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湖南科技大学安全工程专业设计1湖南科技大学安全工程《采矿学》课程设计课程名称：姓名：学号：班级：指导教师：湖南科技大学安全工程专业设计2目录前言..........................................................................................1第一章第1章采（带）区巷道布置.................................2第一节采（带）区储量与服务年限..........................2第二节采（带）区内的再划分....................................3第三节采（带）区内准备巷道布置及生产系统.......7第四节采区中部甩车场或带区下部平车场线路设计10第二章采煤工艺设计...........................................................8第一节采煤工艺方式的确定......................................12第二节工作面合理长度的确定..................................11第三节采煤工作面循环作业图表的编制.................12附表与说明参考文献....................................................................................25结束语........................................................................................25湖南科技大学安全工程专业设计1前言1、目的（1）《采矿学》是研究矿床开采的综合性技术学科，是安全工程专业矿山安全方向的核心课程和主干课程，该课程以煤矿地下开采为重点，主要讲授矿山开采的基本理论、现代化矿井的采矿方法、准备方式、开拓方式、矿井开采及设计的基本原理和主要方法。（2）通过本课程的课程设计，使学生全面和系统了解矿井生产系统、生产环节和开采技术，并掌握采矿原理、现代化采矿技术，为以后的工作奠定基础。（3）培养学生进行采煤工艺设计、采区、盘区或带区设计及矿井开采设计的初步能力；初步锻炼学生编写采矿技术文件（包括编写设计说明书及绘制设计图纸）的能力，为毕业设计奠定基础；并为今后研究开采问题或进矿井开采设计打下理论基础。注释：此课程设计主要是根据已知条件,设计矿井的开拓方式、采煤方法、采煤工艺等。设计中要求严格遵守和认真贯彻《煤炭工业设计政策》、《煤矿安全规程》、《煤矿工业矿井设计规范》杜计平、孟宪锐主编，《采矿学》王青、史维祥主编《采矿学》以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策，综合分析评价各种可行方案,并选择一种最优的方案。1、设计题目的一般条件：某矿第一开采水平上山阶段某采（带）区自下而上开采m1、m2、m3煤层，煤层厚度、层间距及顶板岩性见综合柱状图。该采（带）区走向长度3000m，倾向长度900m，采（带）区内煤层赋存平稳，地质构造简单，无断层，m1煤层属简单结构煤层，硬度系数f=2，m2和m3煤层属中硬煤层。各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。设计矿井的地面标高为+30m，煤层露头为-30m。第一开采水平为该采（带）区服务的一条运输大巷布置在m3煤层底板下方25m处的稳定岩层中，为满足该采（带）区生产系统所需的其它开拓巷道可根据不同的采煤方法而由设计者自行决定。2、设计题目的煤层倾角2条：湖南科技大学安全工程专业设计2(1）设计题目的煤层倾角条件一：煤层平均倾角为12°（2）设计题目的煤层倾角条件二：煤层平均倾角为28°3、设计生产能力：180万t/a。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一、煤层埋藏条件井田范围内煤层厚度m1=3.9m,m2=2.8m，煤层倾角α=17°，层间距H=10m,表土层厚30m;风化带深度10m;m1煤层顶板为砂质页岩，底板为砂岩；m2煤层顶板为砂岩，底板为粉砂岩，地面标高+220m,煤层埋藏稳定。二、井田内主要地质构造:井田无较大构造。三、煤层技术指标煤层容重γ1=γ2=1.35t/m3。煤质中硬，坚固性系数f=2~3。四、煤层开采技术条件:矿井正常涌水量Q正=200m3/h；矿井最大涌水量Q大=300m3/h；矿井相对瓦斯涌出量q=7.5m3/d·t;煤尘有爆炸性，煤有自燃性,煤层自然发火期11个月。五，煤层顶、底板岩性详见表1-1表1-1煤层顶、底板岩性表序号煤层名称倾角（°）煤层厚度（m）层间距（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1m1173.9101.352~35.27砂质页岩砂岩湖南科技大学安全工程专业设计32m2172.8101.352~33.78砂岩粉砂岩第二节井田范围及储量一、井田煤炭赋存情况（井田范围）井田范围内，沿走向长8000m,倾向长2600m,井田内煤层面积为20.8km2,井田面积为19.89km2。二、矿井储量1、矿井工业储量矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质堪探煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前即可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量是地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和112b、边际经济的基础储量2M11和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部分，归类为矿井工业资源储量。计算方式如下：ZC=hAγ式中h—煤层厚度，m;A—煤层面积，m2;γ—煤层容重，t/m3(1)m1煤层矿井工业储量为ZCM1=h1Aγ1=3.9×2.08×107×1.35=10951(万吨)(2)m2煤层的矿井工业储量为ZCM2=h2Aγ2=2.8×2.08×107×1.35=7862(万吨)湖南科技大学安全工程专业设计4总工业储量为ZC=ZCM1+ZCM2=10951+78602=18813(万吨)2、矿井设计储量矿井设计储量是指矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物，建筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失后的储量。其中,井田境界煤柱损失，可按设计矿井一侧，按20m留设。煤层露头一侧风化带深度10m,所以应再留设煤柱20-10=10m。矿井设计储量ZS=ZC－P式中ZS—矿井设计储量，万吨ZC—工业储量P—永久煤柱损失量(1)对m1煤层：井田境界煤柱损失P1=8000×(20+10)×3.9×1.35+(2600－30)×20×2×3.9×1.35=180.5(万吨)ZS1=ZCM1－P1=10951-180.5=10770.5(万吨)(2)对m2煤层：井田境界煤柱损失P2=8000×(20+10)×2.8×1.35+(2600－30)×20×2×2.8×1.35=129.5(万吨)ZS2=ZCM2－P2=7862-129.5=7732.5(万吨)井田境界煤柱损失P=P1+P2=180.5+129.5=310(万吨)矿井设计储量ZS=ZS1+ZS2=10770.5+7732.5=18503(万吨)3、矿井设计可采储量矿井设计可采储量是矿井设计储量减去工业场地保护煤柱，矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱量后乘以采区采出率的储量。工业场地保护煤柱的计算表1-2矿井工业场地占地指标井型与设计能力（万吨/年）占有面积指标（公顷/10万吨）湖南科技大学安全工程专业设计5240~3000.7~0.8120~1800.9~145~901.2~1.39~301.5备注：占地面积指标中、小型井取大值，大型井取小值工地场地占地面积=设计生产能力×占地指标面积设计生产能力180万吨/年，则工业广场占地面积为S=18×0.9=16.2（公顷）=0.162km2假设工业场地为长方形，长为500m,宽为324m，按照《建筑物、水体及主要巷道煤柱留设与压煤开采规程》，用垂直断面法计算工业场地煤柱损失如下：通过上图可算得工业场地煤柱损失P3=331(万吨)P4=238（万吨）设计可采储量Zk=（M－P）CZk—设计可采储量，万吨M—工业储量，万吨P—永久煤柱损失量，万吨C—采区采出率，厚煤层取75%，中厚煤层取80%，薄煤层取85%，本设计可取Cm1=80%，Cm2=75%。湖南科技大学安全工程专业设计6由于工业场地、矿井井下主要巷道等煤柱损失与井田开拓方式、采煤方法有关，其煤柱损失量在开拓方式、采煤方法确定后才能确定，为便于利用矿井可采储量初步确定矿井井型，上述永久煤柱损失与工业场地、井下主要巷道煤柱损失等，可暂时按工业储量的5%~7%记入，初算矿井可采储量。本井田风化带的厚度为10m，可以做防水煤柱，故无需留设防水煤柱。可采储量的详细计算结果如表1-3表1-3矿井可采储量计算表煤层工业煤柱损失(万吨)矿井设矿井设湖南科技大学安全工程专业设计7名称储量(万吨)断层井田境界工业场地合计计储量(万吨)计可采储量(万吨)m1109510180.5331511.510770.58351.6m278620129.5238367.57732.55621合计1881303105698791850313972.6第三节矿井年产量及服务年限一、矿井工作制度矿井工作日为330天，采用三八制作业，边采煤边准备，每天净提升时间为16小时。二、矿井年产量及服务年限全矿井可采储量为，考虑采用1.4的备用系数，矿井设计生产能力为180万吨/年矿井服务年限T=ZK/A·K式中ZK—可采储量，万吨A—年产量，万吨K—备用系数，取K=1.4T—服务年限，年按上式算得服务年限T=13972.6/180×1.4=55.4年矿井生产能力主要是根据可采储量，煤层赋存条件，开采技术条件，技术装备和管理水平以及国家需煤情况而定。井田可采储量是基础，煤层赋存条件是关键。本煤田煤层埋藏稳定，无大的地质构造，储量大，建设一个年产180万吨的矿井，完全满足国家要求的服务年限，因此，根据本井田的条件，设计180万吨/年的矿井是可行的。计算结果与矿井井型和服务年限表对照知T50，故本设计满足要求表1-4矿井井型和服务年限表井型矿井设计生产能力新矿井服务年限(a)改扩建后矿井湖南科技大学安全工程专业设计8(Mt/a)服务年限(a)大型6.0Mt/a及以上70603.00～5.00Mt/a60501.20～2.40Mt/a5040中型0.45～0.90Mt/a4030小型0.30Mt/a及以下由各省煤炭厅(局)自定由各省煤炭厅(局)自定备注：改扩建矿井的服务年限不应低于同类型新建矿井的50%第二章井田开拓第一节井田内划分一、保证年产量的同采采区数和工作面数及区段斜长及数目1、保证年常量的同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阶梯关系等因素确定，当采用综合机械化采煤时，采区生产能力一般为0.6~1.0Mt/a；采用普通机械化采煤时，采区生产能力为0.4～0.8Mt/a，爆破落煤时，采区生产能力一般为０.２～０.６Mt/a．各类矿井正常生产的采区个数一般按表２－１规定表２－１矿井同时生产的采区数矿井设计生产能力（Mt/a）采区个数（个）２.４、3.02～３１.５、１.８２～３１.２及以下１～２２、矿井达到设计产量时采煤工作面个数（1）达到设计产量时工作面总数长湖南科技大学安全工程专业设计9B=AX/∑m·γ·L·k3式中B—采煤工作面总线长，m；A—矿井设计年产量，t/a；X—回采出煤率，可取0.9；∑m—同采煤层总厚度，mγ—煤层容重，t/m3k3—工作面采出率，97%，95%或93%L—年推进度，L=330·n·I·Φ式中n—日循环数，个330—矿井年工作日，天I—循环进度，mΦ—正规循环系数，0.8~1按上述计算B=180×104×0.9/(3.9+2.8)×1.35×1188×0.95=159m其中，L=330×5×0.8×0