1、采矿学课程设计中国矿业大学（重庆函授站）2013 级采矿学课程目 录第一章 矿井概况 .1第二章 采区巷道布置 .2第一节 采区储量与服务年限 .2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 .8第三章 采煤工艺设计 .12第一节 采煤工艺方式的确定 .12第二节 工作面合理长度的验证 .18第三节 循环作业图表的标志 .20第四章 课程设计 总结 .22参考文献 .23附图 .251第 1 章 矿 井 概 况中矿与工院联合矿井为中国矿业大学和重庆工程职业技术学院共同投资兴办，为两所学校的生产实习基地和科研中心。2013 年 3月开始建矿，预计 2016 年 3 月出
2、煤，生产设计能力为 300 万吨/年，位于重庆市南川区南平镇天马村，矿井采用中央分裂式通风，两翼开采，现开拓巷道已完成，已布置四条上山和两条运输平巷，一条主提升采用皮带机运输，担负出煤，一条材料上山，担负材料的运输及出矸，一条回风上山，担负回风和一条行人斜巷，采用缆车主要负责行人上下，-25m 运输大巷及-300m 运输大巷。地面标高为+30m，煤层露头为-30m。该采区走向长度 2100m，区内各煤层埋藏平稳，煤层平均倾角为 16，阶段倾斜长度1000m，埋深较深浅，地质构造简单，无断层，K 1 煤层属简单结构煤层，硬度系数 f=2，K 2 和 K3 煤层属中硬煤层，各煤层瓦斯涌出量较低，自
3、然发火倾向较弱，涌水量也较小。第一开采水平为东一采区服务的一条运输大巷布置在 K3 煤层底板下方 25m 处的稳定岩层中。第一开采水平上山阶段某采区、盘区或带区自上而下开采 Kl、K 2 和 K3 煤层，煤层厚度、煤层间距及顶底板岩性见煤系地层综合柱状图。煤系地层综合柱状图柱状 厚度(m) 岩性描述- 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 0.20 碳质页岩，松软 6.9 K1 煤层，=1.50tm 3 4.20 灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬 - 7.80 灰色砂质泥岩 3.0 K2 煤层，=1.50tm 3 . . 4.60 薄层泥质细砂岩，稳定 3.
4、20 灰色细砂岩，中硬、稳定 2.20 K3 煤层，煤质中硬,=1.50tm3 3.20 灰白色粗砂岩、坚硬、抗压强度6080MPa 24.68 灰色中、细砂岩互层 第 2 章 采 区 巷 道 布 置第 1 节 采 区 储 量 与 服 务 年 限1.采区生产能力选定为 150 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Zg=HL(m1+m2+m3) (公式 1-1) 式中： Z g- 采区工业储量，万 t； 3H- 采区倾斜长度，1000m；L- 采区走向长度，2100m； - 煤的容重 ，1.50t/m3；m1- K1煤层煤的厚度，为 6.9 米；m2- K2煤层煤
5、的厚度，为 3.0 米；m3- K3 煤层煤的厚度，为 2.2 米；Zg=10002100(6.9+3.0+2.2)1.5=3816.8 万 t/aZg1=100021006.91.5=2176.5 万 tZg2=100021003.01.5=946.3 万 tZg3=100021002.21.5=694 万 t (2) 设计可采储量 ZK=(Zg-p)C (公式 1-2)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，厚煤层可取 75%，中厚煤层取 80%，薄煤层 85%。Pm1=30221006.91.5+152(1000-
6、302)6.91.5=159.6 万 tPm2=30221003.01.5+152(1000-302)3.01.5=69.4 万 t 4Pm3=30221002.21.5+152(1000-302)2.21.5=50.9 万 tP- 上下两端永久煤柱损失量，左右两边永久煤柱损失量，万 t；ZK1= ( Zg1-p1) C1=(2176.5-159.6)0.75=1512.7 万 tZK2= ( Zg2-p2) C2=(946.3-69.4)0.80=876.9 万 tZK3= ( Zg3-p3) C3=(694-50.9)0.80=514.5 万 tZK= ZK1+ZK2+ZK3=2904.1
7、 万 t(3)采区服务年限T= ZK/AK (公式 1-3)式中： T- 采区服务年限，a;A- 采区生产能力，150 万 t；ZK- 设计可采储量，Z K=2904.1 万 t；K-储量备用系数，取 1.5。T= ZK/（AK）=2904.1 万 t/(150 万 t 1.5)=12.9a ；所以采区的服务年限为 13 年。(4)验算采区采出率对于 K1厚煤层:C1=(Zg1-p1)/Zg1 (公式 1-4)式中： C 1-采区采出率，% ；Zg1 - K1煤层的工业储量，万 t ；5p1 - K1煤层的永久煤柱损失，万 t ，取 Zg16% ； C1=(Zg1-p1)/Zg1 =(2176
8、.5-159.6)/2176.5= 92.7% 80%满足要求对于 K2中厚煤层：C2=(Zg3-p3)/Zg3 (公式 1-5)式中 ：C 2-采区采出率，% ；Zg2-K2煤层的工业储量，万 t ；P2- K2煤层的永久煤柱损失，万 t ，取 Zg24% ；C2=(Zg2-p2)/Zg2=(946.3-69.4)/946.3= 92.7% 80%满足要求对于 K3 中厚煤层：C3=(Zg3-p3)/Zg3 (公式 1-6)式中： C 3-采区采出率，% ；Zg3-K3 煤层的工业储量，万 t ；P3 - K3 煤层的永久煤柱损失，万 t ，取 Zg34% ；C3 =(Zg3-p3)/Zg3
9、= (694-50.9)/694=92.7% 80%满足要求第二节 采区内的再划分1.确定工作面长度6放顶煤工作面长度的确定应主要考虑顶煤破碎、顶煤放出和减少煤炭损失等三个因素的影响。顶煤破碎主要取决于支承压力及顶板活动的作用，由工作面长度对支承压力及矿压显现的影响分析可知，工作面长度不得少于80m，但工作面长度大于 200m 以后，其变化趋于缓和。合理的工作面长度应是在一个生产班内能将工作面内的顶煤全部放完。据此原则，工作面长度可以用下列式表示：L=n(T/t)B=230m式中：L-工作面长度，m；n-同时放煤支架数；T-每班工作时间，min;t-每架支架放煤所需时间，min;B-支架宽度，
10、m;-每班工作时间利用率。取：n=2, B=1.5m, T=380min , t= 5min2.确定采区内工作面数目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。工作面数目： N=(L-S 0)/(l+l0) (公式 1-7)式中：L - 煤层倾斜方向长度(m)；S0 - 采区边界煤柱宽度(m)；7l - 工作面长度(m)；l0 - 回采巷道宽度，因采用综采，故 l 0取 5(m)。N=(1000-302)/(230+5+5) =4。3.工作面生产能力Qr = A/（T1.1）(公式1-8)式中：A-采区生产能力，150 万 t/a ；Qr -工作面生产能力， t/天 ；T-每年
11、正常工作日，330 天。故： Q r = A/（T1.1）=1500000/（3301.1）=4132.2 t4、确定采区内同采工作面数及工作面接替顺序生产能力为 150 万 t/a,且工作面生产能力为 4132.2t。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。以 K1 煤层为例,4 个区段工作面接替顺序，采用下行开采顺序。 区段 1 1001 1002区段 2 2001 2002区段 3 3001 3002区段 4 4001 4002图.1 K 1工作面接替顺序图对于 K1 布置一个综放工作面便可以满足生产
12、设计的要求。8K1 煤层：区段 1（1001-1002）区段 2（2001-2002）区段3（3001-3002）区段 4（4001-4002）(说明：以上箭头表示方向为工作面推进顺序。)第三节 确定采区内准备巷道布置及生产系统1.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，两巷水平间距相距 30m 。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，煤层赋存条件好，涌水量较小，瓦斯涌出量较小，直接顶较厚且易跨落。同时为减少煤柱损失，提高采出率，降低巷道维护费用，采用沿空掘巷的方式。因此采用工作面布置图 1 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。 确定采区巷道布置系统，采区内有 3 层煤，每一层都布置 8 个工作面，根据相关情况初步制定以下两个方案进行比较：
