采矿学课程设计

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1、采矿学课程设计采矿学课程设计序序 论论一、目的一、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

2、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。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。三、课程设计内容三、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知识，每个人独立完成一份

3、课程设计。第一章第一章 采区巷道布置采区巷道布置第一节第一节 区储量与服务年限区储量与服务年限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=940mN=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=65.265 万吨/a2、采区的工业储量、设计可采储量(1)采区的工业储量Zg=HL(m4+m5) (公式 1-1) 式中： Zg- 采区工业储量，万 t；H- 采区倾斜长度，960m；L-

4、 采区走向长度，2100m；- 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=

5、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 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/(AK) (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

6、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=0.930.8(符合国家对采区采出率的要求。)第二节第二节 采区内的再划分采区内的再划分1、确定工作面长度以确定工作面长度为 220m2、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(T1.1) （公式16）式中： Qr 工作面生产能力，tdA采区生产能力，ta T每年正常工作日，300dQr = A(T1.1)=65000

7、0(3001.1) =1969.7 td4、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 1969.7td。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1401140215011502140314043303150414051406330515061407140815071508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

8、K5 煤层最终达到高产高效。工作面接替顺序如下表所示：1401140214031404140514061407140815011502150315041505150615071508（说明：以上箭头指向表示工作面接替顺序。 ）第三节第三节 确定采区内准备巷道布置及生产系统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

9、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，如下图所示方案二：在 K4煤层中开掘两条上山（轨道上山与运输上山） ，即双煤上山，如下图所示(1)两种方案在经济上比较 工程量表：序号工程名称单位数量工程量计算式轨道上山巷道宽 4m 1.5=自巷道底板算起的墙高掘进=960m100m117.50411750.412.24*960=11750.4半圆拱断面积12.24S=4*(0.39*4+1.5)=12.24树脂药1146（12.24*960/0.8)/100卷锚杆架设20*2000mm00 根.88树脂锚杆制作20*2000m

10、m100 根149.81（12.24*960/0.8）*1.02/100喷射混凝土墙100m4.322*1.5*0.15*960/100喷射混凝土拱100m9.3821.57（4+0.15）*0.15*960/100钢筋网制作铺设t56.92（1.57*4+2*1.5）*960*6.39/1000（6.39KG/）费用表：工程名称数量工程量煤绗单价岩巷单价煤巷费用岩巷费用掘进=960m117.50411750.450061239958.82145.68半圆拱断面积12.24树脂药卷锚杆架设20*2000mm146.882869286942.1442.14树脂锚杆制作20*2000mm149.8

11、14230423063.3663.36喷射混凝土墙4.32611716117126,4226.42喷射混凝土拱9.382704467044667.0367.03钢筋网制作铺设56.922540254014.4514.45比较方案一方案二544.44601100%110.8%（说明：由于其它各项费用基本相同，所以不进行比较。 ）可得出双煤上山的费用是一煤一岩上山的 1.10 倍，在费用上多出 10%，即一煤一岩上山在经济上比较占优势。（2） 两种方案在技术上比较采区方案技术比较表采区方案技术比较表方案项目第一方案 一煤一岩上山方 案第二方案 双煤上山方案1、掘进工程 量工程量大比 第二方案多掘石

12、 门工程量小2、工程难度困难较容易3、通风距离较长 每区段 增加了通风距离短4、管理环节多少5、巷道维护一条煤层上 山，维护工程量 较大，费用较高维护工程量 大，维护费用高7、工程期岩石上山掘 进速度慢，工程 期较长双煤上山掘 进快，投产快当采用双煤上山布置时，由于最下部的 K4 煤层为维护条件较好的中厚煤层，煤质中硬，且顶部为稳定的灰色粉砂岩，所以上山布置在 K4 煤层中，维护相对容易，且上山掘进速度快，可实现早投产。如果采用一煤一岩上山布置，虽运输上山为岩巷，较容易维护，但其掘进速度慢，不利于早投产，且工作量大。而且两个方案的总费用相差不大。综合经济和技术比较，最终决定将采区上山布置在 K

13、4煤层中，即采用双煤上山，两条上山间距为 20m，上山两侧各留 20m 的保护煤柱。3、确定工作面回采巷道布置方式及工作面推进终点位置根据煤层储存条件可知，K4 煤层厚 2m，K5 煤层厚 2.5m，都为中厚煤层，瓦斯含量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小，易于维护。工作面走向推进长度为 993m 左右，采用单巷布置，且一个工作面就可以达到设计生产能力的要求。综合考虑，回采巷道布置方式采用单巷沿空掘巷。4、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，因左侧有大断层故多留 15m 煤柱，开始布置工作面，进行推进。由于

14、采区上山布置在 K4 煤层中，在离上山 20m 处停采，留 20m 煤柱保护采区上山，两条上山中间留 20m的保护煤柱。K1、K3 煤层相距 20m 左右，由于相距较近，因此两层煤所留煤柱相同，工作面布置及推进到的位置也一样。5、采区内上、下区段工作面交替期间同时生产时的通风系统图采区内上下区段工作面交替期间同时生产时的通风系统图如下图所示6、采区上、下部车场选型采区上部车场选用单向甩车场；采区下部车场选用大巷装车顶板绕道式下部车场。第四节第四节 采区中部甩车场线路设计采区中部甩车场线路设计1、斜面线路联接系统参数计算该采区开采近距离煤层群，倾角为 12。铺设 600mm 轨距的线路，轨 形为

15、 15kg/m，采用 1t 矿车单钩提升，每钩提升 3 个矿车，甩车场存车线设双 轨道。斜面线路布置采用二次回转方式。(1) 道岔选择及角度换算由于是辅助提升故道岔均选择 DK615-4-12(左)道岔。道岔参数为 1=1415，a1= a2=3340, b1= b2=3500。斜面线路一次回转角 1=1415斜面线路二次回转角 =1+2=1415+1415=2830一次回转角的水平投影角 1=arctan(tan1/cos)=14 4758( 为轨道上山倾角 16)二次回转角的水平投影角 =arctan(tan/cos)=29 1734( 为轨道上山倾角 16)一次伪倾斜角 =arcsin(sincos1)=arcsin(sin16 cos1415)=152942二次伪倾斜角 =arcsin(sincos)=arcsin(sin16c