采矿工程课程设计

采矿学课程设计设计题目采矿工程助学院校河南理工大学自考助学专业采矿工程姓名王晓飞自考助学学号成绩指导教师签名河南理工大学成人高等教育年月日前言基础条件第一章巷道断面设计选择巷道断面形状选择确定巷道净宽度确定巷道拱高确定巷道壁高确定巷道净断面面积和净周长用风速校核巷道净断面面积选择支护参数选择道床参数确定巷道掘进断面面积布置巷道内水沟和管线计算巷道掘进绘制巷道断面施工图第二章课程设计的收获和建议参考资料原始条件井田境界井田走向长度煤层倾斜长度煤层埋藏特征煤层厚度煤层倾角层间距表土层厚风化带深度煤层顶板为砂质页岩底板为砂岩煤层顶板为砂岩底板为粉砂岩煤层埋藏稳定井田无较大构造地面标高煤的容重矿井开采技术条件矿井正常涌水量正矿井最大涌水量大矿井相对瓦斯涌出量煤有自燃性自然发火期个月煤尘有爆炸性第一章井田地质特征矿井储量及设计生产能力井田地质特征煤层埋藏条件煤层厚度煤层倾角层间距表土层厚风化带深度煤层顶板为砂质页岩底板为砂岩煤层顶板为砂岩底板为粉砂岩煤层埋藏稳定井田无较大构造井田内的主要地质构造断层性质和要素褶曲分布形态矿井开采技术条件矿井正常涌水量正矿井最大涌水量大矿井相对瓦斯涌出量煤有自燃性自然发火期个月煤尘有爆炸性表煤层及顶底岩性特征序号煤层名称倾角煤层平均厚度层间距容重硬度煤层生产率围岩性质备注顶板底板砂质页岩砂岩砂质页岩砂岩井田范围及储量井田范围沿走向长度沿倾斜长度井田内煤层面积矿井工业储量勘探精查地质报告提供的能利用储量中的三级储量矿井工业储量矿井设计储量储量计算的方法采用地质块段法和煤层底板等高线综合方法计算储量计算公式为工业式中工业矿井工业储量块段水平面积块段采用煤层的平均厚度煤的容重取每一块段的平均倾角工业万如表矿井工业储量汇总表地质开采条件储量级别比例井型简单中等复杂大型中型小型大型中型小型中型小型井田内级储量占总储量的比例第一水平内级储量占本水平储量比例不作具体规定第一水平内级储量占本水平储量的比例不作具体规定不要求表矿井高级储量比例矿井工业储量汇总表煤层名称工业储量万吨备注戊符合总计符合矿井设计储量矿井设计储量既为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地面建筑物构筑物的保护煤柱所占煤柱损失后的储量因矿区内村庄全部搬迁无须保护煤柱故储量为设计工业断层防水境界保护煤柱一般为取境界万防水煤柱由于南部露头处风化带深故风化带可兼作安全防水煤柱另留煤柱隔离风化带煤层与可采煤层防水万矿井设计可采储量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后乘以采区回采率即是矿井设计可采储量矿井中设计可采储量可采工业式中可采矿井设计可采储量万工业矿井工业储量万永久煤柱工业场地主要巷道保护煤柱之和万采区采出率取工业广场保护煤柱计算根据采矿工程专业实际教学大纲及指导书表矿井工业广场占地面积指标年产万的矿井工业广场占地面积指标为公顷则工业广场长宽根据测量学采矿学开采损害学有关知识及查采矿设计手册利用垂直剖面法计算煤柱保护煤柱计算公式工业平式中工业工业广场保护煤柱石万平煤柱平面面积煤层厚度煤的容重煤层倾角查得该矿有关移动角分别为下山移动角上山移动角走向移动角松散层移动角松散层厚度为如下表表工业广场保护煤柱设计参数表煤层倾角煤厚埋深长方形的面积为工业广场总占地面积为煤层在保护范围中央处的埋藏深度地面标高为零松散层厚煤层厚度查表确定护围带厚度为作图如下确定梯形的面积为保护煤柱压煤面积确定计算得保护煤柱计算压煤储量为工业万吨工业广场保护煤柱计算图因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起煤柱损失量待第三章井田开拓第四章采煤方法缺点后才能确定为了方便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蜘蛛眼巷道煤柱损失等可暂按工业储量的计算本次设计取所以井下主要巷道保护煤柱压煤储量为巷道工业工业式中巷道巷道压煤储量万工业矿井工业储量万工业工业广场压煤储量万代入数据得巷道万矿井设计可采储量可采工业可采万矿井设计可采储量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煤量后乘以采区回采率的储量矿井设计生产能力及服务年限矿井工作制度根据技术政策第条规定上矿井工作日天每天净提升时间为小时其中两班生产一班准备每班工作个小时矿井设计生产能力矿井生产能力主要依据矿井地质条件煤层赋存情况处理开采条件设备供应以及国家需煤等因素确定对于储量丰富地质构造简单煤层生产能力大开采条件好的矿井应建设大型矿井当煤层赋存深表土层很厚井筒需要特殊施工时为扩大井田开采范围减少开凿井筒数具节约建井工程和降低吨煤设资以建设大型矿井为宜而对于条件稍差的情况应考虑设计中型矿井依据井田资源条件和对资源的分析具备中型矿井开发条件同时结合按期生产采掘接替应变能力稳产和增产为保障可持续发展的创造条件综合评价初期投资少吨煤投资和万吨掘进率低经济效率好等技术条件参考煤矿设计手册各类矿井型特征初步确定矿井设计生产能力为万矿井服务年限矿井服务年限按下式计算可采式中矿井服务年限可采矿井可采储量万矿井生产能力万储量备用系数取代入数据得按设计规范规定井型万的矿井的服务年限至少故满足设计规范规定初步确定该矿井生产能力为万符合要求第二章井田开拓井田内划分根据目前开采水平一般小型矿井走向长度不小于中型矿井走向长度不小于大型矿井走向长度不小于井田划分阶段时阶段斜长要利于运输通风巷道维护等在井田范围内沿着煤层倾向按一定标高将煤层划分为若干平行于走向的长条部分每个长条部分成为一个阶段通常将设有井底车场阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平称开采水平简称水平根据矿区的地质长期条件煤层赋存状态等因素由于本矿煤层倾角南部较大为而背部较为平缓为左右故将矿区初步划分为二个水平第一水平垂高含二个阶段采用采区上下山开采上山倾斜长下山斜长每个采区布置若干区段第二水平垂高包含一个阶段采用条带式倾斜长壁采煤法倾斜开采条带斜长上山部分一般在阶段内沿煤层走向划分若干个具有独立的生产系的带区带区内划分若干个倾向分带每个分带布置一个工作面一个带区由两个分带组成初步设定第一水平服务年限的计算如下根据公式水平式中第一水平服务年限第一水平可采储量万矿井生产能力储量备用系数取由此验算服务年限如下水平万水平第一水平服务年限符合要求井田划分为阶段或盘区确定阶段斜长阶段数目或盘区上山或下山斜长确定水平数目位置和高度计算水平服务年限阶段内的布置方式及参数采区分段和分带开拓方案的选定根据煤层赋存条件开采技术水平分析选择进入地下的方式以及相应的井底车场型式根据上述所提出的水平数目阶段内布置井筒型式等提出个技术上可行的开拓方案说明书附各开拓方案插图图中标明井筒位置深度开拓巷道通风系统等经过技术分析比较选择技术上最优和安全性最好的方案根据以上地质资料的分析以及现有的生产开采技术综合本矿的实际情况提出以下两种的技术上可行的开拓方案方案比较分析方案一两水平延深开拓优点以充分利用原有设备和设施提升系统单一转运环节少管理方便经营费用低缺点原有井筒同时担负生产和延深任务施工与生产相互干扰主井接井时技术难度大矿井将短期停产延深两个井筒施工组织复杂为延深井筒需凿一些临时工程延深提升长度增加能力下降可能需更换提升设备方案二立井两水平暗斜井延伸开拓优点生产与延伸相互不影响暗斜井的位置方向倾角及提升方式均可不受原井筒限制缺点增加了提升运输环节和设备通风系统复杂不便管理运转环节多一般适用于受地质及水文条件限制向下延伸井筒不符合原有提升设备不能满足要求又没条件更换提升设备延伸原井筒在技术上经济上不合理综合各方面情况确定第二种方案比第一种方案在技术上难度上太大不予考虑重点对第一种方案和第二种方案进行经济比较方案的经济比较经济合理是指所选的方案吨煤生产能力的基建投资少特别是初期投资少特别是初期投资少劳动生产率高吨煤生产费用低矿井建设时间短投资效益好投资回收期短利润高计算各方案不同项目包括基本建设费用生产经营费用建井工程量和生产经营工程量在经济比较时作以下说明两种方案第一水平开拓几乎相同故只对第二水平开拓立井延伸和暗斜井延伸不同项目进行比较两种方案的各斜井巷布置基本相同且这些斜井的掘进单价近似相同即两方案条带斜长下山的巷道掘进费用相同因此不作比较立井大巷石门以及斜巷下山的辅助运输费用均按运输费的进行估算各方案工程量计算表方案项目方案方案工程量工程量初期主井井筒副井井筒井底车场运输大巷主要石门后期主井井筒暗斜井副井井筒暗斜井石门井底车场运输大巷基建费用表方案项目方案方案工程量单价元每米费用万元工程量单价元米费用万元初期主井井筒副井井筒井底车场运输大巷主要石门后期主井井筒暗斜井副井井筒暗斜井井底车场石门运输大巷生产经营工程量表方案方案确定方案经过计算从表中可知方案费用与方案费用多用了万元又考虑到该矿井田下部有有含水层暗斜井生产与延伸相互干扰少系统简单且能力较大可充分利用原有井筒的能力因此本设计最终确定选用方案的开拓系统即立井加暗斜井采区式开拓开采顺序开采顺序在井田的范围内采区的开采顺序采用前进式开采从井田中央开始向井田两翼推进采用上下山开采时先开采上山部分煤层后开采下山部分煤层对于煤层先开采浅部煤层后开采深部煤层先开采优质煤再开采次品煤根据以上所述原则结合本矿井情况确定先开采第一水平西翼上山部分的浅部煤层然后开采东翼上山部分煤层再开采西翼下山部分煤层最后开采东翼下山部分煤层第一水平煤层快开采完闭后提前准备第二水平煤层以保证工作面的接替的矿井的稳产第二水平采用条带式开采采用后退式开采即从边界向中央推进同采区数目和回采工作面采区的生产能力应根据矿井的地质条件煤层厚度机械化程度和采区内工作面接通替关系等因素确定本设计采用综合机械化采煤生产能力可达到万查表矿生产能力采区个数个项目工程量工程量立井二水平提升万暗斜井石门运输万排水万以下根据表得出本矿井同时生产采区一个即可保证年产量确定达到设计产量时工作面总线长式中采区工作面长矿井设计年产量回采出率可取同采出煤数厚度煤层容重工作面采出率取年推进度式中矿井年工作日天晶循环数个循环进度由此所以确定同采工作面个数式中同采工作面个数工作面总长同采煤层数回采工作面长度因此可确定同采区工作面为个工作面配置采区内同采工作面数目应根据煤层赋存条件特征所确定回采工艺等确定同时还应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普采工作面为两个不应该超过三个因此本矿设计同时生产采区一个同时生产工作面为一个采用综合机械化采煤方式进行回采矿井产量的验算式中矿井同采工作面产量总和万第号工作面采高第号工作面年推进度第号工作面长第号工作面煤的容重同采工作面数个回采工作面采出率所以万掘进煤量则实际产量为万大于小于符合要求确定同采工作面为一个工作面总长为第三章采煤方法选择确定采煤方法本矿井单一煤层厚煤层厚度煤层倾角煤尘爆炸性指数为煤层顶板为砂质页岩底板为砂岩煤层顶板为砂岩底板为粉砂岩煤层埋藏稳定井田无较大构造矿井正常涌水量正矿井最大涌水量大矿井相对瓦斯涌出量煤有自燃性自然发火期个月煤尘有爆炸性结合上述可参照的采煤方法确定在第一水平采用采区式单一走向长壁采煤法在第二水平采用条带式采煤法两个水平都采用一次采全部综合机械化开采采空区用全部垮落法处理采区巷道布置设计采区位置主要参数布置采区巷道是为了把回采工作面矿井主要开拓巷道联系起来构成运输通风动力供应材料供应等系统保证工作面连续不断的生产采区上山数目可根据采区生产能力和矿井地质条件确定一般情况下两条当采区生产能力较大瓦斯涌出量较大的情况下也可设置三条或四条本矿井为低瓦斯矿井该采区生产能力较大故设计二条上山轨道上山运输上山本采区只有一组开采煤层开采深度小顶底板岩石比较稳定硬质属中硬用水量小可考虑将回风上山布置在煤层中煤层底板属中粗砂岩将轨道上山和运输上山布置在煤层底板中以保证巷道的搭接便于物料和煤炭的运输两条巷道都布置在采区中央上山布置的倾角与煤层倾角基本一致为巷道断面形状为半圆拱形采用锚喷支护净断面积为区段平巷的布置设计采区拟采用综采一次采全高只需在区段煤层底板布置两条区段平巷一条布置胶带运输机负责运输工作面落煤兼作进风巷一条布置标准轨道负责辅助运输行人兼作回风巷区段平巷断面面积为梯形采用锚网支护净断面积为联络巷的布置采区联络巷主要用于采区上山与区段平巷之间的联络巷道采区轨道上山与区段回风平巷之间用采区车场和石门联络运输上山与区段运输平巷之间用溜煤眼联络采区轨道上山与区段运输平巷之间用采区车场和石门联络但在石门中必须装设相互连锁的两道双向风门联络巷道断面形状为半圆拱形采用锚喷支护方式净断面积为采区内同采工作面的个数及位置在首采区内设计一个采煤工作面即可满足整个矿井的产量首采工作面位于首采区的左翼最上部西南面均为井田边界所采煤层为全矿井最浅部分首采工作面投产的同时开始准备右翼的工作面一般应按对角跳采的顺序安排工作面的总长度为采区车场形式选择采区上部车场形式选择采区上部车场的选择主要是根据绞车房的布置和维护条件当阶段回风巷以上为采空区和松软风化带时采用平车场设计采区紧邻松软风化带可采用平车场作为采区上部车场如图所示运输上山轨道上山回风石门回风大巷绞车房甩车场图采区上部车场示意图采区中部车场形式的选择开采单一薄及中厚煤层多用绕道式车场故本设计采区中部车场采用绕道式车场如图轨道上山运输上山区段回风巷绕道风门如图采区中部车场采区下部车场形式的选择采区下部车场由采区装车部和辅助提升下部车场组合而成本设计采区在大巷运输采用装车线路通过式下部车场辅助提升下部车场采用卧式底板绕道车场如图采区下部车场轨道上山运输上山下部车场绕道运输大巷采区煤仓图采区下部车场采区硐室采区硐室包括采区煤仓采区绞车房和采区变电所采区煤仓采面煤仓选择井巷式的垂直式煤仓圆形断面直径高度为确定其合理的煤仓容积煤仓容量取决于采区生产能力而采区生产能力为故采区煤仓的容积拟定为煤仓的支护方式煤仓与大巷连接处必须加强支护在煤仓下部收口处四周敷设数根钢梁灌入混凝土与大巷支护连为一体煤仓硐室采用混凝土砌壁壁厚为如图采区煤仓上部收口仓身下口漏斗溜吸闸门图采区煤仓绞车房应选择在围岩稳定无淋水矿压小和容易维护的地点在满足施工安装和提升运输要求前提下绞车房应尽量靠近变坡点以减少工程量绞车房的高度为断面形状和支护设计为半圆拱型采用锚喷支护喷厚变电所采区变电所是采区供电的枢纽合理确定采区变电所位置及尺寸是保证采区正常生产减少工程费用的措施变室应设在采区用电负荷的中心并靠近有轨道运输的巷道同时采区的工作面应采用移动变电站采区变电所采用不可燃材料支护且采用锚喷支护的形式地板采用水泥混凝土高出邻近巷道要有的坡度以防矿井水流入室内硐室内一般不设电缆钩电缆沿墙敷设电缆穿过密闭门处需要套管保护采区生产系统包括采区运输通风供电系统及选用设备型号采区运输系统运煤路线工作面刮板输送机转载机区段运输平巷区段溜煤眼运输上山采区煤仓运输大巷井底车场主井地面运料及设备路线地面副井井底车场石门运输大巷采区下部车场轨道上山上部车场工作面新鲜风流路线副井井底车场石门运输大巷采区下部车场运输上山区段运输平巷工作面乏风路线工作面区段回风巷回风石门总回风大巷风井掘进工作面所需风流由局部风扇供给供电系统高压电缆由井底中央变电所经运输大巷采区下部车场轨道上山采区变电所供给移动变电站各点用电设备供水系统采掘工作面平巷及上山输送机转载点所需的防尘喷雾用水分别有地面储水池以专用管路供本节附采区巷道及设备布置平面剖面图比例或回采工艺及安全技术措施回采工艺工作面煤层倾角为煤层厚度为顶底板属中等稳定类型根据煤层和顶板条件选择合理型号的采煤机运输机和液压支架在选择的时候注意三大设备以及运输顺槽的运输和其他设备在生产能力和空间上的配合根据本采面的具体情况选择设备如下采煤机参数表型号采高截深倾角滚筒直径功率刮板输送机参数表型号长度运输能力刮板链速链条形式中双链压支架参数表型号支撑高度中心距工作阻力初撑力适应倾角型转载机型可伸缩式胶带输送机轮式破碎机型移动变电站采煤机进刀方式双向割煤往返一次割两刀完成两个循环整个工作面倾向长进刀方式工作面端部割三角煤斜切进刀方式安全技术措施根据设计矿井瓦斯涌出量煤尘爆炸性煤尘自然发火矿井涌水等自然情况依据实习矿井在防治灾害的经验煤矿安全规程的有关规定提出具体的并有针对性的矿井主要安全措施该矿为低瓦斯矿井煤尘有爆炸性自燃发火个月矿井由于开采深度较大地温高为了改善井下工作条件需要进行降温调节井下空气作好一通三防的安全工作编制工作面循环图表确定循环方式和作业形式编制循环作业图表劳动组织表本节附采煤方法示意图插图内容包括工作面布置图顶板管理说明图爆破说明图表循环作业图劳动组织表工作面主要技术经济指标表作业方式表劳动组织表如下序号工种班次合计一班二班检修班机组司机移架工泵站司机电工机组检修支架检修泵站检修电检修端头工溜子检修维修工记录员送料工班长井下保管材料员队长合计图正规作业循环图表主要技术经济指标顺序名称单位指标矿井设计生产能力年产量日产量矿井服务年限矿井设计工作制度年工作天数天日工作班数班煤质牌号中灰低硫贫瘦煤灰分挥发分硫分水分发热量储量地质储量万可采储量万煤层情况可采煤层层可采煤层总厚度平均煤层倾角度煤的容重井田范围走向长度倾斜宽度井田面积开拓方式立井多水平开拓图工作面布置图参考资料吴再生等编井巷工程北京煤炭工业出版社刘刚井巷工程徐州中国矿业大学出版社东兆星等编井巷工程徐州中国矿业大学出版社国家煤矿安全监察局煤矿安全规程修改