采矿工程设计.docx
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采矿工程设计
采矿工程专业毕业设计大纲
第一章矿井概述
第一节矿井概况
1.写明矿井所属煤田的地理位置，矿井所在地的交通位置，及交通状况。
福地理交通示意图。
2.写明地形、地势、及地震情况。
3.工农业生产情况，及其矿山开发产生很大影响的企业。
4.写明矿井与其它矿井的界线，井田的最大走向长度，平均走向长度，最大倾斜宽度，平均倾斜宽度，井田的开采面积。
第二节矿井地质概况
井田内主要可采煤层、瓦斯含量和矿井瓦斯等级；煤的自燃，煤尘爆炸的可能性，井田内主要地质构造和水文地质条件。
要求：
1.附矿井地质综合柱状图；
2.上述有关内容可用下列表格形式表示
（1）主要断层特征表
断层名
落差（m）
倾角（度）
断层类型
走向
倾向
导水性
（2）煤层赋存特征表
煤层号
厚度
层间距
可采范围
煤层结构
顶板岩性
地板岩性
容重
其它
（3）煤质特征表
煤层号
牌号
灰分
硫分
含磷
挥发性
胶质层厚度
发热量
灰融点
用途
（4）文地质特征表
含水层
厚度
含水性
单位涌水量
透水性
补给水源
结构特征
第二节井田开拓
开采水平的数目、位置、水平运输大巷的布置方式、数目和位置；井筒的位置、数目、形式和用途、井筒直径和井筒装备；井底车场形式和通过能力。
矿井的通风方式（说明矿井采用的通风方式、风井位置、风井装备、电动机功率、通风压力、全矿总风量）。
矿井主要生产系统包括：
运输、通风、排水、动力供应等系统。
现有采区所采用的主要巷道布置形式，回采工艺方式，掘进工艺方式。
本章说明
1.附矿井开拓布置示意图和井底车场示意图。
2.本部分内容说明要简要扼要。
第二章采区地质特征
第一节采区地质概况
采区的位置、煤层的赋存情况；采取上下边界标高，采取走向倾斜长度，煤系产状、煤层厚度。
相邻采区的情况，地面情况及其与开采的关系。
第二节采区煤层及其顶地板特征
采区内可采煤层层数，层号、厚度、间距、倾角及其变化，走向、倾向及其变化规律，每层内夹矸情况及其变化规律，每层的自燃火倾向、自燃发火期、每层的厚度变化规律，每层的机械物理性质。
采区内，煤层顶板的岩性、厚度、稳定性、物理机械性质，（伪顶、老顶、直接顶）分别叙述。
采区内，煤层地板岩性、厚度、稳定性、抗压入特性。
邻近采区同煤层的矿山压力观测结论。
附采区煤系底层综合柱状图。
第三节采区地质构造
采区内所有探明的褶曲构造的性质、特征、轴线位置及其变化情况，对开采的影响。
采区内所有可能出现的断层情况，包括位置、断层面、产状规律、断层类型、落差、断层对煤层的破坏程度等。
陷落住情况
火成岩侵入情况。
第四节煤质、瓦斯、煤尘
采区内各煤层的煤质，煤种、硫含量、磷含量、挥发分指数、胶质层厚度、含矸率、发热量、灰熔点、用途等、可用表格形式说明。
各煤层的沼气含量。
各煤层的煤尘爆炸性能
第五节采区水文地质特征
采区含水层的特征及充水条件；地面水系，老塌陷区积水，老塘水对本采区的影响，承压水的水位；采区预计涌水量。
第六节采区储量计算
计算出采区的工业储量；可采储量和煤炭损失量。
附：
储量计算表。
本章说明；采区内的地质构造等情况可用表格形式表示（参见第一章）
第三章采区生产能力及服务年限
第一节矿井工作制度
1.说明主要生产系统工作制度
2.采取工作面工作制度（有不同工作制度分别说明）
3.掘进工作面构造制度
4.辅助工种工作制度
第二节采区生产能力
根据煤层条件、选用的回采工艺设备、相应的回采工作长度及推进度，确定回采工作面的生产能力。
在此基础上，再根据采取巷道布置煤层开采循序、回采工作面接替条件，结合采区内同通风和运输条件，确定采区内同时生产的回采工作面数目，从而确定采取生产能力。
可参照下列方式进行
1.说明本采区对生产有影响的主要地质条件，特别是影响工作面长度、工作面推进度、工艺选择的因素。
2.说明矿井现有的采煤方式等
3.说明矿井规划和采区接替对该采取的产量要法语，是否符合有关规定。
4.根据上面分析说明该采区可能安排某中工艺的采煤工作面数目。
5.回采工作面生产能力估算
式子中：
Ai—某回采工作面生产能力，万T/a；
Li—某回采工作面年推进度，米/a；
Lm—某回采工作面长度，米；
Mi—某煤层厚度，米；
Yi—某煤层容重，吨；
Ki—某回采工作面回采率，0.93~0.97
6.采区生产能力计算
式子中：
A0——为采区生产能力，万吨每年
k1——为掘进出煤系数，取1.1左右
k2——为工作面生产不均衡指数。
两个工作面时取0.95，三个工作面时取0.9。
7.确定采取设计生产能力。
第三节采区服务年限
1.采取服务年限
T=
式中：
T为采区服务年限，年
采区回采率选取：
厚煤层75%；中厚煤层80%；薄煤层85%
2.分析采取的该生产能力和服务年度是否能保证采取的均衡能力
采区生产能力
采区服务年限
10~20
30~50
60~90
>2~3
>4~5
>6
第四章采煤方法及采区参数
第一节采煤方法的选择
选择原则：
①保证安全生产；
②具有较好的经济效果
③煤炭回收率高；
④尽量提高机械水平；
分析矿井现行采煤方法的优点与不足，根据本采区影响采煤方法的地质因素确定属于本采区的采煤方法。
第二节采区参数的确定
1.采区斜长及走向长度
2.回采工作面的长度（结合四确定）工作面长度和年推进度一般为：
综采：
面长150~200米，年推进度为900~1200每年
普采：
面长120~150米年推进度为不小于600米每年
炮采：
面长80~150米年推进度为420~540米每年
3.柱尺寸
护巷煤柱
隔离煤柱
断层安全煤柱
4.斜长和数目的确定
区段斜长=工作面长+区段平巷宽+护巷煤柱宽
注：
本节内容可结合第五章进行
第五章采区巷道布置
第一节采区巷道布置方案初选分析
1.走向长壁采煤发或请斜长壁采煤法的选择。
该部分内容，主要是通过采区内地质条件及煤层赋存情况的分析而确定本采区回采工作面的推进方向，即采用走向长壁采煤发还是倾斜长壁采煤法。
可参照下列几方面综合考虑：
（1）回采工作面推进方向和回采向道布置受地质条件的影响，特别是断层、曲、陷落柱、岩浆岩侵入，以及煤层的赋存情况等影响。
（2）分析工作面回采工艺对推进方向和回采巷道布置的影响，包括应有足够的长度。
（3）分析运输队推进方向和巷道布置的影响。
（4）其他生产系统对回采工作面推进方向和回采巷道布置的选择影响。
（5）巷道与巷道之间联系的难易程度对工作面推进方向和回采巷道布置选择的影响。
（6）三角煤的开采与三角煤柱的大小对工作面推进方向的影响
通过分析确定采用走向长壁或倾斜长度采煤法。
2.区段平向和区段集中平巷的布置
（1）区段平巷的布置
根据煤层的厚度、倾角、顶底板岩性、煤的硬度、自燃发火、沼气等级确定区段平巷的布置方式：
①留煤柱护巷；②沿空留巷；③沿空送巷
（2）中区段平巷的布置方法
分析使用区段集中平巷的合理性及其布置方式。
可参照下列各方面综合考虑：
①简述采区内煤层的赋存特征；
②分析利用集中区段平巷是否有利于集中等产，是否能增加同时生产工作面数目，减少辅助运输环节，有利于大型设备的使用，改善掘进接替关系；
③分析对改善巷道的维护条件的影响
④分析是否有利于提高回采率或是否有利于无煤柱开采改善维护条件
⑤是否有利于采区提高机械化水平
⑥联系工程量大小
⑦使用集中平巷岩石工程量的大小，准备间的长短。
⑧是否有瓦斯涌出量特大、煤及瓦斯突出危险、受水患严重威胁的煤层以及其他不适合联合的煤层
⑨分析地层中是否有布置区段集中平巷的有利层位，说明区段集中平巷和区段平巷的相对位置。
⑩选择集中平巷的布置方式。
3.采区上下山的布置
分析确定采区上下山在采区走向方向的位置及所在岩层层位，采区上下山的数目及采取上下山所服务的煤层层数。
参照下列各方面内容综合考虑：
（1）分析采区上的位置是否受地质构造的影响，
（2）单翼采区的可能性及特点；或难以实现的问题所在。
（3）采取上（下）山布置在中央的优缺点
（4）采区上所在的位置的确定，或确定供比较的上山位置方案。
（5）分析采用集中上山的可能性，按分层上山布置采区时开采强度是否受到限制，运输、辅助运输环节是否很分散，能否满足采掘接替关系，是否有利于管理，集中布置上山是否减少了采区上的工程量和改善了维护条件：
是否减少了煤炭损失，是否增加了区段石门工程量等。
（6）确定可行的采区上山布置方案。
4.采区内联络巷道的布置
分析确定采区上下山与各煤层之间的联系，上山与区段集中平巷间的联系，区段集中平巷与区段平巷间的关系，采区车场形式的选择。
第二节确定采区巷道布置的可行方案
1.据上一节的分析，将不同地方的不同选择进行组合成若干方案。
2.在稿纸上分别画各方案的草图，要大体按比例也可以在资料图上做。
3.完善各方案各巷道之间的联系，在草图上进行
（1）上山与大巷的联络
（2）上山与集中巷的联络
（3）集中巷与煤层平巷的联络
4.完善各方案的系统，如发现有很不合理的方案可舍去。
5.认真分析各方案在整个准备，生产时期中会遇到的问题，凡遇到问题，随时用记录本记下，以防遗忘。
并研究解决方法，最后形成不少于两个供比较的方案。
6.说明书上简本叙述提出的各个方案叙述时可以列表叙述，叙述内容如下：
（1）说明方案的回采工作面推进方向，如果方案都一样可舍去。
（2）说明方案的区段划分方法，如果各方案都一样可舍去。
（3）说明区段集中平巷的数目、位置、层位与煤层关系。
（4）说明煤层平巷与区段集中平巷的联络方式。
（5）说明采取上山的位置、层位与煤层关系。
两条以上，上山分别说明
（6）说明采取上山与区段集中平巷的联系方式。
（7）说明大巷的位置、层位与煤层的关系。
（8）说明采取上山与大巷的联系方式。
（9）说明生产系统如某示意图。
7.用计算机将稿纸上草图输入到设计纸上，示意图上的标注和符号要符合采矿制图标准。
第三节方案比较
1.对第二节所确定的可行方案进行技术比较，可列表进行比较
技术分析比较的内容有：
（1）巷道峒室开拓准备工程量的大小，掘进施工难易程度，使工期的长短。
（2）巷道维护难易程度，。
可以汇总软岩巷道长度，受支承压力危害的长度以及危害程度预测。
（3）使用机电设备数量多少，利用率的高低，辅助人员的多少，设备的可靠性；是否符合技术发展方向，技术是否被工人掌握，安装拆除，维修是否很容易。
（4）要生产系统的合理性
运煤环节是否很多，是否使用了很多的设备和人力，运煤系统是否有利于采区的增产，
辅助运输是否方便，是否有不能运进设备和进入的死角，通风的难易程度如何，是否容易构成通风系统；是否在工作面接替是时会出现风流混乱。
该系统是否有利于瓦斯排放，有利于防火灭火。
排水的难易程度
供电、供压气的难易程度。
（5）煤柱多少，煤炭加收率的高低，附储量损失计算表。
（6）开采程序是否合理，是否有利于采掘接替。
（7）改善劳动条件，安全生产方面比较。
（8）成本的高低
（9）其他一些具体情况
上述技术分析内容，需要较长时间的分析考虑，随时在记录本记录修改，当问题完全考虑成熟后，可抄到毕业设计说明书中。
2.经济比较
通过上述技术分析，在排除了技术上明显不合理的方案后对剩下的方案再作进一步经济比较，
经济比较要列表计算
表1方案*储量损失计算表
煤层
工业储量
煤柱损失
回采损失
可采储量
回采率
块断名称
数量
块断名称
数量
表2方案*井现场巷量及费用计算表，列出方案中所有井巷工程。
序号
工程项目
断面（m2）
煤岩性质
长度（m）
数量（条）
总工程量（m）
掘进单位（元/m）
掘进费用（元）
表3方案*初期井巷工程量及费用计算表（列出方案中所有井巷工程）
序号
工程项目
断面（m2）
煤岩性质
长度（m）
数量（条）
总工程量（m）
掘进单位（元/m）
掘进费用（元）
表4方案*设备及其费用计算表
顺序
设备名称
规格
数量
单价（元/台）
设备费用
表5方案*巷道维护费用计算表
序号
工程
项目
断面（米）
长度（米）
数量（条）
平均维护
年限（年）
维护总工程量（年*米）
维护单价（元/年*米）
维护费用（元）
注：
如果同一巷道的不同部分，服务时间不同应该进行分段计算，每一段占一项工程项目。
表6方案*运输费用计算
序号
工程项目
煤量（t）
运输长度（km）
运输量（t·km）
运输方式
运输单价元/km
费用（万元）
注：
同一运输方式可化为一段作为一个工程项目一条巷道分段的运输不同可以划为不同的工程项目计算。
表7各方案费用比较表
序号
费用项目
方案*费用
方案*费用
总费用
吨煤费用
总费用
吨煤费用
一
基建费用
1.
2.
3.
井巷工程费用
设备费
初期工程费用
二
生产经营
1
2
巷道维护费
运输费
总计
相对百分比
3.说明所选定的方案
第四节采掘工作面配备和峒室形式
1.采煤工作面的配备
（1）计算回采工作面单产（式中符号同前）
（2）确定采区内同时回采的工作面数，及备用工作面数。
（3）确定掘进头数目和采掘比
（4）采区生产能力验算
2.选择绞车房、变电所、煤仓的形式
（1）说明其位置。
（2）画出选择形式示意图，还应同时画附近连接的巷道。
本章说明
1.绘制出采区巷道布置平面图，说明机电设备及主要生产系统
绘制出沿上山方向的剖面图；绘制局部示意图。
2.附绘制本章有关图纸的要求
（1）选定方案巷道布置平面图的内容要求：
方案平面图应有指北针，用粗实线画出煤层的露头线。
应用细实县画出密度适合的经纬线，煤层地板等高线。
用细实线和相应符号画出开采边缘，可采边界线，煤岩侵蚀线及陷落柱边界线以及勘探线
用点画线及叉画线画出断层面交线。
用圈画线画出各类永久煤柱线以及上山大巷保护煤柱采区之间的间隔煤柱。
用符号表明采区剖面图的剖开位置。
平面图应画出个钻孔，表明各钻孔编号，标出钻孔地面标，煤层地板标高。
煤层厚度等，这些可在钻孔一旁画出小柱状图表示。
用细实线及其符号画出地面情况
采区为煤层群时，煤层间距在30米以内者，可在一张纸上表示所有巷道，否则各煤层应分别出图。
平面图上应使用相应的线条和符号，画出采区正常生产时期已开掘出的所有巷道。
未掘出的巷道，用待掘巷道符号画出。
待掘巷道符号原则上用相应巷道符号的单线条表示。
回采工作面位置应划在生产时期的位置。
回采工作面间错距要表示清除，掘进工作面的位置也应是计划中这一时期相应的位置。
平面图上凡倾斜巷道都要表明上下变坡点的位置，上下变破点的水平标高和巷道倾角，巷道要标明巷道的倾斜方向和流水坡度，原有的巷道，应表明测量点号及水平标高。
图中各种巷道关系尺寸均应标柱，运输大巷及回风大巷尺寸各以石门口或井底车场为起点，沿大巷标注到采区上山口，区段平巷之间应有尺寸标注。
区段集中平巷与煤层平巷巷道如有转弯，要标出转弯图角和半径，并设一个尺寸分段点。
上山与大巷如不正交时应标注其间的夹角。
上中下车场应基本按施工图主要尺寸绘并标注其主要尺寸。
图中巷道回采工作面统一命名，回采工作面名称在相应区段适当位置标注，巷道名称在巷道的旁边标注。
图中机械设备应按下列方式表示。
Ⅰ.大巷、上山、平巷使用设备用符号画与各巷道的一旁，并在符号旁边写明设备的台数。
Ⅱ.回采工作面所用设备画与工作面旁边，并在符号旁边写明台数。
Ⅲ.掘进工作面所用设备化与掘进头旁边的圆圈内，用箭头将圆圈指向掘进头。
Ⅳ.其他设备用相应的符号画在使用地点的巷道旁边。
平面图上要用相应的符号标注在巷道旁边表明采区的各种生产系统。
平面图上要在使用地点画出风门、风桥、调节风窗反风门、密闭们等设施。
平面图上应有采掘机械设备配备一览表。
该表由序号、设备名称、表示符号、型号、使数量、备用数量、电机容量等组成。
平面图上应有图例，把平面图上所使用的符号加以说明。
平面图上要有图鉴。
（2）采区剖面图的内容与要求
采区剖面图原则上应沿运输上山轴线剖开；
采区剖面图应画出煤系地层中的煤层和地层中的标志岩层。
采区剖面图应画出各含水层。
采区剖面图应画出地表情况及其基岩石。
采区剖面图应画出应标明巷道与巷道之间，巷道与煤层之间，煤层与煤层之间的关系，
剖面上剖道的巷道画实线，前面投影过来的巷道画虚线，后方巷道用点画线，指画相关巷道
剖面上要标明倾斜巷道上下端点的水平标高和华侨角。
水平石门要画出流水方向和坡度。
剖面上要用一组实线画出等高线，其密度由指导教师确定
剖面上要用细实点划线画出地层分界线
剖面上要标明上下开采界线
剖面上巷道按平面面图统一命名标注
剖面上要标注上下斜长、区段斜长、石门长度、联系巷长度等尺寸
剖面上要有图名、比例、图鉴等。
（3）、采区方案局部示意图
①采区巷道布置平面上，凡有巷道交叉的地方都要画局部放大示意图，并附在采区设计说明书内。
采区平面图上要标明示意图的位置，示意图原则上按其位置命名，如果某机组巷道的示意图完全相同，可只画一个示意图，但要标明每一组巷的名称。
②示意图要标明巷道与巷道之间，巷道与煤层之间的关系，如有倾斜巷道应标明倾斜角度。
③示意图山凡涉及巷道都必须进行标注。
第六章采区准备工作
第一节开采顺序
1.影响本开采区顺序的因素
2.上下煤层开采顺序确定及其分析。
3.各区段间开采顺序的分析及确定。
4.采区两翼的开采情况分析。
注：
上述问题在确定中可能相互联系，可根据具体情况适当安排顺序，主要应说明确定的原因。
第二节采区准备工作及组织
1.采区准备工作
（1）选择或者及巷道断面的形状，尺寸、支护方式等，画出各巷道断面图。
（2）采区巷道断面不放在设计说明书中，可专门册成为《采区巷道断面图册》。
弯道断面要单独画出。
巷道断面图要符合《井巷工程》的要求。
表1巷道断面表
序号
巷道
名称
断面特征
掘进方式
备注
上宽（m）
下宽（m）
高（m）
断面积（m2）
2.回采工作面接续安排
（1）接续表说考虑的问题。
①采区配采关系，产量要求，达产期长短，均衡成产期长短，衰减期长短。
②肥瘦，厚薄关系。
，上下关系，两翼均衡关系，留有余地关系
③各工作面的进度关系，
④是否有利于巷道掘进和设备设施的安装，即开采关系问题
⑤是否有利于辅助运输
⑥是否有利于通风系统的形成，有利于防灭火。
⑦是否有利于巷道的使用和维护
⑧是否有利于其他系统的形成
（2）回采工作面接替表
序号
工作面编号
生产条件面长×采高×进度
工作面走向长
可采储量
月产量
年
年
2
4
6
8
10
12
2
4
6
8
10
12
一、采区巷道掘进顺序表
序号
巷道名称
巷道长度
掘进速度
年
年
年
2
4
6
8
10
12
2
4
6
8
10
12
2
4
6
8
10
12
第七章回采工艺设计
第一节设计工作面的地质概况
阐明回采工作面可采煤层的赋存情况，媒质和煤的种类，煤的硬度解理和层理发育情况。
瓦斯、煤尘、爆炸性和自燃发火情况。
第二节回采工艺方式的选择
根据本工作面内地条件及生产技术条件，选择回采工艺方式，并简要说明机械设备配备情况。
第三节落煤
1.说明落煤方式
2.机械落煤说明选择的进刀方式和割煤方式，以及选择原因，说明夹石处理方式、说明顶煤的处理方法说明截齿的消耗数量，缺口的设置及开掘方法。
3.爆破落煤，要编制爆破说明书，附炮眼布置图，以及放炮时的注意事项，要说明炮眼的布置方式，炮眼的参数，装药量循环炸药消耗量，附炮眼布置图和循环炸药，雷管消耗表。
炮眼的布置方式
联炮方法
一次放炮数
炮眼名称
间距
位置
角度
眼深
炮眼数
雷管
炸药（公斤）
顶距
底距
水平
垂直
每孔
合计
第四节装煤和运煤
1.说明装煤方式
2.说明运煤方式
3.说明机械的选择，安装和移置方法
4说明专载机的选择安装和移置方法。
第五节工作面顶板管理
1.说明采场支护方式的选择，以及相邻采区的管理经验。
2.说明支护材料的规格，型号。
3.支护强度计算，支护密度的确定，最大控顶距，最小控顶距确定。
4.工作面上下出口的支护方式和支护规格
5.工作面顺槽超前支护方式规格和替棚方法。
6.原煤层倾斜煤层开采下行垮落法的假顶选择人工假顶的材料，辅设方法和辅设规格，辅设的注意事项，采用再生顶板的技术措施和间隔时间。
第六节采空区处理
1.确定回柱放顶方式；
2.回初放顶时需要的方法。
3.选择强制放顶的方法。
第七节回采工作面生产技术管理
1.说明回采工作面的循环方式；
2.说明其作业形式，劳动组织形式；
3.说明其工序安排；
4.画出采煤方法图
本章说明
采煤方法图的设计及绘制要求如下：
1.煤方法图的内容包括以下图表，绘制在同一图纸上。
（1）回采工作平面图，使用1：
200比例
绘出工作面的全貌，画出机械设备及其位置工作面支架布置或支柱顶梁布置工作面上下出口处的支护方式；采煤机的割
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