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1、河南理工大学采矿工程专业2014届课程设计河 南 理 工 大 学煤矿开采学课程设计说明书姓 名： 学 号：学 院：能源科学与工程学院班 级：采矿工程指导教师：职 称：副教授 前言采矿课程设计是采矿工程专业学习的重要一环，它是继我们学过井巷工程、采矿学、矿井通风与安全等课程，以及通过生产实习之后进行的，其目的是巩固和扩大我们所学理论知识并使其系统化，培养我们运用所学理论知识解决实际问题的能力，提高我们计算，绘图，查阅资料的基本技能，为毕业设计奠定基础。依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规定的时间内独立完成计算，绘图及编写说明书等全部工作。煤层开采设计是煤炭开采重要环节，而煤矿
2、开采技术根据煤层赋存条件的不同有很大差异。开采方式不对会造成煤炭的极大浪费，甚至会造成伤亡事故的发生。在21世纪，能源极为重要的时代，要适应蓬勃发展的社会经济，就必须优化开采技术，体现绿色开采和可持续发展策略，而合理的开采设计则能有效减少煤炭损失，将赋存在地下的煤炭高速度，高效率的回采出，满足祖国经济建设对能源的需求。设计中要求严格遵守和认真贯彻煤矿安全规程、煤矿工业矿井设计规范以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策，设计力争做到分析论证清楚，计算精准，并积极采用切实可行的先进技术，力争使自己的设计达到较高水平，但由于本人水平有限，难免有疏漏和错误之处，敬请老师指正。2目 录第1章 绪 论.
3、1第2章 采区巷道布置22.1 采区储量与服务年限22.1.1采区工业储量、设计可采储量的计算22.1.2服务年限计算与采区采出率的验算32.2 采区内的再划分32.2.1 确定采煤工作面长度32.2.2 确定采区内的区段数目42.2.3 确定工作面生产能力42.2.4 确定采区同采工作面数目及工作面接替顺序42.3 确定采区内准备巷道布置和生产系统42.3.1 完善采区开拓巷道布置42.3.2采区巷道布置系统方案的分析比较52.3.3确定回采巷道布置方式.72.3.4上下区段工作面交替生产的通风系统.72.3.5采区上、下部车场的选型.72.4 采区中部甩车场线路设计.8第3章 采煤工艺设计
4、133.1 采煤工艺方式的确定.133.2 工作面合理长度的确定.163.3 采煤工作面循环作业图表的编制.17第4章 课程设计总结18第5章 参考文献.19第1章 绪论采矿课程设计是采矿工程专业学习的重要环节。这次设计任务，煤层地质构造条件理想，我所在的组的设计任务是煤层平均倾角为20 度，年生产能力为90万吨。在设计过程中，我充分利用采矿学上所学知识，结合煤层构造实际情况，认真精确计算为原则，从技术和经济上着手，设计了一套在技术上可行，在经济上优越的采区设计方案。由于自己能力有限，理解不够深刻，难免会出现错误，希望老师加以一定的帮助与更正。以下是具体设计题目的条件。1.设计题目的一般条件：
5、某矿第一开采水平上山阶段某采区开采K1煤层，煤层平均厚度3.5m，顶底板岩性如下表所示。该采区走向长度2500m，倾斜长度980m，采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，K1煤层属简单结构煤层，硬度系数f=0.3，该采区K1煤层具备突出危险性，瓦斯含量为12m/t。设计矿井的地面标高为+30m，煤层露头为-30m。第一开采水平为该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，为满足该采区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。2.设计题目的煤层倾角条件 煤层平均倾角为20度。3.设计采区煤层及顶底板情况如下表1-1厚度(m)岩性描述4.60薄层泥质
6、细砂岩，稳定3.20灰色细砂岩，中硬、稳定0.3碳质页岩，松软3.5K1煤层，煤质中硬，=1.30t/m3.20灰白色粗砂岩、坚硬24.68灰色中、细砂岩互层表1-1 设计采区煤层及顶底板情况第2章 采区巷道布置2.1 采区储量与服务年限2.1.1采区工业储量、设计可采储量的计算确定采区生产能力：采区生产能力是采区准备方式中重要参数，它不仅对准备巷道布置有较大影响，而且是采煤方法和生产系统等经济技术合理性的集中反应，确定采区生产能力的依据： （1）采区生产能力与煤层赋存条件及地质条件相适应。 （2）采区生产能力与采区内的合理的同采数目相适应。 （3）采取生产能力与采区储量相适应，以保证采区平衡
7、生产的稳产期。 综上所述，采区生产能力定为90万吨/年。采区工业储量Zg=HLm (式2-1)式中： Zg- 采区工业储量，万t； H- 采区倾斜长度，980m；L- 采区走向长度，2500m；m- 煤层的厚度，3.5m；- 煤的容重，=1.30t/m；Zg=98025003.51.3=1114.75万t。 采区设计可采储量：矿井可采储量（Z）是矿井设计的可以采出的储量，故Z=（Zg-P）C (式2-2)式中：Z- 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，厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.8，薄煤层不低于0.8。此处取0.8。 P=（2
8、500102+980102）3.51.3+809603.51.3 =66.7万吨。Z=（Zg-P）C=（1114.75-66.7）0.8=838.4万吨。 2.1.2 服务年限计算与采区采出率的验算当矿井生产能力A一定时，可以计算出设计服务年限T。 T=Z（AK） (式2-3)式中K矿井储量备用系数，矿井设计一般取1.3。 T=Z（AK）=838.4（901.3）=7.2年验算采区采出率。采区采出率=采区实际采出量/采区工业储量100% 采区采出率=（1114.75-66.7）1114.75=94%80% 符合规定。2.2 采区内的再划分2.2.1 确定采煤工作面长度合理的工作面长度能为工作面
9、高产高效创造条件，在一定范围内增加工作面长度能获得较高产量并提高效率，降低成本，同时加大工作面长度，可以相对减少区段数目，减少巷道掘进量。根据本采区煤层的基本条件，该煤层倾向长度有980米，且采煤工艺选取的是综采工艺，单一走向长壁采煤法，一次采全高。由采煤学知：综采工作面长度为150240m，巷道宽度为45m，本设计选取5m，且生产能力为90万吨，最终选取4个区段，区段煤柱选10m，故工作面长度为：L1=L-2q-【(2L2+p) n-p】/n 式中：L1工作面长度，m； L2区段平巷宽度，m；L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=
10、980-210-【(25+10) 4-10】/4=222.5取5的整数倍，所以取220米。2.2.2 确定采区内的区段数目 4个。2.2.3 确定工作面生产能力采区生产能力的基础是采煤工作面生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层厚度、工作面长度及推进度。工作面日生产能力:Qr=A/T式中Qr工作面日生产能力，t/d; A采区生产能力，t/a； T年工作日，330d。所以Qr= A/T=900000/330=2727.27t/d。2.2.4 确定采区同采工作面数目及工作面接替顺序本设计生产能力90万t/a，且工作面生产能力2727.27 t/d。采用单面达产，以实现高产高效集中化生产，满足矿井的
11、生产需求。采区内工作面布置（双翼布置）如表2-1：1101停采线80m1102110311041105110611071108表2-1 煤层的区段划分工作面接替顺序：1101-1102-1103-1104-1105-1106-1107-11082.3 确定采区内准备巷道布置和生产系统2.3.1 完善采区开拓巷道布置运输大巷布置在K3煤层底板下方25m处的稳定岩层中，回风大巷布置在煤层底板下方25米的岩层中，通过回风石门与工作面相连。2.3.2采区巷道布置系统方案的分析比较；就上山数目、位置提出布置方案，并进行技术分析与经济比较。因为该煤层为高瓦斯，所以布置三条上山用来满足运输、行人和通风的要求
12、。下面列出两条可行性方案进行比较：方案一：三条岩石上山，将三条上山都布置在层底板岩石中，上山位于采区走向中央，通过石门与煤层相连，其中轨道上山布置在距离底板10m处，运输上山布置在下煤层15m处。方案二：一条煤层上山、两条岩石上山，将回风上山布置在煤层的煤层底板中，其中轨道上山布置距离底板10m处，运输上山布置在下煤层15m处。两种方案经济性比较表2-2 巷道掘进费 单位：万元方案工程名称方案一方案二单价工程量费用（万元）工程量费用（万元）岩石上山（m）15789603=2880454.469602=1920302.98煤层上山（m）128400960123.26岩石平巷(元/m)1152210sin204=233.926.9500合计481.41426.24表2-3 维护费用表 单位：万元方案工程名称方案一方案二单价工程量费用（万元）工程量费用（万元）岩石上山（m）406.7288077.18192051.46煤层上山（m）9
