煤矿采区课程设计

1、目录绪论1第一章 带区地质特征3第一节带区概况.3第二节带区开采煤层特征.3第三节带区地质构造、瓦斯、煤尘及发火情况 3第二章带区巷道布置 .5第一节带区储量与服务年限 7第二节带区内的再划分 8第三节 确定带区内准备巷道布置及生产系统 .9第三章 采煤工艺设计.10第一节 采煤工艺方式的确定10第二节 工作面合理长度的确定10第三节 采煤工作面循环作业图表的编制11附 表 .12设计总结 .14参考文献 .15一、设计题目课程设计条件采区概况位置上部标高-450m，下部标高-600m走向长度自量倾斜长度自量大巷位置运输大巷和回风巷均布置在煤层底板岩石中，标高自定运输方式大巷采用3t底卸式，1

2、0t架线电机车牵引井底车场折返式瓦斯等级相对涌出量为低于5m3/t日矿井通风方式中央并列式地表特征煤层赋存条件可采煤层数倾角厚度层间距及厚度煤岩性质厚度M页 岩20C1煤层有3砂页岩15C2煤3砂岩352自量见右表地质构造断层褶曲火成岩侵入无无无其它设计任务确定采区生产能力为90万t/年的采煤方法。二、设计图纸的内容本设计绘制两张大图（零号图纸）1、采煤工作面层面图（1：2500），剖面图（1: 2500），2、工作面巷道布置平面图（1：300）和剖面图。设计图纸上、下、右各留10mm边框线，左边留25mm边框线，右下角留出标题栏。第一章 带区地质特征第一节 带区概况采区位置、境界、开采范围，

3、与邻近采区关系，与地面关系、采区内煤系产状，可采层厚度等。 采区处于井田的位置，164采区处于刘村井田的中部，东以倾东6-1断层为界，西以-265水平运输巷为界，北至-265提升下山保护煤柱，南至162采区边界。南北走向长805-715m，平均长780m，东西倾斜宽215-235m，平均宽230m，全区面积179400m2。 全采区地表大部分为刘村庄下，地势较为平整，地面标高+50m左右。采区上回风巷标高为-265m，距地面垂距为315m，采区运输巷标高为-340m，距地面垂高为390m，离地表相对较深，采厚1.2m，采厚较小，回采后对地表基本无影响。第二节 带区开采煤层特

4、征开采煤层特征（厚度、倾角、煤质、夹石、层间距、顶底板岩石特征等）、采区地质构造、瓦斯、煤尘、煤的自燃性，井上下及采区水文地质条件，上部及浅部开采情况等。 2、煤层特征 该采区煤层位于较理想地层，煤系类型。此煤层赋存稳定与否，结构类型，煤层产状为倾角7.42°，一般或平均7°。煤层厚度为3m，一般3m，是否分层，各层厚3m，中间无夹矸。3、煤层顶底板特性 （1）顶板 煤层直接顶为十灰下，厚5.5-7.8m，一般在5.5m，抗压强度为600-1000kg/cm2；局部有伪顶，厚0.09-0.25m。煤层依次向上对应58m的顶板为石灰岩（

5、十下）、泥岩、石灰岩（十上）、砂泥岩、砂泥岩互层、细砂岩、煤15、石灰岩（九）、砂泥岩、煤14下、泥岩、煤14中。（2）底板 煤层直接底为砂泥岩，厚8-11m，抗压强度一般在200-400kg/cm2。煤层依次向下所对应32m的底板为砂泥岩、石灰岩（11）、煤17、中砂岩、泥岩、煤18、泥岩、石灰岩（12）。下距十二层灰岩30-35m。第三节带区地质构造、瓦斯、煤尘及发火情况1、地质构造 本区为地堑型阶梯式单斜构造，整个区域东西狭窄，南北延展，大致走向北偏东，褶皱不明显，走向断层十分发育，属构造中等地区。本区内可见断层为倾东6-1，为正断层，走向为10°30

6、76;，倾角83°，落差3560m，落差变化北大南小，多孔控制该断层不导水。 火成岩在水平方向和垂直方向侵入的范围较广泛，本区内及附近有钻孔3个，分别为70-1号、B-16号、112号孔，封孔质量基本良好，十四、十六层煤基本没受到侵蚀破坏。2、水文地质 (该采区水文地质条件)地表水：渗透性和储水性，与井下水有无补给关系，受季节因素影响大小。地表有无塌陷坑及河流通过。 含水层水：该区主要含水层数，涌水量大小，对采区是否造成水患威胁。 如：该采区水文地质条件简单，无大的水患威胁。 地表水：本区第四系冲积层较厚，孔隙率大，渗透性和储水性较强

7、，与井下水有补给关系，为中等补给，受季节因素影响较大。地表无积水区、塌陷坑、无河流通过。由于该采区所采煤层较深，地表水对煤系地层无直接影响，但仍应注意地面观测。 含水层水：该区主要含水层为三灰、九灰、十灰和十一灰，通过揭露，涌水量较小，仅为淋、滴水，不会对采区造成水患威胁。 断层水：下部倾东6-1断层经揭露不导水、不含水，开采时留设足够的保护煤柱，故对采区开拓开采不会造成影响。 封闭不良钻孔：本采区内有70-1钻孔为封闭不良钻孔，70-1孔由于施工时间较长，施工标准较低，定为基本合格，采取留设保护煤柱。 如：根据16层煤大巷揭露和含水层情况，综合分析认为

8、，本区无大的水患，但受季节影响，煤层顶板出现淋水、渗水等，并随开采空间加大，会有加大趋势，但补给条件差，以静储量为主，经过一段时间后基本无水。预计采区正常涌水量为15m3/h，最大涌水量为40m3/h。 3、瓦斯、煤尘及发火情况 矿井瓦斯鉴定结果的来源及依据,矿井瓦斯相对涌出量为5m3/t，矿井瓦斯等级。煤层是否具有瓦斯爆炸危险性；煤层是否具有自燃发火可能，一般发火期为3-12个月。 根据矿井2006年生产资料及瓦斯鉴定结果,矿井瓦斯相对涌出量为1.452m3/t，绝对涌出量为0.371m3/min，二氧化碳相对涌出量为4.21m3/t，绝对涌出量为1.076m3

9、/min。第二章带区巷道布置 第一节带区储量与服务年限1、带区储量本带区采用倾斜长壁采煤法，设计开采走向长度2000m，倾斜长度1155m。设计预留各类煤柱宽度各为15m（采区上、下山间留设2025m保护煤柱；三条采区上、下山时各上、下山间分别留设1015m保护煤柱；钻孔两侧各留设20m保护煤柱；薄及中厚煤层时水平运输大巷留设3040m护巷煤柱，厚煤层时水平运输大巷留设4050m护巷煤柱。根据断层落差大小、性质、含水情况和其导水性不同，断层落差很大时，一侧留设不小于30m煤柱，断层落差较大时，一侧一般留设1015m煤柱，断层落差较h，可不留设煤柱，）。带区回采率为85%。 本区储量级

10、别为B级，容重1.3t/m3，煤厚取3m，通过有关计算，该带区各煤层设计可采储量为1469.36万t，总可采储量为1801.80万t，设计生产能力90万t/年。2、带区工业储量、设计可采储计算（1）带区工业储量Zg=H×L×(m1+m2)× (公式1-1)式中： Zg- 带区工业储量，万t；H- 带区倾斜长度，1155m；L- 带区走向长度，2000m；- 煤的容重 ，1.30t/m3；m1- 煤层煤的厚度，为3m；m2- 煤层煤的厚度，为3m；Zg1=1155×2000×3.0×1.3=900.90万tZg2=1155×2

11、000×3.0×1.3=900.90万tZg=1155×2000×（3+3）×1.3=1801.80万t（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；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%，中厚煤取80%，薄煤层85%。P1=30×2000×3×1.3+15×2×(1155-30)×3×1.3=36.56万tP2=30×2000×3×1.3+15

12、×2×(1155-30)×3×1.3=36.56万tZ1=( Zg1-p1)×C=(900.90-36.56)×0.85=734.68万tZ2=( Zg2-p2)×C=(900.90-36.56)×0.85=734.68万tZk=Z1+Z2 =734.68+734.68=1469.36万t（3）带区服务年限T= ZK/(A×K) (公式1-3)式中： T-带区服务年限，a;A-生产能力，90万t；ZK-设计可采储量；K-储量备用系数，取1.3。T= ZK/(A×K) =1469.36 /（90&

13、#215;1.3）=12.6a取T=13年。(4)验算带区采出率带区采出率 C=(Zg-P)/Zg (公式1-4)式中： C-带区采出率，% Zg - 带区的工业储量，万t P - 带区的煤柱损失量，万t 1煤层：C1=（Zg1P1）Zg1=(900.90-36.56)900.90=95.9% > 85% 2煤层：C2=（Zg2P2）Zg2=(900.90-36.56)900.90=95.9% > 85% 则1#、2#均满足带区回采要求。(符合国家对带区采出率的要求。) 表1第二节 带区内的再划分1、确定工作面长度L=（2000-15×2-4.5×9）/9=22

14、0m2、确定带区内工作面数目 N=(2000-15×2)/220=93、工作面生产能力 220×0.8×4×1.3×3=2745.6 t4、确定带区内同采工作面数及工作面接替顺序生产能力为90万t/a,且工作面生产能力为2745.6 t。目前开采准备系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采区产量，所以定为带区内一个工作面生产。以K1煤层为例,9个分带工作面接替顺序，采用下行开采顺序  表2 K1工作面接替顺序表分带11001分带21002分带31003分带41004分

15、带51005分带61006分带71007分带81008分带91009对于K1布置一个综采工作面便可以满足生产设计的要求。 K1煤层：区段1（001）区段2（001）区段3（001）区段4（001）区段5（001）区段6（001）区段7（001）区段8（001）区段9（001）(说明：以上箭头表示方向为工作面推进顺序。)5、存在的问题与建议 （1）本区位于刘村庄下，采取条带式开采，回收率偏低，回采时必须清理净浮煤，并严格按照条采设计留设煤柱。 （2）在施工过程中，加强通风、防尘工作，严格控制瓦斯浓度和煤尘浓度不超标。第三节 确定带区内准备巷道布置及生产系统1、完善开

16、拓巷道为了减少煤柱损失提高采出率，利于灭灾并提高经济效益，根据所给地质条件及采矿工程设计规划，一般该带区服务的运输大巷和回风大巷均应布置在最下煤层底板下方的稳定岩层中。2确定巷道布置系统及带区布置方案分析比较 确定采区巷道布置系统，根据采区内煤层地质构造情况简单，无折曲，去断层，煤层赋存稳定，相对瓦斯量较低等情况综合考虑，同时为减少煤柱损失，提高采出率，降低巷道维护费用，采用沿空掘巷的方式。带区内有两层煤，采用联合布置，每一层都布置9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：煤层布置分带集中运输巷通过分别在1#和2#各煤层中布置一条辅助运输巷和一条辅助回风巷，经过行人斜巷和带

17、区进料斜巷分别和运输大巷和回风大巷相连，构成整个带区的生产巷道布置系统。通风路线为：新风运输大巷1进风行人斜巷6区带运煤平巷5区带运输斜巷9工作面区带回风平巷10分带辅助运料回风巷4带区回风石门11带区运料斜巷3回风大巷2。该方案的特点是：巷道布置简单，减少了分带的煤仓和车场数目，但增加了为各分带工作面运煤的和运料服务的平巷。1. 优缺点 煤层分带运输平巷掘进容易，费用低，速度快，联络巷道工程量少，生产系统简单并可补充勘探资料。但是巷道维护困难，成本高。2. 适用条件（1）、开采薄或中厚煤层的带区，带区服务年限短； （2）、开采煤层数少的薄及中厚煤层，煤层顶底板岩石比较稳固、煤质中硬以上；（3

18、）、煤层群联合准备的带区，下部有维护条件好的薄及中厚煤层。方案二：近距离煤层多分带联合布置带区该方案的巷道布置为每条区带都独立有各自的回风巷道，即每个区带都有一个绞车房和车场，通风路线为：新风运输大巷进风行人斜巷区带运煤平巷工作面区带运料平巷带区运料斜巷回风大巷。此方案的特点是：巷道系统简单，但大巷装车点多，由于是两层煤，所以巷道穿插煤层太多，对巷道维护不利，且分带斜巷与大巷的联络巷道以及车场工程量较大。 1.优缺点巷道掘进数目少，掘进速度慢，准备时间长，受煤层倾角变化和走向断层影响小，维护条件好，维护成本低。2.适用条件服务年限长的带区。3、带区巷道的形式我国煤矿井下使用的巷道断面形状，按其

19、结构的轮廓线可以分为两种：折线型：矩形、梯形、不规则形；曲线型：直墙拱形(如三心拱形、半圆拱形、圆弧拱形)以及封闭拱形、椭圆形、圆形等。1、影响巷道断面选择的因素1、作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用。2、巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。3、矿区的支架材料和习惯使用的支护方式直接影响巷道断面形状的选择；4、掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。 5、需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断面和支护方式，有利于安全和具有经济效益。综上所述，带区运输大巷的断面形状选择梯形巷道，其宽取4.5m，墙高取1.8m。因此带区运输大巷的总净高度为

20、3.8m，以保证能满足运输能力、通风和行人的要求。分带平巷（分带运输平巷和分带回风平巷）也是梯形巷道，借以缓和地力对巷道的影响。在带区中，大巷布置在煤层底板相对较稳定岩层中，围岩比较稳定，可以采用锚网联合支护。其余的巷道也可用同样支护方式支护，必要或局部需要时，还可使用一些加强支护。2、 采区巷道掘进顺序掘进顺序123巷道名称带区下部车场运输大巷，回风大巷带区进料斜巷掘进顺序456巷道名称带区煤层运煤平巷，带区煤层运料平巷，进风行人斜巷，溜煤眼，带去回风石门分带运输平巷，分带回风平巷俯采工作面第三章 采煤工艺设计第一节 采煤工艺方式的确定1 、设计回采工作面概况阐明该面煤层的赋存情况、煤质和种

21、类、节理和层理的发育情况；瓦斯、煤尘、爆炸性和自然发火情况；顶底板性质，回采范围内地质构造和水文情况。2 、回采工艺的确定(1)、截煤方式：机械落煤应选择落煤机械型号及规格，并确定工作方式。(2)、运煤：运输机械选择、铺设和移置方法。(3)、支架：确定采场支护方式、支架材料或型号规格、支护密度、支架的规格尺寸、特种支架的架设和支护的要求。(4)、顶板管理：顶板管理方法，确定最大、最小控顶距、放顶步距、放顶回柱方式及所用设备等。第二节 工作面合理长度的确定1、煤层地质条件该采区内的可采煤层的地质条件对于布置高产高效工作面是否有利。煤层厚度如何，倾角及顶底板情况，有无明显影响生产的地质构造，瓦斯涌

22、出量较低，自然发火倾向，涌水量等，对于布置较长的工作面的影响。2、工作面生产能力 工作面的设计生产能力为：A0= L采×V0× m×× C。 生产煤层的实际生产能力为：A1=L×E×N×r×M 万t A1与 A0的差值是否在允许的范围内，可否达到生产要求，工作面的长度确定的是否合理。3、运输设备及管理水平采区生产选用的设备均应为国内先进的的生产设备，并能满足工作面的长度、产量和进度的要求，管理水平较高，有利于生产的。4、顶板管理及通风能力论述该采区的顶板稳定程度，工作面是否可以适当的加长，综放工作面的长度一般在13

23、0190m，所以选择的工作面的长度是否合适。另外，工作面长度与通风的关系，瓦斯涌出量对煤层开采的影响，工作面的风速是否满足生产要求，通风能力如何。5、回采巷道布置由于各煤层的赋存条件相同但开采技术不同， 各煤层应相互配合达到生产要求，尽量提高煤炭采出率，巷道布置尽量保持一致，综采可以采用折线适当变化，但必须保持两巷平行。6、经济合理的工作面工作面的长度与地质因素及技术因素的关系十分的密切 ，直接影响生产效率所以根据条件，以高产量、高效率为原则选择合理的工作面长度。合理的工作面以生产成本低，经济效益高为目标。尽量加快工作面的推进速度，减少巷道的维护时间，降低回采总成本，使设备、资源得到最高利用。第三节 采煤工作面循环作业图表的编制1、工作面作业方式2、绘制循环作业图表：劳动组织表、技术经济指标表、工作面劳动组织表。（1）劳动组织表序号工种早班中班夜班合计1班长22262采煤机司机33283输送机司机11134转载机司机11135皮带机司机11136移架工33177推溜工22268超前维护工663159跟班电工221510运料工4411安全质量员111312跟班机修工225913送饭工1113合计25252575（2） 工作面主要经济技术指标序号项目单位数量1煤层厚度m3.02煤层倾角°73平均采高m3.04采煤机台15液压支架架1206