开采课 程设计.doc

课 程 设 计 的 基 本 条 件一、设计题目六矿一 二采区巷道布置课程设计二、基本条件该采区位于六矿一水平，开采二煤层。采区北-200、东一一、南-280西F8断层为界。采区走向长2540m，倾斜长1200m，煤层走向N39E，倾向S141E，倾角3，二一煤层厚度m，二一煤层实体密度1.45t/m3。采取瓦斯绝对涌出量0.18m3/min掘0.5m3/min，正常涌水量15m3/h，煤尘无爆炸性，煤质中硬。地面无需保护地物，邻近采空区对本采空区开采无影响。井底车场位于之东侧，回风大巷位于采区上边界距煤层15m的岩层中，运输大巷位于采区下边界距煤层15m的岩石中。煤层顶板：直接顶为4m页岩，基本顶为7m中砾砂岩采区设计年产量45万t/a前言 课程设计是煤矿开采技术专业学生在学习煤矿开采方法课程部分内容之后的一次重要实践活动。在本次课程设计中，通过巷道布置设计，培养学生综合运用所学课程的基础理论和专业知识的能力，培养学生正确思维方法和工程技术人员应具备的技能。具体来说，通过本次课程设计需达到以下目的：1、 巩固、提高和充实学生所学过的理论知识。2、 培养学生灵活运用所学的理论知识和专业知识的能力。3、 培养和锻炼学生独立完成采取巷道布置设计的能力。4、 培养和提高学生的计算、书写和绘图的能力。河南理工大学高等职业学院 煤矿开采技术 课程设计 题目 六矿一二采区巷道布置课程设计 系部：采矿工程系 专业：煤矿开采技术 班级：采矿11-2班 姓名： 指导老师： 2012 年12 月 21日目录第一章 采区地质概况第一节 采区基本条件 第二章 采取储量与生产能力 第一节 采取储量第二节 采区生产能力及服务年限一、 采区生产能力二、 服务年限三、 采取生产能力及服务年限的验算第三章 采取巷道布置第一节 采区布置 一、采区形式第二节 采区上山的数目和位置一、 采区上山位置二、 采区上山数目三、 采区上山的布置方式四、 采煤工作面的长度及推进长度五、 区段平巷的布置六、 采区车场第四章 采取巷道布置方案的技术经济比较 第一节方案比较法的实质和步骤一、 提出方案二、采区巷道布置方案经济比较 第二节采区巷道掘进费、维护费的计算一、巷道掘进费二、巷道维护费 后记 总结 第一章 采区地质概况 第一节 采区基本条件该采区位于六矿一水平，开采二煤层。采区北-200、东一一、南-280西F8断层为界。采区走向长2540m，倾斜长1200m，煤层走向N39E，倾向S141E，倾角3，二一煤层厚度m，二一煤层实体密度1.45t/m3。采取瓦斯绝对涌出量0.18m3/min掘0.5m3/min，正常涌水量15m3/h，煤尘无爆炸性，煤质中硬。地面无需保护地物，邻近采空区对本采空区开采无影响。井底车场位于之东侧，回风大巷位于采区上边界距煤层15m的岩层中，运输大巷位于采区下边界距煤层15m的岩石中。煤层顶板：直接顶为4m页岩，基本顶为7m中砾砂岩采区设计年产量45万t/a 第二章 采区储量与生产能力第一节 采区储量计算采区内的工业储量及可采储量，确定设计损失量（附储量计算表1）。煤层名称工业储量/万t煤的损失量/万t采出率/%可采储量/万t厚度损失其他损失名称数量名称数量K9126边界煤柱10.3上山区段间煤柱11.32.03882.6104第二节 采区生产能力及服务年限一、采区生产能力该采区生产能力50万t/a。确定采区生产能力根据1、地质因素2、采煤、掘进、运输的机械化程度和通风、供电能力3、采区储量4、采区产量的稳定性。结合该采区煤层的赋存情况；采区上、下边界标高，采区走向、倾斜长度；煤系产状，煤层厚度；相邻采区情况，地面情况及其开采的关系。可采煤层顶底板的岩性、厚度、稳定性、物理机械性质。煤层底板岩性、厚度、稳定性、抗压入特性等。煤质、瓦斯、煤尘。煤层自然发火及采区水文地质特征。设计工作面接替均衡情况。综合采区服务年限。可确定该采区的生产能力为45万t/a。二、服务年限根据公式TZk /AKT采区服务年限Zk采区煤层可采储量 A采区设计生产能力 K储量备用系数（1.31.5）代入储量计算表1中的部分参数；储量备用系数取1.4可求出T2.5a采区上部边界为采区回风大巷，下部边界为采区运输大巷， 采区西部 为二 J 九采区， 采区东部边界为一一采区。 走向长度 2540米， 斜长 1200 米，平均倾角 3 ，面积 240000 平方米。采区储量按照等高线法求采区储量： 所谓等高线法就是在煤层底板等高 线图 上，按煤层厚度或倾角大致稳定的范围内沿煤层底板等高线 分为若干 块段，分别计算各块段的储量，煤层总储量即为单个块 段储量之和， 本设计采用此储量计算方法。 式中 Q煤炭工业储量，万 t； Si块段水平投影面积, 2； 煤 层倾角，采用块段内的平均倾角3 ，Mi块段煤层的平均厚度，m； ； Yi块段内煤层的容重，t/m3。 根据地质报告资料及煤层底板等高线 可知： S=248466.3m2， =15, Mi=2.71m2 Yi=1.5t/m3 代入上式得： Q=248466.3 2.6 cos15=93.6 万 t 所以， 1.5 本采区的工业储量为 93.6 万 t。 矿井的可采储量公式为： Z=(Zc-P) 式中 Z矿井可采储量， C 万 t； Zc矿井工业储量，万 t； P各种永久煤柱储量损失之和，万 t； C采区回采率，薄煤层不低 于 0.85；中厚煤层不低于 0.80；厚煤 层不低于 0.75，本矿井取 0.80。 Z=(93.6-13.26) =64.3 万 t 0.8 采区储量表 地质储量（万吨） 煤层 可利用地 永久煤 质储量 二 2 80.34可采储量 （万吨） 64.3 柱 13.26 合计 93.6 备注 第三节 采区生产能力 采区设计年工作日 300 天，每天三班作业，三班生产。采区 生产设计 一个采煤队。 三、回采工作面生产能力的确定及采取生产能力及服务年限的验算 a、回采工作面日生产能力 A1=L b K1 =120 h r K2 2.6 1.2 1.5 0.95 =426.8(t) 式中 0.8 A日生产能力，吨 L工作面长度，m b工作面推进度，m h工作面平均采高，m r煤的容重，取 1.5t/m3 K1工作面回 采率，取 95% K2正规循环率，取 80% b、掘进出煤量 掘进出煤 量一般为采面出煤量的 5%， 故掘进出煤量为 A2=426.8 =21.2 5% （吨） 故采区日出煤量为：426.8+21.2=448（吨） c、生产能力确定 采区设计 年生产能力为 A=(A1+A2) =448 D 300 =134400(t) 式中 A采区 生产能力， D年生产日数， 300 天 采区的生产能力要求与采区的储量相适应，使采区具有合理的 服务年限。按照掘进先行、以掘保采、采掘并举的原则，避免开 采强 度过大，确保采区正常生产接替。采区生产能力与服务年限 有如下关T=63.4 0.8/14 =3.6a 系： T=ZC/A 式中：Z采区可采储量 T采区设计服务年限 A采区设计生产能力 C采区采出率第三章 采区巷道布置第一节采区布置一、采区的形式采区的基本形式有单翼采区、双翼采区和跨多上山采区准备。依据该采区的位置、范围、煤层的赋存情况；采区上、下边界标高，采区走向、倾斜长度；煤系产状，煤层厚度；相邻采区情况，地面情况及其开采的关系。采区内所有探明的褶曲构造的性质、特征、轴线位置及变化规律，对开采的影响。区含水层的特征及充水条件；地面水系，老塌陷区积水，采空区对本采区的影响。综合考虑后用双翼采区的准备方式其特点是：采区上山布置在采区走向的中央，采区上山的两翼分别布置采煤工作面进行开采。与单翼采区相比较，双翼采区相对减少了采区上山、车场、硐室等巷道的掘进工程量，减少了采区运输等设备数量，采区生产能力大，生产比较集中，是目前运用最广泛的一种准备方式。第二节 采区上山的数目和位置一、采区上山位置采区上山是采区的主要巷道，应以有利于采区生产和维护作为确定其位置的主要依据，同时考虑其经济效益。上山根据层位可分为：岩层上山和煤层上山两种基本形式。依据双翼准备方式的选择及K9煤层伪顶为粘土岩及砂质泥岩。灰黑色、厚状、质硬。直接顶为厚0.05m0.15m等间距互层的层状、似层状菱铁粉砂岩、泥质粉砂岩，厚度为6m10m，基本顶为中等稳定顶板。水侵呈粘糊状，易膨胀。直接底为透境状、藕节状菱铁质粉砂岩包裹于泥质粉砂岩中。厚度为4m5m。服务年限T5.6a采区的位置、范围、煤层的赋存情况；采区上、下边界标高，采区走向、倾斜长度；煤系产状，煤层厚度。综合考虑后设计用煤层上山。其特点有：初期工程量小、投资少、巷道易于掘进、掘进速度快、在掘进过程中可以生产出一定量的煤；还能补充地质资料，进一步了解煤层赋存情况；但巷道维护费用较高。在后序的经济比较中可看出其优势。二、采区上山的数目采区上山的数目至少为两条，一条为运煤上山，一条为轨道上山，同时兼做通风和行人。依据采区的设计生产能力50万t/a，运输能力采区的采煤工艺，运输设备，排水设备，供电设备。综合考虑后用一条运煤上山、一条轨道上山。轨道上山用于运料、进风、排矸。运煤上山用于运煤、回风、兼做行人。运煤上山铺设刮板输送机，轨道上山用串车绞车提升。两条上山倾角与煤层倾角一致为17，两条上山间用平巷连接。三、采区上山的布置方式采区上山的布置方式可以是两岩、两煤或一岩一煤等。但在特殊情况下，也可布置三条上山，此时可以是三岩上山或一煤两岩等布置方式。上山之间一般应有一定的层位高差，一般运输上山布置在上层位，轨道上山布置在下层位，这样有利于巷道的排水及与采区区段巷道的衔接。根据1、采区上山位置2、采区上山的数目。综合考虑该采区的上山布置方式为两煤上山。两煤上山的特点有：初期工程量小、投资少、巷道易于掘进、掘进速度快、在掘进过程中可以生产出一定量的煤；还能补充地质资料，进一步了解煤层赋存情况。但巷道在煤层中维护费用较高，两煤上山无层位高差这样就不利于巷道的排水及与采区区段巷道的衔接。四、采煤工作面的长度及推进长度第一工作面长88m，第二工作面长108m，采区有七个区段保护巷道煤柱长2120m，五、区段平巷的布置区段平巷布置在煤层中，一般留有815m的煤柱宽度。采用沿空留巷一般适用于开采缓斜或倾斜、厚度小于2m顶板较好的煤层。在布置区段平巷时，第一区段的回风平巷一般应采用单巷布置方式，其它各区段的煤层平巷，可以采用单巷布置方式，也可采用双巷布置方式。根据煤层赋存情况及煤质、煤厚。该采区区段平巷之间留设10m的宽度。该采区用双巷布置方式。六、采区车场根据煤层顶底板情况K9煤层伪顶为粘土岩及砂质泥岩。灰黑色、厚状、质硬。直接顶为厚0.05m0.15m等间距互层的层状、似层状菱铁粉砂岩、泥质粉砂岩，厚度为6m10m，基本顶为中等稳定顶板。伪底为厚0.1m0.3m的碎屑状粉砂质粘土岩，水侵呈粘糊状，易膨胀。厚度为4m5m。设计生产能力，施工工艺，生产设备该采区采用上部甩车场，中部平巷甩车场，下部大巷式装车场。第四章采区巷道布置方案的经济技术比较第一节方案比较法的实质和步骤一、提出方案方案比较法的实质是对不同的采区巷道布置方案进行技术经济分析和对比，而后选择技术上优越和经济上合理的方案，作为最终的采区布置设计。所谓技术上优越，是指所选用的方案生产环节简单、安全、可靠；采用了适宜于该采区的先进技术；有利于实现采掘过程的机械化及自动化；有利于生产集中化；有利于提高采区采出率；有利于加强采区的生产管理水平等。衡量经济上合理的标准主要是：吨煤基建投资少、采区吨煤生产费用低、劳动生产率高，采区准备时间短等。方案比较法的步骤是：首先根据采区的地质条件和开采技术等条件，制定出几个(一般为23个)在技术上可行的采区巷道布置方案，经过分析比较和充实修改，使之逐渐趋于完善。在此基础上，详细计算各方案的经济费用，进行经济比较，根据比较结果，综合权衡各方案的利弊，最后选用最优越的方案。二、采区巷道布置方案经济比较进行经济比较时，主要考虑下列两项费用：(1)基建投资费用。包括井巷建筑工程费用及设备购置安装工程费用两项，其中主要是巷道掘进费用。(2)生产经营费用。方案比较中相同的经营费用一般不予计算。需要计算比较的项目主要有巷道维护费、采区运输费，在通风困难或涌水量特大的采区也应将通风费用或排水费用列入。参与比较的各方案费用计算表的格式。最后，应将各方案费用汇总成表。根据采区的一、煤层顶底板情况K9煤层伪顶为粘土岩及砂质泥岩。灰黑色、厚状、质硬。直接顶为厚0.05m0.15m等间距互层的层状、似层状砂岩、泥质粉砂岩，厚度为6m10m，基本顶为中等稳定顶板。水侵呈粘糊状，易膨胀。直接底为透境状、砂岩包裹于泥质粉砂岩中。厚度为4m5m。二采区地质构造采区内为向斜构造，向斜两翼为单斜构造。单斜产状：左翼213NE17右翼1SE17在开采时可沿向斜轴布置上山巷道。采区边界有一正断层，对采区影响较小，可作为采区边界。三、煤质、瓦斯、煤尘K9煤层以半暗型为主，夹较多镜煤条带，煤层致密、坚硬、不易破碎、块煤多、灰分(A)：2630，属中灰分煤，煤的密度均为1.45t/m3；煤层肉眼观察，煤呈半暗至半亮煤，夹矸之上以半亮煤为主，夹矸之下为半暗煤。属低硫煤，磷含量0.14%0.36%，属低磷煤。煤质属焦煤（JM），号码为25(JM25)；属中高灰、特低硫、低磷煤。动力用煤。采区绝对瓦斯涌出量为1.2 m3/min(掘进)及2.6 m3/min(采煤)，采区正常涌水量为6.2m3/h,煤层无自然发火现象，煤尘有爆炸性，煤质中硬，煤层顶底板条件稳定。四、采区水文地质特征1、水文气象本区地势陡峻，沟谷发育，有利于地下水和地表水排泄。地表无大的水体，仅有几条沟溪汇成落水洞小河，自西向东流入贵州乐民境内。在本矿区内流量较小，又处于煤层露头带，对井下开采无大的影响。两条沟溪均未在采区内，不影响开采。主要出露的地层，煤系上部第四系（Q）属孔隙含水层，且分布较广，飞仙关组（T1f）、卡以头组（T1k）属弱裂隙含水层；煤系地层长兴组（P2C）属隔水层，龙潭组（P2l）属弱裂隙含水层；构造破碎带导水性较强。地下水量受大气降水控制，雨季明显增加，干季减少；矿层顶板以泥岩为主，属隔水层，水文地质条件简单。但由于本区浅部小窑较多，开采历史较长，存有大量老窑水，开采过程中须严加防范。等内容对该采区提出的方案有：方案一、双煤巷上山；方案二、一煤一岩巷上山；方案三、两岩巷上山。对三个方案进行技术分析，从三个方案中排除一个剩下的两个方案进行经济比较选出最优比较如下表：表41表42表41 采区方案技术比较表方案项目第一方案双煤巷上山第二方案一煤一岩巷上山第一方案两岩巷上山1.掘进工程量工程量小工程量比第一方案大，多掘石门工程量比第一、二方案大，多掘石门溜煤眼2.工程难度容易较容易施工困难；联络困难3.通风距离短较长长4.管理环节少较少管理环节多5.巷道维护煤层上山，支架受采动影响大，维护工程量大维护工程量较大维护工程量少费用低6.支架回收可以回收复用可以回收70%可用无法回收7.工程期短较短长表42采区方案经济比较表方案项目第一方案两岩巷上山第二方案双煤巷上山1.上山长度/m掘进单价/元m-1费用81528152433.5394.47066056428722.联络巷（1）石门长度/m单价/元m-1单条上山费用/元总费用（2条）（2）溜煤眼体积/m3单价/元m-1每区段费用/元总费用（三组）7045.533187.115935.53.维护巷道长度/m单价/元（ma）维护时间/a费用/元815281523.622122.52.514751.586390表43采区方案经济比较汇总表方案项目第一方案双岩上山方案第二方案双煤上山方案1.初期投资/元（包括上山、石门、溜煤眼各一组，铺轨两组）722540.56428722.初期投资比较/112%100%3.总费用/元（1）总投资（2）总费用（扣除可回收部分费用）737292729262总费用比较/101%100%第二节采区巷道掘进费、维护费的计算一、巷道掘进费巷道掘进费可按下式计算： F=KL式中：F巷道掘进费，元； K巷道单位长度掘进费，元/m；L巷道长度，m。K值可以从井巷工程概算指标和有关的参考资料中查取。二、巷道维护费1、巷道长度为定值巷道维护费可按下式计算： R=Ltr式中：R巷道维护费，元； L巷道长度，m。 t巷道维护年限，a； r单位时间每米巷道的维护费，元/ma。2、巷道长度为变值巷道维护费可按下式计算： 式中：R巷道维护费，元； L巷道长度，m。 t巷道维护年限，a； r单位时间每米巷道的维护费，元/ma。3、巷道各段维护时间t不同巷道维护费可按下式计算： R（L1t1L2t2L3t3Lntn）r式中：R巷道