1、1一、设计题目课程设计条件位置 某矿东翼二采区，西部以一采区为界，东部以三采区为界走向长度 自量， 倾斜长度 自量大巷位置 回风大巷及运输分别设在+50M 和-250M 标高运输方式 大巷采用 3 吨底卸式，架线电机车牵引 14 个井底车场 环形车场瓦斯等级 相对涌出量5m3/吨日矿井通风方式 对角式采区概况地表特征 柱状图可采煤层数 倾角 厚度煤层赋存条件 自量 C2 4mC3 3.5mC4 2.5m断层 褶曲 火成岩侵入无 走向有起伏地质构造其他 发火期 23 个月设计任务确定采区生产能力为 90 万/年的采煤方法。煤岩性质 柱状 厚度m砂岩 15砂页岩 22#煤 4砂页岩 123#煤 3
2、.5粗砂岩 204#煤 2.5中砂岩 10二、设计图纸的内容本设计绘制两张大图（零号图纸）1、采煤工作面层面图（1：4000） ，剖面图（1: 4000） ，2、工作面巷道布置平面图（1：300）和剖面图。设计图纸上、下、右各留 10mm 边框线，左边留 25mm 边框线，右下角留出标题栏。2一一一 采区巷道布置第一节 采区储量与服务年限1、设计生产能力 90 万 t/年。2、采区工业储量、设计可采储计算（1）采区工业储量Zg=HL(m1+m2) (公式 1-1)式中： Zg- 采区工业储量，万 t；H- 采区倾斜长度，1040m；L- 采区走向长度，2780m；- 煤的容重 ，1.50t/m
3、3；m1- 煤层煤的厚度，为 4 米；m2- 煤层煤的厚度，为 3.5 米；m3- 煤层煤的厚度，为 2 米Zg1=104027804.01.5=1734.72 万 tZg2=104027803.51.5=1517.88 万 tZg3=104027802.51.5=1084.2 万 tZg=10402780（2.5+3.5+4）1.5=4336.8 万 t3（2）设计可采储量ZK=（Zg-p）C 式中：Z K- 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，厚煤层取 75%，中厚煤取 80%，薄煤层85%。P1=152278041.5+152
4、(1040-152)41.5=82.36 万 tP2=15227803.51.5+152(1040-30)3.51.5=73.8 万 tP3=15227802.51.5+152(1040-30)2.51.5=52.74 万 tZ1= ( Zg1-p1)C=(1734.72-82.36)0.75=1238.82 万 tZ2=( Zg2-p2)C=(1517.88-73.8)0.8=1155.3 万 tZ3= ( Zg3-p3)C=(1084.2-52.74)0.8=825.17 万 tZK= Z1+Z2+Z3 =1238.82+1155.3+825.17=3219.29 万 t（3）采区服务年限
5、T= ZK/(AK) (公式 1-3)式中： T-采区服务年限，a;A-生产能力，90 万 t；ZK-设计可采储量；K-储量备用系数，取 1.3。T= ZK/(AK) =3219.29 /（901.3）=27.52a取 T=28 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 1 煤层：C 1=（Zg 1P 1）Zg 1=(1734.12-82.36)1734.12=95.2% 75% 2 煤层：C 2=（Zg 2P 2）Zg 2=(1517.88-73.8)1517.8
6、8=95.1% 75% 2 煤层：C 3=（Zg 3P 3）Zg 3=(1084.2-52.74)1084.2=95.1% 75% 4则 1#、 2#、 3#均 满 足 采 区 回 采 要 求 。 (符合国家对采区采出率的要求。)第二节 采区内的再划分1、确定工作面长度由已知条件知：该煤层左右边界各有 15m 的边界煤柱，上部、下部留 15m护巷煤柱，故其煤层倾向共有：1040-30=1010m 的长度，走向长度 2780-30=2750m。地质构造简单，煤层附存条件较好，瓦斯涌出量小。且现代工作面长度有加长趋势，且采煤工艺选取的是较先进的综采。又知，一般而言，考虑到设备选型及技术方面的因素综
7、采工作面长度为 180250m，巷道宽度为4m4.5m,本采区选取 4.5m，且采区生产能力为 90 万 t/a，一个中厚煤层的一个工作面便可以满足生产要求，采用双巷布置,巷道间留煤墙， 取 5 米，如图1-2：图 1-2 采区工作面划分示意图取区段平巷的宽度为 4.5m，留 5m 煤墙，则采煤工作面长度为：L1=(b-2q-(2L2+p) n-p)/n (公式 1-5)式中：L 1工作面长度，m；L2区段平巷宽度，m；b采区倾向长度，m；q采区上下边界预留煤柱宽度，m；P护巷煤柱宽度，m；n区段数目，个；L1=(1040-215-(24.5+5)5)-5)/5=181m，取 L=1802、工
8、作面生产能力Qr = A/(T1.1) (公式 1-6)式中：A-采区生产能力，90 万 t/a ；Qr -工作面生产能力，t /天；T-每 a 正常工作日，330 天。故： Qr = A/（T1.1） =90/(3301.1) =2479.3t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，采用提高工作面单产，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。其工作面接替顺序如下表：5对于 1#煤层：1102 11011104 11031106 11051108 11071110
9、停采线40m11091#煤层工作面接替顺序：1101110211031104110511061107110811091110对于 2#煤层：2102 21012104 21032106 21052108 21072110停采线40m21092#煤层工作面接替顺序：2101210221032104210521062107210821092110对于 3#煤层：3102 31013104 31033106 31053108 31073110停采线40m31093#煤层工作面接替顺序：3101310231033104310531063107310831093110注：箭头表示回采工作面的接替顺序。第
10、三节 确定采区内准备巷道布置及生产系统一、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，在 1#煤层中上部边界+50 处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 3#煤层底板下方-250 的稳定岩层中。6二、确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较确定采区巷道布置系统， 采区内有三层煤，采用联合布置，每一层都布置 5 个工作面，根据相关情况初步制定以下三个方案进行比较。方案一：（一）. 煤层上山方案一示意图 1. 优缺点煤层上山掘进容易，费用低，速度快，联络巷道工程量少，生产系统简单 并可补充勘探
11、资料。但是巷道维护困难，成本高。2. 适用条件（1） 、 开采薄或中厚煤层的采区，采区服务年限短； （2） 、 开采分层数少的厚煤层，煤层顶底板岩石比较稳固、煤质中硬以上；（3） 、 煤层群联合准备的采区，下部有维护条件好的薄及中厚煤层。方案二：（一）. 岩石上山图 1-3 方案二示意图1.优缺点7岩石上山布置在煤层底板岩层中，掘进速度慢，准备时间长，受煤层倾角变化和走向断层影响小，维护条件好，维护成本低。2.适用条件服务年限长的采区。上山条数的确定 采区上山至少要有两条，即一条运输上山，一条轨道上山。当采区生产能力较大、瓦斯涌出量较大、下山采区、后煤层采区以及煤层群联合布置时，常增加一条通风
12、上山，并兼作行人和辅助提升之用。本采区采用 2 条上山。上山间的相互关系 采区上山之间在层面上需要保持一定间距。当采用两条岩石上山布置时，其间距一般取 2025m；采用三条岩石上山布置时，其间距缩小到 1015m 。 采区上山可以在同一层位的煤岩层中，也可以根据需要，在层位上保持一定的高差。上山的用途上山布置在岩层中，分别为轨道上山、运输上山。轨道上山是用于运输采区的材料、工作人员、设备、矸石、铺设管路和电缆线以及铺设轨道，主要担负采区辅助运输工作，常在轨道上山的上部布置绞车房，同时还作为采区的进风巷道，新鲜空气从轨道上山分别向采区各地方供给；在轨道上山内可以修水沟，起由工作面，经区段运输平巷
13、流下来的矿水的引流的作用。运输上山主要是用于运输煤炭。综上所述，确定本采区的上山布置在煤层底板岩层中，采用双岩布置上山，上山间距为 20m。分别为为轨道上山、运输上山。三、采区巷道的形式我国煤矿井下使用的巷道断面形状，按其结构的轮廓线可以分为两种：折线型：矩形、梯形、不规则形；曲线型：直墙拱形(如三心拱形、半圆拱形、圆弧拱形)以及封闭拱形、椭8圆形、圆形等。见图 3-1 巷道断面形状。图 3-1 巷道断面形状1、影响巷道断面选择的因素1、作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用。2、巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。3、矿区的支架材料和习惯使用的支护方
14、式，也直接影响巷道断面形状的选择；4、掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。 5、需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断面和支护方式，有利于安全和具有经济效益。综上所述，采区上山的断面形状选择拱形巷道，其宽取 4m，墙高取1.8m。因此采区上山的总净高度为 3.8m，以保证能满足运输能力、通风和行人的要求。采区平巷（区段运输平巷和区段回风平巷）也是拱形巷道，借以缓和地应力对巷道的影响。 （巷道断面图如下）9采区上山断面图区段回风平巷断面图在采区中，上山布置在煤层底板相对较稳定岩层中，围岩比较稳定，可以采用锚网联合支护。其余的巷道也可用同样支护方式支护，必要或局部需要时，还可使用一
15、些加强支护。102、 采区巷道掘进顺序注释：在上表中，步骤二轨道上山、运输上山应当同时掘进，以减少贯通的时间。步骤四中，应先掘进运输和回风石门，然后一组掘进区段平巷（区段运输平巷或区段回风平巷皆可） ，一组掘进溜煤眼。第四节 确定工作面回采巷道布置方式及工作面推进终点位置1、根据煤层储存条件可知，1#煤层厚 4m，2#煤层厚 3.5m，为厚煤层和中厚煤层，瓦斯含量较低，涌水量也较小，易于维护。采用双巷布置，且一个工作面就可以达到设计生产能力的要求。该采区有三层煤，采用采区多煤层集中上山联合布置的准备方式。煤层与上山间通过石门及采区上部甩车场联系。区段平巷采用双巷布置，设在煤层中，上区段的进风平巷在采煤后，作为下区段的回风平巷，平巷与上山之间以石门连接。2、在采区巷道布置平面内，工作面布置及推进到的位置应以达到采区设计产量为准。该采区采用双翼开采，在采区两侧各留 15m 煤柱，开始布置工作面，进行推进。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 处停采线位置处，即为避开采掘影响对上山的影响而留设的 20m 护巷煤柱处。
