采礦學(xué)課程設(shè)計(jì)模板采區(qū)150

1、采礦學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書(準(zhǔn)備方式：采區(qū)布置 煤層傾角： 生產(chǎn)能力：150萬t )班級：姓名：班級序號： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 完成時(shí)間：2007年7月7日目 錄緒論3第一章 采區(qū)巷道布置5第一節(jié) 采區(qū)儲量與服務(wù)年限5第二節(jié) 采區(qū)內(nèi)的再劃分7第三節(jié) 確定采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)9第四節(jié) 采區(qū)中部甩車場線路設(shè)計(jì)12第二章 采煤工藝設(shè)計(jì)19第一節(jié) 采煤工藝方式的確定19第二節(jié) 工作面合理長度的確定24第三節(jié) 采煤工作面循環(huán)作業(yè)圖表的編制25小結(jié)26序論一、目的 1、初步應(yīng)用采礦學(xué)課程所學(xué)的知識，通過課程設(shè)計(jì)加深對采礦學(xué)課程的理解。2、培養(yǎng)采礦工程專業(yè)學(xué)生的動手能力，對編寫采礦技術(shù)文件，包括編寫設(shè)計(jì)說

2、明書及 繪制設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行初步鍛煉。3、為畢業(yè)設(shè)計(jì)中編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及繪制畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙打基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)題目1、設(shè)計(jì)題目的一般條件某礦第一開采水平上山某采(帶)區(qū)自下而上開采k1、k2和 k3煤層，煤層厚度、層間距及頂?shù)装鍘r性見綜合柱狀圖。該采(帶)區(qū)走向長度3000米，傾斜長度1100米，采(帶)區(qū)內(nèi)各煤層埋藏平穩(wěn)，地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層，k1和k2煤層屬簡單結(jié)構(gòu)煤層，硬度系數(shù) f=2，各煤層瓦斯涌出量也較小。設(shè)計(jì)礦井的地面標(biāo)高為+30米，煤層露頭為-30米。第一開采水平為該采(帶)區(qū)服務(wù)的一條運(yùn)輸大巷布置在k3煤層底版下方25米處的穩(wěn)定巖層中，為滿足該采(帶)區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)所需的其余開拓巷道可根據(jù)

3、采煤方法不同由設(shè)計(jì)者自行決定。2、設(shè)計(jì)題目的煤層傾角條件(1)設(shè)計(jì)題目的煤層傾角條件1煤層傾角條件1：煤層平均傾角為12(2)設(shè)計(jì)題目的煤層傾角條件2煤層傾角條件2：煤層平均傾角為16三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1、采區(qū)或帶區(qū)巷道布置設(shè)計(jì)；2、采區(qū)中部甩車場線路設(shè)計(jì)或帶區(qū)下部平車場(繞道線路和裝車站線路)線路設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)采(帶)區(qū)綜合柱狀圖柱 狀厚度(m)巖 性 描 述 8.60灰色泥質(zhì)頁巖，砂頁巖互層-8.40泥質(zhì)細(xì)砂巖，碳質(zhì)頁巖互層0.20碳質(zhì)頁巖，松軟6.9k1煤層，=1.30t/m3-4.20灰色砂質(zhì)泥巖，細(xì)砂巖互層，堅(jiān)硬-7.80灰色砂質(zhì)泥巖3.0k2煤層-4.60薄層泥質(zhì)細(xì)砂巖，穩(wěn)定3.20灰色

4、細(xì)砂巖，中硬、穩(wěn)定2.20k3煤層，煤質(zhì)中硬，=1.30t/m3。3.20灰白色粗砂巖、堅(jiān)硬、抗壓強(qiáng)度6080mps。24.68灰色中、細(xì)砂巖互層四、進(jìn)行方式學(xué)生按設(shè)計(jì)大綱要求，任選設(shè)計(jì)題目條件中的煤層傾角條件1或煤層傾角條件2，綜合應(yīng)用采礦學(xué)所學(xué)知識，每個人獨(dú)立完成一份課程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者之間可以討論、借鑒，但不得相互抄襲，疑難問題可與指導(dǎo)教師共同研究解決。本課程設(shè)計(jì)要求方案進(jìn)行技術(shù)分析與經(jīng)濟(jì)比較。第一章.采區(qū)巷道布置第一節(jié)區(qū)儲量與服務(wù)年限1采區(qū)生產(chǎn)能力選定為150萬t/a2采區(qū)的工業(yè)儲量、設(shè)計(jì)可采儲量 (1)采區(qū)的工業(yè)儲量 zg=hl(m1+m2+m3) (公式1-1) 式中： zg- 采區(qū)工

5、業(yè)儲量，萬t； h- 采區(qū)傾斜長度，1100m； l- 采區(qū)走向長度，3000m； - 煤的容重 ，1.30t/m3； m1- k1煤層煤的厚度，為6.9米；m2- k2煤層煤的厚度，為3.0米；m3- k3煤層煤的厚度，為2.2米；zg=11003000(6.9+3.0+2.2)1.3=5190.9萬t/azg1=110030006.91.3=2960.10萬tzg2=110030003.01.3=1287.00萬tzg3=110030002.21.3=943.80萬t(2)設(shè)計(jì)可采儲量 zk=(zg-p)c (公式1-2) 式中：zk- 設(shè)計(jì)可采儲量, 萬t； zg- 工業(yè)儲量，萬t； p

6、- 永久煤柱損失量，萬t；c- 采區(qū)采出率，厚煤層可取75%，中厚煤層取80%，薄煤層85%。本設(shè)計(jì)條件下取80%。pm1=30230006.91.3+152(1100-302)6.91.3=189.45萬tpm2=30230003.01.3+152(1100-302)3.01.3=82.37萬t pm3=30230002.21.3+152(1100-302)2.21.3=60.40萬t p- 上下兩端永久煤柱損失量，左右兩邊永久煤柱損失量，萬t；zk1=( zg1-p1) c 1=(2960.10-189.45)0.75=2077.99萬tzk2=( zg2-p2) c 2=(1287.00

7、-82.37)0.80=963.70萬tzk3=( zg3-p3) c 3=(943.80-60.40)0.80=706.72萬t(3)采區(qū)服務(wù)年限 t= zk/ak (公式1-3) 式中： t- 采區(qū)服務(wù)年限，a; a- 采區(qū)生產(chǎn)能力，150萬t； zk- 設(shè)計(jì)可采儲量，2315.7萬t； k-儲量備用系數(shù)，取1.3。t1= zk1/ak=2077.99萬t/(150萬t 1.3)=10.66a t2= zk2/ak=963.70萬t/(150萬t 1.3)=4.92at3= zk3/ak=706.72萬t/(150萬t 1.3)=3.62a t= t1+ t2 +t3 = 19.2a ，取

8、20年。 (4)、驗(yàn)算采區(qū)采出率1、對于k1厚煤層: c1=(zg1-p1)/zg1 -(公式1-4)式中： c-采區(qū)采出率，% ； zg1 - k1煤層的工業(yè)儲量，萬t ； p1 - k1煤層的永久煤柱損失，萬t ，取zg16% ； c1=(zg1-p1)/zg1=(11003000-30230003-152(1100-302)6.91.3)/110030006.91.3=93.60% 75%滿足要求2、對于k2中厚煤層：c2=(zg3-p3)/zg3 -(公式1-5) 式中：c-采區(qū)采出率，% ； zg2-k2煤層的工業(yè)儲量，萬t ；p2- k2煤層的永久煤柱損失，萬t ，取zg34% ；

9、c2=(zg2-p2)/zg2=(11003000-3023000-152(1100-302)3.01.3/ 110030003.01.3=93.60% 80%滿足要求2、對于k3中厚煤層：c3=(zg3-p3)/zg3 -(公式1-5) 式中： c-采區(qū)采出率，% ； zg3-k3煤層的工業(yè)儲量，萬t ；p3 - k3煤層的永久煤柱損失，萬t ，取zg34% ；c3=(zg3-p3)/zg3=(11003000-3023000-152(1100-302)2.21.3/ 110030002.21.3=93.60% 80%滿足要求 第二節(jié) 采區(qū)內(nèi)的再劃分1、確定工作面長度由已知條件知：該煤層左右

10、邊界各有15m的邊界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部留30m護(hù)巷煤柱，故其煤層傾向共有：1100-60=1040m的長度，走向長度3000-30=2970m。地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層賦存條件較好，瓦斯涌出量小。且現(xiàn)代工作面長度有加長趨勢，且采煤工藝選取的是較先進(jìn)的綜采。又知，一般而言，考慮到設(shè)備選型及技術(shù)方面的因素綜采工作面長度為180250m，巷道寬度為4m4.5m,本采區(qū)選取4.5m，且采區(qū)生產(chǎn)能力為150萬t/a，一個中厚煤層的一個工作面便可以滿足生產(chǎn)要求，最終選定5個區(qū)段，采用沿空掘巷方式,巷道間留較小煤柱，取5米，兩區(qū)段間留有較大煤柱，取30米。故工作面長度為： =(1100-302-54

11、-104.5)/5=195 m2、確定采區(qū)內(nèi)工作面數(shù)目回采工作面是沿傾斜方向布置，沿走向推進(jìn)，采用走向長壁法開采。工作面數(shù)目： n=(l-s0)/(l+l0) -(公式1-4)式中： l - 煤層傾斜方向長度(m)； s0 - 采區(qū)邊界煤柱寬度(m)； l - 工作面長度(m)；l0 - 回采巷道寬度，因采用綜采，故 l0取5(m)。 n=(1100-302)/(195+10) =5.07，取5.3、工作面生產(chǎn)能力qr = a/t1.1 -(公式1-5)式中：a-采區(qū)生產(chǎn)能力，150萬t/a ； qr -工作面生產(chǎn)能力，萬t ； t-每年正常工作日，330天。故： qr = a/t1.1 =1

12、50/3301.1 =4132.23 t4、確定采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)及工作面接替順序生產(chǎn)能力為150萬t/a,且工作面生產(chǎn)能力為4132.23t。目前開采準(zhǔn)備系統(tǒng)的發(fā)展方向是高產(chǎn)高效生產(chǎn)集中化，采用提高工作面單產(chǎn)，以一個工作面產(chǎn)量保證采區(qū)產(chǎn)量，所以定為采區(qū)內(nèi)一個工作面生產(chǎn)。以k1煤層為例,5個區(qū)段工作面接替順序，采用下行開采順序k1工作面接替順序圖區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段4區(qū)段5圖.1對于k1布置一個綜放工作面便可以滿足生產(chǎn)設(shè)計(jì)的要求。k1煤層：區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段4區(qū)段5(說明：以上箭頭表示方向?yàn)楣ぷ髅嫱七M(jìn)順序。)第三節(jié) 確定采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)1完善開拓巷道為了減少煤柱損失提高采出率

13、，利于滅災(zāi)并提高經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)所給地質(zhì)條件及采礦工程設(shè)計(jì)規(guī)劃，在第一開采水平中，把為該采區(qū)服務(wù)的運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷均布置在k3煤層底板下方25m的穩(wěn)定巖層中，兩巷水平間距相距1057.39m 。2確定巷道布置系統(tǒng)及采區(qū)布置方案分析比較 首先確定回采巷道布置方式，由于地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層賦存條件好，涌水量較小，瓦斯涌出量較小，直接頂較厚且易跨落。同時(shí)為減少煤柱損失，提高采出率，降低巷道維護(hù)費(fèi)用，采用沿空掘巷的方式。因此采用工作面布置圖1所示工作面接替順序，就能彌補(bǔ)沿空掘巷時(shí)工作面接替復(fù)雜的缺點(diǎn)。 確定采區(qū)巷道布置系統(tǒng)， 采區(qū)內(nèi)有3層煤，每一層都布置5個工作面，根據(jù)相關(guān)情況初步制定以下兩個方案進(jìn)行比

14、較：方案一：兩條巖石上山在距k3煤層底板15m處巖石中布置兩條巖石上山，一條為運(yùn)輸上山，另一條為軌道上山，兩上山層位有一定差距，使其分別聯(lián)結(jié)兩翼的區(qū)段;平巷不交叉；石門聯(lián)系各煤層。通風(fēng)路線：新風(fēng)從階段運(yùn)輸大巷采區(qū)主石門采區(qū)下部車場軌道上山中部甩車場區(qū)段軌道集中平巷區(qū)段聯(lián)絡(luò)巷道區(qū)段運(yùn)輸平巷工作面區(qū)段回風(fēng)平巷回風(fēng)石門階段回風(fēng)大巷。該方案的特點(diǎn)是：巖石工程量大，掘進(jìn)費(fèi)用高，聯(lián)絡(luò)石門長，但維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用低，有利于通風(fēng)，運(yùn)輸能力大。 方案二：一煤一巖上山在距k3煤層底板15m處巖石中布置一條巖石運(yùn)輸上山，在k3煤層中布置另一條軌道上山，石門聯(lián)系各煤層。通風(fēng)路線：新風(fēng)從階段運(yùn)輸大巷采區(qū)主石門采區(qū)下部

15、車場軌道上山中部甩車場區(qū)段軌道集中平巷區(qū)段聯(lián)絡(luò)巷道區(qū)段運(yùn)輸平巷工作面區(qū)段回風(fēng)平巷回風(fēng)石門階段回風(fēng)大巷。該方案的特點(diǎn)是：節(jié)省了一條巖石上山，相對減少了巖石工程量，但軌道上山不易維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用高，需要保護(hù)煤柱。經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較:巷道硐室掘進(jìn)費(fèi)用表1-1 方案工程名稱方案一方案二單價(jià)(元)工程量費(fèi)用(萬元)單價(jià)(元)工程量費(fèi)用(萬元)上山(m)15781.21100208.3128411001.2=304169.49聯(lián)絡(luò)巷(m)11521.254.42430.09-合計(jì)238.39-169.49巷道及硐室維護(hù)費(fèi)表1-2 方案工程名稱方案一方案二單價(jià)(元)工程量費(fèi)用(萬元)單價(jià)(元)工程量費(fèi)用(萬元)上山

16、(m)401.2110020105901.2110020238.39聯(lián)絡(luò)巷(m)801.254.4242041.79-合計(jì)146.79-238.39井巷輔助費(fèi)表1-3 方案工程名稱方案一方案二單價(jià)(元)工程量費(fèi)用(萬元)單價(jià)(元)工程量費(fèi)用(萬元)上山(m)-聯(lián)絡(luò)巷(m)9511.254.4242024.84-合計(jì)24.84-費(fèi)用匯總表表1-4 方案總費(fèi)用方案一方案二掘進(jìn)(萬元)238.39169.49維護(hù)(萬元)146.79238.39井巷輔助費(fèi)(萬元)24.840合計(jì)(萬元)410.02397.59方案一：巖石工程量達(dá)，掘進(jìn)費(fèi)用高，聯(lián)絡(luò)石門長，但維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用低，有利于通風(fēng)，運(yùn)輸能力

17、大方案二：節(jié)省了一條巖石上山，相對減少了巖石工程量，但軌道上山不易維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用高，需要保護(hù)煤柱。兩者費(fèi)用相差不超過6%，經(jīng)濟(jì)上認(rèn)為兩者相同。綜上所述，選擇雙巖巷上山采區(qū)聯(lián)合布置方式，巷道布置情況見巷道布置圖、采區(qū)巷道平面圖、剖面圖，以k1煤層為例 。3 確定工作面回采巷道布置方式及工作面推進(jìn)終點(diǎn)位置 回采巷道布置方式.：單巷沿空掘巷掘進(jìn)方式。分析：已知采區(qū)內(nèi)各煤層埋藏平穩(wěn)，地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層，同時(shí)，各煤層瓦斯涌出量較低，自然發(fā)火傾向較弱，涌水量也較小。因此有利于綜合機(jī)械化作業(yè)，可以充分發(fā)揮棕采高產(chǎn)高效的優(yōu)勢。同時(shí)，為減小煤柱損失，提高采出率。綜合考慮各種因素，采用單巷沿空掘巷掘進(jìn)方式。這種

18、方式掘出的巷道正處在應(yīng)力降低區(qū)，即好維護(hù)又提高了采出率，有取代沿空留巷的趨勢。說明：在采區(qū)巷道布置平面圖內(nèi)，工作面布置和推進(jìn)的位置應(yīng)以達(dá)到采區(qū)設(shè)計(jì)產(chǎn)量及安全為準(zhǔn)。工作面推進(jìn)到距回風(fēng)大巷30米處的位置，即為避開采掘超前影響所留設(shè)的30m護(hù)巷。4確定通風(fēng)布置系統(tǒng) 采區(qū)內(nèi)上、下區(qū)段相鄰工作面交替期間同時(shí)生產(chǎn)時(shí)的通風(fēng)系統(tǒng)如圖2所示。圖2第四節(jié) 采區(qū)中部車場線路設(shè)計(jì)該采區(qū)開采近距離煤層群，軌道上山布置在煤層底板巖石中，傾角為16。向區(qū)段石門甩車。軌道上山和區(qū)段石門均鋪設(shè)600mm軌距的線路，軌形為15kg/m，采用1t礦車單鉤提升，每鉤提升3個礦車，要求甩車場存車線設(shè)雙軌高低道。斜面線路布置采用一次回轉(zhuǎn)

19、方式。計(jì)算步驟如下：1、采區(qū)中部車場線路設(shè)計(jì)草圖 圖3(一)斜面線路聯(lián)結(jié)系統(tǒng)各參數(shù)計(jì)算1道岔選擇及角度計(jì)算由于是輔助提升，兩組道岔均選取dk615412(左)道岔。道岔參數(shù) 斜面線路一次回轉(zhuǎn)角=；斜面線路二次回轉(zhuǎn)角一次回轉(zhuǎn)角的水平投影角為：=式中為軌道上山的傾角，=。二次回轉(zhuǎn)角的水平投影為：=一次偽傾斜角為：=二次偽傾斜角為： 2斜面平行線路連接點(diǎn)各參數(shù)本設(shè)計(jì)采用中間人行道，線路中心距=1900mm。為簡化計(jì)算，斜面聯(lián)結(jié)點(diǎn)線路中心距取與相同值。斜面聯(lián)結(jié)點(diǎn)曲線半徑取，這樣：(二)豎曲線相對位置取高道平均坡度 取低道平均坡度 取低道豎曲線半徑 暫定高道豎曲線半徑 高道豎曲線各參數(shù)： 低道豎曲線各參

20、數(shù)： 2最大高低差h由于是輔助提升，儲車線按3鉤車考慮，每鉤車提1t礦車3輛，故高低道儲車線長度不小于332=18mm。起坡點(diǎn)間距暫設(shè)為零，則h=1800011+180009=360這里的存車線長度及起坡點(diǎn)間距都是為了計(jì)算最大高低差h而暫定的，該兩個暫定值將以計(jì)算結(jié)果為準(zhǔn)。3豎曲線的相對位置兩豎曲線上端點(diǎn)的斜面距離為：=2357.52兩豎曲線下端點(diǎn)(起坡點(diǎn))的水平距離為：有計(jì)算結(jié)果看出，(mmax+0.2)，滿足要求。支架的最小結(jié)構(gòu)高度為1.6mmmin(0.2 50.35)，滿足要求。校核強(qiáng)度由p=（24）式中： -煤容重m-采高，m。-煤層傾角，度。一般取上限，p= 支架工作阻力3126

21、kn， 滿足要求。5、處理采空區(qū) 一般采用全部跨落法處理采空區(qū)。 第二節(jié) 工作面合理長度的驗(yàn)證1從煤層地質(zhì)條件考慮該采區(qū)內(nèi)的三層可采煤層的地質(zhì)條件較好，無斷層，煤層傾角為16，煤層厚度適中，頂?shù)装遢^穩(wěn)定，瓦斯涌出量較低，自然發(fā)火傾向較弱，涌水量也較小，所以布置195米的工作面比較合適。2從工作面生產(chǎn)能力考慮 工作面的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為150萬噸/年。正規(guī)循環(huán)每天進(jìn)六刀，采煤機(jī)滾筒截深為600mm，所以k1煤層的工作面實(shí)際年生產(chǎn)能力為： 3300.60066.91951.30.93=193.25 (萬噸)能夠滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求，一個工作面生產(chǎn)就能夠滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求，并且考慮到其他各個方面對

22、生產(chǎn)的影響，工作面的長度確定的合理。3從運(yùn)輸設(shè)備及管理水平角度考慮采區(qū)生產(chǎn)選用的設(shè)備均為國內(nèi)先進(jìn)的的生產(chǎn)設(shè)備，工作面選用的200米刮板輸送機(jī)能夠利用國內(nèi)先進(jìn)的技術(shù)，能夠與時(shí)俱進(jìn)的跟上技術(shù)的發(fā)展。由于現(xiàn)在提倡管理人員的知識化、年輕化，所以工作面長度為200米在管理上是毫無問題的。4從頂板管理及通風(fēng)能力考慮該采區(qū)的頂板較穩(wěn)定，工作面可以適當(dāng)?shù)募娱L，綜采工作面的長度一般在180250m，所以選擇的工作面的長度為195米較合適。另外，工作面的瓦斯涌出量較低，通風(fēng)問題能夠解決。5從巷道布置角度考慮 由于采區(qū)傾斜方向長為1100米，除去煤柱寬及巷道寬125米，剩余975米，把每個工作面長度定為195米，975195=5， 正好為5工作面。6. 經(jīng)濟(jì)合理的工作面 工作面的長度與地質(zhì)因素及技術(shù)因素的關(guān)系十分的密切 ，直接影響生產(chǎn)效率，所以根據(jù)條件，以高產(chǎn)量、高效率為原則選擇合理的工作面長度。合理的工作面以生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益高為目標(biāo)。盡量加快工作面的推進(jìn)速度，減少巷道的維護(hù)時(shí)間，降