《开采方法》设计指导书.doc

开采方法设计指导书 采矿工程专业开采方法课程设计指导书贵州大学矿业学院采矿工程教研室说明 一、本设计为采区设计，本大纲参照一般实际采区设计，说明书编制章节的顺序，结合教学要求进行编制，仅供本次课程设计作为内容提要和说明书章节编制顺序参考用。 二、当煤层倾角为近水平时，“采区”名称可称为“盘区”或“分区”（倾斜长壁法）。 第一章采区地质特征1采区概况该采区位于贵州省盘县南部，响水镇、大山镇及忠义乡境内，地理座标为东经10433231044210，北纬252439253228。 该采区属于东二采区，左边与东一采区相邻，右边与东三采区相邻；开采范围是西面以井口井筒为边界，北面以3号煤层露头线为边界，南以+1000标高为界，东以图中所给的采区边界线为界。 南昆铁路威（舍）红（果）段从井田西部沿响水河东岸穿过，并在小雨谷设有车站。 盘（县）兴（义）公路由井田东部的大山镇经过，大山镇至盘县59km。 另外井田西部的响水至威箐、水塘、盘县有公路相通，全长60km，响水至大山镇有简易公路相通，全程14km。 响水矿井主工业场地位于响水河边，与南昆铁路威红支线小雨谷站及盘南电厂毗邻。 响水河枯季流量小，不具备通航条件。 响水矿井的煤炭主要供应与矿井工业场地毗邻的盘南电厂，部分洗精煤通过南昆铁路向南可进入两广市场，也可以通过水柏铁路、珠六铁路、内昆铁路盘西支线进入两湖、四川、云南等。 响水至干沟桥中心区公路有两条，一条至大山镇，经S218省道至盘县，再经G320国道至干沟桥（距红果3km），总里程104km；另一条经威箐、乐民至亦资孔，与G320国道相接，再北上至干沟桥，总里程45km。 为配合盘南电厂建设，六盘水市路桥发展公司已开始筹资兴建红果经响水镇至威舍的二级公路，其中响水至红果的42km公路，该公路按规划将尽快建成通车，可为响水矿井的开发创造极为便利的交通条件。 井田内自下而上共有13层可采煤层，采用总厚度19.94m，其中全井田可采和基本全井田可采煤层5层，厚度12.11m；大部可采4层，厚度3.90m；局部可采煤层4层，厚度3.93m。 2地质情况及可采煤层情况 一、地层盘县煤田的区域地层，自下而上赋存有泥盆系（D）、石炭系（C）、二叠系（P）、三叠系（T）、下第三系（E）和第四系（Q）地层。 雨谷勘探区出露地层由老到新有二叠系下统茅口组（P1m），二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2）、龙潭组（P2l），三叠系下统飞仙关组（T1f）、永宁镇组（T1yn）和第四系（Q）等地层，含煤地层为龙潭组。 地层特征见表121。 二、构造 1、区域构造盘江矿区大地构造位置处于六盘水断陷、普安旋扭构造变形区黔西南涡轮构造带上的盘南背斜与下甘河断裂之间，属盘南背斜南东翼西端。 区域构造特征表明，井田内构造面貌主要与燕山运动有关。 在燕山运动过程中，出现南北向的正反两次直扭构造运动的复合叠加，后期顺时针直扭运动可能为燕山运动中、晚期产物。 所以盘南背斜是在先期反时针直扭运动形成的北东向构造行迹的背景上又叠加了顺时针直扭运动。 盘南背斜属不对称的复式背斜，轴向N60E，呈一反“S”型褶曲。 因此，使盘南背斜南部西端形成一系列向南西收敛的向、背斜褶皱和扭性断裂组成的一个小型压扭性帚状构造，称忠义压扭性帚状构造和马依张扭性帚状构造。 忠义压扭性帚状构造向南端雨谷收敛，向北端马依撒开，其旋涡中心在保田向斜的中心部位。 2、井田构造井田位于盘南背斜南东翼西端。 地层走向自西向东为N30ENEN80EN60E，倾向南，基本为一单斜构造。 西部收敛、东部撒开、向北凸出的弧形。 构造行迹以断裂为主，发育NNE和NWW向两组断裂。 其中，F7断层与F25F6断层之间的三角地带，断层稀少且对煤系地层影响不大。 F25F6断层以西，特别是F25F6断层上盘、F11至F12之间，断层发育。 井田内次级褶曲不甚明显，规模很小。 井田构造纲要详见图121。 井田内共发现断层155条，其中落差大于或等于30m的断层34条F 3、F 5、F5- 1、F 14、F 13、F 27、F 31、F 7、F13-3共9条为平推正断层；F25-F 6、F 39、F39-1共3条为平推逆断层；F 11、F11- 4、F11- 5、F11-6（隐伏断层）、F45共5条为滑伏断层；F 61、F001-2（隐伏断层）、F 16、F 22、F 42、F 12、F 28、F 23、F 40、F 43、F 41、F13- 1、F1514- 1、F25- 1、F77共15条为正断层；F001-1（隐伏断层）、F26共2条为逆断层。 在上述34条断层中，穿切煤系地层的11条、切至煤系地层消失的8条、未切至煤系地层而在三叠系地层中消失的15条，详见表122。 落差小于30m的断层121条地面90条、地下隐伏（断点）31条。 井田内断层发育具有以下规律井田内断层以北西西向为主，北北东向次之。 从平面分布看，北西西向断层主要集中在井田中部，北北东向断层分布于井田西部及东部。 前者对煤系地层的切割破坏较小，但在断层发育部位，地质构造条件都相对复杂。 后者对煤系地层的切割破坏较大。 本井田的构造面貌与燕山运动有关，北北东向断层与盘南背斜轴向基本一致，说明是在燕山运动过程中形成的张扭性断层。 北西西向断层为后期顺时针扭动形成的压扭性断层，不难看出后期顺时针扭动构造是对煤层后期改造起主导作用的构造。 就本井田而言，则是构造应力相对集中部位，属于忠义压扭性构造的收敛端。 煤层的形变和断裂破坏都较其它地段为甚。 地层系统厚度(m)主要岩性及特征系统组段最小最大平均第四系（Q）015为残积、坡积、洪积及冲积物，岩性为砂土、粘土及砾石组成，分布零星三叠系（T）下统(T1)永宁镇组（T1yn）第二段160为黄色、暗黄绿色泥岩，粉砂质泥岩夹暗紫色砂岩，灰色白云质灰岩第一段281上部第二亚段为灰色微晶至隐晶白云质灰岩，平均厚221m。 下部第一亚段为灰紫色、灰色泥质灰岩，薄至中厚层状，厚4085m，一般60m飞仙关组（T1f）上段289406410俗称紫色层，自下而上分为三个亚段，第一亚段为紫红色泥岩、粉砂岩，厚度97190m，一般150m；第二亚段以暗紫及紫色粉砂岩、泥岩为主，夹细砂岩，厚度152280m，一般210m；第三亚段厚度3580m，一般50m。 下部20m左右为紫红色泥岩、粉砂质泥岩，上部以灰紫色泥质粉砂岩、粉砂岩为主下段93140115上部为灰绿色夹紫色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩。 下部为灰绿色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及粉砂岩。 上龙潭组（P2l）上段7311996由北西向南东逐渐增厚，岩性主要为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩及煤层二叠系（P）统（P2）中段102150120西南及东南部厚度较大，岩性主要为粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层下段岩性主要为粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层峨眉山玄武岩组（P2）第三段106185150深灰色、紫色、暗绿色火山角砾岩，偶夹玄武岩第二段283835浅灰色、灰绿色泥质粉砂岩、粉砂岩、泥岩第一段426245灰绿色拉斑玄武岩及玄武岩，致密块状，坚硬下统（P1）茅口组（P1m）400500出露于井田北部外围，主要为浅灰色、灰色厚层灰岩，含白云质团块或白云岩。 根据构造复杂程度，可将本井田分出如下三个复杂块段F3与F14断层所夹的三角形地带、F11与F12断层之间、F25F6断层上盘。 根据含煤地层产状变化及断层、褶曲的发育情况，井田的构造复杂程度属“二类中等”构造。 三、可采煤层采区内煤岩为单斜构造，地层倾角平均15,赋存较稳定，区内可采煤层4层，自上而下分别为 3、5- 2、17- 1、19号煤层，煤层赋存特征见下表。 含煤地层为二迭系宣威组煤系地层，煤岩类型为半亮-半暗型，各煤层为中灰低中硫高发热量焦煤或气肥煤，采区内断层落差小于5m。 3号煤层位于龙潭组上段顶部。 是井田内唯一稳定煤层，井田内无不可采点，煤层采用厚度变化不大，呈由西向东逐渐变薄趋势，规律性明显。 含夹石05层，煤层上部的一层夹石较稳定，单层厚度0.150.50m，岩性为高岭石泥岩；下部夹石不稳定，单层厚度0.050.60m，岩性为泥岩。 顶板岩性由西向东作有规律的渐变，西部为煤系地层灰绿色粉砂岩、细砂岩或粉砂质泥岩；东部则逐渐变为飞仙关组下段灰绿色粉砂质泥岩，底部局部地段为厚0.11.3m泥质灰岩；底板岩性按10m统计，顶部0.4m左右为含根泥岩，其下为粉砂岩或泥质粉砂岩。 5-2号煤层位于龙潭组上段中部。 煤层采用厚度有一定变化，但规律性明显，由西向东逐渐增厚。 井田内共见6个不可采点。 偶含一层夹石。 顶板岩性厚度1540m范围内，岩性以泥质粉砂岩、粉砂岩为主，局部粉砂质泥岩夹煤层。 底板岩性西部多为粉砂岩或泥质粉砂岩，东部多为粉砂质泥岩或泥质粉砂岩。 （3）17-1号煤层位于龙潭组中段上部，煤层采用厚度变化较大，局部有突然增厚或变薄现象。 井田范围内见2个零点区，另见4个零星不可采区，见4个特厚异常区。 总体以井田中部厚度较大，向东及向西厚度逐渐变小。 顶板岩性按厚度15m统计，上部为泥质粉砂岩及粉砂质泥岩，顶部0.100.94m为含根泥岩或粉砂质泥岩。 底板岩性以18号煤层顶界为统计值，厚度一般8m，多为粉砂质泥岩或泥质粉砂岩。 顶部0.100.94m为含根泥岩或粉砂质泥岩。 （4）19号煤层位于龙潭组中段中部，煤层采用厚度有一定变化，井田东部煤厚较大，厚度大于3.5m的厚煤带主要分布在该区域。 井田范围内未见不可采点。 含夹石04层。 夹石一般位于煤层下部。 顶板岩性以18号煤层底界为统计值，厚度一般10m，上部为泥质粉砂岩及粉砂质泥岩；下部为粉砂岩或泥质粉砂岩，局部粉砂质泥岩。 底板岩性与20号煤层合并时，以5m统计，主要为含根泥岩、粉砂质泥岩，局部粉砂岩、泥质粉砂岩；与20号煤层分岔时，见20号煤层顶板。 3采区储量（列表）采区储量计算表注这里所列表格为参考格式，设计说明书内正式表格应按此表格式以一页篇幅绘列。 煤层编号投影面积（m2）倾角（度）实际面积（m2）煤厚（m）容重（t/m3）工业储量（t）煤层采区回采率（%）80可采储量（t）备注31138728.8111161968.1631161968.1631161968.1631161968.1632.671.44343436.9941.42635343.7941.44766393.4061.45498433.34917243607.542583364.6941567434.7582834928.2983270326.842可采可采可采可采5-21138728.8111.628017-11138728.8112.9380191138728.8113.3880合计4647872.65310.610256054.59第二章采区生产能力及服务年限1采区生产能力的确定采区生产能力根据地质条件、煤层生产能力、机械化程度和采区工作面接替关系等因素确定，当用综采时，一般为80120万t/a；高档时，一般为5090万t/a；普机时（包括高档）一般为4075万t/a；炮采时，一般为1050万t/a。 2采区服务年限()年采区生产能力采区回采率采区工业储量=T为了保证采区均衡生产，采取服务年限应在35年以上比较合理。 第三章采煤方法选择及采区参数选择计算1采煤方法选择根据煤层的埋藏条件如倾角、厚度、顶底板岩性及地质构造等，以及技术设备条件和发展趋势等进行分析论证，提出技术、经济上合理可行的采煤方法。 （包括采煤系统及回采工艺）。 2采区（或盘区、分区）参数选择计算 一、采区斜长及走向长采区走向长根据地质条件、技术可能性、经济合理性等因素综合分析后确定。 倾斜长壁法分区还应考虑集中装运、通风、供电、排水的合理范围等技术经济因素。 二、回采工作面长度、形式由地质条件、回采工艺方式、运输设备、管理水平、顶板管理能力、采区斜长等综合考虑予以确定。 三、煤柱尺寸参阅开采方法及设计规范等。 四、区段斜长和数目的确定采区走向长壁法时，根据工作面长、区段平巷宽度、护巷方式及煤柱尺寸计算区段斜长，按区段斜长和采区斜长确定区段数。 五、采用倾斜长壁法时的条带数、推进长度及方向、通风方式等。 第四章采区巷道布置1采区巷道布置方案的选择 一、采区上（下）山的位置、数目和用途，采区联合形式； 二、区段平巷的布置方式（有无煤柱护巷、数目、位置、是否设集中巷及集中位置等）； 三、煤层间、厚煤层分层间的联系方式； 四、采区上、中、下部车场型式选择。 五、采区煤仓容量计算及形式选择。 用方案比较法择优确定最终方案。 （经济费用比较表见附表）2采区生产系统综述运煤、运料及徘矸、通风、行人、动力供应（包括电力和压风）排水、灌浆等系统。 3采区回采工作面配备和生产能力验算 一、计算回采工作面产量； 二、确定采区内同时回采工作面数目； 三、备用回采面及掘进头的设置； 四、采区生产能力验算。 4开采顺序论述煤层间、分层间、区段间、条带间的开采顺序及参数。 5采区准备工作及组织 一、采准工作选择确定采区巷道断面形式、尺寸、支护方式（可在巷道断面图册中选取，若图册中设有所需的巷道断面，应自行设计）。 二、回采工作面接续安排按合理配采的原则排出“回采工作面接替表”。 三、采区巷道掘进顺序列出“巷道施工顺序表”。 （注第 二、三项根据指导教师指定的终止期进行）。 第五章回采工艺1设计回采工作面概况阐明该面煤层的赋存情况、媒质和种类、节理和层理的发育情况；瓦斯、煤尘、爆炸性和自然发火情况；顶底板性质，回采范围内地质构造和水文情况。 2回采工艺的确定 一、截煤方式炮采部分绘出炮眼布置图、机械落煤应选择落煤机械型号及规格，并确定工作方式。 二、运煤运输机械选择、铺设和移置方法。 三、支架确定采场支护方式、支架材料或型号规格、支护密度、支架的规格尺寸、特种支架的架设和支护的要求。 四、顶板管理顶板管理方法，确定最大、最小控顶距、放顶步距、放顶回柱方式及所用设备等。 3循环方式、作业形式的选择及循环图表的编制 一、工作面作业方式； 二、绘制循环图表循环作业图、工人出勤及出勤时间表、工作面技术经济指标表。 （绘表要求见第七章）第六章采区设计概算及工作面成本计算1采区概算概算包括以下几个内容，具体表格表示。 （见附表） 一、井巷工程概算表； 二、机电设备及安装工程概算表； 三、采区概算总表。 2工作面直接成本按“工作面成本估算表”所列项目分项计算，并将计算结果填入下表。 顺序一材料 1、坑木 2、坑木代用品 3、炸药 4、雷管 5、大型材料项目单位单价（元）日耗量总价（元）吨价煤（元）备注 6、其他材料（1+2+3+4）30%每月计25日（一+二+三+四）2%二工资三电力四予提更改基金日元/吨14.887.50五其它支出六总计3采区主要技术经济指示表序号12项目走向长倾斜长单位米米数量序号910项目年产量服务年限单位万吨年数量345678可采煤层数煤层总厚倾角采煤方法工业储量可采储量米度万吨万吨11121314采区回采率掘进出煤率采区吨煤投资移交生产时巷道工程量%元/吨米第七章设计要求1设计内容和说明书编制主要要求 一、采区方案的确定必须提出两个以上的方案，用方案比较法进行。 二、采区方案和采区内局部方案（如上山数量、层位）在确定过程中应进行必要的论证，主要的和较大的方案应配以插图和表格等辅助形式说明。 三、设计的主要依据应写出，凡涉及计算的问题应将计算的公式列出，代入有关数据，直接得出结果。 计算结果应填入有关表格的不应遗漏。 四、说明要求文字简明通顺，缮写清晰整洁。 说明书内容的顺序建议为1）目录；2）设计任务书（即设计题）；3）正文；4）附表；5）小结。 2绘制设计图要求 一、本设计要求绘制正规设计大图三张（一）采区巷道布置及机械设备配置平面图 （12000）（二）采区巷道布置剖面图 （12000）（三）采煤工作面平面布置图（150或1100）。 二、绘图要求（一）采区巷道平面布置图投影在最上或主采煤层底板等高线图上，根据采区面积和绘图比例尺选取恰当的图幅绘制，剖面图视具体情况选用图幅，以图形清楚、摆布恰当为原则，所有大图标题栏按指导教师规定的统一格式绘制。 （二）、采区巷道布置及机械设备配置图（平、剖面）应按下列要求绘制采用CAD绘制，所有点、线、符号应符合矿井设计的统一标准必须使用标准惯用图例，所用到的图例必须绘在相应的图上；必须标注必要的尺寸（采区参数、巷、采面等长度及参数尺寸）；工作面平面布置图一般应将“工人出勤表”、“循环表”（含循环图例）、“主要技术经济指标表”绘在上面，工作面剖面图应显示在最大和最小控顶时各部尺寸，采用放大的比例绘出；端头的布置及炮眼布置等也应根据具体情况放大后绘制在该图上；中文字体采用长仿宋体，采用国家公布实施的简化汉字。 巷硐等图标可视具体情况直接用细实线引出注上或编号后在图幅内顺序列出。 提纲中部分表格形式及部分参考资料汇列于下方案井巷工程费用表长度（米）（米）顺序12工程项目断面（米2）数量总工程量（米）掘进单价（元/米）掘进费用（元）采区上山区段运输巷小计方案设备费用表规格顺序12设备名称绞车皮带运输机小计台数单价（元/台）设备费用（元）方案巷道维护费用表数量（条）限（年）顺序1上山2石门小计工程项目断面（米2）长度（米）维护年维护总工程量（年、米）维护单价（元/年、米）维护费用（元）方案运输费用表运输长度（公里）顺序1皮带运输机小计工程项目煤量（吨）运输量（吨公里）运输单位（元/吨公里）运输费用（元）各方案总费用比较表方案费用（元）顺序一12费用项目基建费用井巷工程费设备费生产经营费巷道维护费运输提升费全部费用总计相对百分数方案费用（元）方案费用（元）二123井巷工程概算表序号单位工程名称技术特征单位数量单价总价直接定额费指标编号基价地区系数地区单价辅助费直接费辅助费施工管理费合计技术经济指标 (1)一12 （2）上山运输上山 （3） （4） （5） （6） （7） （8）取1.2 （9） （10）取 (9)90% （11） （12） （13） (11)+ (12)16.62% （14） （15） (14)/ (5)机电设备及安装工程概算表序号设计及安装工程名称型号及规格单位数量单价总价指标编号设备主要材料安装设备主要材料安装合计计其中工资计其中工资123456789101112131415四41采区采区采掘面工作面设备采区概算总表概算值（元）设备及安装序号一二三生产环节或费用名称准备巷道1，2，车场、硐室回采巷道总计吨煤投资（元/吨）井巷工程合计工作面部分设计参考取值资料3/万吨；3； 1、坑木消耗指标综采及高档4M 2、坑木单价指标350元/M 3、炸药单价指标1.60元/公斤； 4、雷管单价指标0.8元/只；综采面安装费5% 5、按全套设备费用的计算搬家费2% 6、自移式液压支架使用年限国产5年，进口7年，残值5%（全套）； 7、采煤机组使用年限国产7年，进口10年，残值5%； 8、掘进机组使用年限国产7年，进口10年，残值5%； 9、工作面用括板机使用年限一律按5年计，残值5%； 10、煤电钻使用年限2.5年； 11、回柱绞车使用年限5年，残值5%； 12、胶带输送机使用年限20年。 准备巷道年维修费指标序号123456789101112131415161718192021222324岩性掘进断面(米2)668912支护方式每米维护费元/米50.2965.71161.02273.3745.4358.41136.89222.67115.19133.04157.37209.29107.08123.30144.39191.44141.15159.00214.16325.13139.53157.37197.53287.16年维修率年维修费元/年米20.1532.8580.51136.6818.1723.3654.7689.0723.0426.6131.4741.8616.0618.5021.6628.7228.2331.8042.8365.0320.9323.6129.6343.07煤（软岩）煤（软岩）煤（软岩）煤（软岩）12米以上中硬岩中硬岩中硬岩中硬岩煤（软岩）煤（软岩）煤（软岩）煤（软岩）12米以上中硬岩中硬岩中硬岩中硬岩煤（软岩）煤（软岩）煤（软岩）煤（软岩）12米以上中硬岩中硬岩中硬岩中硬岩木支架木支架木支架木支架木支架木支架木支架木支架锚喷锚喷锚喷锚喷锚喷锚喷锚喷锚喷料石砌筑料石砌筑料石砌筑料石砌筑料石砌筑料石砌筑料石砌筑料石砌筑5050505040404040202020xx151515202020xx15151566891212米以上66891266891212米以上66891266891212米以上回采巷道年修费指标序号123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748岩性掘进断面(米2)66891212米以上66891212米以上66891212米以上梯形金属支架6梯形金属支架68梯形金属支架912梯形金属支架12米以上梯形金属支架6拱形金属支架68拱形金属支架912拱形金属支架12米以上拱形金属支架6拱形金属支架68拱形金属支架912拱形金属支架12米以上拱形金属支架668912支护方式每米维护费元/米50.2965.71161.02273.3745.4358.41136.89222.67158.51181.38286.91320.58148.77170.76276.96308.90198.26224.22351.91384.25190.97213.65339.18371.0494.10107.89197.12219.0282.7496.53137.09160.62198.26224.22351.91384.25190.97213.65339.18371.04158.51181.38286.96320.58148.77170.76276.96308.90年维修率年维修费元/年米35.2146.00112.72191.3627.2635.0482.13133.6095.10108.83172.15192.3574.3785.38138.40154.4539.6544.8470.3876.8521.0123.5037.3140.8114.1116.1829.5732.859.9311.5816.5419.2719.8322.4235.1938.4315.2817.0927.1329.6839.6335.3471.7480.1529.7534.1555.3961.78煤煤煤煤中硬岩中硬岩中硬岩中硬岩煤煤煤煤中硬岩中硬岩中硬岩中硬岩煤煤煤煤中硬岩中硬岩中硬岩中硬岩煤（