煤矿开采学课程设计

《煤矿开采学》课程设计说明书姓名： XX班级： XXX学号：XXXX指导老师：XXXX目录绪论 (1)第一章采区巷道布置 (3)第一节采区储量与服务年限 (3)第二节采区内的再划 (4)第三节确定采区内准备巷道布置及生产系统 (6)第四节采区中部甩车场线路设计 (12)第二章采煤工艺设计 (15)第一节采煤工艺方式的确定 (15)第二节工作面合理长度的确定 (19)第三节采煤工作面循环作业图表的编制 (21)参考文献 (23)绪论一、目的1、初步应用《采矿学》课程所学的知识，通过课程设计，加深对《采矿学》课程的理解。

2、培养采矿工程专业学生动手能力，对编写采矿技术文件，包括编写设计说明书及绘制设计图纸进行初步锻炼。

3、为毕业设计中编写毕业设计说明书及绘制毕业设计图纸打基础。

二、设计题目设计题目三、四一般条件：某矿第一开采水平上山阶段某采（带）区开采K1煤层，煤层平均厚度3.5m，顶底板岩性如下表所示。

该采（带）区走向长度2500m，倾斜长度980m，采（带）区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，K1煤层属简单结构煤层，硬度系数f=0.3，该采（带）区K1煤层具备突出危险性，瓦斯含量为12m³/t。

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K1煤层底板下方25m 处的稳定岩层中，为满足该采（带）区产系统所需的其余开拓巷道可根据采煤方法不同由设计者自行决定。

设计题目三煤层倾角条件：设计题目三的煤层平均倾角为12°。

设计采（带）区煤层及顶底板情况三、课程设计内容1．采区或带区巷道布置设计；2．采区中部甩车场线路设计或带区下部平车场（绕道线路和装车站线路）线路设计；3．采煤工艺设计及编制循环图表。

四、进行方式学生按设计大纲要求，任选设计题目条件中的煤层倾角条件1或煤层倾角条件2，综合应用《采矿学》所学的知识，每人独立完成一份课程设计。

设计者之间可以讨论、借鉴，但不得相互抄袭，疑难问题可与指导教师共同研究解决。

本课程设计要对设计方案进行技术分析与经济比较。

第一章采区巷道布置第一节区储量与服务年限1、采区生产能力选定为120万t/a2、采区的工业储量、设计可采储量(1) 采区的工业储量Zg=H×L×M× γ…………………………………………………(公式1-1)式中： Zg---- 采区工业储量，万t； H---- 采区倾斜长度，980m；L---- 采区走向长度，2500m；γ---- 煤的容重，1.30t/m3；m---- K1煤层煤的厚度，为3.5m；Zg=980×2500×3.5×1.3=1114.75万t/a(2) 设计可采储量Z K =(Zg-p)×C ……………………………………………………(公式1-2)式中：ZK---- 设计可采储量, 万t；Zg---- 工业储量，万t；p---- 永久煤柱损失量，万t；C---- 采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。

本设计条件下取80%。

P=2×15×2500×3.5×1.3+2×15×(980-15×2)×3.5×1.3=47.09万t P---- 上下两端永久煤柱损失量，左右两边永久煤柱损失量，万t；Z K =( Zg-p)× C=(1114.75-47.09)×0.80=854.13万t(3)采区服务年限T= ZK/A×K …………………………………………………………(公式1-3)式中： T---- 采区服务年限，a;A---- 采区生产能力，120万t；ZK---- 设计可采储量，854.13万t；K----储量备用系数，取1.3。

T= ZK/A×K=854.13/(120×1.3)=5.47a取T=6年。

(4)、验算采区采出率1、对于K1厚煤层:C=(Zg - P1-P2)/Zg……………………………………………………(公式1-4)式中： C ---- 采区采出率，% ；Zg ---- K1煤层的工业储量，万t ；P1 ---- K1煤层的永久煤柱损失，47.09万t ；P2---- 区段煤柱损失，万t。

P2=3×10×2500×3.5×1.3＋20×2×950×3.5×1.3=51.42万tC = (Zg -P1- P2)/Zg= （1114.75-47.09-51.42）/1114.75=91.12%> 80%满足要求第二节采区内的再划分1、确定采煤工作面长度合理的工作面长度是实现高产、高效的重要的条件。

在一定的范围内加长工作面的长度，有利于提高产量、效率和效益，并能降低巷道掘进率。

但是，工作面的长度受设备、煤层地质条件及瓦斯涌出量等因素约束。

根据技术分析和我国目前煤矿实践经验，缓斜煤层综采面长度L的合理取值范围是：当1.3～3.5 m 时，L=150～240 m。

由于该煤层具有突出危险性，则工作面的通风能力是限制工作面长度的重要因素，而通风能力对工作面长度的影响取决于工作面瓦斯涌出量。

通风能力所允许的工作面长度可用下式计算：L= 60vMSCf/qbBPN ……………………………………………… (公式1-5) 式中： v---- 工作面内允许的最大风速，v=4 m/s；S----工作面的最小控顶距，m；Cf--- 风流收缩系数，可取0.9～0.95；qb----昼夜产煤1t所需风量，m3/min；B----循环进度，即机采面采煤机截深，m ；P---- 煤层生产率，即单位面积上出煤量，P=MCγ，t/m2 ；N---- 昼夜循环数，即每日割煤刀数。

该煤层左右两边界各留15m的边界煤柱，上部留15m防水煤柱，下部留15m 护巷煤柱，从而其煤层倾斜长度共有：980-15×2=950 m，走向长度为2500-15×2-2×20=2430 m。

又因采区煤层埋藏平稳,地质构造简单，无断层,故采煤工艺选取较先进的综合机械化采煤方法。

所以采煤工作面长度:L=(b-q-((2×L1+p) ×n-p))/n …………………………… (公式1-6) 式中：L——工作面长度，m；L1——区段平巷宽度，L1=4.5m；b——采区倾斜长度，980m；q——采区上下边界留煤柱宽度，30m；P——护巷煤柱宽度，10m；n——区段数目，5个；L=(980-30-((4.5×2+10) ×4)-10)/5=176.8m故本设计采煤工作面长度取180m。

2、确定采区区段数目对于该缓斜煤层走向长壁开采，采区沿倾斜划分若干个区段进行回采，一般一个区段布置一个采煤工作面。

回采工作面是沿倾斜方向布置，沿走向推进，采用走向长壁采煤法开采。

回采工作面是沿倾斜方向布置，沿走向推进，采用走向长壁法开采。

采区区段数目： N=(L-S0-S1)/(l+l)………………………………(公式1-7)式中：L ----- 煤层倾斜方向长度,980 m；S---- 采区边界煤柱宽度,30 m；S---- 护巷煤柱宽度，30 m；l ----- 工作面长度,180 m；l 0 ---- 回采巷道宽度，因采用综采，故 l取4.5 m。

N=(980-30-30)/(220+9) =4.87，取5。

所以本设计采区区段数目为5个。

3、确定工作面生产能力Q= A/（T×1.1）……………………………………………………(公式1-8) r式中：A----采区生产能力，120万t/a ；----工作面生产能力，万t ；QrT----每年正常工作日，300天。

= A/T×1.1 =120/（300×1.1） =3636.36t故： Qr4、确定采区内同采工作面数及工作面接替顺序该采区生产能力为120万t/a,且工作面生产能力为3636.36t。

目前开采准备系统的发展方向是高产高效生产集中化，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，故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,按后退式式顺序回采，5个区段工作面依次接替，其回采顺序如表1-1所示：表1-4 井巷维护费用在采区巷道布置平面图内，工作面布置和推进的位置应以达到采区设计产量及安全为准。

工作面推进至停采线10～15m时，随着工作面的推进铺设双层金属顶网，直到停采线为止，并将金属网连成互相搭接0.3m的鱼鳞状，当顶板稳定性差时，要用锚杆将金属网锚固在顶板上。

工作面推进到停采线为止，即距离轨道上山20m处。

5. 采区上、下部车场选型采区上部车场选用单道逆向平车场;采区下部车场选用大巷装车顶板绕道式，由于煤层倾角为12º，而且顶底板围岩稳定，所以选用该形式的车场。

6．采区内上、下区段的通风系统图采区工作面通风系统图，如图1-3所示。

第四节采区中部甩车场线由于煤层平均倾角为12°而且采区轨道上山为单轨,轨距为600 mm,同时轨道上山做辅助提升时,一次提一t矿车三个,故设计斜面线路布置方式为单道起坡一次回转，根据所给条件选择ZDK615-4-12 型道岔, 即单开道岔，600mm轨距，15kg/m钢轨，4号辙叉（14°02′10″），曲线半径为12m，道岔其他参数为a= 3261 mm，b= 3539 mm，α= 14°02′10″。

单道起坡，就是在斜面上只布置单轨线路，到平面后根据实际需要布置平面线路。

如图2-2所示，甩车道道岔线末端直接与竖曲线AC相接。

由于斜面线路不设斜面曲线，线路只经过一次角度回转。

回转角度即为道岔的辙叉角α，斜面线路一次回转后，道岔岔线OA的倾角β′为伪倾斜角，称为一次伪倾斜角，竖曲线在一次伪倾斜角上起坡。

图2-2 甩车场斜面线路布置方式图2-1 平面、层面、真倾角、伪倾角计算图根据上图可以求得甩车场斜面线路参数一次伪倾角：β′= arcsin（sinβcosα）= arcsin（sin12°cos14°02′10″）= 11°38′17″线路纵断面竖曲线长度设为T；线路纵断面竖曲线起终点高差为O点到C 点的竖直距离设为h；竖曲线弧长设为K。

竖曲线切线长 T = Rtan（β＇/2）= 12000 tan（11°38′17″/2）= 2471.55 mm竖曲线起终点高差 h = R（1-cosβ＇）= 12000 mm（1-cos11°38′17″）= 246.7 mm竖曲线弧长K= πRβ＇/180°= 2436.23 mm图2-3 线路坡度图图图3-1 工作面端部割三角煤斜切进刀4、运煤运煤选用SGZ-630/220 型刮板输送机，其技术特征表:由于采用综合机械化开采，支撑压力分布范围大，峰值点距煤壁前方一般为5～15 m，其分布范围为 10～30 m ，所以超前支护的距离为25 m 。