采矿学课程设计-张翔

《采矿学》课程设计说明书(准备方式：采区布置煤层倾角：16°生产能力：150万t/a)班级：08采矿-2班姓名：张翔学号：21080059班级序号：27指导老师：陆菜平完成时间：2010年12月31日《采矿学》课程设计张翔21080059-1-目录序论········································2第一章．采区巷道布置·······························4第一节．采区储量与服务年限···························4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····················7第四节．采区中部甩车场线路设计·························11第二章．采煤工艺设计·······························18第一节．采煤工艺方式的确定···························18第二节．工作面合理长度的确定··························22第三节．采煤工作面循环作业图表的编制······················23小结········································25参考文献········································26《采矿学》课程设计张翔21080059-2-序论一、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1、设计题目的一般条件某矿第一开采水平上山某采(带)区自下而上开采K1、K2和K3煤层，煤层厚度、层间距及顶底板岩性见综合柱状图。该采(带)区走向长度3600米，倾斜长度1100米，采(带)区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，K1和K2煤层属简单结构煤层，硬度系数f=2，各煤层瓦斯涌出量也较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。设计矿井的地面标高为+30米，煤层露头为-30米。第一开采水平为该采(带)区服务的一条运输大巷布置在K3煤层底板下方25米处的稳定岩层中，为满足该采(带)区生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(1)设计题目的煤层倾角条件1煤层倾角条件1：煤层平均倾角为12°(2)设计题目的煤层倾角条件2煤层倾角条件2：煤层平均倾角为16°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设计采(带)区综合柱状图《采矿学》课程设计张翔21080059-3-柱状厚度（m）岩性描述8.60灰色泥质页岩，砂页岩互层8.40泥质细砂岩，碳质页岩互层0.20碳质页岩，松软3.50K1煤层，γ=1.30t/m34.20灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬7.80灰色砂质泥岩0.2-0.5K2煤层4.60薄层泥质细砂岩，稳定3.20灰色细砂岩，中硬、稳定2.50K3煤层，煤质中硬，γ=1.30t/m3。。。。。。。。。。。。。。。。。。3.50灰白色粗砂岩、坚硬、抗压强度60～80Mpa。。。。。。。。。。。。。。。。。。24.68灰色中、细砂岩互层四、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课程设计。设计者之间可以讨论、借鉴，但不得相互抄袭，疑难问题可与指导教师共同研究解决。本课程设计要对设计方案进行技术分析与经济比较。··················《采矿学》课程设计张翔21080059-4-第一章采区巷道布置第一节区储量与服务年限1、采区生产能力选定采区生产能力选定为150万t/a2、采区的工业储量、设计可采储量(1)采区的工业储量Zg=H×L×(m1+m3)×γ(公式1-1)式中：Zg----采区工业储量，万t；H----采区倾斜长度，1100m；L----采区走向长度，3600m；γ----煤的容重，1.30t/m3；m1----K1煤层煤的厚度，为3.50米；m3----K3煤层煤的厚度，为2.50米；Zg1=1100×3600×3.50×1.30=1801.8万tZg2=1100×3600×0.35×1.30=180.18万tZg3=1100×3600×2.50×1.30=1287万tZg=Zg1+Zg2+Zg3=3268.98万t/a(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K1、K3煤层都为中厚煤层，因此C值取0.8,K2煤层是薄煤层，C值取0.85）Pk1=3490×5×1.3×3.5×4＋2×30×3600×1.3×3.5＋1040×15×1.3×3.5×2＋80×1040×1.3×3.5=182.0910万tPk2=3490×5×1.3×0.35×4＋2×30×3600×1.3×0.35＋1040×15×1.3×0.35×2＋80×1040×1.3×0.35=18.2091万tPk3=3490×5×1.3×2.5×4＋2×30×3600×1.3×2.5＋1040×15×1.3×2.5《采矿学》课程设计张翔21080059-5-×2＋80×1040×1.3×2.5=130.0650万Zk1=(Zg1-P1)×C1=(1801.8-182.0910)×0.8=1295.7672万tZk2=(Zg2-P2)×C2=(180.18-18.2091)×0.85=137.6753万tZk3=(Zg3-P3)×C3=(1287-130.0650)×0.8=925.5480万tZk=Zk1+Zk2+Zk3=2358.9905万t(3)采区服务年限T=Zk/(A×K)(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。T1=Zk1/(A×K)=1295.7672/(150×1.3)=6.64aT2=Zk2/(A×K)=137.6753/(150×1.3)=0.71aT3=Zk3/(A×K)=925.5480/(150×1.3)=4.75aT=T1+T2+T3=12.1a,取13a(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tP----采区的煤柱损失量，万tK1煤层：C1=（Zg1－P1）／Zg1=(1801.8-182.0910)／1801.8=89.89%80%K2煤层：C2=（Zg2－P2）／Zg2=(180.18-18.2091)／180.18=89.89%85%K3煤层：C3=（Zg3－P3）／Zg3=(1287-130.0650)／1287=89.89%80%(符合国家对采区采出率的要求。)第二节采区内的再划分1、确定工作面长度由已知条件知：该采区边界各有15m的边界煤柱，上部防水煤柱为30m，下部留30m护巷煤柱，故剩余倾斜长度为：1100－60=1040m。采区划分为5个区段，采煤工艺选取较先进的综合机械化采煤。一般而言，综采工作面长度为180～250m，巷道宽度为4m～4.5m,本采区选取4.5m，采区生产能力为150万t/a，一《采矿学》课程设计张翔21080059-6-个中厚煤层的一个工作面便可以满足生产要求，故工作面长度为：L=（1100－60-4×5－4.5×10）／5=195m2、确定采区内区段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-S0)/(l+l0)(公式1-5)式中：L-----煤层倾斜方向长度(m)；S0----采区边界煤柱宽度(m)；l-----工作面长度(m)；l0----回采巷道宽度，因采用综采，故l0取4.5(m)。N=(1100-30×2)/(195+2×4.5)=5.10，取53、工作面生产能力工作面日生产能力：Qr=A／(T×1.1)（公式1—6）式中：Qr——工作面生产能力，t／dA——采区生产能力，t／aT——每年正常工作日，330dQr=A／(T×1.1)=1500000／(330×1.1)=4132.23t／d4、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4132.23t／d。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：K1煤层K3煤层11011102330133021103110433033304110511063305330611071108330733081109111033093310《采矿学》课程设计张翔21080059-7-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K1煤层后采K3煤层最终达到高产高效。工作面接替顺序如下表所示：1101→1102→1103→1104→1105→1106→1107→1108→1109→1110→3301→3302→3303→3304→3305→3306→3307→3308→3309→3310（说明：以上箭头指向表示工作面接替顺序。）第三节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，在K3煤层中上部边界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K3煤层底板下方25m处的稳定岩层中。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案：方案一：在K3煤层中开掘一条轨道上山，在距K3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K3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《采矿学》课程设计张翔21080059-8-(1)两种方案在经济上比较掘进费用表：方案\工程方案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）15781040×1.2=1248196.934400煤层上山（m）12841040×1.2=1248160.24321040×1.2×2=2496320.4864煤仓(元/m3)1441.2×3.14×42×5/0.924×5=1631.16923.500甩入石门(元/m)11520000合计380.6776320.4864维护费用表：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）40.00001248×16=1996879.87200.00000.0000《采矿学》课程设计张翔21080059-9-煤层上山（m）90.00001248×16=19968179.71202496×16=39936359.4240煤仓(元/m3)80.0000156×16=249619.96800.00000.0000甩入石门(元/m)80.00000.00000.00000.00000.0000合计279.5520359.4240辅助费用表：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）煤仓(元/m3)951.0031.202.970.00