河南工程学院
课程设计
**矿**采区120万吨/年生产能力设计
学生姓名：王隽龙
学院：安全工程学院
专业班级：安全工程1342班
专业课程：煤矿开采学
指导教师：
2016年 1 月10 日
《煤矿开采学》课程设计任务书
题目**矿**采（带）区**万吨/年生产能力设计
专业安全工程班级安全工程1342班
一、设计题目
**矿**采（带）区**万吨/年生产能力设计。
二、设计时间
2015年12月28 日——2016年1月10日。
三、完成的任务
按任务分配分组进行。要完成的任务如下：
（1）设计内容：采（带）区巷道布置、采煤工艺设计、设计图纸。
（2）提交课程设计报告。
四、成果要求
文字格式要求
主标题：三号字、居中、宋体、加黒，段后为自动。
正文：全文宋体、小四号字、段前段后0、行间距1.5，首行缩进2个字符（包括各级标题）。
编码：采用中式“一、二、三、...（一）（二）（三）...1．2．3． (1)
（2）（3）…①②③…”编码形式，不得采用自动生成格式。其中“一、（一）”做为标题，加黒，单独成行。“1．（1）”可以做标题，也可以不做标题，如果做标题，需单独成行，做还是不做标题，均不需要加黒。
图表：图表文字及说明等均采用五号宋体。表格要有表头（表头包括表号、表名），表头在表的上面并居中加黑。图要有图号、图名，在图的下面并居中，不需加黒。
公式：采用公式编辑器编写，要规范，必要时要编号，编号要写在公式的尾部。
装订：A4纸打印，加封面，左侧装订。
图纸要求（需要制图的情况）
本设计绘制两张大图(二号图纸)
1、采（带）区巷道布置平面图和(1：2000)、剖面图(1：2000)
2、采煤工艺布置平面图（1：200）
设计图纸四周各留20mm的边框线，右下角留出标题栏。凡设计图中已有内容，说明书中都可以不画。
指导教师签名：
年月日
目录
前言 (6)
（一）设计题目的一般条件 (6)
（二）设计题目的煤层倾角条件 (6)
第一章采区概况及地形特征 (7)
一、采区概况 (7)
二、地质特征 (7)
第二章采区巷道布置 (8)
第一节采区储量与服务年限 (8)
第二节采区内的再划分 (10)
一、确定工作面长度及采区区段数目 (10)
二、确定工作面生产能力 (11)
三、确定工作面数目 (11)
第三节确定采区内准备巷道布置和生产系统 (12)
一、完善开拓巷道 (12)
二、确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较 (12)
三、确定工作面回采巷道布置方式 (15)
四、工作面推进位置的确定 (15)
五、确定通风布置系统 (15)
六、采区车场选型 (16)
第三章采煤工艺设计 (17)
第一节采煤工艺方式的确定 (17)
一、选取煤层为对象，进行采煤工艺设计。 ...................... 17 二、综采工作面的设备选用国产设备。 .................................. 17 三、采煤与装煤 .......................................................................... 17 四、运煤 ...................................................................................... 19 第二节 工作面合理长度确定 .......................................................... 22 一、煤层地质条件 ...................................................................... 22 二、工作面生产能力 .................................................................. 22 三、运输设备 .............................................................................. 22 四、顶板管理及通风能力 .......................................................... 22 五、经济合理的工作面长度 ...................................................... 22 第三节 采煤工作面循环作业图表的编制 ................................ 22 一、工作面布置层面图(见图纸)、循环作业图表 ................... 23 二、劳动组织表 .......................................................................... 23 三、技术经济指标表 (24)
参考文献 .......................................................................................... 25 教师评价： .. (26)
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前言
(一)设计题目的一般条件
某矿第一开采水平上山阶段某采区内为两层煤自上而下顺序为Kl、K2煤层，煤层厚度、层间距及顶底板岩性见综合柱状图。该采区走向长度2000m，倾斜长度1000m，采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，煤层均属简单结构煤层，硬度系数f=2，各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。设计矿井的地面标高为+30m，煤层露头为-30m。第一开采水平为该采（带）区服务的一条运输大巷布置在煤层底板下方25m处的稳定岩层中。
(二)设计题目的煤层倾角条件
两层煤，K1煤层厚度6.2m，K2煤层厚度为2.2m，煤层倾角平均20°
设计采（带）区综合柱状图
第一章采区概况及地形特征
一、采区概况
某矿第一开采水平上山阶段某采区内为两层煤自上而下顺序为Kl、K2煤层，煤层厚度、层间距及顶底板岩性见综合柱状图。该采区走向长度2000m，倾斜长度1000m，采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，煤层均属简单结构煤层，硬度系数f=2，各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。设计矿井的地面标高为+30m，煤层露头为-30m。第一开采水平为该采（带）区服务的一条运输大巷布置在煤层底板下方25m处的稳定岩层中。
二、地质特征
表1-1 设计采（带）区综合柱状图
两层煤，K1煤层厚度6.2m，K2煤层厚度为2.2m，煤层倾角平均20°
第二章 采区巷道布置
第一节 采区储量与服务年限
1、采区生产能力选定为120万t/a 。
2、采区的工业储量、设计可采储量。 (1)采区的工业储量
（2-1）
式中： ——采区工业储量，万t ；
——采区倾斜长度，1000m ； ——采区走向长度，2000m ；
——煤的厚度，M 1=6.2m ，M 2=2.20m ； ——煤的容重，1.30t/m 3；
=1000×2000×6.2×1.3=1612万t
=1000×2000×2.2×1.3=572万t
z c
=z
c 1
+z c 2=1612万t+572万t=2184万t
(2)设计可采储量
（2-2）
式中： ——设计可采储量, 万t ；
——工业储量，万t ； ——永久煤柱损失量，万t ；
——采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。
分别取左右边界煤柱各20m ，上部防水煤柱与下部护巷煤柱各30m ，中部留60m 停采线煤柱，则
=[2000×30×2+(1000-30×2)×(20×2+60)]×6.2×1.3=172.484万t
γ???=M L H Z c C Z H L M γ1c Z 2c Z C
P Z Z c k ?-=)(k Z C Z P C 1P
第二节采区内的再划分
一、确定工作面长度及采区区段数目
煤层左右边界各有20m的边界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部留30m护巷煤柱。因为该矿地质构造简单，煤层附存条件较好，瓦斯涌出量小，另外现代工作面长度有加长趋势，采煤工艺K1煤层选取的是较先进的综放K2选择综采。
结合我国实际情况以及考虑到设备选型及技术方面的因素，综采工作面长度一般为180～250m ，巷道宽度为4m ～4.5m ,本采区选取4.5m ，且采区生产能力为120万t/a ，一个中厚煤层的一个工作面便可以满足生产要求。采用沿空掘巷方式,巷道间留较小煤柱，取5米。
采煤工作面长度为：
（2-5）
式中： ——工作面长度，m ；
——区段平巷宽度，m ；
——采区倾向长度，m ；
——采区上下边界预留煤柱宽度，m ； ——护巷煤柱宽度，m ； ——区段数目，个；
=[1000-2×25-5×(n -1)-4.52n]/n (180,250)
则3.5 Qr = A/(T ×1.1) （2-6） 式中 A ——采区生产能力，120万t/a ； Qr ——工作面生产能力，t /天； T ——每年正常工作日，330天。 故： Qr = A/（T ×1.1） =120/(330×1.1) = 3305.79t 三、确定工作面数目 （2-7） 式中 ——工作面数目，个； ——采区倾向长度，m ； ——边界煤柱宽度，m ； ——工作面长度，m ； n n L n P q H L /]2)1(2[21??--?-?-=1L 2L H q P n 1L ??∈1L 2 0?+-= L L S H N N H S L ——区段回采巷道宽度，m ； 带入数值得，017.42 *5.42252 301000=+*-= N 取4，所以工作面数目为4个。 目前，煤炭企业生产系统向高产高效集中化生产的方向发展，新建大型化矿井均朝“一矿一井一面”的设计思想改革，提高工作面单产，用一个工作面的产量来保证整个矿井的设计生产能力。为适应现阶段煤炭行业的知道规范，本采区设计一个采煤工作面。其工作面接替顺序为左右两翼跳采方式。 工作面接替顺序图 对于K1煤层： K1煤层工作面接替顺序： 1101→1102→1103→1104→1105→1106→1107→1108 对于K2煤层： K2煤层工作面接替顺序： 2101→2102→2103→2104→2105→2106→2107→2108 注：箭头表示回采工作面的接替顺序。 第三节 确定采区内准备巷道布置和生产系统 一、完善开拓巷道 为了缩短采区准备时间并提高经济效益，根据所给地质条件，在第一开采水平中，把为该采区服务的运输大巷和回风大巷均布置在煤层底板下方25m 的稳定岩层中。 0L 2K 二、确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较 首先确定回采巷道布置方式，由于地质构造简单，无断层,煤层赋存条件好，涌水量较小，瓦斯涌出量较小，无自然发火倾向,煤层直接顶为碳质页岩，薄且易跨落，煤层直接顶较厚且稳定。同时为减少煤柱损失，提高采出率，降低巷道维护费用等，采用沿空掘巷的方式。因此采用工作面布置图（见下文）所示工作面接替顺序，就能弥补沿空掘巷时工作面接替复杂的缺点。 根据相关情况初步制定以下两个采区上山布置方案进行比较： 方案一：两条岩石上山 将两条上山都布置在K2煤层底板岩石中，轨道上山布置在距离底板10m 处，运输上山布置在距离底板15m 处，两上山分别联结两翼的区段，平巷不交叉。其布置特点为，岩石工程量大，掘进费用高，联络石门长。但维护条件好，维护费用低，有利于通风，运输能力大。 方案二：一岩一煤上山 将两条上山分别布置在K2煤层的底板和煤层中，运输上山布置在距离K2底板10m 处，轨道上山布置在K2煤层中。特点：节省了一条岩石上山，相对减少了岩石工程量。但轨道上山不易维护，维护费用高，需要保护煤柱。 技术经济比较： 表2-1 掘进费用表 上山(m) 1578 1000×2 315.6 1578 1284 1000 1000 286.2 联络巷(m) 1152 20×4 9.216 1152 20×4 9.216 合计 324.816 295.416 1K 2K 表2-2 维护费用表 上山(m) 40 1000×2×22 176 40 90 1000×22 1000×22 286 联络巷(m) 80 20×4×22 14.08 80 20×4×22 14.08 表2-3费用汇总表 掘进(万元) 324.816 295.41 维护(万元) 190.08 300.08 两者费用相差不大，经济上认为两者相同。 综合其他因素，选择双岩巷上山采区联合布置方式，巷道布置情况见采区巷道平面图、剖面图。 三、确定工作面回采巷道布置方式 由于采区内煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。结合综放面特点，故采用双沿空掘巷掘进方式。但由于巷道断面较大，要求采用强度较高的支护材料。 四、工作面推进位置的确定 在采区巷道布置中，工作面布置及推进到的位置应以达到采区设计产量安全为准，工作面应推进到距上山20m 停采线位置处，即为避开采掘超前影响而留设的护巷煤柱。
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