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1、中国矿业大学采矿学课程设计 采矿(二)12-1班第3组 采矿学课程设计说明书学 院: 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 中国矿业大学 2013年6月 目 录第一章 采区巷道布置1第一节 采区储量与服务年限1第二节 采区内的再划分6第三节 确定采区巷道布置及生产系统8第四节 采区中部车场线路设计12第二章 采煤工艺设计21第一节 采煤工艺方式的确定21第二节 工作面合理长度的验证31第三节 采煤工作面循环作业图表的编制33第一章 采区巷道布置第一节 采区储量与服务年限 设计条件和思路:1、采区生产能力选120万t/a2、计算采区工业储量,设计可采储量3、该采区走向长度3600m,倾斜长度
2、1100m一、工业储量的计算该采区走向长度3600m,倾斜长度1100m井田工业储量的计算 式中 矿井工业储量,万t; 采区走向长度,m;采区倾斜长度,m;煤层厚度,m; 煤的容重,t/ m3;取值为1.30该井田包含两层中厚煤层,由于该煤层稳定,地质条件简单,因此取Zg=Zd上煤层工业储量:Zg=360011003.51.30=1801.8万t下煤层工业储量:Zg=39600002.51.30=1287万t则矿井工业储量为:Zg=1801.8+1287=3088.8万t二、矿井设计储量的计算采区上边界采用30m防水煤柱,下边界和左右边界各采用10m保护煤柱。保护煤柱煤量计算公式如下:式中:采
3、区保护煤柱量,万t; A 采区边界内面积,3960000;A保护煤柱内的可采煤面积,(3600-20)(1100-40)=3794800;M煤层厚度,m;煤层的容重,t/ m3;取值为1.3。上煤层保护煤柱:=(3960000-3794800)3.51.3=75.166万t,下煤层保护煤柱:=(3960000-3794800)2.51.3=53.690万t,则采区边界保护煤柱:=75.166+53.690=128.856万t;上煤层设计储量:万t下煤层设计储量:万t则矿井设计储量:万t三、设计可采储量矿井设计可采储量:矿井设计储量乘以采区回采率,为矿井设计可采储量。 式中 矿井可采储量,万t;
4、Zs矿井设计储量,万t;C采区回采率,中厚煤层0.8上煤层设计可采储量:=1726.60.8=1381.28万t,下煤层设计可采储量:=1233.30.8=986.64万t,则矿井设计可采储量:=1381.28+986.64=2367.92万t。3、计算采区的服务年限根据煤炭工业矿井设计规范规定:矿井设计生产能力,应根据资源条件、外部建设条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素,经多方案比较后确定。具体矿井设计生产能力的确定应考虑如下因素:(1)资源情况:煤田地质条件简单,储量丰富应加大矿区规模,建设大型矿井。煤田地质条件复杂,储量有限则
5、不能将矿区规模定的太大。(2)开发条件:包括矿区所处的地理位置、交通条件、用户、供电、供水、建筑材料及劳动力来源等,条件好者应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模。(3)国家需求:对国家煤炭需求量的预测是确定矿区规模的一个重要依据。(4)投资效果:投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模,反之,则缩小规模。具体结合矿情况:井田储量丰富,煤层赋存稳定,厚度均匀变化很小,顶底板条件好,地质构造简单,无大断层发育,开采条件简单,又煤质好为优质无烟煤,市场需求状况好,经济效益好,但受高瓦斯煤层限制不适宜建特大型矿井,为此,从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭
6、外运条件等方面综合考虑,矿井年设计生产能力确定为120万t/a。矿井服务年限的计算公式为:式中 T矿井的服务年限,a; Zk矿井的可采储量,万t; K矿井储量备用系数,取K=1.4;A矿井设计生产能力,万t/a。则矿井服务年限:4、验算采区采出率采区采出率= 100%采区实际出煤量=(S-s)MRC1式中:S采区面积,3960000km2s煤柱面积,区段数为4个,上边界保护煤柱宽30m,下边界保护煤柱宽10m,区段煤柱宽11m,上下山相距 20m,左右保护煤柱宽10m;上下部边界煤柱面积=(10+30)3600=144000 m2 区段内保护煤柱面积=(4-1)11(3600-102)=118
7、140 m2 左右边界保护煤柱面积=20(1100-40)=21200m2 上下山保护煤柱面积=(20+302)(1100-40)=84800m2煤柱面积=144000+118140+21200+84800=368140m2;M煤层厚度,m;k1=3.5m,k3=2.5m;R容重,1.3t/ m3;C1工作面采出率,厚煤层0.93,中厚煤层0.95;上煤层实际出煤量:(3960000-368140)3.51.30.95=1552.6万t则上煤层采出率=1552.6/1801.8=86.2%下煤层实际出煤量:(3960000-368140)2.51.30.95=1109万t则中厚煤层采出率=11
8、09/1287=86.2%验算结果:符合煤炭工业设计规范 根据煤炭工业设计规范规定:采区采出率:厚煤层不低于0.75,中厚煤层不低于0.8,薄煤层不低于0.85。规定。第二节 采区内的再划分1、回采工作面长度的确定影响工作面长度的因素有煤层赋存条件、机械设备及技术特征、巷道布置等。该采区的煤层特征,其煤层赋存条件好,地质条件简单,所以该矿井设计为综合机械化程度比较好的现代化矿井。要求工作面的较大的生产能力,故选用较长的工作面。一般综采工作面的长度范围为200300m,但由于综采设备的改进,管理水平的提高,以及各区段之间的关系,为了能够使工作面的生产能力达到设计的要求,需要计算确定合理的工作面长
9、度。2、工作面的推进方向和推进度从便于运输大巷和总回风巷道维护、采后密闭、减少漏风避免采掘干扰、回收大巷煤柱考虑,工作面采用后退式。综采工作面的走向长度一般不宜小于1000m。另外,考虑到工作面搬迁次数及煤损随工作面推进距离之间的关系,结合矿井设计生产能力所选用滚筒采煤机的技术参数,可得出综采工作面的推进度为:工作面的设计生产能力为120万吨/年,正规循环每天进6刀,采煤机滚筒截深为600mm,年工作日数330,可得出综采工作面的推进度为V=0.66330=1188m/a3、采区内的工作面数目、长度计算理论上的采区工作面长度式中 L采区工作面的长度 A0采区生产能力 k掘进出煤系数,k1取1,
10、k2取1.1L=1200000/(11883.51.30.951.1)=239m,取240m;区段长度为L1=240+4.52+11=260m;根据整个区段斜长计算区段个数n=(1100-40)/260=4.08,取n=4;当n=4时,区段长度为L1=(1100-40)/4=265m;重新计算区段各参数,取工作面长度L=245m,巷道宽度4.5m,区段保护煤柱宽度为11m,则计算的区段长度L1=245+4.52+11=265m,符合要求。4、工作面生产能力工作面生产能力采用下式计算:式中: 工作面生产能力,万t;采煤工作面长度,m;工作面推进度,V0=0.66330=1188m/a,其中,0.
11、6m为采煤机截深,6为每天进刀数,330为年工作日数;采高,m; 煤的容重,=1.3t/m3;采煤工作面采出率,中厚煤层0.95上层煤生产能力:A=24511883.51.30.95=125.8万吨/年120万吨/年。第三节 确定采区巷道布置及生产系统1、布置上山数目、位置及进行方案关于技术经济比较:方案一:一煤一岩上山布置,运输上山布置在K3煤层底板下方25m 处,轨道上山布置在煤层中。方案二:两条煤层上山布置,两条上山均布置在K1煤层中。2、可行性方案选择(1)技术因素比较 煤层上山:上山布置在煤层中,掘进容易、费用低,速度快,联络巷道工程量少,生产系统较简单,并可补充勘探资料。改进支护、
12、加大上山煤柱尺寸可改善上山维护条件,但会增加一定的煤炭损失。煤层上山的维护难度取决于采深、煤层的强度和厚度、顶底板岩性、煤柱大小和服务时间。采用煤层上山,随着采煤工作面向上山方向推进,上山将逐渐承受工作面前支承压力影响,其受采动影响的程度与煤柱宽度和处于一侧采动还是两侧采动有关。 岩石上山:上山布置在岩层中,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,特别是维护条件好,维护费用低,原因是巷道围岩较煤层坚硬,同时上山又离开了煤层一段距离,受采动影响小,从维护来说,上山布置在整体性强、分层厚度大、强度高的稳定岩层中,还要受与煤层底板保持一定距离,这是由于支承压力是按照衰减和扩展的规律向
13、底板岩层中传播的,距煤层底板愈远,上山受采动影响愈小。另一方面,从掘进工程量来说,上山与煤层底板距离加大后,联络巷道的工程量就要增加。(2)经济因素比较费用单价表(一)序号项 目单价数量1井巷掘进直接费岩石上山元m15782沿煤上山元m12843岩石平巷元m11524煤层平巷元m8315采区变电所元m31446采区煤仓元m31447采区绞车房元m3162费用单价表(二)项目井深(m)单位300400500700井巷辅助费大巷元m1073160512961524上山元m1164130214071605岩石平巷元m951106511491347煤仓元m951106511491347硐室元m3171183195252生产经营费通风元/0.4150.4270.4800.670排水元/t0.3230.4150.5670.740上山运输元t km0.3440.3440.3440.344机巷运输元t km