煤矿开采学课程设计

1、采区设计说明书 课程名称： 煤矿开采课程设计 学 院； 矿业学院 专 业： 采矿专业 班 级： 09级 3班 学 号： 0908010199 学生姓名： 伍豪元 指导教师： 曹云钦、汪永印 2013年 01 月 05 日 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 采区地质特征第一节 采区概况本采区属于东三采区，采区浅部（北面）以煤层露头，东面以断层为界、西部以断层与二采区相邻，深部（南面）以+95

2、0m标高为界（如图）。相邻采区现在正在回采。煤层走向为东西走向，倾角为15°。可采煤层厚度见下表。第二节 采区地质条件及可采煤层特征一、采区地质情况采区内煤层和岩层均为单斜构造，走向与地层走向基本一致。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。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 。1、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

3、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。2、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

4、砂岩，东部多为粉砂质泥岩或泥质粉砂岩。3、5-3号煤层位于龙潭组上段中部。6勘探线以西及1307、1403、1505孔连线以东，22302、J1513孔连线以南与5-2煤层合并，合并时常以一层泥岩夹矸分隔。4、7号煤层位于龙潭组上段下部。大致J1008、1106、1429、1308、1802、J1513、2102孔连线以西可采，以东不可采。煤层厚度西部较大，东部较小，可采区内见4个不可采点。煤层结构单一，偶见一层夹石。顶板岩性：以B4底部为界统计，多为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，局部粉砂岩及泥岩夹一层薄煤层。底板岩性：以9号煤层顶部为界统计，厚度一般12m左右，直接底板为厚0.200.40m的含根

5、泥岩，其下为粉砂岩及泥质粉砂岩，下部为粉砂质泥岩或钙质泥岩。5、9号煤层位于龙潭组上段底部。9勘探线以西及15勘探线以东可采，中部只有零星可采点。煤层采用厚度有一定变化。西部可采区内平均值为1.1m，东部可采区内平均值为0.82m。煤层结构单一，一般不含夹石或含一层夹石。顶板岩性：即7号煤层底板。底板岩性：以10m统计，上部为粉砂岩，下部为粉砂质泥岩或泥质粉砂岩。6、12-1号煤层位于龙潭组中段顶部。煤层采用厚度变化较大，西部和东部各有2个不可采区，中部有一个零点区，不可采区面积约占四分之一左右。可采区内煤厚变化不大，该煤层一般含一层夹石，结构较简单。顶板岩性：以10m统计，顶部为厚0.10.

6、5m的含根泥岩，其下为粉砂岩或泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，局部为泥岩。底板岩性：按10m统计，直接底板为厚0.150.6m的含根泥岩，其下为粉砂岩、粉砂质泥岩或泥质粉砂岩，一般为13层薄煤层。7、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

7、或粉砂质泥岩。8、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。相邻采区现正在回采，采用走向长壁式开采，全部垮落法管理顶板，周期来压步距810m，但不强烈，顶板较易管理。设计采区地表无建筑。煤层赋存条件表顺序煤层编号

8、平均厚度（m）层间距(m)容重（t/m3）煤 层夹矸数稳定性可采程度倾角(°)顶 板底 板132.67401.450-2稳定全区15灰绿色粉砂岩、细砂岩或粉砂泥岩粉砂岩或泥质粉砂岩25-21.621.450稳定基本全区15泥质粉砂岩、砂岩粉砂岩或泥质粉砂岩5.535-31.111.450-1稳定不可采15粉砂质泥岩、泥质粉砂岩泥质粉砂岩、粉砂岩或粉砂质泥岩12.5470.991.450-1稳定不可采15粉砂质泥岩、泥质粉砂岩粉砂岩、粉砂质泥岩或钙质泥岩12591.021.450-1稳定不可采15粉砂质泥岩、泥质粉砂岩粉砂岩、粉砂质泥岩或泥质粉砂岩15.0612-11.011.451-

9、2稳定不可采15粉砂岩、泥岩粉砂质粉砂岩、粉砂质泥岩、局部泥岩17.0717-12.931.450-2稳定基本全区15泥质粉砂岩、粉砂质泥岩粉砂质泥岩或泥质粉砂岩208193.381.450-2稳定全区15泥质粉砂岩、粉砂质泥岩含根泥岩、粉砂质泥岩二、采区内煤层瓦斯及煤层特性该矿为煤与瓦斯突出矿井，17-1号煤层经鉴定为突出煤层，相对瓦斯涌出量q=108m3/t，各煤尘均有爆炸性，各煤层自燃倾向等级均为II类，属自燃煤层。三、水文地质情况采区内水文地质条件中等，无大的涌水水源，地层无强含水层，井下水主要是由于地层裂隙渗透的地表水，因此工作面有少量的裂隙渗水和滴水，对生产有一定影响，但工作面淋水

10、对采面回采不构成威胁，断层透水性较弱。正常涌水量为150m3/h，最大涌水量为650m3/h。§3采区储量采区储量计算表采区编号资源量级别投影面积(m2)倾角(°)实际面积(m2)平均厚度（m）体积（m³）容重（t/m3）工业储量（万t）采区回采率（%）可采储量（万t）3122b1095731.2151134384.412.6730288061.45439.1769244 80351.34153955-2122b1095731.2151134384.411.6218377031.45266.4668979 80213.173518417-1122b1095731.

11、2151134384.412.9333237461.45481.9432166 80385.5545733193321095731.2151134384.413.3838342191.45555.9617994 80444.7694395合计4537537.6410.61743.54881394.8391第二章 采区生产能力及服务年限§1采区生产能力的确定由于本矿为年产120万t/a的矿井，整个矿井用1个采区保产，加之该采区煤层赋存比较稳定，所以设计生产能力为120万t/a。§2采区服务年限为了保证采区均衡生产，采区服务年限应在35年以上比较合理。本采区服务年限：=11.6

12、年。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。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（仅在采区东西边界为落差较大断层）。煤层厚度、顶底板岩性及地质构造如表一所示。在国内采煤方法基本都是壁式采煤法。根据煤层厚度分类的不同分为，厚煤层多用分层开采，或放顶煤整层开采；薄及中厚煤层基本采用单一长壁式采煤法，又分为走向长壁和倾斜长壁煤法。由于走向长壁式采煤法在技术和设备上已经很成熟，加之本矿煤层厚度基本都属于中厚煤层，因此

13、，本采区采用单一走向长壁式采煤法。 选择采煤方法的基本原则：1、 生产安全；2、 经济合理；3、 煤炭采出率高。采煤工艺的选择，我国现阶段基本淘汰了炮采，基本实现了机采和综采，在技术和设备上也基本成熟，再加上本矿年生产能力为120万吨。因此适于采用综采。§2采区（或盘区、分区）参数选择计算一、采区斜长及走向长由于本矿井采煤工艺采用综采，年产量为120万t/a，根据煤层赋存条件和采矿设计手册及设计规范规定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；采区走向长度单翼开采在1000米以上，双翼开采在2000米以上。由于本采区地质条件的限制（东西面各有一条大断层），所以采区走向

14、长度为1127米；倾斜长度为458米。 二、回采工作面长度、形式本矿是180万t/a的大型综采矿井，整个矿井用23个采区保产；运输设备采用连续运输的胶带机，参考采矿设计手册，及采区斜长等综合因素考虑，工作面设计长度为150米，倾向布置走向推进。三、煤柱尺寸通过参阅采矿设计手册及设计规范以及采区地质条件等因素决定，采区风氧化带煤柱为30米；东面断层较大，因此留设煤柱50米；由于西面断层与地表想通成为导水带，因此煤柱留设50米；采区下边界煤柱为20米。四、区段斜长和数目的确定采区走向长壁法采煤，工作面长度为150米，区段平巷净宽为4.5米，用18号的工字钢支护，采区风氧化带煤柱为30米；上下区段采

15、用沿空留巷，因此不留煤柱护巷，所以区段长度为164米；区段数目为3个。五、矿井通风方式为分区抽出式，各采区风井回风。第四章 采区巷道布置一、采区巷道布置方案的选择矿井主斜井、副斜井、回风斜井位于13号煤层地板，采用集中上山和主要石门的联合布置方式。井巷工程量及费用见下表。主副井及风井井巷工程量及费用表顺序工程项目断面（米2）长度（米）数量（米）总工程量（米）掘进单价（元/米）掘进费用（万元）1主井26.37616.831616.8310000616.832副井26.37616.831616.8310000616.833回风斜井26.37616.831622.8310000622.834其他50

16、010000500小计2356.492356.49二、区段平巷及石门的布置方式无煤柱护巷，一条回风平巷和一条运输平巷，位于煤层内。运输平巷采用机轨合一的布置方式，回风平巷采用轨道运输，采用区段石门集中。运输平巷和回风平巷及石门的断面形状均为梯形，采用锚喷加钢带支护。工程量及费用见下表。区段平巷及石门工程量表费用表顺序工程项目断面（米2）长度（米）数量（米）总工程量（米）掘进单价（元/米）掘进费用（万元）1区段石门19.3141028.58100001028.582运输平巷19.31450.741450.745000225.373回风平巷19.31525.981525.985000262.994

17、在掘小计2005.301516.94三、煤层间、厚煤层分层间的联系方式采区上、中、下部车场型式均为甩车场。四、采区煤仓容量计算及形式选择由于采区采用连续运输的胶带机，所以只需设置溜煤眼將煤溜到主井的胶带机即可。五、采区生产系统综述运煤：工作面刮板机转载机可伸缩式的皮带机区段溜煤眼主斜井胶带机地面。 区段运输石门回风平巷80101工作面 运料：地面副井矿车 区段石门掘井头1 区段石门掘进头2 排干：掘井头1或掘井头2区段石门副井地面 区段运输石门运输平巷80101工作面回风平巷回风石门回风斜井 通风：主副井 主风机地面 区段石门掘进头1区段石门回风斜井主风机地面 区段石门掘进头2 区段石门回风斜

18、井主风机地面 五、采区回采工作面配备和采区生产能力验算 采面的设备有：MXG-350型采煤机，牵引速度为06 m/min，截深为630 mm；ZYG3200/13/32A型掩护式液压支架支撑高度1.33.2 M，宽度1.391.56 M；SGB-630/220型可弯曲刮板输送机。 上下平巷的设备有：JHC-140型回柱绞车；JD-11.4型调度绞车；DRB200/31.5型乳化夜泵；单体液压支架；移动变电站等。 六、采区生产能力验算工作面长150m，回采率为0.95，煤厚2.4m。根据工作面的参数可用下列公式计算首采工作面的生产能力：式中：采面设计生产能力，万t/a； M采面采高，m ； 采面

19、长，m； L采面年推进度，m/a ； 煤容重，t/ m3； C采面回采率，本矿取0.95。A=2.4×150×2851×1.45×0.95=141.4万t/a120万t/a，因此设计为120万t/a合理。由于一个工作面的产量就能保产，所以本采区只有一个工作面进行回采。七、备用回采面及掘进头的设置：掘进头位于采区第一区段第一每层的左侧。八、开采顺序煤层赋存条件相对较稳定，下形式开采在国内的开采技术已非常成熟和采用全部快落法处理采空区等因素综合考虑煤层间和区段间均采用下行式开采的的开采顺序。九。、采区准备工作采准工作：选择确定采区巷道断面形式、尺寸、支护方式

20、：（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），见区段平巷及石门工程量表费用表。巷道断面为梯形，支护形式采用锚喷+钢带支护。第五掌 回采工艺§1设计回采工作面概况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9层，自上而下分别为1、4、7、8、11、12、13、17、18号煤层，煤层赋存特征见煤层赋存表。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（仅在采区东西边界为落差较大断层）。相邻采区现正在回采，采用走向长壁式开采，全部垮落法管理顶板，周期来压步距810

21、m，但不强采区内水文地质条件中等，无大的涌水水源，地层无强含水层，井下水主要是由于地层裂隙渗透的地表水，因此工作面有少量的裂隙渗水和滴水，对生产有一定影响，但工作面淋水对采面回采不构成威胁，断层透水性较弱。正常涌水量为150m3/h，最大涌水量为650m3/h烈，顶板较易管理。该矿为煤与瓦斯突出矿井，11号煤层经鉴定为突出煤层，相对瓦斯涌出量q=108m3/t，各煤尘均有爆炸性，各煤层自燃倾向等级均为II类，属自燃煤层。§2回采工艺的确定回采工作面内，完成各个工序的方法及在时间和空间上的安排和配合就叫采煤工艺。主要包括落煤、装煤、运煤、顶板支护、采空区处理等主要工序。一、截煤方式：采

22、用型号为MXG-350的采煤机落煤；牵引方式：液压双驱动销轨式无链牵引；保护方式：液压恒功率过载保护；灭尘方式：内外喷雾；生产能力：最大800T/h，平均464 T/h；采高范围：1.453.0 M；卧底量：220mm；工作面倾角：35°；煤质硬度：中硬；牵引速度：06 m/min；最大牵引力：324KN;滚筒转速：39.26 r/min；截深：630 mm；截割速度：2.88m/s；牵引电机功率：50 KW；截割电机功率：2×150 KW；电机冷却水量：10001200L/h；机器外形尺寸（长×宽×高）9.534×2.025×1.2

23、 M；机器重量： 25 T。 二、装煤： 采用型号为SGB-630/220可弯曲的刮板输送机装煤；输送量：450T/h；刮板链速1.07m/s；减速器6JS-220；传动比：129.362;电动机型号:YSB-110;功率:2×110KW; 生产厂家:张家口煤矿机械厂。三、运煤：采用型号为SSJ1000/2X75的胶带机运煤；输送量：630；皮带宽度：1000；电机功率：2X75。四、采面支护：采用型号为ZYG3200/13/32A型掩护式液压支架，工作阻力：29143013KN；支撑高度1.33.2 M；支架中心距：1.5 M；适应煤层倾角：15°；最大长度：4.9 M；

24、宽度1.391.56 M；支护强度：0.60.65MPa；对底板比压：0.541.28 MPa；支架重量：12.03T；生产厂家：重庆庆江机器厂制造。五、采空区处理：采空区采用全部垮落法处理采空区。运输机械选择、铺设和移置方法。 六、劳动定员及劳动生产率 1、矿井工作制度采区年工作是330d，一天三班作业，年设计生产能力为120万t，日产量为 3636.4t。全员效率为9.1t/工，采区562人，其中原煤生产人员为400人。注：2、 劳动定员 矿井劳动定员应包括达到设计生产能力时所需的全部生产工人、管理人员、服务人员和其他人员, 矿井劳动定员根据矿井设计生产能力、开拓开采条件、采区和工作面布置

25、、机械化装备水平、井上下各系统和环节、管理方式及机构设置、矿井工作制度等因素，经综合分析类比和定岗定员计算确定,矿井劳动定员如下表矿井劳动定员估算表序号人员类别各班出勤人数/人合 计/人在册系数在册人数一班二班三班一生产工人井下工人5656711831.4252地面工人3131411031.3133合计8686111283383二管理人员行政人术人员16161648148合计373737111111原煤生产人员合计122122147391391三服务人员11111234134四其他人员66820120全采区定员合计138138167443562工作面工人定员出勤表人数

26、 班工种 一班二班三班合计采煤机司机2226端头工3339支护工3339维修工33612输送机司机2226运料工33612电工2237泵站工1113工长1113班长2226管理人员1124其他人员1124验收员2237合计262633853 技术经济指标6.2 工作面技术经济指标表 序号名称单位数量一工作面长度m150二年推进度m2851三采高m2.4四日循环进度m8.65五日进刀数个14六日生产能力t4384.8七日出勤工数个91八月平均产量t/月100000九全员工效t/工9.1十坑木消耗m3/t0.006十一工作面回采率95第六章 采区设计概算及采区基建总费用§1采区设计概算概

27、算包括以下几个内容，具体表格表示。1、机电设备费用、运输费用及设备安装工程概算表；主要设备费用表顺序设备名称规 格台 数单价（万元/台）设备费用（万元）1采煤机13003002皮带运输机8504003转载机11001004刮板输送机11201205综采支架120100120006单体液压支架2001020007掘进机22002008调度绞车8504009上山绞车660360 10水泵616 11其他20000小计35886运输费用表顺序工程项目煤量（吨）运输长度（公里）运输量（吨·公里）运输单位（元/吨·公里）运输费用（万元）1皮带运输机120×1041.485.7×104201714.3矿车20×104（矸石）1.216.7×10420333.3小计2