庄煤矿的煤质特征，对本区煤质特征描述如下：1、二1煤层的物理性质和煤岩类型二1煤为灰黑至黑色，视密度1.40t/m3，条痕色为灰至棕黑色，受区域地质构造及新密煤田普遍发育的层间滑动构造的影响，二1煤层呈粉沫状，发育磨擦镜面，半亮至全亮型，玻璃、油脂光泽，性脆易碎。2、二1煤的化学性质和工艺性能二1煤层原煤水份为0.58%1.46%，平均为0.76%；灰份9.55%22.32%，平均为11.43%；挥发分9.49%9.87%，平均为9.61%；全硫含量0.25%0.39%，平均为0.31%，发热量32.15MJKg34.65MJKg，平均为33.47MJKg。浮煤水份0.38%2.49%，平均为1.17%；灰份4.53%9.69%，平均为7.40%；挥发分7.51%9.84%，平均为9.57%；全硫含量0.26%0.36%，平均为0.31%；CRC为12；发热量32.74 MJKg 34.88 MJKg ，平均为33.81 MJKg。3、煤类的确定按“中国煤炭分类国家标准”，该井田二1煤的煤类为中灰、特低硫、高热值无烟煤。用于动力和民用煤。煤 质 特 征 表含煤地层煤层编号灰分Ad(%)硫分St.d(%)视密度t/m3发热量Qb.sd/(MJ/kg)胶质层厚度Y/mm粘结指数G燃种下二叠系统山西组二19.5522.32,平均为11.43中灰分煤）0.250.39平均为0.31（属特低硫分煤）1.4032.7434.88（高热值煤）00无烟煤四、开采技术条件水文地质1、含水层奥陶系灰岩含水层：本含水层全区发育，厚度较大，含水性强，水源丰富，属承压含水层，但由于其距二1煤层较远（90m左右），中间发育有多层隔水层，矿区内又没有大的导水断层等构造发育，不会直接补给矿井，因而对矿井生产会构成一定的威胁，但影响较小。石炭系太原组灰岩含水层1）下段含水层：主要由L1、L2、L3、灰岩组成，并常合并为一层，平均厚12.00m，与下部奥陶系灰岩含水层有密切的水力联系，但其距二1煤层较远（40m左右），上部有隔水层，对煤层开采影响不大。2）上段含水层：主要由L7-L8灰岩组成，全区发育，分布稳定，平均厚度14.50m，距二1煤较近，是二1煤层底板直接充水含水层，也是矿井充水的主要含水层之一，但东部的王庄煤矿经长期疏放，水位已较低（-30m左右），对矿井开采已无影响。二叠系、三叠系砂岩含水层：为二1煤顶板含水层，由45层灰色、灰绿色、紫红色及中细粒、中粗粒砂岩组成，该层一般含水性较弱，径流条件差，水源不丰富，不足以对矿井安全构成危害。但受芦店滑动构造的影响，常以顶板淋水的形式出现。、第四系冲积层含水层：主要为第四系砂砾石层组成，平均厚度58.0m，属潜水含水层，主要靠大气降雨补给，虽然砂砾石层含水性较好，水量丰富，但二1煤层开采形成的导水裂隙带不会通达地表，因而对矿井生产影响较小，往往以井筒淋水的形式出现。2、隔水层： 二1煤层底板隔水层： 为石炭系本溪组（C3b）及太原组上、下含水层中间的砂泥岩和L7-8灰岩至二1煤层底板砂泥岩组成。本溪组地层平均厚度为6.50m，厚度变化大，为灰白至深灰色铝土岩，一般具有豆状或鲕状结构，含黄铁矿晶体，一般起不到较好的隔水作用；太原组上、下含水层中间的砂泥岩平均厚度23.50m，为灰至深灰色砂泥岩组成，能起到较好的隔水作用；L7-8灰岩至二1煤层底板砂泥岩平均厚度5.78m，主要为灰白色泥岩及砂质泥岩组成，能起到一定的隔水作用。二1煤层顶板隔水层：为深灰色砂质泥岩、泥岩，间或有细砂岩和中砂岩，平均厚度3.97m，为二1煤直接顶板，但其随着煤层的开采会部分垮落，一般起不到较好的隔水作用。3、矿井充水因素分析：、底板奥陶系灰岩水：为底板承压水，由于本矿区无大的构造，且距二1煤层较远，奥陶系灰岩水作为潜在威胁存在，一般对开采不会造成直接影响，但开采时一定要保护好煤层底板，防止奥陶系灰岩突水。、L1-3灰岩水：和下部的奥陶系灰岩水水力联系密切，同样为底板承压水，但由于其距二1煤层较远，中间又有一定的厚度的隔水层存在，一般对开采不会造成影响。 、L7-8灰岩水：因王庄矿开采时间较长，该层水经长期疏放，水位已下降至-30m标高，水位较低，不会对本矿生产构成威胁。、二叠、三叠系砂岩水：含水性较弱，基本被疏放，不会对矿井构成威胁。但受芦店滑动构造的影响，常以顶板淋水的形式出现。、第四系潜水及地表水：因开采二1煤层形成的导水裂隙带不会通达地表，第四系潜水不会影响矿井安全生产，本矿区无地表水。4、矿井涌水量预计由于矿井涌水水源主要是顶板砂岩孔隙水，随着矿井开采深度的增加，上部砂岩水便被疏干，最大涌水量为40m3/h，矿井正常涌水量为20m3/h。5、水文地质条件类型确定：二1煤层顶板二叠系、三叠系砂岩水和第四系潜水均对矿井开采构不成危害，但受芦店滑动构造的影响。常以顶板淋水的形式出现。地表水雨季时对矿井开采影响较大，L7-8灰岩水对矿井生产也构不成威胁，L1-3灰岩水和奥陶系灰岩水虽属底板承压水，但距二1煤层较远，矿区内又无大的构造将其连通，对矿井生产也不会造成直接影响，综上所述，本矿区水文地质勘查类型属以顶板裂隙充水为主的矿床，水文地质勘查类型为二类二型。煤层顶底板岩性1、煤层顶板岩性二1煤层直接顶：一般为深灰色或灰黑色泥岩，有局部为细粒砂岩，平均厚12.40m。岩石容重为2.66g/cm3；岩石级别为45级，普氏硬度系数410；岩石内摩擦角75588418，垂直抗压强度34.10Mpa，抗拉强度5.16Mpa。直接顶一般随采随落。若加强管理不会出现不良工程地质问题。二1煤层老顶：为灰绿色的细至中粒长石石英砂岩，岩石容重为2.67g/cm3；岩石级别为78级，普氏硬度系数512；岩石内摩擦角63268514，垂直抗压强度45.80Mpa，抗拉强度6.93Mpa。一般随着回采放顶一段时间后垮落，不会出现不良工程地质问题。2、煤层底板岩性二1煤层直接底板：为深灰色细砂岩及泥岩，岩石容重为2.61g/cm3；岩石级别为45级，普氏硬度系数410；岩石内摩擦角75588418。无不良工程地质问题。二1煤层老底：为石炭系太原组的L7-8灰岩，平均总厚为10.00m，质坚性脆。岩石容重为2.89g/cm3；普氏硬度系数3；岩石内摩擦角7133，垂直抗压强度32.63Mpa，抗拉强度9.31Mpa。由于本矿区二1煤层顶板发育有滑动构造，煤层直接顶板及老顶多被滑动构造破坏，矿区内大部分是以滑动构造面为煤层直接顶板。瓦斯：根据新密市煤炭管理局2003年对瓦斯和二氧化碳组织鉴定的结果，本矿二1煤相对瓦斯涌出量为2.88m3/td，因而，本矿应为低瓦斯矿井。煤尘：本矿二1煤层为粉沫状，开采时会产生大量煤尘，根据2004年平煤集团通风实验室鉴定结果，本矿二1煤煤尘爆炸指数为12.2%，火焰长度5，属有爆炸危险性，本矿的开采历史中，无煤尘爆炸事故，但开采时要注意洒水防尘。 煤层的自燃发火：根据平煤（集团）公司通风实验室2004年鉴定结果，本矿二1煤层自燃等级为级，本矿生产历史上无煤层自燃现象发生，属不易自燃煤层。地温地压：无异常。五、资源储量估算结果据估算本井田二1煤层资源储量为499.4万吨，其中动用（111b）类型储量327.1万吨，保有（111b）类型资源储量172.3万吨。块段号资源储量类 型平面积（m2）煤层倾角（）斜面积（m2）煤层厚度（m）煤 层视密度（t/m2）本 矿动 用（万吨）本 矿保 有（万吨）本 次查 明（万吨）1-111b（111b）8736021935753.131.4041.041.02-111b（111b）2630024287893.231.4013.013.03-111b（111b）131920241444043.001.4059.459.44-111b（111b）1790020190492.941.407.87.85-111b（111b）181780221960563.481.4095.695.66-111b（111b）105450231145573.801.4056.356.37-111b（111b）3680032433943.811.4024.824.88-111b（111b）4347032521593.851.4029.729.79-111b（111b）8502822917062.251.4028.928.910-111b（111b）4530020482072.401.4016.216.211-111b（111b）182610231983804.151.40117.8117.812-111b（111b）2633222284002.241.408.98.9合 计9702501058676327.1172.3499.4资源储量估算汇总表第二章 可采储量和服务年限一、采区生产能力选定为15万t/a二、采区的工业储量、设计可采储量假设块段7-111b为m 1、块段8-111b为m2、块段11-111b为m 3 (1) 采区的工业储量Z g i =H L m I (公式1-1) 式中： Zg- 采区工业储量，万t； H- 采区倾斜长度， m； L- 采区走向长度， m； - 煤的容重 ，1.40t/m3； m1- K1煤层煤的厚度，3.81米；m2- K2煤层煤的厚度，3.85米；m3- K3煤层煤的厚度，4.15米；i-1、2、3Zg1=1922263.811.4=24.80万tZg2=2092503.851.4=29.7万tZg3=427.33464.234.151.4=117.8万t Zg=24.80+29.7+117.8=172.3万t/a (2) 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%。P- 上下两端永久煤柱损失量，左右两边永久煤柱损失量，上山之间的煤柱，区段间巷道的保护煤柱，万t；Pm1=202263.811.4+211923.811.4=4.56万tPm2=292503.851.4+152093.851.4=5.60万t Pm3=64.23427.334.151.4+40464.234.151.4=26.74万tZK1=( Zg1-p1) C1=(24.80-4.56)0.75=15.18万tZK2=( Zg2-p2) C2=(29.7-5.60)0.75=18.08万tZK3=( Zg3-p3) C3=(117.8-26.74)0.75=68.3万t(3)采区服务年限T= ZK/AK (公式1-3)式中： T- 采区服务年限，a; A- 采区生产能力，15万t； K-储量备用系数，取1.3。T1= ZK1/AK=15.18万t/(15万t 1.3)=0.78a T2= ZK2/AK=18.08万t/(15万t 1.3)=0.93aT3= ZK3/AK=68.3万t/(15万t 1.3)=3.51a T= T1+ T2 +T3 =5.22a ，取6年。 (4)验算采区采出率1、对于m1厚煤层:C1=(Zg1-p1)/Zg1 -(公式1-4)式中： C1-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 ，取Zg16% ； C1=(Zg1-p1)/Zg1 =（24.80-4.56）/24.80= 81.61% 75%满足要求2、对于m2厚煤层：C2=(Zg2-p2)/Zg2 (公式1-5)式中 ：C2-采区采出率，% ；Zg2-K2煤层的工业储量，万t ；P2- K2煤层的永久煤柱损失，万t ，取Zg24% ；C2=(Zg2-p2)/Zg2=（29.7-5.60）/ 29.70= 81.14% 75%满足要求3、对于m3厚煤层：C3=(Zg3-p3)/Zg3 (公式1-5)式中： C3-采区采出率，% ； Zg3-K3煤层的工业储量，万t ；P3 - K3煤层的永久煤柱损失，万t ，取Zg34% ；C3 =(Zg3-p3)/Zg3=（117.8-26.74）/117.8 =77.3% 75%满足要求 第三章 采煤方法一、选择采煤方法一、选择采煤方法为了对各煤层选择合理的采煤方法，必须详细研究煤层的赋存条件和地质特征，并参考实习矿井或矿区实际使用经验。在此基础上，可参照下列各点选择采煤方法：1、对缓斜、倾斜薄及中厚煤层，一般使用单一走向长壁采煤法，倾角小于12时，可考虑采用倾斜长壁采煤法。采用走向长壁采煤法，一般采用全部冒落法处理采空区。但直接顶为坚硬难冒落的岩层，或受其它条件限制时，可以考虑采用充填法或刀柱法处理采空区。2、对煤层赋存稳定、顶底板条件较好的中厚煤层，大型矿井一般采用综合机械化的采煤工艺方式；对中型矿井，煤层赋存较稳定，地质构造不太复杂的工作面，以及不适于综采的大型矿井工作面，可采用高档普机采和机采采煤工艺方式；对小型矿井，或受其它条件限制不适于机采的工作面，可选用炮采采煤工艺。3、对缓斜、倾斜厚煤层，一般采用倾斜分层下行垮落走向长壁采煤法。分层厚度根据选用的支架类型确定，一般为1.63.5m，煤层厚度4.05.5m时，应尽可能一次采全高。对于特厚煤层(如大于2030m)，难于使用分层垮落法开采或特殊条件限制不能使用垮落法开采时，可以采用全部充填法。厚度大于5m，煤质较软，顶板中等稳定以下，无煤与瓦斯突出危险，可采用综合机械化放顶煤采煤。4、急斜煤层，厚度为26m，倾角大于55，赋存稳定时，应优先考虑采用伪斜柔性掩护支架采煤法，当不适宜采用伪斜柔性掩护支架采煤法时，厚度在7m以上煤层，可采用水平分层或其它采煤法。 5、顶板稳定，煤层条件适宜，电力、水力及其它条件能保证时，也可考虑采用水力采煤法。 二、本矿采煤方法由本矿的条件可知，本矿井采用炮采，工作面布置为走向长臂。第四章 采区巷道布置和生产系统 布置采区巷道是为了把采煤工作面与矿井主要开拓巷道联系起来，构成运输、通风、动力供应、材料供应等系统，保证工作面连续不断的生产。为了布置采区巷道，需要确定采区走向长度、区段斜长和数目，以及采区内各种煤柱尺寸，然后确定采区上(下)山、区段平巷、区段集中巷的位置、条数以及它们之间的联络巷道的形式。下面就缓斜或倾斜薄及中厚煤层走向长壁采煤法的采区巷道布置，阐明设计的步骤和方法。一、采区参数1、合理的工作面长度据此原则，工作面长度可以用下列式表示：L=(L-L1-L2-L3) /4式中：L-工作面长度，m； L1-采区边界煤柱宽度(m)； L2-回采巷道宽度(m)；L2-回采巷道保护煤柱宽度L=(464.23-17.1152-310) /4 =92m2、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- 11) 2/(l+l0) (公式1-4)式中：L - 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，因采用炮采，故 l0取4(m)。11- 回采巷道保护煤柱宽度，10m. N=(464.23-17.1152-310) 2/(92+8) =8，取8.3、工作面生产能力Qr = A/T1.1 (公式1-5)式中：A-采区生产能力，15万t/a ；Qr -工作面生产能力，万t ；T-每年正常工作日，330天。故： Qr = A/T1.1 =15/3301.1 =413 t4、确定采区内同采工作面数及工作面接替顺序生产能力为15万t/a,且工作面生产能力为413t。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。以m3煤层为例,4个区段工作面接替顺序区段1001002区段2001002区段3001002区段4001002图1 K1工作面接替顺序图对于m3布置一个综放工作面便可以满足生产设计的要求。m3煤层：区段1（001-002）区段2（001-002）区段3（001-002）区段4（001-002）(说明：以上箭头表示方向为工作面推进顺序。)5、煤柱尺寸为了保护采区内各种煤层巷道处于良好状态，目前比较常用的是留设一定尺寸的煤柱。煤柱尺寸主要根据实际经验来确定。对于缓斜煤层，可参考表4-2的尺寸留设。表4-2 采区煤层巷道护巷煤柱尺寸巷道类别薄及中厚煤层巷道一侧(m)厚煤层巷道一侧(m)备注水平大巷20302550主要回风巷20左右2030采区上(下)山20左右3040区段平巷8201520采区边界510510较大断层10501050视断层落差情况而定6 本矿m3采区边界保护煤柱为17m,回采巷道保护煤柱10m。二、采区巷道布置1、采区上山的布置采区上山道的数目可根据采区生产能力和开采技术条件确定，一般情况下二条，当采区生产能力较大，瓦斯涌出量亦较大情况下，也可布置三条或四条。对开采缓斜及倾斜煤层，在下列情况下，可考虑将采区上山布置在煤层中：1、薄及中厚煤层，采区服务年限短时；2、开采只有两个分层的单一厚煤层的采区，开采深度小，顶底板岩石比较稳定，煤质在中硬以上，上山不难维护时；3、联合布置采区，下部为维护条件较好的薄及中厚煤层；4、为部分煤层或区段服务的，维护年限不长的专用通风或运煤上山。对单一厚煤层和联合布置采区，一般应将上山布置在煤层底板岩石中。但在下部煤层的底板岩层距涌水量特大的岩层很近，不能布置上山，或者当上山只为采区部分上部煤层或区段服务，开采下部煤层便废弃不用时，可以考虑把上山布置在煤层群中的中部或上部。 目前国内外均有以煤巷代替岩巷的趋势。采区上山沿煤层走向方向距离一般为2025m。在垂直走向方向上，一般多使两条上山在层位上保持一定高差，把运输上山设在轨道上山之下，一般比轨道上山低24m。但如果采区涌水量大时，可将轨道上山布置在低于运输上山的位置。上山设在同一厚煤层中，一般轨道上山沿煤层顶板，运输上山沿煤层底板布置。三 、本m3煤层采用一煤一岩上山开采在距m3煤层底板15m处岩石中布置一条岩石运输上山，在m3煤层中布置另一条轨道上山，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：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。1、区段平巷的布置开采厚煤层时，各分层的区段平巷，在煤层倾角小于1520时，一般用内错式布置；倾角大于2025时，可用水平式布置；倾角小于810的近水平煤层，一般可用重迭式布置。对于开采煤层群的联合布置采区及单一厚煤层分层开采采区可以考虑设置区段集中巷（现在大多不再设置区段集中巷）。其位置应选在距煤层底板的垂直距离不小于h，并在支承压力传递影响角以外的地方，根据经验，最小的h值一般为812m，角介于2555之间。区段集中巷还应布置在比较坚硬的稳定的底板岩层中，并应避开地质破坏的影响。本m3煤层回采巷道宽度为4m。2、联络巷道的布置采区联络巷道有区段集中巷与区段平巷之间的联络及采区上山与区段巷道之间的联络巷道。区段集中巷与区段平巷间的联系方式，一般当煤层倾角大1520，区段平巷为水平布置时，常采用石门联络；煤层倾角小于1520，层间距较大时，可用斜巷联系；而近水平煤层，区段平巷为垂直布置时，则用立眼联系。采区上山与区段集中巷之间的联系方式主要根据运输需要确定，一般轨道上山与区段集中巷之间采用石门联系，而运输上山与区段集中巷之间，广泛采用溜煤眼的联系方式。3、同采工作面的合理错距上、下煤层，上、下分层以及上、下区段同采时，采煤工作面的超前距离，应根据煤层厚度、层间距、倾角及围岩性质等条件，分析围岩垮落情况和影响范围，确保安全、方便运输和通风为原则来确定。在同一区段内需要同时开采上、下两个煤层时，应使上一煤层的采煤工作面超前于下一煤层的工作面，其超前距离为：式中：L最小上、下煤层采煤工作面最小错距，m； 上、下煤层层间距，m； p上、下煤层层间岩石移动角，一般坚硬岩石可6075，软岩可取4555。b上一煤层采煤工作面的最大控顶距，m。应该指出，按上式计算出来的数值，只能作参考，主要应根据现场实际经验来确定，一般不小于5060m。厚煤层下行垮落分层同采时，上分层采煤工作面超前下分层工作面的距离，应使下分层工作面处于上分层工作面顶板岩石垮落活动终止或基本稳定地带，也可根据实际经验确定。一般情况下，第一、二分层应相隔1.52.0个月时间，这样炮采工作面大致为6080m，普采推进速度较快，大致应保持100120m。同一煤层两个相邻区段的采煤工作面需要同采时，一般应保持4050m以上的错距，以减少顶板冒落和运输工作的互相干扰。4、采区车场形式选择根据大纲要求，对采区上、中、下车场主要应确定车场形式、线路布置和调车方式，并作图以示之(插图)，线路布置不做具体设计计算。这里仅对采区车场形式作说明。采区上部车场常用甩车场和平车场，平车场又可分顺向和逆向二种型式。上部车场的选择主要根据绞车房的布置和维护条件，在阶段回风巷以上为采空区或松软风化带时，往往采用平车场。在联合布置采区、回风石门较长时，为便于回风石门联系，也多用平车场。其它情况下，可考虑采用甩车场，顺向和逆向平车场的选择，主要根据绞车房、上山和回风巷的相互位置决定。顺向平车场的变坡点同绞车房之间的距离比较短，如果绞车房位置受限制，为了便于同总回风巷相联系，可用顺向平车场。联合布置采区，有采区回风石门同阶段回风巷相联系时，可以采用逆向平车场。采区中部车场一般多为甩车场，按甩入地点不同，可分为绕道式车场、平巷式和石门车场三种。开采单一薄及中厚煤层，多用绕道式车场，联合布置采区或有岩石集中巷的采区，常用甩入平巷或甩入石门式中部车场。采区下部车场的基本形式，按装车地点不同分为大巷装车、石门装车和绕道装车三种；按材料车场设置地点不同，又有顶板绕道和底板绕道两种。一般较常用大巷装车的下部车场，当煤层倾角较大时，可用顶板绕道；倾角较小，用底板绕道。在选用顶板或底板绕道时，应注意轨道上山的起坡角，一般以不超过25为宜。联合布置采区具有长度较大的采区石门时，宜采用石门装车的下部车场，但应注意装车点前后要有足够的储车线长度。对于采区生产能力很大的矿井，如采用大巷装车，但影响大巷运输能力，又不具备石门装车条件，可采用绕道装车式下部车场。5、采区硐室采区硐室包括采区煤仓、采区绞车房和采区变电所。按大纲要求，不作具体设计。对采区煤仓应确定煤仓容量、煤仓形式和主要参数，以及支护方式。对绞车房要求说明位置、主要尺寸和支护方式。对变电所仅说明位置、支护方式。采区煤仓容量的确定，目前没有统一的计算方法，一般在60100t之间。采区生产能力很大时，有的达300500t左右。煤仓的形式一般采用垂直式圆形断面。当由于巷道的原因，煤仓上、下口不在一个垂直面时，也可采用倾斜式(倾角 在60以上)，圆形或拱形断面。从目前实际使用的煤仓来看，圆形垂直煤仓的直径一般为24m，其相应的高度大多在20m左右，确定时可参照实习矿井的实际经验。煤仓设在坚硬岩层中时，仓身可不支护。一般应砌碹，壁厚300400m，有条件时可用锚喷支护。采区绞车房应布置在围岩稳定、无淋水、地压小、易维护的地点，应避开较大的地质构造、