1、河南工程学院煤矿开采学课程设计教学煤矿矿井采区设计学生姓名： 学 院： 安全工程学院 专业班级： 专业课程： 煤矿开采学 指导教师： 2017 年 12 月 27 日教师评语成 绩： 指导教师（职称）： 日 期： 课程任务要求教学煤矿第一开采水平上山某采区综合柱状图见图 1，煤层厚度、层间距及顶底板岩性不同。该采区走向长度 3000m，倾斜长度 1100m，采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，煤层属简单结构煤层，硬度系数 f=2-3，各煤层瓦斯涌出量也较小。设计矿井的地面标高为+30m，煤层露头为 -30m。K 3 煤层倾角为 8。第一开采水平为该采区服务的一条运输大巷布置在煤层底版下
2、方的稳定岩层中（灰色中、细砂岩互层，厚度 24.68m） ，为满足该采区生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，对采区内 K3 煤层开采的设计。课程设计的主要内容：1.储量计算，采区生产能力确定及采区服务年限；2.区段的划分，工作面长度的确定，区段的接替；3.采区准备巷道的布置及生产系统（不同方案的技术经济比较） ；4.上部车场、中部车场及下部车场的确定；5.采煤工艺设计（工艺过程，工作制度，作业循环图表等） 6.采区准备巷道平面图及剖面图的绘制设计要求：1. 在规定的时间内认真、独立地完成计算、绘图、编写说明书等全部工作。作到分析论证清楚、论据确凿，并积极采用切实可行的
3、先进技术，力争使设计成果达到较高水平。2. 要通过计算确定的，必须有必要的计算步骤和过程。要参照有关规范和经验确定的，请说明确定理由。设计参照依据：煤矿安全规程 、 、 煤矿矿井采矿设计手册 、 煤矿开采学 、 煤炭矿井制图规范等 3.说明书用稿纸手写或者打印，要求字迹工整，内容完整，表格要用统一编号和表头。图纸绘制用 CAD，绘图比例用 1：5000，打印输出比例为 1：1，纸型为 A1。图纸格式要求参照示例；线型、线宽及图例，参照采矿设计手册采矿制图部分要求。4.提交的设计成果包括：设计说明书及有关图纸采区综合柱状图序 号 岩 柱 厚度（m） 岩 性 描 述1 8.60 灰色泥质页岩，砂页
4、岩互层2 8.40 泥质细砂岩，碳质页岩互层3 0.20 碳质页岩，松软4 6.9 灰色细砂岩，中硬、稳定5 4.20 灰色砂质泥岩，细砂岩互层， 坚硬67.80 灰色砂质泥岩7 3.0 灰色细砂岩，中硬、稳定8 4.60 薄层泥质细砂岩，稳定9 3.20 灰色细砂岩，中硬、稳定10 2.20 K3煤层，煤 质 中硬，密度 1.50t/m311 。 3.20 灰白色粗砂岩、坚硬、抗压强度6080Mps12 。 24.68 灰色中、细砂岩互层-目 录第一章 采区概况及地形特征 .1第二章 采区巷道布置 .22.1.1 采区生产能力选定为 50 万 t/a。 .22.1.2 采区的工业储量、设计可
5、采储量。 .22.3.1 确定工作面长度及采区区段数目 .32.2.3 确定工作面数目 .42.3.1 完善开拓巷道 .52.3.2 确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较 .52.3.3 确定工作面回采巷道布置方式 .82.3.4 工作面推进位置的确定 .82.3.5 确定通风布置系统 .82.3.6 采区车场选型 .8第三章 采煤工艺设计 .93.1.1 选取 K3 煤层为对象，进行采煤工艺设计。 .93.1.2 综采工作面的设备。 .93.1.3 采煤与装煤 .93.1.4 综采工作面主要设备参数 .103.1.5 运煤 .123.2.1 煤层地质条件 .133.2.2 工作面生产能力
6、.133.2.3 运输设备 .133.2.4 经济合理的工作面长度 .133.3.1 循环作业图表 .143.3.2 劳动组织表 .14课程设计总结 .15参考文献 .161第一章 采区概况及地形特征一、采区概况教学煤矿第一开采水平上山某采区综合柱状图见图 1，煤层厚度、层间距及顶底板岩性不同。该采区走向长度 3000m，倾斜长度 1100m，采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，煤层属简单结构煤层，硬度系数 f=2-3，各煤层瓦斯涌出量也较小。设计矿井的地面标高为+30m，煤层露头为 -30m。K 3 煤层倾角为 8。二、地质特征表 1-1 设计采区综合柱状图序 号 岩 柱 厚度（m）
7、 岩 性 描 述1 8.60 灰色泥质页岩，砂页岩互层2 8.40 泥 质细砂岩，碳质页岩互层3 0.20 碳质页岩，松软4 6.9 灰色细砂岩，中硬、稳定5 4.20 灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬67.80 灰色砂质泥岩7 3.0 灰色细砂岩，中硬、稳定8 4.60 薄层泥质细砂岩，稳定9 3.20 灰色细砂岩，中硬、稳定10 2.20 K3煤层，煤质中硬，密度 1.50t/m311 。3.20 灰白色粗砂岩、坚硬、抗压强度 6080Mps12 。24.68 灰色中、细砂岩互层-2第二章采区巷道布置一、采区储量与服务年限2.1.1 采区生产能力选定为 50 万 t/a。2.1.2 采区的工
8、业储量、设计可采储量。(1)采区的工业储量：MLHZc （2-1）式中： CZ采区工业储量，万 t；H采区倾斜长度， 1100m；L采区走向长度， 3000m；M煤的厚度，M=2.20m；煤的容重， =1.50t/m； zc=110030002.21.5=1089 万 t (2)设计可采储量： CPZck)( （2-2）式中： k设计可采储量，万 t；C工业储量，万 t；P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%。分别取左右边界永久煤柱各 10m，上边界永久煤柱 10m，下部护巷煤柱 30m，上山保护煤柱 80m，则： P= 万 t08.5=.
9、120-310+65.1230)+1( ）（）（ CZ- ） =(1089-58.08) 80%=824.736 万 tzk(3)采区服务年限：AKZTk （2-3）式中： T采区服务年限，a ；A采区生产能力，50 万 t；3kZ设计可采储量，万 t；K储量备用系数，取 1.4。=zka7.14.503682取 T=12 年(4)验算采区回采率：ccZPC/)( （2-4）式中： 采区回采率，% ；cZ煤层的工业储量，万 t ；P煤层的永久煤柱损失，万 t； 对于 K3 煤层: C ccZP/)( =(1089-58.08-1089 7%)/1089=87.7%80%二、采区内的再划分2.3
10、.1 确定工作面长度及采区区段数目煤层左右边界各有 10m 的边界煤柱，上山保护煤柱 60m，上部留 10m 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，采煤工艺K3 煤层选取的是综采。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，巷道宽度为 4m4.5m,本采区选取 4.5m，且采区生产能力为 50 万 t/a，采用沿空掘巷，区段间留保护煤柱 6.25m。采煤工作面长度为：（2-LL54321 +2-n+n=n）（5）式中： 采区倾向长度，m；1L工作面长度，m；2上部边界煤柱，m；区段煤柱，m；3回采巷道宽度，m；4护巷煤柱宽度，m；L5
11、4n区段数目， 5 个；1L= m20=53-.42-.64-10=-2-)1(-432 Ln则 =200m。2.3.2 确定工作面生产能力：工作面年产量：（2-6 ） 0mALvMC式中： 工作面生产能力，万 ；0A/ta采煤工作面长度；200m；L工作面年推进度， ；v0.8431056/a放顶煤工作面采放高度，3.0m；M煤的密度，1.4 ；3/tm工作面采出率，综放面的采区率平均达到 81%83%，取 81%。mC于是： atLvMcAm /45.6=81.052.1062=0 万工作面日产量：Qr = A/T （2-7）式中： A采区生产能力，50 万 t/a ；Qr工作面生产能力，
12、t /d；T每年正常工作日，330d。故： Qr = A/T =500000/330 =1515.15 t/d.2.2.3 确定工作面数目20LSHN（2-8）式中： N工作面数目，个；H采区倾向长度，m；S边界煤柱宽度，m；5L工作面长度，m；0区段回采巷道宽度，m；带入数值得， 07.5=2.4+1-3=N取 5，所以工作面数目为 5 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。其工作面接替顺序如下。31
13、01 31023201 32023301 33023401 34023501 3502图 2-1 K3 煤层接替顺序图K3 煤层接替顺序：3101、31023201、32023301、33023401、3402 3501、3502注：箭头表示回采工作面的接替顺序。三、确定采区内准备巷道布置和生产系统2.3.1 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 K3 煤层底板下方 25m 的稳定岩层中。2.3.2 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。K 3 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 K3 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
