采矿学课程设计

3、工作面生产能力
Qr = A/(T×1.1) (公式1-5)
式中：A— 带区生产能力，150万t/a ；
Qr—工作面生产能力，万t ；
T— 每年正常工作日，330天。
故：Qr=A/T×1.1=1500000/(330×1.1)=4132.23t
4、确定带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,且工作面年生产能力为4132.23t。目前开采准备系
运输大巷。
通风系统为：新风从运输大巷→进风行人斜巷→煤层运输平巷→分带运
输斜巷→采煤工作面→分带运料斜巷→回风运料斜巷→回风大巷。该方
案的特点是，每个分带都布置了煤仓，所以管理较复杂，煤仓和联络斜
巷工程量大，但有利于通风和工作面的接替。
方案二：带区联合布置 将带区分成两个大分带，每一大分带由7个小分带组成。运输大巷通过 进风行人斜巷进入上部煤层，在上部煤层布置两条煤层集中平巷，一条 煤层运输集中平巷，一条煤层回风集中平巷。整个带区布置一个煤仓直 通运输大巷。 通风系统为：新风从运输大巷→进风行人斜巷→煤层运输集中平巷→分 带运输斜巷→采煤工作面→分带回风斜巷→煤层回风集中平巷→回风石 门→回风运料斜巷→回风大巷。该方案简化了运输系统，仅布置了一个 煤仓和一对联络巷，减少了煤仓和联络斜巷的施工量，使运煤、运料集 中处理，符合集中化生产理念，但出现了因带区内通风线路长短不同而 造成通风协调困难的问题，同时还增加煤巷的维护量，增大了煤柱损 失。 技术经济比较：
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
作面产量保证带区产量，所以定为带区内一个工作面生产。各煤层采用
跳采方式开采,14个分带工作面接替顺序如下:
工
作
面 11011102110311041105110611071108110911101111111211131114
编
号
开
采 次
回采工作面沿走向布置，沿倾向推进，采用下行后退式倾斜长壁采煤法
开采。
工作面数目：N=(L-S0)/(l+l0) （公式1-7）
式中：L — 煤层走向长度(m)；
S0— 带区边界煤柱宽度(m)；
l— 工作面长度(m)；
l0— 回采巷道宽度，因采用综采采煤法，故 l0取5m
则: N=(3600-2×15-30-12×5)/( 238.57+5+5) =14
。。。。。。。。3.50
。。。。。。。。24.68
灰色泥质页岩，沙页岩互层
泥质细砂岩，炭质页岩互层
炭质页岩，松软
K 煤层，γ=1.370t／m 灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬 灰色砂质泥岩 K 煤层 薄层泥质细砂岩，稳定 灰色细砂岩，中硬、稳定 K 煤层，煤质中硬，γ=1.30t／m 灰白色粗砂岩、坚硬、抗压强度60～ 80MPa 灰色中、细沙岩互层
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。
本课程设计要求方案进行技术分析与经济比较。
附表1：设计带区综合柱状图
柱状
厚度 （m）
岩性描述
———— ﹊﹊﹊﹊ ﹊﹊﹊﹊ ﹊﹊﹊﹊ ﹊﹊﹊﹊
———— ﹊﹊﹊﹊
﹊﹊﹊﹊ …………
8.60
8.40
0.20
3.50 4.20 7.80 0.2~0.5 4.60 3.20 2.50
编
号
开
采 次
1
3
5
7
9 11 13 2
4
6
8 10 12 14
序
K3煤层工作面接替顺序： 3101→3108→3102→3109→3103→3110→3104→3111→3105→3112→3106→3113→3
第三节 确定带区内准备巷道布置及生产系统
1．3．1完善开拓巷道
为了缩短带区准备时间并提高经济效益，根据所给地质条件，在第一开
目录
序论…………………………………………………….1页 第一章 带区巷道布置…………………………………3页
第一节 带区储量与服务年限……………………3页 第二节 带区内的再划分…………………………5页 第三节 确定带区内准备巷道布置及生产系统…6页 第四节 带区下部车场线路设计…………………9页 第二章 采煤工艺设计…………………………………10页 第一节 采煤工艺方式的确定…………………11页 第二节 工作面合理长度验证…………………12页 第三节 采煤工作面循环作业图表的编制……15页 总结语…………………………………………………16页
编
号
开
采
次 1 3 5 7 9 11 13 2 4 6 8 10 12 14 序
K2煤层工作面接替顺序： 2101→2108→2102→2109→2103→2110→2104→2111→2105→2112→2106→2113→2
工
作
面 31013102310331043105310631073108310931103111311231133114
H— 带区倾斜长度，1100m； L— 带区走向长度，3600m； γ— 煤的容重，1.30t/m3；
m1— K1煤层煤的厚度，为3.5m； m2— K2煤层煤的厚度，为0.5m； m3— K3煤层煤的厚度，为2.5m； Zg1=1100×3600×3.5×1.3=1801.80万t Zg2=1100×3600×0.5×1.3=257.40万t Zg3=1100×3600×2.5×1.3=1287.00万t Zg=1100×3600×（3.5+0.5+2.5）×1.3=3346.20万t/a （2）、设计可采储量 ZK=（Zg-P）×C (公式1-2) 式中：ZK— 设计可采储量, 万t；
采水平中，把为该带区服务的运输大巷和回风大巷均布置在K3煤层底板 下方25m的稳定岩层中。
1．3．2确定巷道布置系统
首先确定回采巷道布置方式，由于地质构造简单，无断层,煤层赋存条
件好，涌水量较小，瓦斯涌出量较小，无自然发火倾向,直接顶较厚且
易跨落。同时为减少煤柱损失，提高采出率，降低巷道维护费用，采用
T= ZK/(A×K)×100% (公式1-3) 式中： T— 带区服务年限，a;
A— 带区生产能力，150万t； ZK—设计可采储量；万t K— 储量备用系数，取1.3。 T1= ZK1/(A×K)= 1351.4992万t/（150万t ×1.3）=6.93a T2= ZK2/(A×K)= 205.1322万t/（150万t ×1.3）=1.05a T3= ZK3/(A×K)= 965.328万t/（150万t ×1.3）=4.95a T=T1+T2+T3=12.93a （4）、验算带区采出率 1、对于K1中厚煤层: C1=(Zg1-P1)/Zg1 (公式1-4)
设计说明书内容 本人此次课程设计在遵循原有设计条件下选择带区准备方式进行设
计，煤层平均倾角为12°,生产能力为150万t/a。
第一章 带区巷道布置
第一节 带区储量与服务年限 1、带区生产能力选定为150万t/a。 2、带区计算的工业储量、设计可采储量分别为： （1）、带区工业储量 由 Zg=H×L×(m1+m2+m3)×γ (公式1-1) 式中： Zg— 带区工业储量，万t；
第二节 带区内的再划分
1、确定工作面长度 该煤层组左右两边界各留15m的边界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部 留30m护巷煤柱，从而其煤层倾向长度共有：1100-60=1040m，走向长 度为3600-30=3570m。又各煤层埋藏平稳,地质构造简单，无断层,煤层附 存条件较好，瓦斯涌出量较低,涌水量也小,自然发火倾向较弱,且现代采 矿工作面长度有加长趋势，故采煤工艺选取较先进的综合机械化采煤方 法。一般而言，考虑到设备选型及技术方面的因素,综采工作面长度为 180～250m，巷道宽度为4m～5m,本带区开掘巷道宽度为5m，且带区生 产能力为150万t/a，一个厚煤层或中厚煤层的一个工作面便可以满足生 产要求，将带区划分为两个大的分带, 两大分带间留取30m较大煤柱， 再分别划分为7个小分带,最后将整个带区划分为14个分带，采用沿空掘 巷方式,巷道间留取5m较小煤墙。故工作面长度为： L=（3600-15×2-30-12×5-5×28）/14=238.57m 式中：15×2m为带区边界煤柱；30为俩大分带中间保护煤柱；12为分带 之间巷道之间沿空掘巷的的小煤墙；28为14个分带每个分带俩侧的运输 巷道和回风运料巷道。 2、确定带区内工作面数目
Zg— 工业储量，万t； P— 永久煤柱损失量，万t； C— 带区采出率，厚煤层取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%，这里C 1=0.80, C2=0.85， C3=0.80。 P1=30×2×3600×3.5×1.3+15×2×(1100－30×2)×3.5×1.3=112.476万t P2=30×2×3600×0.5×1.3+15×2×(1100-30×2)×0.5×1.3=16.068万t P3=30×2×3600×2.5×1.3+15×2×(1100－30×2)×2.5×1.3=80.34万t （P包括上下两端永久煤柱损失量和左右两边永久煤柱损失量,万t） P2式中 30×2×3600×0.5×1.3 表示带区上下边界防水煤柱； 15×2×(1100-30×2)×0.5×1.3表示煤块左右边界损失煤柱 ZK1=( Zg1-P1)× C 1=(1801.80-112.476)×0.80=1351.4992万t ZK2=( Zg2-P2)× C 2=(257.40-16.068)×0.85=205.1322万t ZK3=( Zg3-P3)×C 3=(1287.00-80.34)×0.80=965.328万t ZK= ZK1+ZK2+ZK3=2521.9594万t （3）、带区服务年限（a）
式中： C — 带区采出率，% ； Zg1— K1煤层的工业储量，万t ； P1 — K1煤层的永久煤柱损失，万t ，取Zg1×6% ； C1=(Zg1-P1)/Zg1=(1801.80-112.476)/ 1801.80=93.76% > 80% 满足要求 2、对于K2薄煤层： C2=(Zg2-P2)/Zg2 (公式1-5) 式中：C— 带区采出率，% ； Zg2—K2煤层的工业储量，万t ； P2— K2煤层的永久煤柱损失，万t ，取Zg2×4% ； C2=(Zg2-P2)/Zg2=(257.40-16.068)/257.40=93.76% > 85% 满足要求 3、对于K3中厚煤层： C3=(Zg3-P3)/Zg3 (公式1-6) 式中：C— 带区采出率，% ； Zg3—K3煤层的工业储量，万t ； P3— K3煤层的永久煤柱损失，万t ，取Zg3×4% ； C3=(Zg3-P3)/Zg3=(1287.00-80.34)/1287.00=93.76% > 80% 满足要求
1
3
5
7
9 11 13 2
4
6
8 10 12 14
序
Байду номын сангаас
对于K1煤层工作面接替顺序： 1101→1108→1102→1109→1103→1110→1104→1111→1105→1112→1106→1113→1
工
作
面 21012102210321042105210621072108210921102111211221132114
沿空掘巷的方式。因此采用工作面布置图所示工作面接替顺序，就能弥
补沿空掘巷时工作面接替复杂的缺点。
1．3．3带区布置方案分析比较
确定带区巷道布置系统，带区内有三层煤，每一层都布置14个工作面，
根据相关情况初步制定以下两个方案进行比较：
方案一：分带单独布置
每一个分带分别开斜巷进入上部煤层，每一个分带都布置一个煤仓直通
序论
一、设计目的 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 3600m，倾斜长度1100m，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K3煤层底版下方 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 （1）、设计题目的煤层倾角条件1：煤层平均倾角为12°。 （2）、设计题目的煤层倾角条件2：煤层平均倾角为16°。 三、课程设计内容 1、带区巷道布置设计； 2、带区中部甩车场线路设计或下部平车场（绕道线路和装车站线路） 线路设计。 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。