采矿学》课程设计

1、采采矿矿学学课课设设计计设计人：范冬敏学号：202110014315精品文档欢迎下载班级：采矿 B093 班1 矿井概况及井田地质特征.41.1 矿井概况.41.1.1 井田位置、范围和交通位置.411.2 地形 .511.3 气象 .511.4 地震 .611.5 经济概况 .71.2 井田地质特征.71.2.1 井田地质构造 .71.2.2 水文地质 .101.3 煤层特征.11煤质 .11瓦斯 .111.3.3 煤尘及煤的自燃 .122 采区、带边界及储量 .132.1 采区边界.132.2 采区工业储量.132.3 采区可采储量.14永久煤柱留设 .14矿井可采储量计算 .153 采区

2、巷道布置 .153.1 煤层地质特征.15可采煤层情况 .15煤种及煤质变化 .15其他开采技术条件 .153.2 采区巷道布置及生产系统.16确定采区走向长度 .16确定区段斜长和区段数目.16煤柱尺寸确实定 .16采区上下山的布置 .17区段平巷的布置 .18联络巷道的布置 .183.27 采区生产系统 .183.3 采区车场形式选择.19采区上部车场 .19采区中部车场 .20采区下部车场 .203.4 采区采掘接替方案.21采区主要巷道参数确定 .21精品文档欢迎下载确定采区生产能力 .23计算采区回采率 .234 采煤方法 .244.1 采煤工艺方式.24确定采煤工艺方式 .244.

3、1.2 回采工作面参数 .25采煤工作面破煤、装煤方式.254.1.4 各工艺过程平安考前须知.365 矿井及首采区主要技术经济指标表.386 课程设计总结与心得 .39精品文档欢迎下载1 矿井概况及井田地质特征1.1 矿井概况 井田位置、范围和交通位置井田位置、范围和交通位置邑阳煤矿位于河北省武安市北部，以高村为中心，南距武安市约 5km。邯郸-长治公路横跨矿区南端，邢台-都党公路纵贯矿区东缘。煤矿运煤专用线在上泉车站与褡午环形铁路接轨，交通十分便利见图 1-1。 京娘湖上焦寺贺进贺赵阳邑阳邑煤矿冶陶徘徊午汲伯延大社前史村南城东武仕水库磁县彭城峰峰矿区王凤煤矿武安市清化王边永年市沙河市大油村

4、新城北康城煤矿陶一煤矿陶二煤矿邯郸市邯郸矿务局户村京北磁山邯长线南和村钢铁厂滏阳河褡西通乐马洺图例新城西光马头午线会河河洺河洺河册井广线市 县市县区界矿务局生产矿井矿井边界勘探区乡 镇铁 路公 路河 流云驾岭扩大区通乐勘探区云驾岭煤矿郭二庄煤矿图图 1-1 交通位置图交通位置图 1 11.21.2 地形地形矿区位于太行山东麓山前丘陵地带，武安盆地的西部，属山间平原地貌，地形微向东倾斜。矿区范围内全为新生界近代和下更新统松散沉积物所覆盖。除现代河谷和黄土分布的低平地带外，余者均为下更新统的冰碛泥砾和冰水沉积的灰绿、灰白夹褐红色粘土。精品文档欢迎下载在卵石外表可见到擦痕和压坑，卵石大小不一，大者直

5、径可达 0.8m，由红色粘土及砂充填。1 11.31.3 气象气象本区为温带大陆性气候，四季清楚，春旱、夏热、秋雨、冬寒，根据武安市气象站资料统计，年降雨量介于1472mm1963年135mm1966年 ，平均降雨量600mm，最大月降雨量1026mm1963年8月 ， ，降雨多集中在7、8、9三个月。年蒸发量2000mm左右。平均气温12.6,最高温度41.3(1968年6月11日)，最低温度-19.9(1967年1月15日)。降雪及冻结日期自11月中旬至次年3月初，约90余天，最大冻结厚度41cm。平均风速2.7m/s左右，最大风速22.7m/s，风向北东，北北东居多。邯郸矿区地处中纬度地

6、带，属半干旱暖温带大陆性季风气候，四季清楚，冬季寒冷少雪，春季枯燥，风沙盛行，夏季炎热多雨，秋季晴朗，寒暖适中。据武安气象站资料，多年平均气温 12.6，月平均气温最低为-3.41 月份 ，最高为 26.47 月份 ，极端最低气温为-19.91967 年 1 月 5 日 ；极端最高气温为 42.5。多年平均日照时数为 2297，年日照百分率平均为 52%，平均无霜期 192 天，霜冻期一般为每年 11 月中旬左右至次年 3 月份，约 120 余天。积雪最大厚度 14.0016.00cm，冻土最大深度42.00cm。风向多为南风和西北风，年平均风速 2.7m/s，极端最大风速 29m/s。本区降

7、水主要受太平洋东南季风气候影响，因距海洋较远，故而偏少，多年平均降水量为560mm，历年最大降水量为 1472.7mm1963 年 ，最小降水量为 135.0mm1966 年 ，月最大降雨量 1026.3mm(1963 年 8 月)，最大日降雨量 286.3mm1963 年 8 月 4 日 ，降水主要集中在夏季，汛期一般在 69 月份，降水量占全年总量的 76%。年最大蒸发量2792.9mm(1960 年)，最小 1257.1(1964 年)，年平均 1977.2mm，月最大蒸发量495mm(1972 年 6 月)。主要自然灾害有旱灾、水灾、雹灾、风灾、虫灾、地震、霜冻等。1 11.41.4

8、地震地震本区位于环太平洋地震构造带，因而地震极为频繁，且震级较高。邯邢矿区属国家地震重点监测区，按照?中国地震裂度区划图1990?划分，本区地震裂度为7度区。根据?中国地震动参数区划图?GB18306-2001划分，本区所属地震动峰值加速度分区为0.100.15g。据河北省历史地震资料，历史上有记载并影响到本区的地震有：1、1314 年 10 月 5 日在涉县、武安北纬 365，东经 1138发生 6 级地震，精品文档欢迎下载地震烈度 8，坏官民庐舍，涉县死 326 人，武安死 14 人。2、1708 年 10 月 26 日在永年北纬 367，东经 1147发生 5.5 级地震，地震烈度 7，

9、震倒城垛数十处，坏民舍无数，人多露宿。沙河县同年地震。3、1805 年在邢台北纬 371，东经 1145发生 5 级地震，地震烈度 6，屋有坏者，沙河县亦震。4、1830 年 6 月 12 日在磁县北纬 364，东经 1142发生 7.5 级地震，地震烈度 10，山崩地裂，涌出黄黑沙土，井水浸溢，漳、洼两河涸，房屋倒塌十之八九，达 20 余万间，压死 5485 人。受涉及的武安县房屋倒塌无数，城垣坍塌，半成废墟。地震涉及邯郸、武安、广平、肥乡、永年、馆陶等县。5、1966 年 3 月 8 日 5 时 29 分，在河北省邢台地区隆尧县东的马兰、白家寨一带，发生 6.8 级强烈地震，震源深度 10

10、 公里，震中烈度为 9 度强。极震区面积 300 平方公里。继这次地震之后，3 月 22 日在宁晋县东汪镇分别发生了 6.7 级和 7.2 级地震各一次，地震震源深度 9 公里，震中烈度为 10 度，极震区面积约 137 平方公里，东汪镇一带房屋几乎全部塌平，地裂冒水，村内外宽大裂缝纵横交错，裂缝宽 0.7m 以上，绵延数十米至数公里不等。沙河县以褡裢、显德旺等地较重，倒房 394 间，严重破坏 324 间，山区有 6处大滑坡，3 月 26 日在老震区以北的束鹿南发生了 6.2 级地震，3 月 29 日在老震区以东的巨鹿北发生了 6 级地震。从 3 月 8 日至 29 日在 21 天的时间里，

11、邢台地区连续发生了5 次 6 级以上地震，此次地震一直延续到 5 月 15 日，4.9 级以上地震达 10 次之多。这一地震群统称为邢台地震。6、1972 年 10 月 12 日 7 时在沙河县西秦庄公社樊下曹一带北纬 3657.5，东经 11418.5发生 5.2 级地震，地震烈度 6，先听到爆破声大的巨响，随即感到地面上拱，剧烈跳动，房屋个别倒塌，余震持续到 10 月 18 日。1 11.51.5 经济概况经济概况邑阳煤矿位于武安市境内。武安市位于邯郸市西北，太行山东麓，西北与山西省交界。面积1806平方公里，城区面积16.5平方公里。现辖22个乡镇、502个行政村，人口69.1万。198

12、8年设武安市，撤销武安县，以原武安县行政区域为武安市行政区域。为省属县级市，由邯郸市代管，素有“太行明珠之称。2005年，武安市完成生产总值235亿元，财政总收入到达30.24亿元，其中县级财政收入到达9.58亿元。综合经济实力在2003年再进全省“十强，2004年晋位全省“三强、并跨入全国“百强。武安市矿藏丰富，以煤、铁为主，还有铝精品文档欢迎下载矾土、硫磺、云母、石棉、石膏、石英、钨等共20余种。矿区内农业耕地多为旱地，耕地较少，地方采矿、洗选、冶炼工业是当地农民的重要经济来源。主要农作物有小麦、玉米等，经济作物有棉花、大豆、花生等，矿藏以煤、铁、石材为主。主要工业有煤炭、钢铁、冶炼、化工

13、、水泥和电力。1.2 井田地质特征 井田地质构造井田地质构造 邑阳井田根本构造形态为一单斜构造，以断裂构造为主， ，褶曲次之。此外，尚有岩浆岩的侵入。断裂方向以北北东及北东向最为发育，以高角度正断层为主，将矿区切割成假设干小型的地垒、地堑和断块。区内伴有宽缓的褶曲及岩浆岩侵入，地质构造复杂程度属中等类型。地层在第 10 地质剖面线以北近南北走向，倾向东。第 10 地质剖面线以南走向转为北东，倾向南东。地层倾角 1530，一般 1520。11褶曲褶曲在南部沿 11 线有较明显的向斜，轴向约北 70 西。其次，在 F4 以西的浅部地段第10 及 4 地质剖面线附近也具有短轴向斜的特征。22断层断层

14、邑阳井田内已发现大小断层共 119 条。其中落差20m 的大中型断层 19 条；落差203m 的中小型断层 32 条；落差3m 的小型断层 68 条表 31 。中小型断层均为在2#煤层开采过程中所揭露。断层性质均为高角度正断层，断层倾角一般为 6070。断层走向主要为北北东北东向。总观全区，南部断层多落差大，加之岩浆岩发育，使构造趋向复杂化。现将区内的主要断层分述如下表： 邑阳井田断层数目统计表邑阳井田断层数目统计表断层类型落 差m数 目条 数所占比例%大中型断层20191916.02010810513中小型断层320m35113226.9小型断层3m686857.1合计11911910011

15、大中型断层大中型断层在邑阳井田内，已揭露大中型断层 19 条。将各断层的主要特征及控制情况描述如下：精品文档欢迎下载含煤地层：本井田的主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组、中统本溪组。地层总厚度 200240m，平均 220m，共含煤 16 层，煤层总厚 13.08m，总含煤系数 5.9， 山西组P11s地层厚度 7080m，平均 76m。岩性以灰、深灰色粉砂岩、砂质泥岩与浅灰色、灰白色细粒至中粒砂岩为主。底部常以一层灰、深灰色细、中粒砂岩或粉砂岩与太原组分界，整合接触。下部为砂质泥岩，泥岩偶夹煤线。中部以灰、深灰色中、细粒砂岩、粉邑阳井田内大中型断层一览表邑阳井田内大中型断层一览

16、表 断层产状()序 号断 层代 号断 层性 质走 向倾 向 倾 角落 差(m)区内长度(m)位 置1F4正断层近 SNE5576 703206000井田西部边界2F8正断层15NWW642030011 线3F11正断层20NWW6560709954-7 线间4F12正断层近 SNW6577 108017651-6 线间5F12-1正断层近 SNW6065 35409101-7 线间6F44正断层近 SNW65253004 线7F13正断层15SEE8030557501-3 线间8F16正断层15NWW6573 253510001-4 线间9F31正断层3555SE4563 406515506-

17、10 线间10F32正断层20SEE60153014006-10 线间11F32-1正断层33SE66356606 线12F32-2正断层70SE702553010 线13F33正断层40SE63703018025006-13 线间14F43正断层130NE62356007 线15F34正断层20NWW653035130010-13 线间16F34-1正断层20NWW65835130010-13 线间17F35正断层1070SE51558090011-13 线间18F36正断层3555NW667010030012-13 线间19F42正断层45SE50314006-7 线间砂岩为主，间夹灰黑色

18、砂质泥岩、泥岩，含煤 3 层，编号分别为 1上、1、2，煤层总厚 4.56m，总含煤系数 7.0。位于该组下部的 2#煤层为主要可采煤层，1煤层为局部可采煤层。可采煤层总厚 4.16m，可采含煤系数 6.4。2#煤夹矸深灰色(晶质)水云母粘土岩是极可靠的标志层。上部为灰色砂质泥岩、泥岩，局部具泥质或菱铁质细鲕粒结构，间夹粉砂岩，细粒砂岩。本组地层中含有丰富的植物化石，尤以各煤层顶板植物化石居多，其中常见的有猫眼鳞木和苛达木等。动物化石仅在少数钻孔中偶尔发现，多为瓣腮类，常与植物化石共生。山西组地层沉积是在海退渐远的大环境条件下以三角洲相为主的沉积。沉积环境决精品文档欢迎下载定了岩性和煤层的变化

19、。 太原组C3t总厚 125150m，平均 140m。岩性以灰、深灰色粉砂岩和灰、浅灰色细粒至中粒砂岩组成，局部见粗粒砂岩或含砾粗粒砂岩，间夹石灰岩 47 层，其中沉积普遍，厚度稳定者有大青、中青、伏青和野青灰岩四层，为良好标志层；其余下架、小青和一座灰岩仅局部或偶有沉积。含煤层 14 层，煤层总厚 8.36m，总含煤系数 6.0%。从上到下煤层编号为 3#、4#、4下#、5上#、5#、5下、6#、6下#、7上#、7#、7下#、8上#、8#、9#，其中可采煤层 5 层，分别为 4#、6#、7#、8#、9#，除 4煤层局部可采外，其余均为大部可采煤层。可采煤层总平均厚度 5.95m，可采含煤系数

20、 4.3%。位于太原组底部的 8、9#煤层受岩浆岩侵入影响严重。本组地层粉砂岩中含丰富植物化石，常见的有翅羊齿和栉羊齿植物化石。灰岩中海相动物化石丰富，常见的网格长身贝，纺缍蜒、希瓦格蜒及海百合茎等。太原组是以浅海入侵频繁的海陆交替相沉积，每个沉积旋回中陆相、过渡相、海相几乎齐全，但以过渡相较为发育，沉积旋回韵律明显。从太原组所含 47 层灰岩或海相泥岩在地层剖面中的分布、间距、厚度可以看出，海水侵入的间隔由下至上逐渐增大，而侵入强度逐渐变弱以至消失。本溪组C2b地层总厚 1520m，平均 18m。中下部为灰、灰黑色铝土质泥岩，砂质泥岩，具鲕状结构，间夹细砂岩，粉砂岩。上部为一层深灰色石灰岩，

21、含蜒科动物化石，层位较稳定，称本溪灰岩或尽头灰岩。本组含不稳定薄煤层 1 层，即 10#煤层，为不可采煤层，煤层厚度平均 0.15m，含煤系数为 0.8%。本组地层为海陆交替相沉积，以泻湖、潮坪等过渡相为主。底部普遍沉积一层比拟稳定的铁质泥岩山西式铁矿 ，与奥陶系呈假整合接触。 水文地质水文地质邑阳井田矿区为一单斜构造，本矿区可划分为两个不同的水文地质块段。位于 F4断层以西地段，构造复杂，岩溶裂隙发育，煤层赋存浅，覆盖层薄，地表有北洺河河道穿过，因此水文地质条件复杂。而位于 F4断层以东地段，煤层埋藏深，覆盖层厚，水文地质条件相对简单。本区开采上部煤层时，水文地质类型属于坚硬裂隙岩层为主的水

22、文地质条件简单偏中等的矿床；如果开采下三层煤，那么为以裂隙岩溶岩层为主的水文地质条件复杂的矿床。1、含水层本区含水层自上而下依次为：第四系砂砾石及砂层、二叠系石盒子组三段、一、二段砂岩，山西组大煤顶板砂岩、太原组野青灰岩、伏青灰岩、大青灰岩、奥陶系灰岩，共计 7 个含水层。其中，大煤顶板砂岩、伏青灰岩、大青灰岩及奥灰为煤层开采时精品文档欢迎下载的主要充水含水层，含水层特征。2、隔水层在各含水层之间，普遍赋存有良好的相对隔水层以下称隔水层 。矿区东部覆盖层下段普遍分布 1570m 厚的土类粘土、砂质粘土、砂土隔水层，层位较稳定，连续性较好，可阻挡地表水及潜水向下渗漏。二叠系石盒子组三段、一、二段

23、砂岩与山西组大煤顶板砂岩含水层之间，赋存有 4050m 左右的泥质岩层，这套岩层厚度稳定，岩石完整。在正常情况下能够起到良好的隔水作用。当大煤回采塌陷后有效充水裂隙带将会勾通石盒子组一段砂岩含水层。大煤顶板砂岩，野青灰岩、伏青灰岩、大青灰岩各含水层之间，均赋存有 3040m 的粉砂岩、胶结致密的细粒砂岩及裂隙不发育的岩浆岩，可视为隔水层。6 号煤下距伏青灰岩 37m，岩性为黑色粉砂岩。因厚度小，裂隙发育，隔水性差，所以在开采 6 号煤层时，伏青灰岩是坑道充水的主要含水层。大青灰岩下距奥灰一般为 37m 左右，岩性主要为粉砂岩及铝土泥岩，穿插有岩浆岩。奥灰第八段O28也视为隔水层，这样便增加了隔

24、水层厚度。3、 构造的导水性本区发育的构造根本为阶梯状正断层。煤系地层多为柔性岩石，断层带多为泥质成份，断层角砾岩有胶结现象，在天然状态下的导水是微弱的。邑阳井田矿自建井投产以来，截止到 2007 年 6 月底，由于断层因素导致的突水大小共 11 次，最小 0.05L/s.m，最大为 4.67L/s.m，但绝大多数发生在建井期间，近年来生产中虽有断层揭露，均未发生明显突水。但当煤层与下盘大青和奥灰接触时情况那么可能相反，如郭二庄矿一坑大煤与奥灰对口接触，造成了矿坑突然涌水。该情况说明，当矿井开拓揭露断层时，由于失去平衡状态，当对应盘含水层水压大于断层带抗压强度时，断层将失去隔水作用，造成地下水

25、充入。因此，采掘过程中对落差较大的断层应保存适当的煤柱，并加强防探水工作。1.3 煤层特征1.3.11.3.1 煤质煤质按照我国现行的煤炭分类标准?中国煤炭分类国家标准?，结合本矿区煤样的化验资料分析确定，本区煤类以高变质无烟煤为主，局部为天然焦。各煤层煤质主要特征。一煤的物理性质各煤层均为滨海沼泽沉积的腐植煤。具有典型高变质无烟煤的特征。外观呈黑、灰黑或钢灰色，似金属光泽，反射率高达 15%以上，阶梯状或次平坦状断口，均一状结构，块状构造，比重和硬度均较大，变质程度愈高，块度愈佳。精品文档欢迎下载天然焦呈钢灰色，略染手，坚硬块状，与焦炭近似，但孔隙度低，镜下观察见有气孔和花纹构造。二煤的主要

26、化学特征由于煤的变质程度高，视密度均大于 1.2，用密度 1.1 的浮选液浮不出浮煤，各项化验和测定均为原煤样。1.3.21.3.2 瓦斯瓦斯邑阳井田矿从建井到投产以来，从未发生过瓦斯突出事故，矿井瓦斯在涌出形式上，均表现为普通涌出。根据河北省煤矿平安生产监督管理办公室文件?关于邯郸矿业集团公司 2005 年度矿井瓦斯等级鉴定的批复?冀煤安办200618 号文，邯郸矿业集团邑阳井田煤矿的瓦斯鉴定结果：矿井瓦斯绝对涌出量 4.20m/min，相对涌出量 1.34 m/t。鉴定结果为低瓦斯矿井。2004 年 5 月至 2007 年 5 月，山东省煤田地质局第三勘探队和第二勘探队在邑阳井田煤矿深部扩

27、大区进行勘探，分别对 2 号煤层采取了 6 孔 6 个瓦斯样，现场解吸无气。分析结果说明：其瓦斯(CH4)成分和含量最高分别为 67.60%和 2.493cm3/g，二氧化碳(CO2)成分和含量最高为 0.03%和 0.206cm3/g，氮气(N2)成分和含量最高为 99.94%和3.703cm3/g。2 号煤层属于瓦斯 N2带，瓦斯含量低，平均含量分别为 0.693ml/g。煤层瓦斯成分以氮气为主，次为二氧化碳、甲烷气体；瓦斯含量普遍低，应属瓦斯风化带。煤层瓦斯成分及含量表煤层瓦斯成分及含量表 瓦斯成分两极值/平均(点数)瓦斯含量 ml/g两极值/平均(点数)项 目煤 层CH4CO2N2及其

28、它CH4CO2N2及其它20.0067.6027.2460.0312.253.68631.8599.9469.150.002.4930.69360.0000.2060.0861.0883.7032.5936本区各煤层瓦斯含量不高，但由邻区和本井田生产资料来看，局部利于瓦斯储存的地段如背斜轴部瓦斯可达二级，郭二庄煤矿和贺庄煤矿均为一级瓦斯矿，但局部地段可达二级。另外，本区大局部地段有岩浆侵入，使煤层变质程度普遍增高，煤层有产生气体的条件，某些地段如果赋存条件良好，瓦斯含量可能会相对聚集，因此，在生产过程中应加强瓦斯管理，以防瓦斯聚集发生瓦斯爆炸事故。精品文档欢迎下载1.3.31.3.3 煤尘及煤

29、的自燃煤尘及煤的自燃依据煤炭科学研究总院抚顺分院对邑阳井田矿 2煤煤尘爆炸性鉴定报告，煤样水份Wf4.70%，灰份 Af 7.08，挥发份 Vf4.70，Vr 5.35，无火焰长度，鉴定结果为煤尘无爆炸性。根据河北煤田地质研究所对矿井 2 号煤层煤尘爆炸性煤样鉴定报告，矿井 2 号煤煤样水分 0.83，干基灰分 17.87，干基无灰基挥发分 5.90，无火焰长度，鉴定结果为煤尘无爆炸性。邻近章村井田、郭二庄煤矿、显德汪煤矿等生产矿井开采上组煤均未发生过煤尘爆炸，但郭二庄煤矿下组煤补充勘探报告试验资料说明下组煤有煤尘爆炸性。邑阳井田深部扩大区勘探试验结果说明 6、8、9煤均无煤尘爆炸性，但采样数

30、量较少，结论有一定的片面性。依据煤炭科学研究总院抚顺分院对邑阳井田煤矿 2煤自燃倾向煤样鉴定报告，自燃倾向等级为三类，不易自燃。2 采区、带边界及储量2.1 采区边界本井田煤层为缓倾斜煤层，井田境界采用垂直划分法，本井田划分的原那么有：1) 井田范围储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应；2) 保证井田有合理的尺寸；3) 充分利用现有的自然条件划分井田；4合理规划矿井的开采范围，处理好相邻矿井之间的关系。根据以上规那么和矿区总设计任务书的要求，结合煤层的赋层情况，地质构造，开采技术条件，并保证各井田都有合理的尺寸和边界。精品文档欢迎下载图图 2.1 井田境界示意图井田境界示意图 井田形

31、状呈一个规那么的长方形，东西宽 5km，南北长 2.9km，面积 14.5km2。邑阳煤矿井田境界示意图如图 2.1 所示。2.2 采区工业储量本矿井设计只对 2 号煤层、6 号煤层和 7 号煤层进行开采设计，本次储量计算是在精查地质报告提供的 1：5000 煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的根本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：Zg=S/cosM 式式中，Zg采区的工业储量；S采区的水平面积，2.6km2；煤层平均倾角，2、6、7 号煤层取 12；M煤层的厚度，2 号煤层平均厚度 4.16m， 6、7 号煤层平均厚度 5.

32、95m；煤的容重，煤层 1.7t/m3。全矿总计：Zg=S/cosM=2.6/cos12(4.16+5.952)1.7=72.6Mt2.3 采区可采储量永久煤柱留设永久煤柱留设为确保地面建筑物及工程设施和井下开采的平安，设计对井筒、大巷、工业场地、铁路、公路、井田境界、构造等留设平安煤柱，严格按?建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程?的要求进行采煤设计。1)井田边界煤柱本井田境界属人为边界，根据?煤炭工业设计标准?的要求按 50 留设煤柱。边界煤柱可按以下公式计算：ZjbLjbbM 式式中，Zjb边界煤柱损失量，Mt；精品文档欢迎下载Ljb边界总长度，3400m；B煤柱宽度，人为

33、边界煤柱 50m，断层煤柱 30m。煤柱总压煤量：ZjbLjbBM=340050(4.16+5.952)1.7=4.6Mt2) 采区边界煤柱采区边界煤柱的作用是将两个相邻采区隔离，以防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；防止从采空区大量漏风。采区边界煤柱一般宽约 10m 左右。Zcb=LcbBM 式式中，Zcb采区边界煤柱损失量，Mt；Lcb采区边界总长度，3878m。Zcb= LcbBM=320010(4.16+5.952)1.7=0.9Mt矿井可采储量计算矿井可采储量计算求得各种煤柱的储量损失后，可按下式计算矿井可采储量：Z=(Zg-P)C 式式中，Z矿井可采储量，Mt；Zg矿井工业

34、储量，Mt；P各种煤柱储量损失之和，P=ZjbZcb=4.60.9=5.5Mt；C采区回采率，厚煤层不低于 0.75，中厚煤层不低于 0.80，薄煤层不低于0.85。本矿井主采煤层属厚煤层，因此 C 取 0.85。那么计算可采储量为：Z=(Zg-P)C=(72.65.5)0.8=54Mt由此可得本采区的可采储量为 54Mt。3 采区巷道布置3.1 煤层地质特征可采煤层情况可采煤层情况采区内主要可采煤层为煤 2、6、7。2、6、7 煤层为简单结构的中厚煤层，煤层厚度变化不大。煤层的赋存状态较好，有利于采区巷道的布置。精品文档欢迎下载煤种及煤质变化煤种及煤质变化各煤层均为滨海沼泽沉积的腐植煤。具有

35、典型高变质无烟煤的特征。外观呈黑、灰黑或钢灰色，似金属光泽，反射率高达 15%以上，阶梯状或次平坦状断口，均一状结构，块状构造，比重和硬度均较大，变质程度愈高，块度愈佳。天然焦呈钢灰色，略染手，坚硬块状，与焦炭近似，但孔隙度低，镜下观察见有气孔和花纹构造。3.1.33.1.3 其他开采技术条件其他开采技术条件1瓦斯邑阳井田矿从建井到投产以来，从未发生过瓦斯突出事故，矿井瓦斯在涌出形式上，均表现为普通涌出。分析结果说明：其瓦斯(CH4)成分和含量最高分别为 67.60%和2.493cm3/g，二氧化碳(CO2)成分和含量最高为 0.03%和 0.206cm3/g，氮气(N2)成分和含量最高为 9

36、9.94%和 3.703cm3/g。2 号煤层属于瓦斯 N2带，瓦斯含量低，平均含量分别为0.693ml/g。煤层瓦斯成分以氮气为主，次为二氧化碳、甲烷气体；瓦斯含量普遍低，应属瓦斯风化带。2煤的自然发火情况依据煤炭科学研究总院抚顺分院对邑阳井田矿 2煤煤尘爆炸性鉴定报告，煤样水份Wf4.70%，灰份 Af 7.08，挥发份 Vf4.70，Vr 5.35，无火焰长度，鉴定结果为煤尘无爆炸性。3.2 采区巷道布置及生产系统确定采区走向长度确定采区走向长度根据沿井田走向有无大的地质变化，如断层，无煤带，倾角变化很大等地质条件，利用这些地质变化带划分采区，确定走向长度。假设没有地质地质条件限制时，采

37、区走向长度应从技术上可行和经济上有利的原那么来确定。技术上的因素主要考虑区段巷道的运输维护和供电问题。经济上有利的采区走向长度，应是与采区走向有关的巷道掘进、维护、运输等的吨煤费用最低的长度。根据我国煤矿实践经验：对于缓倾斜和倾斜煤层，如果开采条件好，采掘机械化程度较高，区段集中巷采用带式输送机。生产能力较大的采区，其走向长度为 1000-1500 米。综合机械化开采，采区单面布置时，走向长度一般不小于 1000 米；双面布置时，走向长度不小于 2000 米。普通机械化开采时，一般为1200-1500 米。精品文档欢迎下载本设计先开采西南方向的西一采区，其内没有大的地质变化，采用综合机械化开采

38、，采区内平均走向长度 4700 米。井田内没有大的地质变化，采用综合机械化开采，采区走向长度为 1000 米。确定区段斜长和区段数目确定区段斜长和区段数目使用走向长壁采煤法的采区，区段斜长等于回采工作面长度加上区段平巷和护巷煤柱的宽度。区段平巷宽度，根据巷道断面确实定，这里取 4 米。采用沿空掘巷，不留护巷煤柱。首采采区斜长为 1400m,工作面长度暂定为 300m，区段平巷宽度为 40m,那么区段斜长为：300240380 m，一个采区区段数目为 1400/3803 个。煤柱尺寸确实定煤柱尺寸确实定为了使采区内各种煤层巷道保持良好状态，有时留设一定的煤柱。如留设开采水平运输大巷、上下山、总回

39、风巷、区段平巷，以及采区边界煤柱和大断层煤柱等。目前，煤柱尺寸主要根据实际经验来确定。缓倾斜及倾斜煤层煤柱参考尺寸见表 5.2。邑阳矿北矿井采区实行无煤柱开采，区段平巷不留煤柱，采区上山一侧需留 20m 煤柱。采区下山和采区边界不留煤柱，大巷布置在岩层中也不留煤柱。表表 3.23.2 采区煤层巷道护巷煤柱尺寸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20302050主要回风大巷20 左右2030采区上下山20 左右3040区段平巷8201520采区倾角较大时，煤柱尺寸可小一些采区边界310目前常不留边界煤柱较大断层1015 到 3050根据断层具体情

40、况而定采区上下山的布置采区上下山的布置对于单一厚煤层和联合布置的采区，一般应将上山布置在煤层底版岩层中，但在下部煤层的底版岩层距涌水量特大的岩层很近，不能布置上山，或者当上山只为开采上部煤层效劳，而开采下部煤层便报废不用时，可以考虑把上山布置在煤层群的中部或上部。采区上山至少有两条，一条运输上山，一条轨道上山，同时用来通风行人。在生产能力较大的特厚精品文档欢迎下载煤层采区，集中联合布置的采区；或产量较大，瓦斯涌出量也大的采区；以及其他情况需要时，也可以增设一条专用的上山，增设的上山如果效劳年限不长，可沿煤层布置。两条上山，可以是一岩一煤上山。这种布置适用于产量小，效劳年限不长的采区而且煤层群的

41、最下一层煤为维护条件较好的薄及中厚煤层，可将轨道上山布置在该煤层中，运输上山布置在底板岩石中；当煤层群最下一层煤为厚煤层，或开采单一厚煤层的采区，可把两条上山都布置在底板岩石中。1轨道上山； 2运输上山图图 3.13.1 采区上山布置图采区上山布置图区段平巷的布置区段平巷的布置由于采区两煤层间距较小，实行联合布置；深井开采为防止应力集中，推行不留煤柱，沿空掘巷；工作面运输平巷、轨道平巷定向平行布置，以保证工作面等长。联络巷道的布置联络巷道的布置采区联络巷道有集中平巷与区段平巷之间的联络巷，采区上山与区段集中巷之间的联络巷，采区上山与各煤层区段平巷之间的联络巷道。本采区采用集中上山布置方式，集中

42、上山与两煤层区段平巷采用石门进行联络。3.23.27 7 采区生产系统采区生产系统1采区运煤系统采区内运输上山铺设胶带输送机，运输煤炭到主运输大巷胶带输送机，经井底煤仓到主井胶带输送机运送至地面。运输路线如图 3.3工作面区段运输平巷采区运输上山采区煤仓采区运输石门水平运输大巷主运输石门井底车场地面图 3.3 运煤系统路线图2采区通风系统采区通风系统路线如图 3.4精品文档欢迎下载新鲜风流：副井井底车场轨道大巷采区轨道上山区段运输平巷工作面区段回风平巷回风上山风井地面。污浊风流区段回风平巷采区回风石门回风大巷回风石门风井地面图 3.4 采区通风系统路线为调节风量和控制风流方向，在适当位置设置风

43、门、风窗和风帘等通风构筑物。3运料排矸系统采煤工作面和开切眼所需的材料和设备，用矿车从副井下放到井底车场，经主运输石门、运输石门、采区运输石门、采区下部车场，由轨道运输上山提升至采区上部车场，然后进入区段回风平巷，再运到采煤工作面和开切眼。采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石用矿车经由与运料系统相反的方向运至地面。4供电系统通过敷设在副井中的高压电缆，矿井地面变电所向井下井底车场的中央变电所供高压电；通过敷设在运输大巷和运输上山帮上的电缆，中央变电所向各采区变电所供电，采区变电做那么将输送来的电降压或不降压供采煤工作面和掘进工作面用电设备。工作面的供电线路简图如图 3.5地面变电站

44、副井中央变电所采区变电所区段运输平巷移动变电站工作面5供电系统高压电缆由井底中央变电所经轨道大巷至采区变电所，降压后由低压电缆分别送到回采和掘进工作面附近的配电站，以及胶带运输机和绞车房等用电地点。6供水系统采掘工作面和运输机巷及运输机转载点所需要的防尘喷雾用水，由副井的供水管下井，然后送至各个用水地点。精品文档欢迎下载图 3.5 供电线路3.3 采区车场形式选择采区上部车场采区上部车场采区上部车场常用的有甩车场和平车场，平车场又有顺向和逆向等形式。平车场和甩车场的选择主要根据绞车房的布置和维护条件。本设计中有两层煤，煤层距离较大，采用单层布置，由于上山布置在岩层中，故采用甩车场，且甩车场具有

45、通过能力大，调车方便，劳动量小等优点。图图 3.63.6 采区上部车场采区上部车场采区中部车场采区中部车场采区中部车场只能是甩车场，它的根本形式按甩车方向分，有双向甩车和单向甩车两种；按甩入地点不同，又分为甩入绕道车场，甩入平巷车场和甩入石门车场三种。开采单一薄及中厚煤层的采区中部车场多采用甩入绕道式；联合布置的采区或采用岩石上山的采区其中部车场多采用单向甩入石门式车场。本采区中部车场采用甩入石门式车场，由轨道上山提升的矿车，通过甩车道甩入中部轨道石门，再进入区段轨道平巷。图 3.7 所示：精品文档欢迎下载图图 3.73.7 采区中部车场采区中部车场调车方式：区段运输平巷所需材料设备由采区轨道

46、上山经过区段轨道石门，运之运输平巷。工作面采下的煤炭通过区段运输平巷，区段运输石门，溜煤眼之采区回风上山。采区下部车场采区下部车场采区下部车场由采区装车站和辅助提升下部车场组合而成。主要根据装车地点的不同，采区下部车场可分为大巷装车式、石门装车式和绕道装车式三种。本设计采区采用大巷装车式下部车场。本设计采用串车进行大巷的辅助运输，为了满足采区掘进出煤、出矸和进料，在采区下部车场的辅助提升局部，轨道上山通过绕道和大巷相连，由于该采区煤层倾角为10，小于 12，应选用底板绕道。如图 3.8：图 3.8 采区下部车场3.4 采区采掘接替方案采区主要巷道参数确定采区主要巷道参数确定1巷道掘进速度根据邻

47、近矿井或条件类似矿井所到达的巷道掘进速度和施工队伍的技术管理水平分析研究确定巷道掘进速度。不同机械化程度的巷道掘进速度不宜低于?煤炭工业矿井设计标准?规定。如表 5.7：表表 3.13.1 平巷掘进速度平巷掘进速度掘进机械化程度巷道煤岩类别月进度/m精品文档欢迎下载煤400综合机械化掘进机组半煤岩250煤200钻爆法半煤岩150液压、凿岩台车机械化作业线岩120气腿凿岩机械化作业线岩802 轨道上山断面轨道上山是沿煤层底板掘进的半圆拱形式的半煤岩巷，支护方式采用锚网+喷射混凝土支护，其中布置 600mm 轨道，采用综合掘进机组进行施工，月进度为 250m/月。断面及其特征见图 3.8 和表 3

48、.2。 图图 3.83.8 轨道上山断面示意图轨道上山断面示意图表表 3.23.2 轨道上山巷道断面特征表轨道上山巷道断面特征表断面/m2掘进尺/mm锚 杆 mm围岩类别净掘宽高喷射厚度/mm型式外露长度排列方式间排距锚深规格L*净周长/m岩巷11.513.640003700100树脂100菱形800150015002013.1精品文档欢迎下载3运输上山断面运输上山是布置在煤层中的沿煤层底板掘进的半圆拱形的半煤岩巷，支护方式采用锚网+喷射混凝土支护，其中布置胶带输送机，采用液压、凿岩台车机械化作业线施工，月进度为 250m/月。断面及其特征见图 3.9 和表 3.3。4000420014003

49、600100200168013201000340 1 50 图图 3.93.9 运输上山断面示意图运输上山断面示意图表表 3.33.3 运输上山巷道断面特征表运输上山巷道断面特征表断面/m2掘进尺/mm锚 杆 mm围岩类别净掘宽高喷射厚度/mm型式外露长度排列方式间排距锚深规格L*净周长/m岩巷11.513.642003700100树脂100菱形800150015002013.1确定采区生产能力确定采区生产能力采区生产能力应根据地质条件、煤层生产能力、采掘机械化程度和采区内同时生产的工作面个数等因素来确定。本采区地质条件较简单，煤层厚度较大，煤层生产能力大，工作面采用棕采，煤巷掘进采用综掘。用

50、一个综采面保证采区生产能力综采面采煤机截深为 0.6 米，每天进 6 刀，主采煤层厚度 4.16 米，工作面长度为 300米，那么采区生产能力为精品文档欢迎下载 4.163000.663301.40.9= 186 万吨计算采区回采率计算采区回采率采区采出率为采区内实际采出煤量与采区可采储量的比值 采区回采率 R=采区实际采出量/采区可采储量100 式 3-1 采区可采储量为：QsQs =采区可采面积煤厚煤平均容重 式 3-2 =22.6(4.16+5.952)1.7=61.7Mt 采区实际采出量 Qk考虑到三层煤厚度不一样，其工作面回采率也相应不一样，可大概计算采区实际采出量见公式 5-6。采

51、区实际采出量=煤层可采储量采区煤柱工作面回采率 式 3-3 Qk =72.65.5 =67.1Mt 采区回采率 R，见公式 3-1R=(Qs/Qk)100%=93%?煤炭工业技术政策?规定采区回采率：薄煤层不低于 85%，中厚煤层不低于 80%，厚煤层不低于 75%，本设计符合上述规定。采区回收率一般不得低于国家规定： 厚煤层为 75%；中厚煤层为 80%；薄煤层为 85%。邑阳矿采区回采率约为 84%，符合要求。4 采煤方法4.1 采煤工艺方式确定采煤工艺方式确定采煤工艺方式 1回采工艺1回采工艺流程：采煤机割煤 移架 推移运输机2落煤方式工作面跟煤层底板回采，采用 MG500/1180-W

52、D 型采煤机截割落煤，往返一次进两精品文档欢迎下载刀，进刀采用端头斜切进刀方式。3装、运煤装煤：在采煤机截割煤的同时，利用滚洞螺旋齿片和弧型挡煤板自动将煤运输机；余煤由铲煤板随移溜铲入运输机；少量煤由人工装到运输机内。运煤：采用刮板运输机运煤。4移架方式移架采用滞后采煤机后滚筒 24 架追机顺序移架，移架步距为 800mm，追机移架速度赶不上煤机运行时，必须停采煤机移架。5移刮板运输机移运输机应滞后煤机不小于 15m，沿移架方向逐架顺序移动输机。移运输机过程中弯曲段长度应不小于 15m，移运输机步距保持 800mm，并做到一次到位，移好后要使运输机成一直线，其偏差不得超过50m。2支护方式支护

53、方式一般分为两种：1及时支护 即在采煤机割煤后先移支架，再移输送机，工艺过程为采煤移架推溜。此方式应用较多，特别是在顶板不稳定的条件下，为防止端面冒顶，必须采用及时支护方式。2滞后支护 即在采煤机过后，先推溜再移架。回采工艺方式为：采煤推刮板输送机移架。移架滞后割煤较大距离，顶板悬漏面积较大。该方式用于顶板不易冒落的条件下。遵循平安第一的原那么，本矿采用及时支护的工艺方式。 回采工作面参数回采工作面参数 根据前面开拓、准备的巷道布置，采煤工作面沿倾向布置，走向推进，工作面长度为 300m，区段长度为 1700m；采高 4m，顶部留煤皮。工作面布置三条顺槽：上部布置一条，为回风巷及辅助运输巷；下

54、部布置两条，为进风运煤巷，靠近煤壁的一条巷道布置胶带输送机，另一条作为运输行人巷道。顺槽断面均为 5m 宽，3.5m 高；上区段工作面运输平巷和下区段工作面回风平巷的煤柱留设20m。精品文档欢迎下载顺槽之间每隔 50m 觉联络巷。工作面配套设备见表 4-1。表表 4-14-1 工作面配套设工作面配套设采煤机液压支架刮板输送机SL500 AC 型双滚筒采煤机DB-Schitd255/550 24319JOY700采煤工作面破煤、装煤方式采煤工作面破煤、装煤方式工作面采煤机螺旋滚筒完成破煤装煤过程，局部遗留碎煤由输送机上的铲煤板装入溜槽。结合矿上实际使用情况，工作面选用美国 JOY 公司生产的 S

55、L500 AC 型双滚筒 电牵引采煤机，美国 JOY 公司生产的 JOY700 型刮板输送机。双向割煤法，即采煤机往返为两个循环。采煤机及刮板输送机技术特征见表 4-2表表 4-24-2 采煤机技术特征采煤机技术特征采高范围 mm4790过煤高度 m0-0.73供电电压 V3300总装机功率Kw1815滚筒直径 mm2700滚筒截深 mm865生产能力 t/h2800牵引速度m/min0-30.9机身尺寸长 宽高mm1530014701867整机重量 t87工作面支护设备的选型 工作面液压支架选择液压支架必须有合理的工作阻力和初撑力。液压支架的阻力式支架设计中最根本参数，支架所有强度都由此决定

56、。它在一定程度上显示了支架的工作能力和特征。目前支架阻力主要是采用现场观测，然后根据观测数据进行估算或折算。选择液压支架还必须确定合理支架结构高度。适宜的结构高度是支架正常工作的关键。在实际使用中，通常选用的支架最大结构高度比最大采高大 200mm 左右。最小结构高度比最小采上下 250350mm。同时它们又随这地质条件和生产条件的变化而变化。选择时需综合各项因素，进行全面分析。除了以上要求外，液压支架的选型还必须和生产能力配套。本设计的开采煤层为中厚煤层，采用放顶煤开采。放顶煤有高位、中位和低位放顶煤三种，其中低位放顶煤因为平安性高，放矸率低而被广泛运用，根据低位放顶煤的特精品文档欢迎下载点

57、和实习矿井放顶煤的经验，本设计采用低位放顶煤，一次采全高综合机械化开采方法。采高为 2.1m,放煤高度为 1.9m。采用放顶煤液压支架。液压支架是以液压为动力，完成对工作面顶板的支撑、切顶、挡矸、护帮、移架，以及推移工作面刮板输送机等一套动作。本设计的顶板来压周期较明显。根据实际矿压观测的结果：工作面直接顶垮落步距为 68m，初次来压步距为 2530m，周期来压步距为 1013m。此外，工作面老顶分类为级，支护强度必须满足参与运动的顶板岩石的重量，其厚度见公式 4-1。 H=m/(Kp-1) 4-1=2.1/(1.15-1)=14m式中 H参与运动的顶板岩石的厚度，mm回采高度，mKp岩石的碎

58、胀系数其所产生的压强为：P=Hr=142.1=29.4t/m2=0.2881Mpa式中 r岩石容重,2.1t/m3工作面选用 ZFQ2400-16/24 型轻放支架，其额定工作阻力位 22.496t/架，工作面的压力不大于支架额定工作阻力的 80%，初撑力也满足要求。ZFQ2400-16/24 型支架的技术特征见表 4-3。表表 4-34-3 ZFQ2400-16/24ZFQ2400-16/24 型支架技术参数型支架技术参数工程技术特征单位型式ZFQ2400-16/24放煤型式双输送机、摆动后尾梁插板支撑高度1.84.2m宽度1470m中心距1500m初撑力1800KN工作阻力2400KN支护

59、强度0.51MPa对底板比压1.20MPa适应倾角35供液泵压31.4MPa运输尺寸389014701600长*宽*高m支架重量4.5t设计单位郑州煤机厂制造单位郑州煤机厂 工作面端头支护设备选型由于工作面的上下出口处悬顶面积大，机械设备多，又是材料和人员出入的交通口，精品文档欢迎下载所以，必须加强支护。针对本设计工作面的具体特点，不仅要采煤，而且要放煤，机械设备比一般的工作面要多，同时，端头受到水的影响，如果采用液压支柱那么因液压支柱承受能力低造成支柱扎底，所以决定采用端头支架支护，其支架型式为自移式液压端头支架。根据支架选型要求及设计的特点，选用 ZT4410/18/34.5 型端头支架，

60、其技术参数见表 4-4。表表 4-44-4 ZT4410/18/34.5ZT4410/18/34.5 型端头支架技术参数型端头支架技术参数工程参数单位最低1800Mm高度最高4250Mm煤层倾角25初撑力3773KN工作阻力4416KN支架中心距1500Mm支护强度MPa对底板最大比压0.44MPa 区段平巷胶带运输机表表 4-54-5 胶带输送机参数表胶带输送机参数表型号SSJ1000/2160输送能力t/h1000输送距离m1200带速m/s3.3最大坡度3储带长度m100机头尺寸宽高mm26461705长度m15机尾搭接轨距mm1362整机性能质量t120型号YSB160功率kW2160