采矿课程设计

摘要

本设计基于响水煤矿地质条件，设计煤层为2号煤层，采区设计年产量为1.20Mt/a。

采区内2号煤层厚5-6.5m，平均6m，倾角6°-8°，平均7°左右，局部含夹矸，结构较简单、稳定，属于低瓦斯煤层。经计算，采区工业储量3223.16Mt，保护煤柱损失量300.27Mt，设计可采储量2922.89Mt。

根据采区地质条件，提出三个技术上可行的准备方案。方案一：一煤一岩上山；方案二：两条岩石上山；方案三：两条煤层上山。通过技术经济比较，最终确定使用方案二。为保证单个工作面产量达到采区设计生产能力，计算出工作面长度为200m。工作面采用“三八”制作业，两班割煤、一班检修，截深0.6m，每个采煤班割2刀。采用沿空留巷技术，区段间不留煤柱。经计算，采区实际生产能力为1.26Mt/a，服务年限为24.4年。

设计采用综采工艺，采高6m，用全部垮落法处理工作面的采空区，通风方式为U 型通风。根据生产技术条件及三机配套原则，确定工作面设备为：采煤机型号MG300-W、液压支架型号ZZ4400/18/38，刮板输送机型号SGZ-764/264。

关键词：2号煤层；采区布置；综采工艺；U型通风；沿空掘巷。

ABSTRACT

This design is based on the xiangshui mine geological conditions, the design of 2 # coal seam of coal seam, the mining area design annual production capacity of 1.20 Mt/a.

Within the mining area no. 2 coal seam thickness of 5-6.5 m, an average of 6 m, 6 ° ~ 8 °inclination, an average of around 7 °, local containing dirt band, structure is simple, stable, belongs to the low coal seam gas. Through calculation, the mining area industrial reserves 3223.16 Mt, protective coal pillar loss 300.27 Mt, design of recoverable reserves of 2922.89 Mt.

According to the mining geological conditions, the paper puts forward three feasible in technique preparation plan. Solution a: a coal rock up the hill; Scheme 2: two rock up the hill; Solution 3: two coal seam up the hill. Through the technical and economic comparison, finally determined using scheme 2. In order to ensure the production capacity of a single working face production reaches mining area design, calculate the working face length of 200 m. Face adopt \"38\" manufacturing, two class cut coal, a class of overhaul, and cut 0.6 m deep, each coal class 2 cutter. By adopting the technology of along the empty left lane, section between the coal pillar. By the calculation, the actual mining production capacity of 1.26 Mt/a, length of service is 24.4 years.

6 m design using fully mechanized process, mining height are broken, with the working face goaf caving method, all the data, for the u-shape ventilation ventilation way. According to the production technological conditions and principles of form a complete set of compressors, determine the equipment as follows: the coal mining machine number, hydraulic support model ZZ4400 MG300 - W / 18/38, scraper conveyor type SGZ - 764/264.

Key words: no. 2 coal seam; Mining area layout; Fully mechanized process; U-shaped ventilation; Roadway driving along goaf.

目录

六盘水师范学院矿业工程系课程设计任务书 (Ⅰ)

摘要 (Ⅲ)

ABSTRACT (Ⅳ)

目录 (Ⅴ)

第一章采区地质特征 (1)

1采区概况 (1)

1.1井田位置及交通 (1)

1.2地形地貌 (2)

1.3气象 (2)

1.4地表水 (3)

1.5地震 (3)

2采区储量计算 (3)

2.1采区的工业储量及可采储量 (3)

2.2采区采出率 (2)

第二章采区巷道布置 (5)

1采区巷道布置初选及可行性方案确定 (5)

1.1采区布置方案 (5)

2.1采区巷道布置 (5)

2确定采区巷道布置的最优方案 (8)

2.1上山布置 (8)

2.2区段划分及区段平巷 (9)

2.3采区车场及硐室 (11)

第三章采煤方法、采区生产能力及服务年限 (12)

1开采程序 (12)

1.1开采顺序 (12)

2采煤方法与采煤工艺 (12)

2.1采煤方法的确定 (12)

2.2采煤工艺方式的确定 (12)

2.3回采工艺方式 (12)

3采区工作面配备及生产能力验算 (13)

3.1工作面生产能力 (13)

3.2回采工艺设备选择 (14)

4采区生产能力采区服务年限 (14)

4.1采区生产能力 (14)

4.2采区服务年限 (15)

第四章采区生产系统及机电设备配备 (16)

1采区生产系统 (16)

1.1运煤系统 (16)

1.2运料系统 (16)

1.3通风系统 (16)

1.4排水系统 (16)

2安全技术措施 (16)

2.1机电设备配备 (16)

2.2安全技术措施 (16)

第五章采区经济技术指标 (17)

主要参考文献 (18)

第一章采区地质特征

1 采区概况

1.1井田位置及交通

1.1.1位置

井田位于盘县南部，行政区划属响水镇、大山丫镇和忠义乡管辖。矿井的地理坐标为：东经104°33′15″-24°42′00″，北纬24°30′00″-25°32′30″。位于响水河边，与南昆铁路威红支线小雨谷站及盘南电厂毗邻。

图1-1 井田交通位置图

1.1.2交通

井田内交通方便，南昆铁路威（舍）红（果）段从井田西部沿响水河经过，并建有小雨谷站，盘（县）兴（义）公路由井田东部的大山镇经过，大山镇距盘县59km。另外，井田西部的响水至威箐、水塘、盘县有公路相通，全程60 km，响水镇至大山镇有简易

公路相通，距离14km。

1.2地形地貌

本井田地貌属构造—剥蚀地貌，发育单面山。含煤地层与其上覆飞仙关组、下伏峨眉山玄武岩组构成宽缓的单斜谷，其走向与地层走向基本一致。单斜谷前、后两坡冲沟均较发育。局部地段发育滑坡、崩塌及剥落等坡地重力地貌；地形平缓开阔地带属溶蚀构造为主的岩溶地貌，常见溶蚀洼地、漏斗、溶洞及落水洞等岩溶形态。整个井田地貌形态为中部高两翼低的展布形态。最高点为井田东部的大山丫，标高+2153.76m，最低点位于西部响水河河谷，标高+1355m，相对高差为798.74m。地质情况见综合柱状图1-1。

图1-2

1.3气象

井田内气候温和湿润，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，属亚热带高原性季风气候区。年平均气温15.2℃，极端最高气温36.7℃，极端最低气温－7.9℃；年平均降雨量1382.9mm，最大2105.5mm，最小791.5mm，降雨多集中在5～10月份，约占全年的87.8%。

风向以东北风为主，也常见西南风，历年最大风速24m/s；最大风力≥8级。最大风速和最大风力多为西南风，一般出现在每年的春季和夏季。雪凌11月至竖年4月间，冻结期12月至竖年2月，雪凌线在+1700m以上。

1.4地表水

本井田河流属珠江水系，南盘江上游支流，为山区雨源型河流，流量随季节变化大，雨季山洪飞瀑，河水暴涨暴落，枯季流量深微。井田内主要河流有响水河、铁厂河、鲁楚河、雨谷小河等。响水河为井田内最大河流，枯季流量1.47m3/s，丰水期流量200～250m3/s。

1.4.1地面河流

本井田河流属珠江水系，南盘江上游支流（黄泥河），为山区雨源型河流。流经本区的主要河流：响水河、铜厂河、马依河等。枯季流量分别为 1.47m3/s、0.039m3/s、

0.0379m3/s。

1.4.2水库

矿井附近现有水库5座，分别为清底河水库（库容620万m3）、沙坝水库（库容105万m3）、大滥滩水库（库容45万m3）、跳马河水库（库容7.5万m3）、滑石水库（库容15.6万m3）。均为农灌水库，其中清底河水库、沙坝水库水质、水量均可满足矿井用水，但距离矿井较远，引水工程量大，且存在与农业争水问题。拟建的响水水库，位于矿井主场地西面，距主场地约750m，为盘县响水电厂供水水源。根据国家电力公司贵阳勘测设计研究院2001年1月“盘县响水火电厂（扩容）供水水源规划设计报告”，除去响水电厂取用水量后，响水水库剩余水量能够满足本矿井用水要求。

1.5 地震

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001），该矿井抗震设计基本地震加速度值为0.05g，地震烈度为Ⅵ度。

2 采区储量计算

2.1采区的工业储量及可采储量

工业储量和可采储量在本设计中，设计采区的储量及是第一阶段的储量。该采区的面积为3808496.545m2，除去留设采区的边界煤柱外，可得到采区的可采储量的面积为

3453696.545m2。

所以采区的工业储量为：

Q2

工＝α

γcos

÷

?

?M

S＝3808496.545×6×1.4÷0.99＝ 3223.16万t

根据所留设的采区边界保护煤柱，可得采区的可采储量的面积为3453696.545㎡。所以采区的可采储量为：

Q2

可＝α

γcos

÷

?

?M

S＝3453696.545×6×1.4÷0.99＝2922.89万t 采区内的保护煤柱损失量为： 3223.16－2922.89＝300.27万t。

2.2采区采出率

采出率是指工业储量中，设计或实际采出的那一部分储量，约占工业储量的比例，以百分数表示。

采区的采出率为：

（采区工业储量－开采损失）/采区工业储量×100％（3-1）

采区的工业储量为 3223.16万t；开采损失主要有：工作面的落煤损失为工业储量的3％～7％，该采区取4％，所以落煤损失为128.92万t；采区内煤柱的损失为300.27万t。所以总的开采损失为429.19万t。

所以采区的采出率为：（ 3223.16－429.19）/2922.89×100％＝96%。

第二章采区巷道布置

1 采区巷道布置初选及可行性方案确定

1.1采区布置方案

本阶段的采区，主要开采2号煤层。根据矿井开拓布置煤层赋存条件，阶段不宜布置倾斜条带开采。因此，在阶段中部布置二条上山，形成双翼开采，两翼工作面走向长壁布置方式。

1.2采区巷道布置

1.2.1上山布置

（1）采区上山数目的确定

该矿井的设计生产能力为120万t/a，属于大型矿井，而该矿井经瓦斯等级鉴定为煤与瓦斯突出矿井等特点，需要布置一条运输上山和一条轨道上山。运输上山用作运煤；轨道上山用作运料、排矸、进风、人员的进出。

（2）采区上山布置

上山按其在煤层或岩层中布置的情况和数目，主要有以下几种类型。

①一岩一煤上山（如图2-1）

图2-1

当煤层群最下一层为维护条件较好的薄及中厚煤层时，可将轨道上山布置在该煤层中，运输上山布置在底板岩层中。这种布置可以减少一些岩石上山工程量，适用于产量不大，瓦斯涌出量不大，服务期不太长的采区。

②两条岩石上山。（如图2-2）

图2-2

在煤层底板岩层中布置两条岩石上山，它多用于煤层群最下一层为厚煤层，或开采单一厚煤层的采区，当煤层群的最下一层为薄煤层或煤线时，可将两条上山布置在该薄煤层中。两条岩石上山布置的应用，在瓦斯涌出量不大的联合准备采区中较为普遍。两条煤层上山也可以在单层准备时应用。

③两条煤层上山（如图2-3）

图2-3

在煤层中布置两条岩石上山即轨道上山和运输上山。它多用于煤层群最下一层为厚煤层，或开采单一厚煤层的采区，两条煤层上山布置的应用，在瓦斯涌出量不大的联合准备采区中较为普遍。两条煤层上山也可以在单层准备时应用。

2 确定采区巷道布置的最优方案

2.1上山布置

该阶段的设计生产煤层为一层，设计开采的层煤的厚度为6m，属于厚煤层；该采区的瓦斯涌出量不大，煤层的赋存比较稳定，且煤层的顶底板和围岩的岩性相对较弱些，所以结合本采区的实际情况，该采区的上山布置类型采用二条岩石上山，将运输上山和轨道上山布置在2号煤层底板15米处。为了减少应力的集中，便于井筒的维护，井筒间距取40m。根据综合柱状图，2号煤层底板8--15m之间有一层厚度8m左右的砂岩的岩层，岩性较好，岩石强度高，岩层稳定且较厚，在该层位中布置岩石斜井，服务年限长，巷道易于支护和维护。因为岩石上山易于维护，无须留设保护煤柱，这样减少了煤炭的损失量。

2.2区段划分及区段平巷

2.2.1采区参数的确定

（1）分段斜长

由于设计阶段的倾斜长为1655m，设计将该阶段划分为五个分段进行回采，工作面长度定为200m，巷道的掘进采用沿空掘巷，每条分段平巷的宽度均取为4m宽。所以区段的斜长为202m。

（2）区段平巷的布置方式

分段平巷的布置方式有单巷布置和双巷布置两种方式

①单巷布置

在综合机械化采煤时，采用单巷布置时通常区段轨道平巷超前运输平巷掘进，这样既可探明煤层变化情况又便于辅助运输及排水。但是因为要提前开掘下区段轨道平巷，虽有区段煤柱护巷，但维护比较困难，且增加了联络巷的掘进费用及相应的密闭费用。当瓦斯含量不大、煤层埋藏较稳定、涌水量不大时，一般采用单巷布置，但是须加强掘进通风管理，减少井筒的漏风量。

②双巷布置

采用双巷布置时，可以减少巷道断面，将输送机和电气等设备分别布置在两条巷道内，安置输送机的巷到随采随弃，电气设备平巷加以维护作为下一区段的回风平巷。但是它的缺点是配电点至用电设备的输电点缆需穿过联络巷，当配电点移过一个联络巷时，同时需将输电电缆和油管等也要从原来的联络移巷到下一个联络巷中去。这就要求进行移置和重新拆接电缆和油管等工作，给生产、维护带来了不便。

所以该阶段的分段平巷布置方式最终确定采用单巷布置，设备分巷布置的方式。

2.2.2区段无煤柱护巷的选择

（1）沿空留巷

沿空留巷一般适用于开采缓斜和倾斜、厚度为2m以下的薄及中厚煤层，这样的方法与留煤柱护巷比可以减少保护煤柱的损失量，而且可以减少平巷的掘进工程量。沿空留巷时区段的布置主要采用的是后退式沿空留巷的方式：先掘出分段运输巷到采区边界，工作面后退式回采，回采后在沿空留出平巷作为下区段的回风巷。这种方式，可克服前进式回采时前方煤层赋存情况不明和留巷影响工作面端头采煤等缺点，但要增加平

巷的掘进工程量。

（2）沿空掘巷

沿空掘巷就是沿着已采工作面的采空区边缘掘进区段平巷，这种方法利用采空区边缘压力小的特点，沿着上覆岩层已垮落稳定的采空区边缘掘进，有利于区段平巷在掘进和生产期间的维护。多用于开采缓斜和倾斜的中厚煤层和厚煤层。

沿空掘巷虽然没有减少区段的数目，但是不留或少留保护煤柱，减少了采区内煤炭的损失量。又由于巷道布置在采空区的边缘，这样巷道的维护相对要简单许多。由于沿空掘巷的巷道受压较小，对支护的要求不如沿空留巷严格，一般梯形金属支架、木支架均可用，所以该采区区段无煤柱护巷方式采用沿空掘巷。

2.2.3层间的联系方式

该阶段内的设计可采煤层为两层，且两层煤之间的间距都比较小，所以采区内煤层间的联系方式采用石门联系各煤层。

2.3采区车场及硐室

2.3.1采区车场

由于轨道上山布置在2号煤层的底板岩石中，采区上、中下部车场往往采用甩入石门的甩车场，所以采区中部车场就选用石门甩车的形式，调车方式采用的是折返式调节。

2.3.2采区变电所

采区变电所的布置形式决定采用“－”形，这是因为“－”形的布置最为简单，其支护方式广泛采用料石砌碹。硐室的长度为24m，宽度为3.5m，高3m。硐室内的高压和低压设备一般应分别布置在硐室的两侧，其间过道大于0.8m。硐室地面应高于相邻的底板距离为200㎜，采用100＃混凝土铺地，硐室地面的坡度设计为3‰。

2.3.3采区绞车房

绞车房的位置应布置在围岩稳定、无淋水、矿压小和易于维护的地点；在满足绞车房施工、机械安装和提升运输要求的前提下，绞车房应尽量靠近变坡点，以减少工程量。根据本矿井的实际情况并结合采区的布置位置和方式，决定将采区绞车房布置在地表。绞车房应有两个安全出口，即钢丝绳通道和绞车房的风道，绳道的位置应使绳道中心与上山轨道中心线相重合，尽量使绳道中的人行道位置与轨道上山一致。绞车房的断面一般设计为半圆拱形，用全料石或混凝土拱料面墙砌筑，本矿井的采区绞车房的支护方式

采用的是全料石砌筑。

第三章采煤方法、采区生产能力及服务年限

1 开采程序

1.1开采顺序

根据煤矿设计规范要求，为缩短建井工期,便于更快出煤生产，阶段开采顺序为下行式。分段开采顺序为后退式(相对井筒)，分段开采顺序为下行式，工作面开采顺序为后退式，煤层间开采顺序为下行式。

2采煤方法与采煤工艺

2.1采煤方法的确定

单一走向长壁采煤法主要用于缓斜、倾斜薄及中厚煤层或缓斜3.5～5.0m厚煤层,其采煤系统比较简单。所给条件煤层厚2#为6m，；倾角8°为缓斜中厚煤层，所以选用单一走向长壁采煤法。地质构造简单，煤层赋存条件较好，瓦斯涌出量小。且现代工作面长度有加长趋势，因此采煤工艺选取的方法有综采和普采两种选择，但是要则优选。方法一：综采

工作面推进度为2300m，两翼每翼为1150m，因此对工作面长度较短，初期投入较多，工作面搬家时间长，工作面接替紧张；所以技术经济效果不显著，不必采用此法。方法一：普采

工作面长度适中，推进速度也适当，有利于采掘平横，初期投入少，工作面搬家时间短、费用少，有明显的技术经济效果，采用此法比较合理。通过比较用方法二比较好，所以采用方法二进行采掘。

2.2采煤工艺方式的确定

由于所给煤层厚度变化较大，所以最好采用双滚筒割煤机以适应煤厚度变化，采高范围在1.0～3.5m，适应煤厚。

对于2#煤层进行采割时用二班制，每天推进度为4刀，并用双滚筒单向往返割煤一次；

进刀方式：

在工作面上下端部开开切口，使采煤机能直接推入煤层，即采用直接进刀方式，用前滚筒割顶煤后滚筒割底煤的方法进行前进。

2.3回采工艺方式

2.3.1回采工艺方式的选择

在煤层比较稳定，构造不太复杂的大型矿井及特大型矿井的回采工作面，可采用综合机械化采煤工艺。近几年来，“综采”与其它一般普通机械化采煤相比具有较高的产量、生产能力达、较少的消耗、操作简单、更好的安全性等优点，在煤炭系统得到较快的推广，也是今后相当一段时间内，我国煤炭工业重点发展的回采工艺致之一。由于本矿井的煤层比较稳定，煤层的倾角较缓，所以决定采用综合机械化采煤。

3采区工作面配备及生产能力验算

3.1工作面生产能力

一个采煤工作面的产量

A

O ＝LV

MγC

（3-2）

工作面长度主要取决于采区条件和工作面装备水平，随着煤炭科技进步，综合机械化装备技术和生产管理水平大幅度提高，国内外回采工作面长度也有加长的趋势，综采工作面长度已达到200m以上。

式中：L—采煤工作面长度，m；该工作面的长度取为200m

工作面年推进度受到多种因素影响，如开采技术条件、工作面装备水平、工作面长度、采高、推进长度、生产管理水平等。根据本矿井煤层条件和开采技术条件以及配备的综采设备性能，结合国内目前类似条件的回采水平，确定工作面年推进度为V

—工作面推进度，m/a；该工作面每年生产时间为330天；每天割煤刀数为四刀，采煤机的截深为0.60m；所以工作面年推进度为792m。

M—煤层厚度或采高，m；取6。

γ—煤的密度，t/m3；取1.40。

C

—采煤工作面采出率，一般取93%～97%，薄煤层取高限，厚煤层取低限。本采区取95%。

所以该采煤工作面的年产量为A

＝200×792×6×1.40×95%＝126.4万t，因此一个采煤工作面的年生产能力能够满足矿井的设计生产能力。

3.2回采工艺设备选择

3.2.1采煤机

3.2.2刮板输送机

运煤的中心问题是采面刮板运输机的选型问题，在选择运输机的问题上应考虑刮板运输机的能力应略大于采煤机的生产能力；同时还应考虑其结构形式应与采煤机的结构形式相配套。因此选用型号为工作面可弯曲刮板输送机选用SGZ764/400型，与采煤机配套，输送能力800t/h。见表3.3.

表3.3 刮板输送机

结构型式型号

输送能

力

设计长

度

链

速

刮板链型

式

链条规格Φd×

t

中部槽规格

铸焊SGZ764/320 700 200 1.1 中双链26×92

1500×724×

290 SGZ764/400 800 200 1.1 中双链26×92

1500×724×

290

3.2.3刮板转载机

刮板转载机选用SZZ960/250型，输送能力2000t/h。

3.2.4破碎机

破碎机选用LPM220型，破碎能力2200t/h。

3.2.5顺槽胶带输送机

顺槽胶带输送机均选用带宽1.2m的SSJ1200/M型，输送能力1500t/h，顺槽长度不同配备相应功率的多电机驱动。

3.2.6 工作面综采支架

工作面综采支架选择：ZZ4800/18/38型支撑掩护式液压支架，工作阻力4800kN，支护强度大于0.8MPa，支撑高度1.8～3.8m。

4 采区生产能力采区服务年限

4.1采区生产能力

该矿井的设计年生产能力为120万t，结合矿井内的地质构造情况和煤层的赋存条件等多种因素，在确定出矿井工作面的长度为200m后，可以计算出矿井只需要一个工

作面生产即可保产，即A

＝200×792×6×1.40×95%＝126.4万t。所以在此采区内只

需布置一个回采面生产即可。

4.2采区服务年限

采区的生产能力的基础是采煤工作面的生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层的厚度、工作面长度及推进度。本设计采区的可采储量为：Q

＝2922.89万t采区的服务年

可

限为：T=2922.89÷120＝24.4a

第四章采区生产系统及机电设备配备

1 采区生产系统

1.1运煤系统

采煤工作面→区段运输平巷→溜煤眼→运输上山→采区运输大巷

1.2运料系统

采区运输大巷→轨道上山→区段回风平巷→工作面

1.3通风系统

采区运输大巷→轨道上山→采区进风行人斜巷→区段运输平巷→采煤工作面

1.4排水系统

采煤工作面→区段运输平巷→轨道上山→采区运输大巷

2 安全技术措施

2.1机电设备配备

提升机、皮带机、架空乘人装置、主排水系统、主扇通风机、空压机、液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、掘进机、供配电系统设备。

2.2安全技术措施

防火、防水、防尘、放瓦斯、防爆破及地面防洪措施，煤层自燃发火预防措施，综合防瓦斯突出措施，包括采煤、掘进规程中所应附的各种安全措施，工作面遇顶板松软或破碎、过旧巷、断层、煤柱、冒顶区以及托伪顶开采和工作面初次放顶、收尾时的安全措施，串联通风措施，巷修措施。