采矿工程课程设计采区说明书.docx
《采矿工程课程设计采区说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《采矿工程课程设计采区说明书.docx（36页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
采矿工程课程设计采区说明书
黑龙江科技大学
采矿工程专业课程设计
题目：
采矿课程设计-采区设计
年级专业：
采矿10-1
姓名：
付光进
学号：
3
指导教师：
董长吉
2013年12月20日
摘要
Abstract
按照此格式编写完说明书后直接更新整个目录即可。
第1章采区地质情况
1.1采区概况
采区名称、位置、采区边界、范围、煤柱
一．井田位置及范围
七台河矿业精煤（集团）有限责任公司龙湖煤矿位于黑龙江省七台河矿区东部，地理坐标为东经131°12′，北纬45°50′。
以较大断层来划分，西至F26，东至F4。
矿区面积：
13.12km2，开采深度由+200m～-500m标高。
二．交通位置
区内有矿用铁路专用线与勃七线、牡佳线接轨，勃宝公路横贯区内，交通方便。
详见图1－1交通位置图。
图1-1交通位置图
三．地形地势
地貌为丘陵地形，东南部高、西北部低，地表标高在+170m～+200m之间，平均标高为+180m左右。
四．气候
区内11月至翌年4月为冻结期，最大冻结深度为1.5m～2.0m最高气温28℃～32℃,年平均气温3℃～3.5℃。
年降雨量350mm～700mm，属寒温带大陆性气候。
五．河流
井田西部有一季节性河流——龙湖河，位于本区西部，发源于龙湖东沟，全长19km，流向北西注入倭肯河。
地貌为丘陵地形，东南部高、西北部低，地表标高在+170m～+200m之间，平均标高为+180m左右。
六．工农业概况
七台河市政府所在地桃山区是本区经济、政治和文化的中心，生产生活物质均较齐备；电力、燃料等供应充足，国家电网黑龙江省七台河市供电局在新立矿区设有变电所；供水水源以地下水为主。
七台河市是一座以煤炭工业为主的城市，农业和林业次之。
1.2采区地质情况
1.2.1采区可采煤层的赋存情况
本设计井田的地层走向为EW，倾向为S，平均倾角为17°。
地层厚度为125m。
表土及风化带厚度约20m，表土中无流沙岩。
岩层多由细砂岩及中砂岩构成。
详见图1－2煤层综合柱状图。
设计井田内有四层可采煤，煤层赋存不太深，倾角在12º～20º，详见表1－4煤层赋存特征表。
表1-4煤层赋存特征表
序号
煤层名称
层间距（m）
围岩
煤的牌号
硬度
视密度
稳定性
煤厚
（m）
倾角
顶板
底板
1
94#
20
泥岩
粉沙岩
焦煤
中硬
1.4
较稳定
2.6
14
2
95#
粉沙岩
粉沙岩
焦煤
中硬
1.4
较稳定
2.4
14
95
3
109#
中细岩
细砂岩
焦煤
中硬
1.4
较稳定
1.4
14
20
4
110#
中细岩
细砂岩
焦煤
中硬
1.4
较稳定
1.1
14
1.2.2顶板岩层性质、厚度
各煤层顶底板的厚度一般都大于8m,煤层顶板多为粉砂岩，细砂岩；底板多为砾岩及粉砂岩。
1.2.3地质构造
本设计井田范围内的主要地质构造为断层，其中断层共有3个，铅直地层断距在20m～80m之间，都是倾向断层。
详见表1－3断层特征表。
区内构造形态以南西向倾斜的单斜和断裂为主，断层又以NW向SE倾斜，并行排列的张扭正断层为主，无岩浆侵入体。
本矿井的勘探分普查、精查、补堪和深部补堪四类。
勘探程度详见下表如表1-7
表1-7勘探程度表
时间
施工单位
勘探程度
钻孔
利用钻孔
孔数
米数
孔数
米数
2008
204勘探队
精查
18
7091.68
18
7091.68
2008
204勘探队
精查
48
14189.11
44
12708.68
总计
245
89270.61
234
85435.30
1.2.4瓦斯
矿井瓦斯相对涌出量为6m3/min，根据邻井查询，该井属低瓦斯矿井。
煤的自燃发火期为6～8个月。
1.2.5水文地质
本设计井田范围内地形大部分属漫岗，标高在+190～+230m之间，井田西部及南部为丘陵水文地质区，北部及中部为河谷水文地质区。
岩层的富水性主要取决于构造裂隙的发育和补给条件，浅部各煤层除大气降水补给地表强风化带外，没有其他来源，由于岩层裂隙发育程度而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直分带。
由于岩性的不同，岩层的含水性极不均匀，不但存在着分带规律且有分层规律。
详见煤层特征表1-4；岩石的物理性质指标表1-5；岩石力学强度指标表1-6。
1.2.6煤质
本设计矿井内煤属低磷、低硫、中低灰分的焦煤和1/3焦煤，其中1/3焦煤占40%，发热量一般在6500～7500k。
1.物理性质：
井田内煤层多为半亮煤及半暗煤，水平层状构造，垂直节理发育，结构致密，玻璃光泽，距状或平面断口，含有少量的木质镜煤、丝炭，且发鲜红色，形态分子结构不归整，镜下可见无机物，有石英碎屑及菱铁矿物等。
比重在1.38g/cm3～1.50g/cm3之间，摩氏硬度约3。
2.化学性质及煤种：
其煤质变化规律符合希尔特定律：
（1）煤的变质程度随着深度的增加而提高。
（2）挥发分随着深度的增加而降低，
94#、95#、109#、110#四层均为焦煤。
3.煤的工艺特性：
煤层属中低灰份，灰份多为内在灰份，系二氧化硅、氧化铁等，氧化镁、氧化钙较少，故灰熔点可达1250℃以上。
4.用途：
一般作为配煤炼焦使用。
第2章采区储量与生产能力
2.1采区储量
储量计算公式为：
——储量（万t）
——面积（m2）
——厚度（m）
——容重（t/m3）
经过计算的采区94#的工业储量为:
=1852588m²／cos14°×2.6m×1.41t／m³×10-4=695.57万t
95#的工业储量为:
=483252m²／cos14°×2.4m×1.37t／m³×10-4=655.23万t
则采区的总储量为：
总=695.57万t+655.23万t=1350.80万t
——可采储量，Mt；
——工业储量，Mt；
——永久煤柱损失，Mt；
——采区回采率。
C取0.8
可采储量：
综上所述可知：
采区储量：
94#的工业储量为万695.57万t
95#的工业储量为655.23万t
两层煤的总工业储量为1350.80万t。
采区可采储量：
可得采区的可采储量为1023.61万t。
2.2采区生产能力
2.2.1采煤工作面年产量
根据煤层顶底板条件、煤层赋存情况及工作面装备，设计确定综采工作面的生产能力。
采煤工作面产量按下式计算：
式中A—工作面生产能力，万t/a；
l—工作面长度，m；
H—工作面采高，m；
L—工作面日推进度，m；
D—年生产天数，d；
—煤层容重，t/
C—工作面回采率。
取0.95。
工作面年生产能力为
2.2.2采区生产能力
采区生产能力A=1.1
Ao=1.13
109=120Mt
2.3采区服务年限
采区服务年限Ｔ与采区生产能力Ａ的关系如下：
式中：
——采区可采储量，万t;
——采区可采储量，取1.4
1023.61万t÷（120t
=6.09a
经过计算的采区服务年限为6.09
第3章采区方案设计
3.1采煤方法的选择
为了合理选择采煤方法和确定采区巷道布置，经过详细研究煤层的赋存条件，并对生产矿井使用的采煤方法进行认真的分析，决定采用走向长壁后退式开采。
采区包含94#95#两个煤层，煤层厚度分别为2.6m、2.4m，煤性质为焦煤，属于低瓦斯矿井，综合考虑选用综合机构化采煤方法。
开采顺序为94#→95#，采区内同一煤层开采顺序为自上而下。
投产时布置一个94#采综采工作面，工作面的主要设备见下表
面
设备名称
设备型号
台数
功率
采煤机
MGTY-710
1
930
刮板输送机
SGZ-800/800
1
400*2
转载机
SZQ-730/75*2
1
75*2
皮带运输机
DSJ-1000/400
1
2*200
乳化液泵
MPB-400/31.5
2
250
移动变电站
KBSG-630
1
液压支架
ZY4800-19/40
140
14t小绞车
JH-14T
1
17
25KW调度绞车
JD-25KW
1
25
40KW调度绞车
JD-40KW
4
40
8t小绞车
JH-8t
2
11
风钻
M-500
1
3.2采区巷道布置
经过实际勘探结果确定采区走向长度为1980m，倾向长度为1010m。
3.2.2区段长和区段数目
设计后得出区段长为180m，区段数目为5个。
3.2.3采区形式
根据采区中煤质，煤厚，以及瓦斯涌出量，布置独立上山。
3.2.4采区上（下）山的数目和位置
根据实际要求采区布置三条煤层上山，上山之间距离20m，三条上山位于同一层位。
3.2.5区段平巷的布置
本采区采用沿空留巷。
3.2.6区段集中平巷布置
采用在上山处开掘石门连接或者直接连接大巷，进行正常的通风，运料及运煤工作。
3.2.7联络巷道的布置
区段运输平巷，区段回风平巷分别通过石门连接上山来实现通风、回风、运输、运料。
3.2.8采区内煤层开采顺序
本采区为双层煤，先开采上层煤在开采下层煤。
3.3巷道断面设计
（1）巷道断面设计应满足的条件
1.保证人员通行安全；
2.合理布置该断面的管路及电缆等；
3.断面能过最大风量时，不得超过《煤矿安全规程》规定的最大风速；
4.不得小于《煤矿安全规程》规定的最小净断面和最小净高度；
5.按水量要求，设置水沟；
6.满足其它要求，如需在巷道一侧堆放坑木和材料或安装其它设备等。
（2）选择断面形状应考虑的素
1.巷道所处的位置及围岩的物理力学性质、矿山压力的大小及作用方向；
2.巷道的服务年限和用途；
3.巷道的支护式和支护材料；
4.施工技术及其装备的情况；
5.邻近矿井同类巷道断面的断面形状及其维护情况等。
当巷道围岩比较稳定，矿山压力不大，服务年限不长时，一般宜选用矿用式字钢支架、锚杆或钢筋混凝土支架进行支护，其断面形状一般为梯形或矩形。
如采区内的准备巷道和回采巷道。
当巷道围岩不太稳定，矿山压力较大，且服务年限较长时，一般宜采用锚喷、混凝土砌碹或U型钢可伸缩性支架进行支护，断面形状一般为拱形、圆形或椭圆形。
设计运输石门位于岩石中，顶板压力较大，服务年限较长且巷道围岩比较稳固，为了减少一使用过程中掘进费用和维护费用，多采用拱形断面。
拱形断面一般包括半圆拱、圆弧拱和三心圆拱形。
在目前条件下多采用半圆拱。
综合以上地质条件及方案比较：
本采区由于服务年限不是很长，故区段运输平巷、回风平巷采用梯形巷道。
三条上山布置在煤层中，且有保护煤柱，故三条上山也采用半圆拱形巷道。
（三）巷道断面尺寸的确定
1、采区输送机上山巷道断面图及参数
3.3.1巷道断面设计应满足的条件
1.保证人员通行安全；
2.合理布置该断面的管路及电缆等；
3.断面能过最大风量时，不得超过《煤矿安全规程》规定的最大风速；
4.不得小于《煤矿安全规程》规定的最小净断面和最小净高度；
5.按水量要求，设置水沟；
6.满足其它要求，如需在巷道一侧堆放坑木和材料或安装其它设备等。
3.3.2巷道断面选择
1.巷道所处的位置及围岩的物理力学性质、矿山压力的大小及作用方向；
2.巷道的服务年限和用途；
3.巷道的支护式和支护材料；
4.施工技术及其装备的情况；
5.邻近矿井同类巷道断面的断面形状及其维护情况等。
当巷道围岩比较稳定，矿山压力不大，服务年限不长时，一般宜选用矿用式字钢支架、锚杆或钢筋混凝土支架进行支护，其断面形状一般为梯形或矩形。
如采区内的准备巷道和回采巷道。
当巷道围岩不太稳定，矿山压力较大，且服务年限较长时，一般宜采用锚喷、混凝土砌碹或U型钢可伸缩性支架进行支护，断面形状一般为拱形、圆形或椭圆形。
设计运输石门位于岩石中，顶板压力较大，服务年限较长且巷道围岩比较稳固，为了减少一使用过程中掘进费用和维护费用，多采用拱形断面。
拱形断面一般包括半圆拱、圆弧拱和三心圆拱形。
在目前条件下多采用半圆拱。
综合以上地质条件及方案比较：
本采区由于服务年限不是很长，故区段运输平巷、回风平巷采用梯形巷道。
三条上山布置在煤层中，且有保护煤柱，故三条上山也采用半圆拱形巷道。
3.3.3巷道断面尺寸的确定
1、采区输送机上山巷道断面图及参数
：
表3-4：
围岩类别
断面/
水沟断面/
喷射厚度/mm
净周长/m
净
设计掘进
Ⅱ
13.62
14.87
0.13
120
14.52
2、采区轨道上山巷道断面图及参数：
表3-5：
围岩类别
断面/
水沟断面/
喷射厚度/mm
净周长/m
净
设计掘进
Ⅱ
13.6
14.88
0.13
120
14.52
3、采区区段平巷
表3-6：
围岩类别
断面/
水沟断面/
喷射厚度/mm
净周长/m
净
设计掘进
Ⅱ
11.46
12.4
0.13
无
13.88
表3-7：
围岩类别
断面/
水沟断面/
喷射厚度/mm
净周长/m
净
设计掘进
Ⅱ
12.19
12.86
0.13
无
14.294
5、采区石门
表3-8：
围岩类别
断面/
水沟断面/
喷射厚度/mm
净周长/m
净
设计掘进
Ⅱ
14
15.4
0.2
120
15
第4章回采工艺
4.1落煤
落煤方法
采煤机落煤
1.采煤机类型
采煤机选用电牵引MG200（250）700-WD电功率为700kw，牵引速度为0.91m/min，采高为1.8-3.5m,截深为800mm。
2.采煤机进刀方式
进刀方式采用采煤机斜切进刀。
3.采煤机割煤方式
往返一次割一刀，即单向割煤。
4.合理截深的选择
采煤机的截深选择为800mm
4.2支护
4.2.1支架选型及规格的确定
由于根据本矿煤层厚度为2.6m，且煤层倾角为14°，顶板压力不是很明显所以选择ZZ4000/17/35型支撑掩护式支架。
支撑高度为1.7-3.5m，适合煤层厚度为3m以内，倾角小于
。
4.2.2工作面支架布置方式
4.3采空区处理方法
4.3.1采空区处理方法
由于顶板岩层为细砂岩，属于中等稳定岩层，所以采空区采用全部垮落法，随采随冒落。
4.3.2控顶距及放顶距
确定控顶距及放顶距，以及特种支架形式控顶距、放顶距根据采煤机及液压支架型号确定。
根据采煤机的最大移动步距，工作面最大控顶距为4800㎜，最小控顶距为4000㎜。
液压支架采用ZZ4000／17／35。
4.3.3回柱放顶方法
考虑到我所设计矿井的顶底板的实际情况我采用：
单架连续式。
4.4采煤工艺
采用综合机械化采煤工艺。
4.5生产技术管理
4.5.1循环方式
采用四六制工作制，三班采煤，一班准备的循环作业。
作业循环图表
4.5.2作业形式
为了达到更高的生产量，并且尽量减轻工人的劳动强度及培养综合技术人才我选择分段追机作业方式。
4.6安全技术措施
4.6.1保安煤柱的一般规定
保安煤拄是保证每矿安全生产的措施之一，可以减少很多重大隐患。
为了安全生产，本设计矿井依据《煤矿安全规程》，留设保安煤柱如下：
1.各煤层在露头处留设50m保安煤柱；
2.边界断层留设20m保安煤柱；
3.地面建筑物留设50m保安煤柱。
按以上方法计算得：
总煤损为：
0.9Mt
1．井巷两侧煤柱
由于采区平巷采用沿空留巷所以不需设置保安煤柱。
上山之间留设20m的保护煤柱。
2．境界煤柱
境界煤柱在本井区涉及到露头和断层（在这里断层也就是井田的境界）留设保护煤柱50m。
4.6.2防止沼气爆炸的措施
本采区为低沼气矿井，在井下安装瓦斯监控系统，并应加强通风安全管理。
1.预防瓦斯爆炸措施
（1）首先建立完善的制度和严格的管理制度作到预防为主；严格遵守《煤矿安全规程》中有关安全生产的措施；
（2）采掘工作面都应当独立通风，如不得以串联通风时，在进入串联工作面的风流中必须装有瓦斯自动报警断电装置，瓦斯浓度不得超过6.5%；
（3）严禁井下发生明火，严禁各种违章作业，并在采掘工作面和沼气易积聚的地点设瓦斯检测与报警装置；
（4）掘进放炮必须使用水泥炮，必须遵守有关爆破安全规程。
（5）井下各种电器设备应选用防暴型；
2.预防煤尘爆炸措施
（1）在井下一定距离内应有完善的防尘撒水系统;
（2）先必须建立严格完善的规章制度，严格按<<安全规程>>中的有关规定工作:
（3）在有些地段采用水帘喷雾撒水撒布岩粉及设置水棚等综合防尘措施,尤其在风速过大的地方,应采取严格的防尘措施;
第5章采区生产系统
5.1采区运输
5.1.1采区运输系统及运输方式
运输系统:
回采工作面→运输平巷→运输上山→煤仓→运输大巷→井底车场→主井→地面
运输方式：
在运输平巷和运输上山采用皮带运输，运输大巷采用1.5吨固定式矿车，主井采用箕斗运输。
5.1.2采区运输设备的选择
1.回采工作面运输设备的选择
工作面实际运输力的确定：
机采工作面
M,B,γ———工作面采高、截深和煤的密度
Qy———采煤机实际运输能力t/h
K----考虑到输送机运转条件差且多变所加的系数，一般取K=1.1-1.15
----工作面采出率，
=0.95-0.97
Qy=1131t/h
工作面输送机选型原则：
⑴刮板输送机输送能力应大于工作面最大生产能力的1.2倍；
⑵要根据刮板链的负荷情况，确定链条数目，结合煤质硬度选择链条的结构形式，煤质较硬块度较大时优先选用双边链，煤质较软时，可选用单链或双中链。
为了防止重型刮板输机的下滑应在机头，机尾安装防滑锚固装置。
当工作面倾角较大时，选用单链式或双中链。
刮板输机中部槽两侧应附设采煤机滑移或行走滚轮跑道为防止采煤机掉道，还应设有导向装置。
为了配合采煤机双向往返采煤的需要，应在输送机靠煤壁一侧附设铲煤板，以清机道浮煤。
为了配合采煤机行走时能自动铺设拖移电缆和水管，应在输送机靠采空区一侧附设电缆槽。
综上所述，刮板输送机选择型号为：
SGZ-900/300，输送量1500t/h，刮板链为中双链，中部槽尺寸：
长1500mm，宽900mm，高303mm。
转载机选型原则
转载机的运输能力应大于工作面输送机的能力（一般为1.2倍）它的溜槽宽度或链速一般应大于工作面输送机。
转载机的机型，好机头传动装置及电动机和中部槽的类型及刮板链类型，应尽量和工作面刮板输送机机型一致，以便日常维修和管理。
转载机尾部和工作面输送机头部有一定的卸载高度（约600mm）以避免工作面输送机底链回煤。
根据以上原则及本矿采区输送能力，选择转载机型号为：
SZZ800/2500，运输能力1800t/h,可延伸长度50m,，刮板间距756mm,溜槽宽度，长19216mm，宽1170mm,高1120mm。
2.运输平巷运输设备的选择
可伸缩带式输送机选型
选型原则：
工作面运输巷带式输送机运输能力，要大于工作面刮板输送机的能力。
移动尾装置宜选用液压式。
根据以上原则及采区的输送能力，选择：
DSJ120/200型可伸缩带式输送机运输能力2000t/h，输送长度1000m，输送带选用胶带，宽度1200mm，带速3.15m/s，与转载机接头最大长度12m,贮带长度130m。
根据本矿井的实际情况，运输大巷采用10t架线式电机车，机式的型号为ZK10-9∕550。
电机车粘着重量10t，轨距900mm，额定电压550V，外型尺寸：
长：
4500mm,宽：
1360mm高：
1550mm.长时牵引力为4.33KN，长时速度为16Km/h选择1.5t矿车，宽为1150mm，高位1150mm。
矿车的选择
1）、煤矿车
根据需要选择1.5t固定矿车，型号为MG1.7—9B，轨距900mm，外型尺寸：
长2400mm，宽1050mm，高1150mm自重974kg
2）、煤矸混合矿车
选用1.5t固定式矿车，型号为MG1.7—9B，轨距900mm，外型尺寸：
长2400mm，宽1050mm，高1150mm自重974kg
3）材料车
选用3t材料车，矿车型号：
MG3.3—9B，轨距900mm，外型尺寸：
长3450，宽1320，高1300，自重1315kg。
3.采区上（下）山运输设备的选择
轨道上山选用选用3t材料车，矿车型号：
MG3.3—9B，轨距900mm，外型尺寸：
长3450，宽1320，高1300，自重1315kg。
运输上山选用选择：
DSJ120/200型可伸缩带式输送机运输能力2000t/h，输送长度1000m，输送带选用胶带，宽度1200mm，带速3.15m/s，与转载机接头最大长度12m,贮带长度130m。
5.2采区通风
5.2.1采区通风系统
采区通风系统基本要求
根据《煤矿安全规程》和《煤矿工业矿井设计规范》中的相关规定采区的通风系统应该满足：
①有完整的独立通风系统。
②根据矿井的灾害类型选择适宜的通风系统。
③箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼作风井，如果兼作通风使用必须遵守《煤矿安全规程》的有关规定。
④使专用的通风巷道的数目最少，风路最短。
贯通距离短，井巷工程量省。
⑤尽可能每个采区的产量均衡，阻力接近避免过多的风量调节，尽可能少设置通风构筑物，以免引起大量漏风。
1.采区进回风上山选择
进风上山我布置在了煤层中，通过绕道与各个区段运输平巷连接，达到进风的目的。
回风上山也布置在煤层中，通过绕道与各个区段回风平巷相连接，达到回风的目的。
2.采区回采区段的通风系统
轨道上山进入新鲜风流→通过运输绕道→区段运输平巷→采煤工作面→乏风进入区段回风平巷→经过回风绕道→乏风通过回风上山进入回风大巷最终实现排入大气中。
3.上行及下行风流
由于本采区不存在两个工作面并列同采的问题所以并不存在下行风的问题，所以在采区内只存在上行风。
5.2.2采掘工作面及峒室所需风量的计算
1.回采工作面所需要的风量
（1）回采工作面通风系统的基本要求：
①回采工作面和掘进工作面都应独立通风；
②风流稳定，在矿井通风系统中，回采工作面分支应尽量避免处在角联结或复杂网络的内联结上；当无法避免时，应有保证风流稳定的措施；
③漏风小，应尽量减小回采工作面的内部及外部漏风，特别应避免从外部向回采工作面的漏风；
④回采工作面的调风设施可靠；
⑤保证风流畅通。
采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取其最大值。
1）按瓦斯涌出量计算
2）式中Qwi——第i个采煤工作面
升级会员 