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《采矿工程》课程设计说明书姓名：雒龙班级：08金属矿开采学号：指导老师：权富城2010.12.25目录前言…………………………………………………………3第一章井田地质特征、矿井储量及年产量……………………3第一节井田地质特征………………………………………………3第二节井田范围及储量………………………………………………4第三节矿井年产量及服务年限……………………………………6第二章井田开拓…………………………………………………6第一节井田内划分……………………………………………………6第二节开拓方案的选定……………………………………………10第三节开采顺序……………………………………………………14第三章采矿方法………………………………………………15第一节选择确定采煤方法…………………………………………15第二节采区巷道布置………………………………………………15第三节采煤工艺……………………………………………………17前言一、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、井田境界：井田走向7500m，倾斜长度2000m。2、煤层埋藏特征：煤层厚度m1=2.0mm2=4.8m；煤层倾角α=6°，表土层厚50m，地面标高+150m，m1煤层顶板为砂岩,底板为泥质岩,m2煤层顶板为泥质岩,底板为石灰岩；井田内煤层埋藏稳定，无大地质构造.3、煤的容重：γ=1.4t/m3。煤质比较坚硬，坚固性系数f=2.5~3.5。4、矿井开采技术条件：矿井正常涌水量Q正=300m3/h；矿井最大涌水量Q大=400m3/h；矿井相对瓦斯涌出量q=9m3/d·t；无自然发火倾向；煤尘无爆炸性。第一章井田地质特征、矿井储量及年产量第一节井田地质特征煤层埋藏特征：煤层厚度m1=2.0mm2=4.8m；煤层倾角α=6°，表土层厚50m，地面标高+150m，m1煤层顶板为砂岩,底板为泥质岩,m2煤层顶板为泥质岩,底板为石灰岩；井田内煤层埋藏稳定，无大地质构造。矿井开采技术条件：矿井正常涌水量Q正=300m3/h；矿井最大涌水量Q大=400m3/h；矿井相对瓦斯涌出量q=9m3/d·t；无自然发火倾向；煤尘无爆炸性。表1-1煤层及顶底岩性特征序号煤层名称倾角煤层平均厚度（m）容重(t/m3)硬度(f)煤层生产率(t/m2)围岩性质备注顶板底板1m16°21.42.5~3.5砂岩泥质岩2m26°4.81.42.5~3.5泥质岩石灰岩第二节矿井范围及储量⑴井田范围：井田走向7500m，倾斜长度2000m。井田内煤层面积：Sm1=井田走向×倾斜长度=7500×2000=15000000m2。井田面积：S=Sm1cos6°=15000000×0.995=14925000m2图1-2⑵矿井地质储量：Q1=S×M×γ=15000000×2×1.4=4200万吨⑶Q2=S×M×γ=15000000×4.8×1.4=10080万吨⑷Q=Q1+Q2=4200+10080=14280万吨式中：Q----矿井地质储量，万吨；S----煤层的面积，m2；M----煤层厚度，m；γ----煤的容重，1.40t/m3；假设不考虑：暂不能利用储量和远景储量，则地质储量即为矿井工业储量,Q=Zc.⑶矿井设计储量：矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱(地质资料中井田无较大构造，故断层煤柱损失量暂不计算)，防水煤柱，井田境界煤柱和已有的地面构筑物、构筑物所需留设的煤柱等永久性煤柱损失后的储量。井田境界煤柱损失，可按设计矿井一侧，可按20m留设，在边境处留设20m煤柱作为永久煤柱损失。P=20×2×7500×2×1.4+20×2×7500×4.8×1.4+20×2×(6000-20×2)×2×1.4+20×2×(6000-20×2)×4.8×1.4=360.2368万吨工业场地留设煤柱：表1-2矿井工业场地占地指标井型与设计能力（Mt/a）占有面积指标（公顷/10万吨）2.40-3.000.7-0.81.20-1.800.9-10.45-0.901.2-1.30.09-0.301.5备注：占地面积指标中小型井取大值，大型井取小值工业场地占地面积=设计年产能力×占地面积指标设计生产能力120万吨/年，则工业占地面积：S=120×0.9=10.8公顷=108000m2假设工业场地为长方形，则长边为360m，短边为300m，根据作图法可求出煤柱的占地面积，再乘以煤层厚度，容重即可求出煤柱损失量。图1-3（P工业场地）m1煤柱损失量=[（490+542）×683/2]×2×1.4=98.752万吨m2煤柱损失量=[（497+549）×692/2]×4.8×1.4=243.4535万吨m=m1+m2=98.7520+243.4535=342.2055万吨⑷设计可采储量：Z设=Zc-p式中：Z设----矿井设计储量,万吨；Zc----工业储量，万吨；p----永久煤柱损失量，万吨；C----采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。本设计条件下取80%。Z设=（Zc-p）×C=(14280-360.2368)×0.8=11135.811万吨表1-3矿井可采储量计算煤层设计永久煤柱损失(万t)采矿井设计名称储量(万吨)工业场地断层煤柱采区境界合计煤方法损失可采储量(万吨)m1m211135.811342.2055145.28487.48610648.325第三节矿井年产量及服务年限根据煤层赋存情况和矿井可采储量，遵照矿井设计规范规定，将矿井生产能力确定为150万吨/年。T=Z设/A×K式中：T----矿井服务年限，a；A----矿井生产能力，万吨；Z设----设计可采储量，万吨；K----储量备用系数，矿井设计一般取1.4。T=Z设/A×K=10648.325/(150×1.4)=51a按设计规范规定，井型为1.2-1.8Mt/a矿井的服务年限不少于50年，该矿井满足规范规定的年限，所以该矿井初步确定年生产能力为1.5Mt/a。一、保证年产量的月采采区数和工作面数。1、保证年产量的月采工作面数和采区数采区的生产能力应根据地质条件、煤层生产能力、机械化程度和采区内工作面接替关系等因素确定，当采用综合机械化采煤时，采区生产力一般为0.6~1.0Mt/a，；采用普采时，采区生产力为0.4~0.8Mt/a，爆破落煤时，采区生产能力为0.2~0.6Mt/a；表2-1各类矿井正常生产采区个数矿井设计生产能力（Mt/a）同采采区个数/个2.4，3.03~41.5，1.82~30.9，1.220.61~22、矿井达到设计生产量时采煤工作面个数⑴确定达到生产量时工作面总线长：=1500000×0.9/(6.8×1.4×924×0.95)=161m式中：B——采煤工作面总线长，m;A——矿井设计年产量，Mt/a；X——回采出煤率，可取0.9；——回采煤层总厚度，m；——煤层容重，t/m3；K2——工作面采出率，n=2时，取0.95；L——年工作面推进度L=330×n×I×φ=330×7×0.5×0.8=924m式中：330——矿井年工作日；n——日循环进度个数，个；I——循环进度，机采面采煤面截深，m；φ——正规循环系数，取0.8—1。⑵确定回采工作面个数：N=B×n/l=161×(1/250)=1.077；取整数为1，故同采工作面为1个。式中：N——回采工作面个数，个；n——回采煤层数，个；、B——采煤工作面总线长，m；l——采区工作面长度，m。⑶采区工作面配置：采区内回采工作面个数应根据煤层赋存特征，所确定的采煤工艺所确定，同时以符合合理的开采顺序，保证安全生产，提高工作面单产为原则，采区内同时生产的综采工作面宜为一个，采区内同时生产的普采工作面宜为一个，不应超过两个。⑷矿井产量的验算根据所配置同采工作面的具体条件，验算投产初期矿井生产量，验算公式如下：式中：An——矿井同采工作面产量总各，万吨Mi——第i号工作面采高，m；Li——第i号工作面年推进度，m；Ii——第i号工作面长，m；γi——第i号工作面煤的容重，t/m3；Ki——回采工作面条件，m；n——同采工作面数，个An=2×2×250×924×1.4×0.95=139.32万吨计算结果加上全矿掘进煤之和大于矿井设计年产量，但不超过1.15A，故符合要求，确定同采工作面为一个，工作面长为250m。第二章矿井开拓第一节井田内划分二、确定区段斜长和区段数目：合理的区段数，是指能保证采区区生产和接替的区段数。由于是在保证工作面长度合理的前提下划分区段，所以区段数目从另一个侧面反映了对阶段斜长的要求。为了合理集中生产，减少矿井的同时生产的采区个数，采区的生产能力一般较大，要保证采区内工作面的正常接替，区段数目多一些是比较有利的。区段斜长等于采煤工作面长度加区段平巷和护巷煤柱的宽度。采区斜长确定后，根据已确定的采区斜长，减去采区范围内应留设的其它倾斜方向的煤柱后，除以区段斜长，得到区段数目，如为整数，可按此整数划分区段，如得到的区段数不为整数，则应在合理的工作长度范围内对工作面长度加以调整，或调整其它方面参数，使区段数为一整数，多煤层联合布置采区，区段化分以主要煤层为标准，兼顾其它煤层。三、阶段划分，阶段斜长，水平数目，位置及服务年限⑴井田划分为阶段时，阶段要有合理斜长，以利于运输、通风、巷道维护、上山采用运输机时，辅助运输一般采用一段单钩串山提升，绞车滚筒直径一般不大于1.6m，根据绞车的缠绳量，阶段斜长一般不超过800m，对煤层赋存条件好，生产能力较大的采用滚筒直径2.0m绞车，有效提升距离可达900余米，根据以上分析，阶段垂高一般不按下列范围确定，缓斜、倾斜阶段垂高为150～250m，急斜煤层100～150m，倾角16°及以下煤层，瓦斯含量低，涌水量小时，应采用上、下山开采相结合的方式。采区走向长度可参考下列数值确定，采区工作面单翼布置时，走向长度一般不小于1000m，双翼布置时一般不小于2000m，高档普采的双翼采区，其走向长度一般为1000～1500m，炮采工作面，双翼走向长度一般为800～1000m。采区内要有合理的区段数目，以保证采区的正常生产和工作面接替，在我国目前条件下，缓斜煤层可按3～5个区段选取，倾斜和急斜煤层不少于2～3个区段。开采水平数目、位置应根据煤层赋存条件，阶段的划分，生产技术水平和水平接替等因素综合考虑，一般应注意以下几点：①要保证第一水平有足够的服务年限，其服务年限不应小于下表规定：表2-3第一水平服务年限表矿井设计生产能力（Mt/a）第一水平设计服务年限缓斜煤层倾斜煤层急斜煤层6.0及以上353.0～5.0301.2～2.42520150.45～0.9201515②在开采水平以上的上山斜长过大，用一阶段开采技术上有困难，安全上不可靠，或由于地质构造和煤层产状变化而使井田局部区域用某一开采水平有困难时，不考虑设计辅助水平。③为解决下山采区排水、通风和辅助提升，对某些涌水量大或阶段斜长较长的下山采区，亦可考虑辅助水平。根据上述所分析，该矿井可分为2个阶段，划分为10个采区，采区内划分4个区段，具体采区划分如下图：图2-1第二节开拓方案的选定一、确定井田开拓方式的原则首先考虑井田开拓要解决的问题：1、井筒形式、数目及配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、合理地确定开采水平数目和位置；3、布置大巷及井底车场；4、确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5、进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；⑴井筒形式的选择：如煤层赋存于较高的山岭、丘陵和沟谷地区，上山部分的煤量大致满足同类井型的水平服务年限要求时，应优先考虑采用平硐开拓，当平硐以上煤层垂高或斜长过大时，可采用阶梯式平硐开拓，一般应优先考虑垂直走向或斜长平硐开拓；当受地形条件限制时，也可采用走向平硐开拓，但要注意单翼生产的特点，适当确定井型。对于赋存较浅，