煤矿开采课程设计

《煤矿开采》课程设计

(准备方式：采区布置 煤层倾角：12°生产能力：150万t /a)

课程名称：煤矿开采 姓 名： 学 号： 班 级： 指导教师： 完成时间： 年 月 日 1

目 录 序 论······························2 第一章．采区巷道布置·······························4 第一节． 采区储量与服务年限···························4 第二节．采区内的再划分·····························5 第三节．确定采区内准备巷道布置及生产系统····················7 第四节．采区中部甩车场线路设计·························11 第二章．采煤工艺设计·······························18 第一节． 采煤工艺方式的确定···························18 第二节．工作面合理长度的确定··························22 第三节．采煤工作面循环作业图表的编制······················23 小 结········································25 2

序 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的动手能力，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 1、设计题目的一般条件 本采区南以F4断层为界，北以相邻采区煤柱为界，上部标高-50m以上为风化带煤柱，下部边界为水平煤柱。 采区走向长度2100m，倾斜平均长度960m,倾角平均为12°。采区共有两层煤，区内地质构造简单，为单斜构造，无断层和褶曲。采区内无大的含水层和地下水，开采条件较好。 运输和回风石门标高分别是-250m和-50m。采区生产能力自定。 2.煤层特征 本采区内赋存4，5号两层煤，4号煤层和5号煤层均为中厚煤层。煤层埋藏稳定，构造简单，煤质中硬，自然发火期为3-12个月。煤岩爆炸指数为34-70％。煤层瓦斯含量小，采区所属矿井为低瓦斯矿井。 煤层特征表

序号 煤厚（m） 顶底板岩性 层间距（m） 倾角（°） 稳定性 最大 最小 一般 顶板 底板 最大 最小 一般

4 2.2 1.8 2 粉砂岩 粉砂岩 24 18 20 12 稳定

5 2.7 2.3 2.5 粉砂岩 粉砂岩 12 稳定 3

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 1、学生按设计大纲要求，按设计指导小组下达的设计任务书所给定的煤层赋存条件等，综合应用《煤矿开采》所学的基本知识，进行采区（盘区）或带区巷道布置及采煤方法等设计。每位学生必须独立完成规定的课程设计全部内容。 2、为完成设计任务，使每位学生在各方面都得到锻炼和提高，设计中提倡设计者之间相互讨论、借鉴和参考，但严格禁止相互抄袭。疑难问题可与指导教师共同研究解决，但最终决策必须由学生自己独立进行。 3、本课程设计要对设计方案进行技术分析与经济比较比较。

序 号 地层岩性 柱状图 厚度（m） 岩 性 描 述 ① 粉砂岩 ╱╱╱╱╱╱╱╱╱╱╱╱╱╱╱10 粉砂：黄色，湿至很湿稍密，级配不均，冲击成因。矿物成分主要为长石及石英质。平均厚10米。

② 2 4.2 三煤为全区发育可采煤层，是矿井的主采煤层平均厚4.0米。

③ 粉砂 19 粉砂：黄色，湿至很湿稍密，级配不均，冲击成因。矿物成分主要为长石及石英质。平均厚7米。

④ 中粗砂 11 中粗砂：黄色，很湿至饱和，中密，级配不均，冲击成因。物质成分主要为长石及石英质颗粒。平均厚8米。

⑤ 4-1 4.0 五煤为全区发育可采煤层，是矿井的主采煤层平均厚4.0米。

⑥ 砂页岩 —————----------—————----------—————10 砂页岩：黄绿色，砂页岩互层状分布。散体结构，层状构造，泥质胶结。结构大部分破坏，风化裂隙发育，裂隙中有大量松散充填物，岩体被切割成碎块状。该层厚度大于10米。 设计采(带)区综合柱状图

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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 根据要求采区上部煤柱为10m下部煤柱留10m，故剩余倾斜长度为： 960-20=940m N=940/220+4*2=4.1 取分4个区段 采煤工艺选取综合机械化采煤，工作面长度取220m。 采区生产能力 A0 =LV0MrC0 取第四层先生产 A0 =220*1200*2*1.3*0.95=65.2≈65万吨/a 2、采区的工业储量、设计可采储量 (1)采区的工业储量 Zg=H×L×(m4+m5)× γ (公式1-1) 式中： Zg---- 采区工业储量，万t； H---- 采区倾斜长度，960m； L---- 采区走向长度，2100m； γ---- 煤的容重 ，1.30t/m3； M4---- K1煤层煤的厚度，为2米； M5---- K3煤层煤的厚度，为2.50米； Zg=960*2100*1.3*（2+2.5）=1179.3万吨 (2)采区设计可采储量 Zk=(Zg-P)×C (公式1-2) 式中： Zk---- 采区设计可采储量, 万t； Zg---- 采区工业储量， 万t； P---- 采区煤柱损失量，万t； C---- 采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85% （说明：采区煤柱包括区段煤柱、采区上下边界煤柱、采区两侧边界煤柱及维护上山煤柱。由于K4、K5煤层都为中厚煤层，因此C值取0.8） PK4=2*20*3*940*1.3+15*2*940*1.3+2*30*940*1.3+2055*10*2*2*1.3=36.3万吨 PK5=2.5*20*3*940*1.3+15*2.5*940*1.3+2055*10*2*2.5*1.3+2.5*30*940*1.3=45.4 5

P=PK4+PK5=36.3+45.4=81.7万吨 ZK=(1179.3-81.7)*0.8=878万吨 (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，万t； ZK---- 设计可采储量，万t； K----储量备用系数，取1.3。 T =878/65*1.3=10.3a 取11年 (4)验算采区采出率 采区采出率 C=(Zg-P)/Zg (公式1-4) 式中： C-----采区采出率，% Zg ---- 采区的工业储量，万t P ---- 采区的煤柱损失量，万t C=（1179.3-81.7） /1179.7=0.93>0.8 (符合国家对采区采出率的要求。) 第二节 采区内的再划分 1、确定工作面长度 以确定工作面长度为220m 2、确定采区内区段数 确定采区内区段数为4段 3、工作面生产能力 工作面日生产能力： Qr = A／(T×1.1) （公式1—6）

式中： Qr ——工作面生产能力，t／d A——采区生产能力，t／a T——每年正常工作日，300d 6

Qr = A／(T×1.1)=650000／(300×1.1) =1969.7 t／d 4、确定采区内同采工作面数及工作面接替顺序 生产能力为65万t/a,且工作面生产能力为1969.7t／d。目前开采准备系统的发展方向是高产高效生产集中化，采用提高工作面单产，以一个工作面产量保证采区产量，所以定为采区内一个工作面生产。

工作面布置（双翼布置）图如下图所示： K4煤层 K5煤层 1401 1402 1501 1502 1403 1404 3303 1504 1405 1406 3305 1506 1407 1408 1507 1508

工作面接替顺序：左右交替，左边开采，右边准备；采区内自上而下开采，先采完上区段，后开采下区段；煤层间自上而下开采，先采K4煤层后采K5煤层最终达到高产高效。工作面接替顺序如下表所示： 1401→1402→1403→1404→1405→1406→1407→1408→1501→1502→1503→1504→1505→1506→1507→1508 （说明：以上箭头指向表示工作面接替顺序。）

第三节 确定采区内准备巷道布置及生产系统 1、根据所选题目条件，完善开拓巷道 为了减少煤柱损失提高采出率，利于灭灾并提高经济效益，根据所给地质条件及采矿工程设计规划，-50标高开掘一条阶段回风大巷。第一开采水平为该采区服务的一条运输大巷，布置在-250标高处 2、确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较

按采区上山数目、位置的不同提出两个方案： 方案一：在K4煤层中开掘一条轨道上山，在距K4煤层10m处的底板岩层中开掘一条运输上山，即一煤一岩上山；