采矿方法设计.doc

毕业设计（论文）采矿方法设计设计（论文）题目 学 生 专 业 采矿工程指导教师毕业设计（论文）题目： 采矿方法设计 基本内容：根据该矿地质条件，全面完成矿井开拓方式的确定，并按规定达到设计生产能力时工作面的配备情况，合理选用采煤方法并进行工艺设计。指导教师：年月日 毕业设计（论文）任务书摘 要本次设计是*煤业有限公司煤矿10号煤层进行开采的初步设计。煤层平均厚度为5.52 m，据井田外围资料调查该井田为低瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量为2.02 m3/t。煤层有爆炸危险性，煤的自燃等级为级。井田内地形比较简单，村庄分布少，村与村之间均有简易公路相联，可通行卡车。所以工业广场的位置选于井田中央附近的平坦区域，采用斜井开拓。设计共包括5章：1.井田概述及井田地质特征；2.井田境界和储量； 3.井田开拓； 4.矿井基本巷道及建井计划；5.采煤方法。 矿井达产时的首采工作面位于西采区，工作面长度为120 m，回采工艺采用后退式、综合机械化放顶煤采煤法。关键词: 矿井开拓、采煤方法、综合机械化放顶煤。AbstractThis design is the * limited coal mine 10 coal seam mining in preliminary design. The average coal seam thickness of 5.52 m, according to survey the mine mine periphery for low gas mine, relative gas emission rate is 2.02 m3 / T. There is a danger of explosion of coal seam, coal spontaneous combustion grade III.Well within the terrain is relatively simple, less village distribution, between village and village are simple road connected, can pass a truck. So the industrial square of location selection in coal mine near the center of a flat area, the inclined shaft development.The design includes 5 chapters: overview and geological characteristics of coal mine 1 coal mine 2 level; and reserves; 3 mine development; 4 mine tunnels and well construction plan; 5 coal mining method.Mine production of first coal mining face in the Western District, working face length is 120 m, stoping technology backward, using comprehensive mechanized caving coal mining method.Key words: mine development, mining methods, and fully mechanized top coal caving.4目 录1.井田概述及井田地质特征31.1矿区概况31.2 井田地质特征42.井田境界和储量122.1 井田境界122.2 井田储量123.井田开拓143.1 井田开拓方式的确定143.2达到设计生产能力时工作面的配备154. 矿井基本巷道及建井计划174.1井筒、石门与大巷174.2井底车场184.3建井工作计划185.采煤方法195.1 采煤方法的选择195.2回采工作面的个数、产量及装备195.3工作面顶板管理方式及支护设备选型195.4确定采区巷道布置与要素195.5回采工艺及劳动组织205.6采区的准备与工作面接替21总结23参考文献241. 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置与交通*煤矿位于 省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、蒋口乡的一部分，交通便利。走向长约7.81km，倾向长约7.01km，井田面积44km2。井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约95km，夏邑东站62km；东北至京沪铁路徐州车站约100km，东南至宿州车站约75km，距京九铁路的亳州车站55km。1.1.2地形地貌井田位于淮河冲积平原的东部 ，地势平坦，海拔标高为+30m，向东南倾斜。1.1.3主要河流井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。最高洪水位标高+29.79m，年平均水位标高+26.39m，最大流量384m3/s，年平均流量一般为1-2m3/s。河流对开采不构成影响。1.1.4气象及地震情况本区地处中纬34附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平均气温14.3 ，日最高气温41.5，日最低气温为-23.4。永城地区受地震影响不大，地震烈度小于6度。1.2井田地质特征1.2.1地层本井田内第四系、第三系地层广泛发育，地表未见基岩出露，依据矿方提供钻孔资料将本井田内地层由老至新分述如下：（1）二叠系组（P1s）本组地层岩性由灰白色各粒级砂岩，灰色灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成。（2）第三、四系(N+Q)上部淡黄色黄土、砂土、亚砂土、质软、疏松、垂直节理发育，局部含砾石层。厚度为010 m。中部为棕黄色砂土、粘土、棕红色粘土，含条带状钙质结核层，厚度一般为040 m。下部为棕红色砂质粘土，砾石层夹有钙质结核。厚度一般为0170m。1.2.2地质构造本井田处于鄂尔多斯台坳的河东断凹部位，发育有近南北向的正断层。区域构造主要有大断裂和向斜。本井田位于向斜西翼北东部。本井田为单斜构造，走向北西南东，倾向南西，倾角3左右。井田构造属简单类型。1.2.3煤层及煤质（一）含煤性本井田含煤地层主要为二叠系。二叠系含8、9、12、15、15下号共5层煤，地层平均厚度136.53m，煤层总厚度12.57m，含煤系数为9.2%。（二）可采煤层兼并重组后采矿证批准开采815下号煤层，各可采煤层叙述如下：（1）8号煤层上距6号煤层底板7.2012.05m。煤层厚度02.35m。（2）9号煤层上距8号煤层2.8720.75m。煤层厚度1.202.40m。（3）12号煤层上距9号煤层29.9061.20m。煤层厚度0.452.25m。（4）15号煤层上距12号煤层15.3543.50m。煤层厚度1.7011.00m。（5）15下号煤层上距15号煤层015.40m。煤层厚度0.904.95m。（三）煤质（1）煤的物理性质和煤岩特征煤的颜色为黑色。条痕黑至褐色；玻璃光泽或强玻璃光泽，条带状结构，层状构造；断口以参差状为主，次为贝壳状。1.2.4煤的化学性质与工艺性能主要汇总井田内及周边煤矿钻孔和巷道煤质分析测试资料，结合本次取样分析结果，各煤层煤质成分指标汇总见表。煤质特征汇总表煤层水分Mad（%）灰分Ad（%）挥发分Vdaf(%)全硫St,d(%)发热量(MJ/kg)焦渣特征CRC胶质层厚度（）粘结指数GQgr.dQnet.d8原煤0.50-1.451.029.40-19.3913.8411.92-15.4214.130.37-0.550.4630.48-36.5131.873浮煤0.410.590.55.477.96.6812.97-14.0213.50.5836.5139原煤0.3-1.250.8911.12-18.5912.6310.24-15.013.180.46-0.970.6831.6-32.3231.873浮煤0.16-0.280.226.69-5.646.1611.72-14.0612.890.66-0.600.632-39-100012原煤0.55-1.080.8515.05-32.9219.6713.08-15.5414.281.45-1.681.5729.76-36.11.31.21浮煤0.5710.0313.132-315上上 原煤0.41-1.81.188.7623.4413.4710.7-15.6112.420.66-1.860.9226.38-33.0631.3浮煤0.5411.4113.312-313-190015下原煤0.5-1.571.1811.09-24.6214.3211.61-13.0312.160.33-0.660.4531.8-32.5732.21浮煤0.476.8910.572（一）化学成分（1）8号煤原煤：水分(Mad)0.5-1.45；灰分(Ad)9.4-19.39；挥发分（Vdaf）11.92-15.42；全硫（St.d）0.37-0.55%；发热量（Qgr.d）30.4836.51MJ/kg浮煤：水分(Mad)0.410.59；灰分(Ad)5.477.9；挥发分（Vdaf）12.9714.02；全硫（St.d）0.58%；焦渣特征（CRC）3。(Y)为0mm, 发热量（Qgr.d）36.51MJ/kg。8号煤为特低灰、特低硫、特高热值的贫煤。（2）9号煤原煤：水分(Mad)0.31.25；灰分(Ad)11.1218.59；挥发分（Vdaf）10.2415.0；全硫（St.d）0.460.97%；发热量（Qgr.d）31.632.32MJ/kg。浮煤：水分(Mad)0.160.28；灰分(Ad)5.646.69；挥发分（Vdaf）11.7214.06；全硫（St.d）0.660.60%；焦渣特征（CRC）3；最大收缩度(X)为910mm。胶质层最大厚度(Y)为0mm。9号煤为低灰、特低硫、特高热值的贫煤。（3）12号煤原煤：水分(Mad)0.551.08；灰分(Ad)15.0532.92；挥发分（Vdaf）13.0815.54；全硫（St.d）1.451.68%；发热量（Qgr.d）29.7636.11MJ/kg。浮煤：水分(Mad)0.57；灰分(Ad) 10.03；挥发分（Vdaf）13.13；焦渣特征（CRC）为23。12号煤为低灰、中硫、特高热值贫煤。（4）15号煤原煤：水分(Mad)0.411.8；灰分(Ad)8.7623.44；挥发分（Vdaf）10.715.61；全硫（St.d）0.661.86%；发热量（Qgr.d）26.3833.06MJ/kg，。浮煤：水分(Mad)0.54，灰分(Ad) 11.41，挥发分（Vdaf）13.31，焦渣特征（CRC）为23；最大收缩度(X)为1319mm，平均15.67mm。15号煤为特低灰、低硫、高热值贫煤。（5）15下号煤原煤：水分(Mad)0.51.57，；灰分(Ad)11.0924.62；挥发分（Vdaf）11.6113.03；全硫（St.d）0.330.66%；发热量（Qgr.d）31.832.57MJ/kg。浮煤：水分(Mad)0.47，灰分(Ad)6.89，挥发分（Vdaf）10.57，焦渣特征（CRC）2。15下号煤为低灰、特低硫、特高热值贫煤。1.2.5水文地质条件（一）地表河流本地区常年性河流有属于黄河水系的三川河及主要支流北川河 、东川河和南川河（二）含水层变质岩类风化裂隙含水层组分布于区域西部的王家会背斜轴部及东部广大地区，岩性为前寒武系的混合岩化花岗岩、片麻岩等。碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组奥陶系由灰岩、豹皮灰岩、泥炭岩和白云质灰岩组成。厚度大、水位标高一般在810829m之间，单井出水量一般大于1000td，水质良好，为HC03-Ca.Mg型，矿化度0.2-0.5gL。松散岩类孔隙含水层组主要是指分布于三川河及其主要支流河谷中的第四系冲洪积砂砾岩层，一般厚度35m。第三系上新统底砾岩，呈半胶结状态，主要分布于沟谷中，富水性较差，泉流量一般为0.20.4Ls，民井水量一般小于10td。（三）隔水层各个含水层之间的泥岩及砂质泥岩及奥陶系泥灰岩均是良好的隔水层。（四）矿井水文地质类型综上所述，该矿煤层为(顶板)孔裂隙充水矿床，本井田水文地质类型属简单。（五）矿井充水因素分析根据井田水文地质特征及生产矿井资料证实，古窑水和下部含水层的水均会通过裂隙涌入矿井。（六）矿井涌水量生产能力达到0.60Mt/a时，可以根据富水系数法来计算矿井涌水量：Q=PP0Q0式中：P0为现矿井生产能力，kt；Q0为现矿井涌水量，m3/h；P为扩建后的生产能力，kt；Q为扩建后的涌水量，m3/h；根据矿方提供资料，并结合计算结果，当生产能力达到0.60M t/a时，矿井正常涌水量为50m3h，最大涌水量为67m3h。2.井田境界及储量2.1井田境界*煤矿批准开采9号煤层，生产能力为0.60Mt/a，井田面积44km2。2.2井田储量2.2.1储量计算参数的确定煤层采用厚度的确定储量计算厚度采用钻孔或巷道中的煤层伪厚进行计算。2.2.2视密度的确定根据区内以往煤层煤样化验资料，9号煤层视密度为1.45 t/m3。2.2.3地质/工业储量该矿批准开采9号煤层。9号煤层平均厚度为2.35m，容重为1.45t/m3。矿井地质储量计算公式：Q=SMD102式中：Q资源/储量： Mt；S水平面积： （km）2；M块段平均厚度： m；D煤层平均视密度： t/m3。10号煤层地质储量为：Q=SMD102=59.115Mt经计算矿井工业储量约为59.115Mt。2.2.4 矿井设计可开采储量矿井设计可采储量计算公式如下：矿井设计可采储量（矿井工业储量-煤柱损失）采区回采率即式中：可采储量，Mt；Z工业储量，Mt；P煤柱损失，Mt；C采区回采率。其中：煤柱损失包括井田边界煤柱、村庄保护煤柱、工业场地保护煤柱以及大巷保护煤柱，各种煤柱留设如下：井田边界煤柱留20m，水平大巷之间留30m，两侧留20m煤柱。采区回采率：厚煤层不应小于75%，中厚煤层不应小于80%，薄煤层不应小于85%。经计算，矿井设计可采储量为39.9Mt。3.井田开拓3.1井田开拓方式的确定3.1.1工业场地位置的选择工业场地位置选择综合考虑的主要因素和原则如下：（一）井下条件在井田走向方向的储量中央或靠近中央位置的井田两翼，可采储量基本平衡。在井田倾斜方面：采用单水平开采时考虑上下山合理的长度，井筒与上山下部运输大巷靠近，与井底车场形成一体。开拓方式和井口位置选择时，一定要与初期投产达产采区的位置及其持续统一考虑。（二）地面条件井口位置要与矿区总体规划的交通运输 、供电 、水源、 居住区、 辅助企业等布局相协调，使之有力生产，方便生活。井口与工业场地位置必须符合环境保护的要求。根据上述因素和原则，并结合该矿井的实际情况，根据本井田地形地貌图，综合比较，为最佳工业场地布置区，故将该矿井的工业广场选在此地。3.1.2井筒形式的选择根据精查报告确定的煤层自然产状、构造要素、顶底板条件、冲击层结构、地形以及水文地质条件等，所以考虑采用斜井开拓。3.2达到设计生产能力时工作面的配备3.2.1移交生产和达到设计能力时的采区数目、位置和工作面生产能力计算根据该矿煤层赋存情况和巷道布置，全井田划分为2个采区，矿井移交生产和达到设计能力时为第一采区生产。第一采区位于井田左部,在五采区9号煤层内布置一个倾斜长壁综采工作面生产，回采工作面采用三班采煤一班检修。全矿布置2个掘进工作面,矿井设计总产量为回采产量和掘进产量之和。回采工作面生产能力按下列公式计算：Q采=LVoMrC式中：Q 工作面年产量， t/a；L 工作面长度， 120m；Vo工作面年推进度，日进3刀，故日推进2.4m，则年推进792 m； M工作面采高， 2.50m，放煤 3.02m；r煤的容重， 1.45t/m3；C采煤工作面采出率（厚煤层取0.93，中厚煤层取0.95，薄煤层取0.97，放煤率0.80） 本矿取0.95 0.80；则,Q采=120792（2.500.95+3.020.80）1.450.85=561202.4（t）掘进出煤按回采工作面产量10%考虑， 则,Q掘=561202.410%=56120.2（t/a）全矿井年产量为：Q=Q采Q掘=617322.6（t/a）满足矿井设计生产能力0.60Mt/a的要求。3.2.2 主要采、掘机械及配套设备根据采区工作面生产条件和生产能力，考虑到各采煤设备之间的配套关系，矿井主要采煤设备选型如下：采煤机：选用西安煤机厂的MG-2400W型。液压支架：选用郑州煤机厂生产的ZFS6000/20/30。刮板输送机:选用SGZ764/400型号。胶带输送机：选用SSJ1200/2200型号。4.矿井基本巷道及建井计划4.1 井筒、石门与大巷4.1.1 井筒数目及用途矿井达到设计生产能力时，共使用三个井筒，即主斜井、副斜井和回风立井。各井筒用途分述如下：（1）主斜井：担负全矿井煤炭提升任务。（2）副斜井：担负全矿井人员升降和安全出口。（3）回风立井：回风。4.1.2 井筒、大巷的布置及装备矿井移交生产至达到设计能力时，先开凿3个井筒，即主斜井、副斜井,开掘为回采工作面服务的运输大巷,轨道大巷,及回风大巷,各井筒及大巷的装备如下:（1）主斜井：半圆拱形，采用料石砌碹支护的方式。（2）副斜井：半圆拱形，采用料石砌碹支护的方式。（3）轨道大巷：半圆拱形，锚喷支护,采用电机车运输,设置600mm的双轨。（4）运输大巷: 半圆拱形，锚喷支护,铺设1000mm带宽的胶带运输机。（5）回风大巷: 半圆拱形，锚喷支护,担负全矿井的回风任务。4.2 井底车场4.2.1井底车场形式井底车场采用平车场，采用调度绞车调车。车场巷道采用半圆拱形断面，料石砌碹支护。4.2.2 井底车场硐室在副井井底布置有中央水泵房、中央变电所、水仓等主要硐室。4.3 建井工作计划4.3.1 矿井建设方式基建工程和矿井工程同时开工，机电安装工程根据建设周期和资金到位情况统筹考虑，在矿井工程的主副斜井分别与井底车场、硐室、运输大巷贯通后，随施工进度工期情况及时安装主斜井、副斜井提升设备、回风立井通风机设备和中央变电所设备，使永久生产系统逐步到位。矿建、土建、安装三类工程应平行作业，同期移交。4.3.2 施工方法在矿建、土建、设备安装三类工程的施工中，应尽力提高机械化水平，三类工程的施工应充分利用时间和空间，采取平行交叉作业，加快建井速度，缩短建井工期。4.3.3 建井工期矿井施工工期为23个月。5.采煤方法5.1采煤方法的选择*煤业有限公司设计生产能力为0.60Mt/a，为中型矿井。根据煤层赋存情况、开采技术条件，确定采用长壁式采煤法。5.2回采工作面的个数、产量及装备设计采用一个综采工作面保证矿井0.60Mt/a产量，采用单一长壁采煤法及放顶煤法开采。每昼夜为三个班生产，工作面长度初步确定为120m。 工作面采用：采煤机 MG2400W，前刮板输送机SGZ-764/400，后刮板输送机SGZ-764/500运煤。5.3工作面顶板管理方式及支护设备选型工作面支护选用:低位放顶煤液压支架 ZFS6000/20/30。 回采工作面采用后退式回采。5.4确定采区巷道布置及要素.本矿井开采9号煤层。 采用一采区一工作面的带区准备方式，轨道大巷掘至一定位置后,掘进进风行人巷和材料运输巷，并采用双巷掘进运输顺槽和回风顺槽，同样再掘进运输顺槽和回风顺槽，至采区边界时,开切眼贯通运输顺槽和回风顺槽，运输顺槽连通运输大巷，回风顺槽连通回风大巷和轨道大巷。确定方案后采用倾斜长壁采煤方法兼放顶煤法。5.5回采工艺及劳动组织5.5.1回采工艺该煤矿井田地质条件较简单，无断层，煤层倾角较缓约为3左右。回采工艺如下：（一）采煤机落煤采煤工作面使用双滚筒采煤机，布置方式：面向工作面时，采煤机的右滚筒应