煤矿开采课程设计

《煤矿开采学》

设计题目： 系部： 班级： 姓名： 学号：

指导老师： 设计时间：

指导老师评语：

序 论 .第一章 采区概况 第二章 采区地质概况 第三章 采区生产能力和服务年限 ……………... 3-5

6-7

……………… 8-11

……………… 12-16

………………

第四章 采煤方法 ……………... 17-18

第五章 工作面开采顺序 ……………… 18

第六章 采区巷道布置 ……………... 19 第七章 采区生产系统 ……………… 20-24

第八章 采区车场 ……………… 25-30

第九章 采区主要技术经济指标 ……………… 31-34

第十章 采煤工作面的劳动组织形式 ……………… 34

第十一章 课程设计总结 ……………… 35-36

序 论

一．课程设计指导思想

课程设计是煤矿开采设计专业主干课程《煤矿开采学》的一项实践性教学环节，是在该课程理论教学的基础上，通过采区方案设计将课程所学的理论知识，尤其是将采区设计程序和设计方法、设计思路等综合应用于采区设计过程的实践性教学环节，考察学生的实际动手能力，为学生将来从事矿井生产技术和设计工作打下一定基础。 二．课程设计的目的

通过采区设计达到下列目的：

1、 系统地巩固好运用所学的专业理论知识，掌握采区方案设计的步骤

和方法；

2、 增强学生分析问题、解决问题现场实际问题的能力；并进一步培养

和锻炼学生热爱劳动、善于理论联系实际、尊重科学和实践的良好思想作风；

3、 掌握采区方案设计的步骤和方法，为后续的毕业设计大打下基础； 4、 提高和培养学生文字编写、计算、绘图能力；培养大学生攒写技术

报告、技术文件的能力；

5、 鼓励采用CAD糊涂和电子版设计说明书。 三．设计成果要求

1、 编写采区设计说明书一份(20页左右，每页不少于400字) 2、 设计图纸部分；采区巷道平面布置图、剖面图（平面图1：2000 剖

面图1：1000）要求：已掘巷道用实线绘制，未掘巷道用虚线绘制，不同的线条类型粗细应有所区别。对于同组内抄袭者双方按不合格处理。

四．设计说明书内容及要求 （一）、设计主要内容如下：

1、采区概况：叙述采区位置、开采范围及与邻近采区的关系，采区边界的确定等。

2、采区地址概况：叙述采区范围内煤层赋存条件、煤层走向、倾向、倾角、煤层数目、煤的自然性、瓦斯等级、顶底板岩石厚度、岩性、采区地质构造、水文地质条件等，计算采区储量。

3、确定采区生产能力和服务年限、采区内同采的工作面数目、工作面配产情况与接续情况，编制采区内回采工作面接替图表、回采工作面正规循环作业表。

4、选择各煤层采煤方法，确定回采工艺方式、工作面支护形式和支护设备、采煤机和运输机类型。详细说明采煤工艺过程及装备。确定工作面进刀方式、截割方式、工作面长度、采高及工作面推进度等。 5、划分区段或条带，确定工作面开采顺序。

6、通过技术经济分析，选择采区巷道布置最优方案，并论证其合理性。 7、详细说明采区巷道布置及生产系统，包括运煤、运矸、运料系统及通

风系统。

8、选择采区上、中、下部车场形式，并附插图。

9、详细设计确定采区主要参数，如采区走向长度、斜长（区段划分）、采区煤柱尺寸、计算采区和采面回采率、验算采区生产能力等。

10、编制采区主要技术经济指标表：包括采区走向长度、斜长、区段数目、采煤方法、采面长度、采区可采储量、生产能力、服务年限、采区回采率、工作面回采率、采掘面头比等。 （二）设计要求

1、说明书要文、图、表并茂，力求语言简练、论证充分、尖酸准确、插图美观。

2、说明书正文前写明设计题目及给定的设计基本条件。说明书正文前可有绪论、迁延等。

3、说明书中要用墨水笔写或计算机打印，说明书中要编制目录、页码，图标等要按规定顺序编号并用墨水笔绘制，图标有图例。 4、设计图一律用铅笔绘制，提倡上墨或计算机绘制。 5、必须按期完成设计任务、按期上交设计成果。 四、设计题目

设计题目的一般条件： 采区设计生产能力100万吨

本采区位于井田中部第一水平，北以-90m回风大巷为界，南以-290m运输大巷为界，西以矿井井筒保护煤柱边界为界，东部为矿井东二采区，采区走向长度1300m，倾斜长度585m，面积0.76K㎡. 本采区开采2#和3#煤层，上部为2#煤层，下部为3#煤层，煤层间距15-20m，煤层倾角平均为20°。2#煤层厚1.8-2.5m，容重r=1.40t/m3,f=1-2,全区稳定可采；其直接顶为沙质页岩，厚1.8-2.2m属中等稳定顶板；老顶为细砂岩，厚4.8-5.5m，地板为泥岩。3#煤层厚2.0-3.5m,容重r=1.45t/m3,f=1.5-2,全区稳定可采；其直接顶为砂质泥岩，厚2.8-3.2m，老顶为粉砂岩厚4.0-5.8m地板为粉砂岩。本矿井属低沼气矿井，且水文地质条件简单。

第一章 采区概况

一、采区概况：叙述矿区地理位置、地面条件

采区位于杨庄矿，隶属淮北矿物局，该矿处于丘陵地带，以平洞开拓为主，进风井位井田中央的进山平洞，回风井位于井田边界中央的山坡顶部。 地面为丘陵和平原有铁路、无高大建筑物，有农田无河流，对地表沉降没有很大要求，矿区地面为旱地，有少量居民，人口少，为了开采此矿井还修筑了运输公路，其中供电线路为安徽线网，。

矿区位于县城20公里的郊区，交通比较便利，生活用品也好买，工人主要来自周边县镇的农民，技术人员主要来自淮南矿院的毕业生，此矿由

矿长一名，副矿长三名，总工程师一名，工程师四名，十名技术员。此矿由技术科、生产科、劳资科、技术科等多个科室 此矿储备量大，开采简单，属国家级大煤矿。

煤主要运往宝钢，马钢，也有少量出口至澳大利亚，煤质好，发热量6800大卡/千克，含矸少和含硫少等优点。

矿的主要水源来自附近的工业供水站，其供电来自安徽主电网常年正常供电，其电压为1100kv有省里统一支配，矸石有专门的排矸场，专门的选煤厂；其生活污水经处理排入周围河流。

矿区有居民生活区，办公楼，主副井口，澡堂和娱乐场所等。还有选煤厂、储煤仓、工人学习楼、工人及家属住宅区，学校等健全的地面设施。

二、采区位置、开采范围及与临近采区的关系，采区边界

本采区位于井田中部第一水平，北以-90m回风大巷为界，南以-290m运输大巷为界，西以矿井井筒保护煤柱边界为界，东部为矿井东二采区。

采区走向长度1300m，倾斜长度585m，面积0.76K㎡. 本采区开采2#和3#煤层，上部为2#煤层，下部为3#煤层，煤层间距15-20m，煤层倾角平均为20°。2#煤层厚1.8-2.5m，容重r=1.40t/m3,f=1-2,全区稳定可采；其直接顶为沙质页岩，厚1.8-2.2m属中等稳定顶板；老顶为细砂岩，厚4.8-5.5m，地板为泥岩。3#煤层厚2.0-3.5m,容重r=1.45t/m3,f=1.5-2,全区稳定可采；其直接顶为砂质泥岩，厚2.8-3.2m，老顶为粉砂岩厚4.0-5.8m地板为粉砂岩。本矿井属低沼气矿井，且水文地质条件简单。

此采区位于第一开采水平东翼的最后一个采区，由于此矿井服务年限长、生产能力大，所以主要的运输大巷和回风大巷都位于煤层地板。采区从东翼的边界开始不断向井口方向后退式推进，与邻近采区公用一条运输大巷和回风大巷。共同使用矿井的运输、供电和供水系统等。

综合分析可知，此采区的开采条件良好，对矿井的瓦斯、水、煤尘的危害不作具体要求，而且煤层稳定，变动不大，适应于机械化采煤。其顶板条件良好，对支架架型不做明确要求；煤层厚度适当、倾角不大，对支架的防倒、防滑不作专门的技术要求，总之为易采煤层。

第二章 采区地质概况

采区走向长度1300m，倾斜长度585m，面积0.76K㎡.煤层倾角20°. 2#煤层厚1.8-2.5m，容重r=1.40t/m3,f=1-2,全区稳定可采；3#煤层厚2.0-3.5m,容重r=1.45t/m3,f=1.5-2,全区稳定可采；煤层间距15-20m。 煤的自燃期长，瓦斯含量少，属于低沼气矿井且水文地质条件简单，采

区内地质构造

2#煤层直接顶为沙质页岩，厚1.8-2.2m属中等稳定顶板；老顶为细砂岩，厚4.8-5.5m，地板为泥岩。

3#煤层直接顶为砂质泥岩，厚2.8-3.2m，老顶为粉砂岩厚地板为粉砂岩。

附表1：设计采区综合柱状图如下

-----细砂岩 -- --沙质页岩 ﹋﹋﹋泥岩 ···粉砂岩 ﹎﹎﹎

砂质泥岩

某矿第一开采水平上山某采(带)区自下而上开采2#煤层和3#煤层，煤层厚度、层间距及顶底板岩性见以上综合柱状图 。 采区储量计算：

已知：长为1300m、宽为585m、采高平均为2.15和2.75m， 则算式为:

2#：N=1300×585×2.15×1.4 =2289105t

3#:N=1300×585×2.75×1.45 =3032493.75t

采区构造简单，没有大的断层与褶曲，煤层倾角不大，厚度变化也不大，无煤尘等特殊地质构造，水文地质简单，周围岩层也稳定，其直接顶随采随垮，属易采煤层。

煤层特征和煤层特点如下表：

第三章 采区参数设计、生产及接替工作

一 采取参数设计

一、采区倾向长度：

由以上可知，此采区为地质构造简单、水文与瓦斯含量少、倾角较小的易采中厚煤层。此采区的总的倾向长度为585m采用分区段采煤。采用走向长壁采煤法，区段斜长等于回采工作面长度加上区段平巷和护巷煤柱的宽度。区段平巷宽度根据巷道断面确定，一般可取3～4m护巷煤柱。沿倾斜的尺寸主要根据经验数据来确定，一般为8～15m。

综合比较分析,其区段平巷的宽度取3m，护巷煤柱取8m。

表一 采煤工作面长度的选择

采区煤柱的确定：

为使采区内各采区巷道保持良好的维护状态，使巷道得以很好的安全，必要时可以留设一定尺寸的煤柱，如上（下）山、区段平巷及采区边界隔离煤柱、大断层两侧煤柱等。

煤层地质条件和开采技术条件合适时可以采用无煤柱开采，到目前巷道

支护技术已有很大提高。在技术经济合理时应尽量多做煤巷，少做岩巷，尽量一巷多用和复用。

由表一和表二可以选择采区平巷的宽度为3m，护巷煤柱取8～10m，从技术经济、地质条件综合比较，区段分为三个，每个工作面长度取180m左右，区段采用有煤柱护巷，跨上山开采。

二、采区走向长度：

采区走向长度是确定采区范围的一个重要参数，它的确定主要和采取煤层地质构造、开采机械化水准、采区准备巷道布置方式及可能取得的技术经济效果有关。

加大采区走向长度可以减少采区上（下）山、车场及硐室的掘进量，使上（下）山少留煤柱及减少区间煤柱损失；减少工作面搬迁次数；增加采区储量和服务年限；有利于保持必要的工作面错距，增加同采工作面数目及采取生产能力，有利于采区和矿井的合理集中生产。

确定走向长度因素： （1） 地质因素

该采区内的两层可采煤层的地质条件较好，无断层，煤层倾角为20°，煤层厚度适中，顶底板较稳定，瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小，而且煤层钟乳岩浆倾入，所以不必考虑因地质因素的变化对采取走向长度的影响。 （2） 技术因素

主要考虑区段航道的运输、掘进及供电等。区段平巷铺设刮板输送机时，采区走向长度不要太大，一般在1000～1200m左右；此时采区一翼长度为500～600m，这时大概需要4～5台输送机串联使用，因为串联使用时一台坏了其他就不能用了，所以串联台数不应太多；区段巷铺设胶带输送机时，因一台胶带输送机长度可达500～1000m，所以采区走向长度每翼应该有500～1000双翼可有

1000～2000m，甚至2000m以上。

区段平巷采用单巷掘进时，受掘进通风的影响，采区一翼不宜超过1000m，但由于长距离掘进通风的解决，有的地方已经达到1500m。

采区变电站多设置在采区上（下）山附近，所以在确定采区走向长度时必须考虑供电线路的长短，走向太大将使供电线路加长，电压降低会影响工作面机电设备的而启动，当电压达660v时可使一翼长度达到700m。

（3） 经济因素

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。近年来由于综合机械化采煤发展及单产的提高，采区生产能力逐渐增加，相应也增加了采区走向长度、扩大采区储量以保证采区的服务年限，有利于采区工作面的正常接轨，实现矿井稳产、高产。

三、采区生产能力

采区的生产能力是以工作面生产能力为基础的，而工作面的生产能力取决于煤层厚度、工作面长度及推进速度等。 一个采面的产量A0（万t /a）可由下式计算 A0 =LV0MγC0

式中 L——采煤工作面长度，m； V0—— 推进速度，m/a； M——煤层厚度或采高，m； γ——煤的密度，t/m3

C0 ——采煤工作面采出率，一般取0.93～0.97,薄煤层取高限,厚煤层

取低限；此处取0.95。

采2#煤层时，用sirvs-400采煤机，其截深0.65m，每天的工作进刀次数为4.5刀，则每年进尺为0.65×4.5×333=974m 已知：L=184m V0 =974m M=2.15m γ1=1.40

因此一个采面生产能力A0 =184×974×2.15×1.4×0.95=51.2（万t /a）。 采3#煤层时还是用sirvs-400采煤机，其截深0.65m，为了使采区产量均衡，则调整了进刀次数为3.5刀。 则 V0l =0.65×3.5×333=757

已知 L=184 V0 =757m M=2.75m γ1=1.45 A02=184×757×2.75×1.45×0.95=52.8（万t /a）。 采区生产能力AB =k1k2（A0 + A02）

式中 n 采区内同采的工作面个数，此处取2； k1 采区掘进出煤系数，取1.1 左右；

k2 工作面之间出煤影响系数，n=1取1，n=2 时取0.95,n=3时取0.9。 采区生产能力AB =1.1×0.95×（51.2+52.8）=108.68（万t/a）。 2、采区服务年限

开采2#煤层时，其年推进量为974m，两个则为1984m，由于分为三层，所以其工作面总长度为1300×3=3900m T2= 3900/1984=1.96a ；

采3#煤层时，其年推进量为757m，两个则为1514m，此煤层同样有三个区段工作面总长为1300×3=3900

T3= 3900/1514=2.57a； T= T1+ T2 =4.5a。

所以采区的服务年限为4.5年。采区内同采的工作面个数为2。

第四章 采煤方法

选择各煤层采煤方法，确定回采工艺方式、工作面支护形式、支护设备、采煤机和运输类型。确定工作面进刀方式、截割方式、工作面长度、采高及工作面推进度等。