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1、 采礦學(xué) 課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目:采礦工程 助學(xué)院校:河南理工大學(xué) 自考助學(xué)專(zhuān)業(yè):采礦工程 姓名: 自考助學(xué)學(xué)號(hào): 040213201321 成績(jī): 指導(dǎo)教師簽名: 河南理工大學(xué)成人高等教育 2O 年 月 日 前言 …………………………1 基礎(chǔ)條件

2、 …………………………2 第一章 巷道斷面設(shè)計(jì) …………………………2 1 選擇巷道斷面形狀選擇 …………………………2 2.1確定巷道凈寬度B …………………………2 2.2確定巷道拱高h(yuǎn)0 …………………………2 2.3確定巷道壁高h(yuǎn)3 …………………………2 2.4確定巷道凈斷面面積S和凈周長(zhǎng)P …………………

3、………3 2.5用風(fēng)速校核巷道凈斷面面積 …………………………4 2.6 選擇支護(hù)參數(shù) …………………………4 2.7選擇道床參數(shù) …………………………4 2.8確定巷道掘進(jìn)斷面面積 …………………………4 3 布置巷道內(nèi)水溝和管線(xiàn) …………………………4 4 計(jì)算巷道掘進(jìn) …………………………5 5 繪制巷道斷面施工圖 …………………………6 第二章 課程設(shè)計(jì)的

4、收獲和建議 …………………………8 參考資料 …………………………8 原始條件 井田境界：井田走向長(zhǎng)度7000m，煤層傾斜長(zhǎng)度1600m。 煤層埋藏特征：煤層厚度m1=2.9m，m2=2.8m；煤層傾角α=170，層間距H=10m；表土層厚30m，風(fēng)化帶深度10m；m1煤層頂板為砂質(zhì)頁(yè)巖，底板為砂巖；m2煤層頂板為砂巖，底板為粉砂巖；煤層埋藏穩(wěn)定，井田無(wú)較大構(gòu)造；地面標(biāo)高+220m。 煤的容重：γ1=γ2=1.35t/m3。 礦井開(kāi)采技術(shù)條件：礦井正常涌水量Q正=200m3/h；礦井最大涌水

5、量Q大=300m3/h；礦井相對(duì)瓦斯涌出量q=7.5m3/dt；煤有自燃性，自然發(fā)火期11個(gè)月；煤塵有爆炸性。 第一章 井田地質(zhì)特征、礦井儲(chǔ)量及設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 1.1 井田地質(zhì)特征 煤層埋藏條件：煤層厚度m1=2.9m，m2=2.8m；煤層傾角α=170，層間距H=10m；表土層厚30m，風(fēng)化帶深度10m；m1煤層頂板為砂質(zhì)頁(yè)巖，底板為砂巖；m2煤層頂板為砂巖，底板為粉砂巖；煤層埋藏穩(wěn)定，井田無(wú)較大構(gòu)造； 井田內(nèi)的主要地質(zhì)構(gòu)造：斷層性質(zhì)和要素、褶曲分布形態(tài)。 礦井開(kāi)采技術(shù)條件：礦井正常涌水量Q正=200m3/h；礦井最大涌水量Q大=300m3/h；礦井相對(duì)瓦斯涌出量q=7.5m

6、3/dt；煤有自燃性，自然發(fā)火期11個(gè)月；煤塵有爆炸性。 表1-1 煤層及頂?shù)讕r性特征 序 號(hào) 煤層 名稱(chēng) 傾角 （0） 煤層 平均 厚度 （m） 層間 距 （m） 容重 (t/m2) 硬度 (f) 煤層 生產(chǎn)率 (t/m2) 圍 巖 性 質(zhì) 備 注 頂板 底板 1 M1 17 2.9 10 1.3 砂質(zhì)頁(yè)巖 砂巖 2 M2 17 2.8 10 1.3 砂質(zhì)頁(yè)巖 砂巖 1.2 井田范圍及儲(chǔ)量 1.2.1井田范圍：沿走向長(zhǎng)度、沿傾斜長(zhǎng)度、

7、井田內(nèi)煤層面積。 1.2.2礦井工業(yè)儲(chǔ)量：勘探(精查)地質(zhì)報(bào)告提供的“能利用儲(chǔ)量”中的A、B、C三級(jí)儲(chǔ)量。 1.2.3礦井工業(yè)儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量?jī)?chǔ)量計(jì)算的方法采用地質(zhì)塊段法和煤層底板等高線(xiàn)綜合方法計(jì)算。儲(chǔ)量計(jì)算公式為： Z工業(yè)=∑s.d.γ.cosα式中：Z工業(yè)——礦井工業(yè)儲(chǔ)量 s——塊段水平面積 d——塊段采用煤層的平均厚度 γ——煤的容重，取γ=1.4t/m3 α——每一塊段的平均傾角 Z工業(yè)=7244.16萬(wàn)t 如表2-2-1礦井工業(yè)儲(chǔ)量匯總表 地質(zhì)開(kāi)采條件 儲(chǔ)量級(jí) 別比例（﹪）井型 簡(jiǎn)單 中等 復(fù)雜 大型 中型 小型 大型 中型

8、 小型 中型 小型 井田內(nèi)A+B級(jí)儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的比例 40 35 25 35 40 20 25 15 第一水平內(nèi)A+B級(jí)儲(chǔ)量占本水平儲(chǔ)量比例 70 60 40 60 50 30 40 不作具體規(guī)定 第一水平內(nèi)A級(jí)儲(chǔ)量占本水平儲(chǔ)量的比例 40 30 15 30 20 不作具體規(guī)定 不要求 表2-2-1 礦井高級(jí)儲(chǔ)量比例 2-2-2礦井工業(yè)儲(chǔ)量匯總表 煤層 名稱(chēng) 工業(yè)儲(chǔ)量（萬(wàn)噸） 備注 A B A+B C A+B+C 戊9-10 3769.92 2735.04 6504.96 739.2 7244.16

9、 符合 總計(jì) 3769.92 2735.04 6504.96 739.2 7244.16 符合 1.2.4礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量既為工業(yè)儲(chǔ)量減去設(shè)計(jì)計(jì)算的斷層煤柱，防水煤柱，井田境界煤柱和地面建筑物、構(gòu)筑物的保護(hù)煤柱，所占煤柱損失后的儲(chǔ)量。 因礦區(qū)內(nèi)村莊全部搬遷，無(wú)須保護(hù)煤柱，故儲(chǔ)量為： Z設(shè)計(jì)=Z工業(yè)-Z斷層-Z防水 境界保護(hù)煤柱一般為20～30m，取20m，Z境界=93.24萬(wàn)t 防水煤柱：由于南部露頭處風(fēng)化帶深128m，故風(fēng)化帶可兼作安全防水煤柱，另留2m煤柱隔離風(fēng)化帶、煤層與可采煤層。 Z防水=308.49萬(wàn)t 1.2.5礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 礦井

10、設(shè)計(jì)儲(chǔ)量減去工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱，礦井井下主要巷道及上下山保護(hù)煤柱后乘以采區(qū)回采率即是礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量。 礦井中設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量：Z可采=（Z工業(yè)-P）C 式中：Z可采——礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，萬(wàn)t Z工業(yè)——礦井工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t P——永久煤柱，工業(yè)場(chǎng)地，主要巷道保護(hù)煤柱之和，萬(wàn)t C——采區(qū)采出率，取0.95 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱計(jì)算： 根據(jù)采礦工程專(zhuān)業(yè)實(shí)際教學(xué)大綱及指導(dǎo)書(shū)表2-2礦井工業(yè)廣場(chǎng)占地面積指標(biāo)，年產(chǎn)90萬(wàn)t的礦井，工業(yè)廣場(chǎng)占地面積指標(biāo)為1.2公頃。則工業(yè)廣場(chǎng)長(zhǎng)310m,寬350m，根據(jù)《測(cè)量學(xué)》、《采礦學(xué)》、《開(kāi)采損害學(xué)》有關(guān)知識(shí)及查《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》，利用垂直剖面法計(jì)算煤柱

11、 保護(hù)煤柱計(jì)算公式：P工業(yè)=A平mγ/cosα 式中P工業(yè)——工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱石， 萬(wàn)t A平——煤柱平面面積 m2 m——煤層厚度，m γ——煤的容重 1.4t/m3 α——煤層傾角α=50 查得該礦有關(guān)移動(dòng)角分別為：下山移動(dòng)角β=550，上山移動(dòng)角ν=730，走向移動(dòng)角δ=730，松散層移動(dòng)角Ф=450，松散層厚度為15m。 如下表： 表2-2-3 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)表 煤層 傾角 煤厚（m） φ γ β δ（ ） 埋深（m） 17 10 45 73 55 73 210 長(zhǎng)方形abcd的面積為工業(yè)廣場(chǎng)總占地面積，為310350

12、=108500m2 煤層在保護(hù)范圍中央處的埋藏深度450 m,地面標(biāo)高為零，松散層厚h=15m,煤層厚度3.0m，查表確定護(hù)圍帶厚度為15m。 作圖如下：確定梯形ABCD的面積為保護(hù)煤柱壓煤面積確定AD=720m，BC=640m，MN=920m, 計(jì)算得保護(hù)煤柱計(jì)算壓煤儲(chǔ)量為：P工業(yè)=（720+60）9201/231.41/cosα=263.75萬(wàn)噸 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱計(jì)算圖2-2-3-2 因工業(yè)場(chǎng)地，礦井井下主要巷道等煤柱損失與井田開(kāi)拓方式，采煤方法有關(guān)，起煤柱損失量待第三章井田開(kāi)拓，第四章采煤方法缺點(diǎn)后才能確定。為了方便利用礦井可采儲(chǔ)量初步確定礦井井型，上述永久煤柱損失與工業(yè)場(chǎng)地

13、，井下蜘蛛眼巷道煤柱損失等可暫按工業(yè)儲(chǔ)量的5～7%計(jì)算，本次設(shè)計(jì)取6%。 所以井下主要巷道保護(hù)煤柱壓煤儲(chǔ)量為：P巷道=Z工業(yè)6%-P工業(yè) 式中：P巷道——巷道壓煤儲(chǔ)量 萬(wàn)tZ工業(yè)——礦井工業(yè)儲(chǔ)量 萬(wàn)tP工業(yè)——工業(yè)廣場(chǎng)壓煤儲(chǔ)量 萬(wàn)t代入數(shù)據(jù)得： P巷道=7244.166%-263.75=170.90 萬(wàn)t礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量：Z可采=（Z工業(yè)-P）CZ可采=（7244.16-434.65）0.93=6332.84 萬(wàn)t 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量：礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量減去工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱，礦井井下主要巷道及上、下山保護(hù)煤柱煤量后乘以采區(qū)回采率的儲(chǔ)量。 1.3 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 1

14、.3.1礦井工作制度：根據(jù)《技術(shù)政策》第14條規(guī)定上，礦井工作日330天，每天凈提升時(shí)間為14小時(shí)，其中兩班生產(chǎn)一班準(zhǔn)備，每班工作8個(gè)小時(shí)。 1.3.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 礦井生產(chǎn)能力主要依據(jù)礦井地質(zhì)條件，煤層賦存情況，處理開(kāi)采條件，設(shè)備供應(yīng)以及國(guó)家需煤等因素確定。 對(duì)于儲(chǔ)量豐富、地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、煤層生產(chǎn)能力大、開(kāi)采條件好的礦井應(yīng)建設(shè)大型礦井。當(dāng)煤層賦存深，表土層很厚，井筒需要特殊施工時(shí)，為擴(kuò)大井田開(kāi)采范圍，減少開(kāi)鑿井筒數(shù)具節(jié)約建井工程和降低噸煤設(shè)資，以建設(shè)大型礦井為宜，而對(duì)于條件稍差的情況應(yīng)考慮設(shè)計(jì)中型礦井。 依據(jù)井田資源條件和對(duì)資源的分析，具備中型礦井開(kāi)發(fā)條件，同時(shí)結(jié)合按期生產(chǎn)，采

15、掘接替應(yīng)變能力，穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)，為保障可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)造條件，綜合評(píng)價(jià)初期投資少，噸煤投資和萬(wàn)噸掘進(jìn)率低，經(jīng)濟(jì)效率好等技術(shù)條件，參考《煤礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》各類(lèi)礦井型特征，初步確定礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為90萬(wàn)t/a. 1.3.3礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限按下式計(jì)算： T=Z可采/KA 式中：T——礦井服務(wù)年限，a Z可采——礦井可采儲(chǔ)量，萬(wàn)t A——礦井生產(chǎn)能力，萬(wàn)t K——儲(chǔ)量備用系數(shù)，取K=1.4 代入數(shù)據(jù)得： T=6332.84/（1.4 90）=46.91a 按設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，井型90萬(wàn)a/t的礦井的服務(wù)年限至少40a,T=46.91＞40a，故滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，

16、初步確定該礦井生產(chǎn)能力為90萬(wàn)t/a.符合要求 第二章 井田開(kāi)拓 2.1 井田內(nèi)劃分 根據(jù)目前開(kāi)采水平,一般小型礦井走向長(zhǎng)度不小于1500m,中型礦井走向長(zhǎng)度不小于4000m,大型礦井走向長(zhǎng)度不小于7000m。井田劃分階段時(shí),階段斜長(zhǎng)要利于運(yùn)輸,通風(fēng),巷道維護(hù)等。在井田范圍內(nèi),沿著煤層傾向,按一定標(biāo)高將煤層劃分為若干平行于走向的長(zhǎng)條部分,每個(gè)長(zhǎng)條部分成為一個(gè)階段。通常將設(shè)有井底車(chē)場(chǎng),階段運(yùn)輸大巷并且擔(dān)負(fù)全階段運(yùn)輸任務(wù)的水平稱(chēng) “開(kāi)采水平”,簡(jiǎn)稱(chēng)水平。 根據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)長(zhǎng)期條件,煤層賦存狀態(tài)等因素,由于本礦煤層傾角南部較大為11～15，而背部較為平緩，為6左右。故將礦區(qū)初步劃分為二個(gè)

17、水平，第一水平垂高200m ，含二個(gè)階段，采用采區(qū)上下山開(kāi)采，上山傾斜長(zhǎng)910m10～80m,下山斜長(zhǎng)750m，每個(gè)采區(qū)布置若干區(qū)段。第二水平垂高400m，包含一個(gè)階段，采用條帶式傾斜長(zhǎng)壁采煤法傾斜開(kāi)采。條帶斜長(zhǎng)上山部分一般1180m～1470m。在階段內(nèi)沿煤層走向劃分若干個(gè)具有獨(dú)立的生產(chǎn)系的帶區(qū)，帶區(qū)內(nèi)劃分若干個(gè)傾向分帶，每個(gè)分帶布置一個(gè)工作面，一個(gè)帶區(qū)由兩個(gè)分帶組成。 初步設(shè)定第一水平服務(wù)年限的計(jì)算如下，根據(jù)公式： T1水平=ZK1/（A.K） 式中： T——第一水平服務(wù)年限，a；——第一水平可采儲(chǔ)量，萬(wàn)t；A——礦井生產(chǎn)能力，Mt/a；K——儲(chǔ)量備用系數(shù)，K=1.3～1.5，取1

18、.4。 由此； 驗(yàn)算服務(wù)年限如下：T1水平=ZK1/（A.K）ZK1=3776.850.95=3588.01萬(wàn)t T1水平=ZK1/（A.K）=3588.01/（901.4）=28.47>20a 第一水平服務(wù)年限符合要求。 井田劃分為階段(或盤(pán)區(qū))，確定階段斜長(zhǎng)、階段數(shù)目，或盤(pán)區(qū)上山或下山斜長(zhǎng)。 確定水平數(shù)目、位置和高度，計(jì)算水平服務(wù)年限。 階段內(nèi)的布置方式及參數(shù)：采區(qū)、分段和分帶。 2.2 開(kāi)拓方案的選定 根據(jù)煤層賦存條件、開(kāi)采技術(shù)水平，分析選擇進(jìn)入地下的方式，以及相應(yīng)的井底車(chē)場(chǎng)型式。 根據(jù)上述所提出的水平數(shù)目、階段內(nèi)布置，井筒型式等，提出2～3個(gè)技術(shù)上可行的開(kāi)拓

19、方案(說(shuō)明書(shū)附各開(kāi)拓方案插圖，圖中標(biāo)明井筒位置、深度、開(kāi)拓巷道、通風(fēng)系統(tǒng)等)，經(jīng)過(guò)技術(shù)分析比較，選擇技術(shù)上最優(yōu)和安全性最好的方案。根據(jù)以上地質(zhì)資料的分析,以及現(xiàn)有的生產(chǎn)開(kāi)采技術(shù),綜合本礦的實(shí)際情況,提出以下兩種的技術(shù)上可行的開(kāi)拓方案。 2.2.3方案比較 1.分析：方案一：兩水平延深開(kāi)拓 優(yōu)點(diǎn)：1）以充分利用原有設(shè)備和設(shè)施；2）提升系統(tǒng)單一，轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)少，管理方便；3）經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低； 缺點(diǎn)：1）原有井筒同時(shí)擔(dān)負(fù)生產(chǎn)和延深任務(wù)，施工與生產(chǎn)相互干擾；2）主井接井時(shí)技術(shù)難度大，礦井將短期停產(chǎn)；3）延深兩個(gè)井筒，施工組織復(fù)雜；4）為延深井筒需鑿一些臨時(shí)工程；5）延深提升長(zhǎng)度增加，能力下降，可能需更

20、換提升設(shè)備； 方案二：立井兩水平暗斜井延伸開(kāi)拓 優(yōu)點(diǎn)：1生產(chǎn)與延伸相互不影響；2暗斜井的位置，方向，傾角及提升方式均可不受原井筒限制； 缺點(diǎn)：1增加了提升，運(yùn)輸環(huán)節(jié)和設(shè)備；2通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜；3不便管理；4運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)多； 一般適用于： 1）受地質(zhì)及水文條件限制，向下延伸井筒不符合； 2）原有提升設(shè)備不能滿(mǎn)足要求，又沒(méi)條件更換提升設(shè)備； 3）延伸原井筒在技術(shù)上經(jīng)濟(jì)上不合理； 綜合各方面情況，確定第二種方案比第一種方案在技術(shù)上難度上太大，不予考慮，重點(diǎn)對(duì)第一種方案和第二種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。 2．方案的經(jīng)濟(jì)比較： 經(jīng)濟(jì)合理是指所選的方案，噸煤生產(chǎn)能力的基建投資少，特別是初期投資少，特

21、別是初期投資少，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，噸煤生產(chǎn)費(fèi)用低，礦井建設(shè)時(shí)間短，投資效益好，投資回收期短，利潤(rùn)高。計(jì)算各方案不同項(xiàng)目包括：基本建設(shè)費(fèi)用，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用建井工程量和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量。 在經(jīng)濟(jì)比較時(shí)，作以下說(shuō)明: 1) 兩種方案第一水平開(kāi)拓幾乎相同，故只對(duì)第二水平開(kāi)拓（立井延伸和暗斜井延伸）不同項(xiàng)目進(jìn)行比較。 2) 兩種方案的各斜井巷布置基本相同，且這些斜井的掘進(jìn)單價(jià)近似相同，即兩方案條帶斜長(zhǎng)下山的巷道掘進(jìn)費(fèi)用相同，因此不作比較。 3) 立井﹑大巷、石門(mén)以及斜巷下山的輔助運(yùn)輸費(fèi)用均按運(yùn)輸費(fèi)的20%進(jìn)行估算。 各方案工程量計(jì)算表 方案 項(xiàng)目 方案1 方案2 工程量 /m 工程量 /m

22、 初 期 主井井筒 445 445 副井井筒 415 415 井底車(chē)場(chǎng) 350 350 運(yùn)輸大巷 1330 1330 主要石門(mén) 60 60 后 期 主井井筒 230 820（暗斜井） 副井井筒 200 820（暗斜井） 石門(mén) 850 —— 井底車(chē)場(chǎng) 1000 —— 運(yùn)輸大巷 1000 1000 基建費(fèi)用表 方案 項(xiàng)目 方案1 方案2 工程量/m 單價(jià)/元每米 費(fèi)用/萬(wàn)元 工程量/m 單價(jià)/元/米 費(fèi)用/萬(wàn)元 初 期 主井 井筒 450 8294 379.8 45

23、0 8294 379.83 副井 井筒 415 8294 344.2 415 8294 344.2 井底 車(chē)場(chǎng) 360 2399 86.36 360 2399 86.36 運(yùn)輸 大巷 930 2249 209.1 930 2249 209.1 主要 石門(mén) 60 2000 12 60 2000 12 后 期 主井 井筒 230 10000 230 820（暗斜井） 4560 373.9 副井 井筒 230 10000 230 820（暗斜井） 4560 373.9 井底 車(chē)場(chǎng)

24、 850 3500 297.5 —— 3500 —— 石門(mén) 160 2500 250 —— 2500 —— 運(yùn)輸 大巷 2600 2983 328.1 1100 2983 328.1 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量表3-2-3 方案 項(xiàng)目 方案2 工程量 工程量 立井二水平提升/萬(wàn)tkm 1.20.253000 1.20.823000（暗斜井） 石門(mén)運(yùn)輸/萬(wàn)tkm 1.20.853000 排水/萬(wàn)m3 10002436525 10002436525 2.2.4 確定方案 經(jīng)過(guò)計(jì)算，從表中可知：方案1費(fèi)用與方案2費(fèi)用多用了3

25、22萬(wàn)元，又考慮到，該礦井田下部有有含水層，暗斜井生產(chǎn)與延伸相互干擾少；系統(tǒng)簡(jiǎn)單且能力較大，可充分利用原有井筒的能力。因此，本設(shè)計(jì)最終確定選用方案2的開(kāi)拓系統(tǒng)，即立井加暗斜井采區(qū)式開(kāi)拓。 2.3 開(kāi)采順序 2.3.1開(kāi)采順序 在井田的范圍內(nèi)，采區(qū)的開(kāi)采順序采用前進(jìn)式開(kāi)采，從井田中央開(kāi)始向井田兩翼推進(jìn)，采用上（下）山開(kāi)采時(shí)，先開(kāi)采上山部分煤層，后開(kāi)采下山部分煤層。對(duì)于煤層先開(kāi)采淺部煤層，后開(kāi)采深部煤層。先開(kāi)采優(yōu)質(zhì)煤，再開(kāi)采次品煤。 根據(jù)以上所述原則，結(jié)合本礦井情況，確定先開(kāi)采第一水平西翼上山部分的淺部煤層，然后開(kāi)采東翼上山部分煤層，再開(kāi)采西翼下山部分煤層，最后開(kāi)采東翼下山部分煤層。第

26、一水平煤層快開(kāi)采完閉后，提前準(zhǔn)備第二水平煤層，以保證工作面的接替的礦井的穩(wěn)產(chǎn)，第二水平采用條帶式開(kāi)采，采用后退式開(kāi)采即從邊界向中央推進(jìn)。 2.3.2同采區(qū)數(shù)目和回采工作面 2.3.2.1采區(qū)的生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)礦井的地質(zhì)條件、煤層厚度，機(jī)械化程度和采區(qū)內(nèi)工作面接通替關(guān)系等因素確定。本設(shè)計(jì)采用綜合機(jī)械化采煤生產(chǎn)能力可達(dá)到95萬(wàn)t /a. 查表： 礦生產(chǎn)能力（mt/a） 采區(qū)個(gè)數(shù)（個(gè)） 2.4 3.0 2～3 1.5 1.8 2～3 1.2以下 1～2 根據(jù)表得出。 本礦井同時(shí)生產(chǎn)采區(qū)一個(gè)即可保證年產(chǎn)量 2.3.2確定達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)工作面總線(xiàn)長(zhǎng)： B=

27、A.x/(∑mrLK3) 式中：B——采區(qū)工作面長(zhǎng)，mA——礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量，t/aX——回采出率?？扇?.9∑m——同采出煤數(shù)厚度，mr ——煤層容重KФФФ——工作面采出率，取0.95% L——年推進(jìn)度 L=330 式中L=330 n I Ф330——礦井年工作日，天n——晶循環(huán)數(shù)，個(gè)I——循環(huán)進(jìn)度，M 由此：L=330nIФ=1222.65所以：B=AX/∑mrLK3=169.6m 確定同采工作面?zhèn)€數(shù)N=Bn/L 式中: N——同采工作面?zhèn)€數(shù)B——工作面總長(zhǎng)n——同采煤層數(shù)L——回采工作面長(zhǎng)度，mN=Bn/L=169.61/170≈1因此，可確定同采區(qū)工作面為1個(gè) 2.

28、3.2工作面配置 采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)目應(yīng)根據(jù)煤層賦存條件特征，所確定回采工藝等確定。同時(shí)還應(yīng)符合合理的開(kāi)采順序，保證安全生產(chǎn)提高工作面單產(chǎn)為原則，采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的綜采工作面宜為一個(gè)：普采工作面為兩個(gè)，不應(yīng)該超過(guò)三個(gè)。因此，本礦設(shè)計(jì)同時(shí)生產(chǎn)采區(qū)一個(gè)，同時(shí)生產(chǎn)工作面為一個(gè)，采用綜合機(jī)械化采煤方式進(jìn)行回采。 2.3.2礦井產(chǎn)量的驗(yàn)算 式中： An—礦井同采工作面產(chǎn)量總和，萬(wàn)t；mi—第i號(hào)工作面采高，m；Li—第i號(hào)工作面年推進(jìn)度，m；Ii—第i號(hào)工作面長(zhǎng)，m；γi—第i號(hào)工作面煤的容重，t/m3；n—同采工作面數(shù)，個(gè)；Ki—回采工作面采出率； 所以： An=3170 1222.65 1.

29、40.95=87.81萬(wàn)/t掘進(jìn)煤量：An10%=8.78 則實(shí)際產(chǎn)量為：96.59萬(wàn)/t大于A ，小于1.15A符合要求 確定同采工作面為一個(gè)，工作面總長(zhǎng)為177m。 第三章 采煤方法 3.1 選擇確定采煤方法 本礦井單一煤層厚2.9m , 煤層厚度m1=2.9m，m2=2.8m；煤層傾角α=170,煤塵爆炸性指數(shù)為23.4～26%，煤層頂板為砂質(zhì)頁(yè)巖，底板為砂巖；m2煤層頂板為砂巖，底板為粉砂巖；煤層埋藏穩(wěn)定，井田無(wú)較大構(gòu)造礦井正常涌水量Q正=200m3/h；礦井最大涌水量Q大=300m3/h；礦井相對(duì)瓦斯涌出量q=7.5m3

30、/dt；煤有自燃性，自然發(fā)火期11個(gè)月；煤塵有爆炸性。，結(jié)合上述可參照的采煤方法，確定在第一水平采用采區(qū)式單一走向長(zhǎng)壁采煤法，在第二水平采用條帶式采煤法。兩個(gè)水平都采用一次采全部綜合機(jī)械化開(kāi)采，采空區(qū)用全部垮落法處理。 3.2. 1采區(qū)巷道布置 設(shè)計(jì)采區(qū)位置、主要參數(shù)。布置采區(qū)巷道是為了把回采工作面，礦井主要開(kāi)拓巷道聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成運(yùn)輸、通風(fēng)、動(dòng)力供應(yīng)、材料供應(yīng)等系統(tǒng)，保證工作面連續(xù)不斷的生產(chǎn)。 采區(qū)上山數(shù)目可根據(jù)采區(qū)生產(chǎn)能力和礦井地質(zhì)條件確定，一般情況下兩條，當(dāng)采區(qū)生產(chǎn)能力較大，瓦斯涌出量較大的情況下，也可設(shè)置三條或四條。本礦井為低瓦斯礦井，該采區(qū)生產(chǎn)能力較大，故設(shè)計(jì)二條上山（軌道上山，

31、運(yùn)輸上山）。本采區(qū)只有一組開(kāi)采煤層，開(kāi)采深度小，頂?shù)装鍘r石比較穩(wěn)定，硬質(zhì)屬中硬，用水量小，可考慮將回風(fēng)上山布置在煤層中。煤層底板屬中粗砂巖，將軌道上山和運(yùn)輸上山布置在煤層底板中，以保證巷道的搭接，便于物料和煤炭的運(yùn)輸。兩條巷道都布置在采區(qū)中央。上山布置的傾角與煤層傾角基本一致，為12，巷道斷面形狀為半圓拱形，采用錨噴支護(hù)，凈斷面積為16.17m2。 3.2.2區(qū)段平巷的布置 設(shè)計(jì)采區(qū)擬采用綜采一次采全高，只需在區(qū)段煤層底板布置兩條區(qū)段平巷，一條布置膠帶運(yùn)輸機(jī)，負(fù)責(zé)運(yùn)輸工作面落煤，兼作進(jìn)風(fēng)巷，一條布置900mm標(biāo)準(zhǔn)軌道，負(fù)責(zé)輔助運(yùn)輸、行人兼作回風(fēng)巷， 區(qū)段平巷斷面面積為梯形，采用錨網(wǎng)支護(hù)，凈

32、斷面積為10.4m2。 3.2.3聯(lián)絡(luò)巷的布置 采區(qū)聯(lián)絡(luò)巷主要用于采區(qū)上山與區(qū)段平巷之間的聯(lián)絡(luò)巷道。 (1) 采區(qū)軌道上山與區(qū)段回風(fēng)平巷之間用采區(qū)車(chē)場(chǎng)和石門(mén)聯(lián)絡(luò)。 (2) 運(yùn)輸上山與區(qū)段運(yùn)輸平巷之間用溜煤眼聯(lián)絡(luò)。 (3) 采區(qū)軌道上山與區(qū)段運(yùn)輸平巷之間用采區(qū)車(chē)場(chǎng)和石門(mén)聯(lián)絡(luò)，但在石門(mén)中必須裝設(shè)相互連鎖的兩道雙向風(fēng)門(mén)。 (4) 聯(lián)絡(luò)巷道斷面形狀為半圓拱形，采用錨噴支護(hù)方式，凈斷面積為6.17m2。 3.2.4采區(qū)內(nèi)同采工作面的個(gè)數(shù)及位置 在首采區(qū)內(nèi)，設(shè)計(jì)一個(gè)采煤工作面即可滿(mǎn)足整個(gè)礦井的產(chǎn)量。首采工作面位于首采區(qū)的左翼最上部，西、南面均為井田邊界，所采煤層為全礦井最淺部分，首采工作面

33、投產(chǎn)的同時(shí)，開(kāi)始準(zhǔn)備右翼的工作面，一般應(yīng)按對(duì)角跳采的順序安排，工作面的總長(zhǎng)度為177m。 3.2.5采區(qū)車(chē)場(chǎng)形式選擇 1.采區(qū)上部車(chē)場(chǎng)形式選擇 采區(qū)上部車(chē)場(chǎng)的選擇，主要是根據(jù)絞車(chē)房的布置和維護(hù)條件，當(dāng)階段回風(fēng)巷以上為采空區(qū)和松軟風(fēng)化帶時(shí)，采用平車(chē)場(chǎng)。設(shè)計(jì)采區(qū)緊鄰松軟風(fēng)化帶，可采用平車(chē)場(chǎng)作為采區(qū)上部車(chē)場(chǎng)。如圖4.2.8.1所示 1——運(yùn)輸上山 2——軌道上山 3——回風(fēng)石門(mén) 4——回風(fēng)大巷 5——絞車(chē)房 6——甩車(chē)場(chǎng) 圖4.2.8.1采區(qū)上部車(chē)場(chǎng)示意圖 2.采區(qū)中部車(chē)場(chǎng)形式的選擇 開(kāi)采單一薄及中厚煤層，多用繞道式車(chē)場(chǎng)，故本設(shè)計(jì)采區(qū)中部車(chē)場(chǎng)采用繞道式車(chē)場(chǎng)。如

34、圖4-2-8-2 1—軌道上山 2——運(yùn)輸上山 3——區(qū)段回風(fēng)巷 4——繞道 5——風(fēng)門(mén) 如圖4-2-8采區(qū)中部車(chē)場(chǎng) 3.采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)形式的選擇 采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)由采區(qū)裝車(chē)部和輔助提升下部車(chē)場(chǎng)組合而成，本設(shè)計(jì)采區(qū)在大巷運(yùn)輸采用裝車(chē)線(xiàn)路通過(guò)式下部車(chē)場(chǎng)，輔助提升下部車(chē)場(chǎng)采用臥式底板繞道車(chē)場(chǎng)。如圖4-2-8-3 采區(qū)下部車(chē)場(chǎng) 1——軌道上山 2——運(yùn)輸上山 3——下部車(chē)場(chǎng)（繞道） 4—— 運(yùn)輸大巷 5——采區(qū)煤倉(cāng) 圖4-2-8 采區(qū)下部車(chē)場(chǎng) 3.2.6采區(qū)硐室 采區(qū)硐室包括：采區(qū)煤倉(cāng)、采區(qū)絞車(chē)房和采區(qū)變電所 3.2.6.1采區(qū)煤倉(cāng) 采面煤倉(cāng)選擇井巷式的垂

35、直式煤倉(cāng)，圓形斷面，直徑4m，高度為26m，確定其合理的煤倉(cāng)容積，煤倉(cāng)容量取決于采區(qū)生產(chǎn)能力，而采區(qū)生產(chǎn)能力為103.3t/a，故采區(qū)煤倉(cāng)的容積擬定為450t。 煤倉(cāng)的支護(hù)方式：煤倉(cāng)與大巷連接處必須加強(qiáng)支護(hù)，在煤倉(cāng)下部收口處四周敷設(shè)數(shù)根鋼梁，灌入混凝土與大巷支護(hù)連為一體。煤倉(cāng)硐室采用混凝土砌壁，壁厚為400mm。如圖4-2-9-1采區(qū)煤倉(cāng) 1——上部收口 2——倉(cāng)身 3——下口漏斗 4——溜吸閘門(mén) 圖4-2-9：采區(qū)煤倉(cāng) 3.2.6.2絞車(chē)房 應(yīng)選擇在圍巖穩(wěn)定，無(wú)淋水，礦壓小和容易維護(hù)的地點(diǎn)。在滿(mǎn)足施工安裝和提升運(yùn)輸要求前提下，絞車(chē)房應(yīng)盡量

36、靠近變坡點(diǎn)，以減少工程量。 絞車(chē)房的高度為3.5m，斷面形狀和支護(hù)設(shè)計(jì)為半圓拱型。采用錨噴支護(hù)，噴厚100㎜。 變電所 采區(qū)變電所是采區(qū)供電的樞紐，合理確定采區(qū)變電所位置及尺寸是保證采區(qū)正常生產(chǎn)，減少工程費(fèi)用的措施，變室應(yīng)設(shè)在采區(qū)用電負(fù)荷的中心，并靠近有軌道運(yùn)輸?shù)南锏?。同時(shí)采區(qū)的工作面應(yīng)采用移動(dòng)變電站。 采區(qū)變電所采用不可燃材料支護(hù)，且采用錨噴支護(hù)的形式，地板采用水泥混凝土。高出鄰近巷道200m～300m,要有3%的坡度，以防礦井水流入室內(nèi)，硐室內(nèi)一般不設(shè)電纜鉤，電纜沿墻敷設(shè)，電纜穿過(guò)密閉門(mén)處需要套管保護(hù)。 3.2.7采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)包括：采區(qū)運(yùn)輸、通風(fēng)、供電系統(tǒng)及選用設(shè)備型號(hào)。 采區(qū)

37、運(yùn)輸系統(tǒng) 運(yùn)煤路線(xiàn)：工作面——刮板輸送機(jī)——轉(zhuǎn)載機(jī)——區(qū)段運(yùn)輸平巷——區(qū)段溜煤眼——運(yùn)輸上山——采區(qū)煤倉(cāng)——運(yùn)輸大巷——井底車(chē)場(chǎng)——主井——地面。 運(yùn)料及設(shè)備路線(xiàn)：地面——副井——井底車(chē)場(chǎng)——石門(mén)——運(yùn)輸大巷——采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)——軌道上山——上部車(chē)場(chǎng)——工作面。 新鮮風(fēng)流路線(xiàn)——副井——井底車(chē)場(chǎng)——石門(mén)——運(yùn)輸大巷——采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)——運(yùn)輸上山——區(qū)段運(yùn)輸平巷——工作面。 乏風(fēng)路線(xiàn)——工作面——區(qū)段回風(fēng)巷——回風(fēng)石門(mén)——總回風(fēng)大巷——風(fēng)井 掘進(jìn)工作面所需風(fēng)流由局部風(fēng)扇供給。 供電系統(tǒng) 高壓電纜由井底中央變電所經(jīng)運(yùn)輸大巷——采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)——軌道上山——采區(qū)變電所——供給移動(dòng)變電站—

38、—各點(diǎn)用電設(shè)備 供水系統(tǒng) 采掘工作面平巷及上山輸送機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)所需的防塵噴霧用水分別有地面儲(chǔ)水池以專(zhuān)用管路供 本節(jié)附采區(qū)巷道及設(shè)備布置平面、剖面圖(比例1∶1000或1∶2000)。 3.3 回采工藝及安全技術(shù)措施 3.3.1 回采工藝 工作面煤層傾角為17，煤層厚度為m1 2.9m ，m22.8m. 頂?shù)装鍖僦械确€(wěn)定類(lèi)型。根據(jù)煤層和頂板條件，選擇合理型號(hào)的采煤機(jī)，運(yùn)輸機(jī)和液壓支架。在選擇的時(shí)候注意三大設(shè)備以及運(yùn)輸順槽的運(yùn)輸和其他設(shè)備在生產(chǎn)能力和空間上的配合。 根據(jù)本采面的具體情況，選擇設(shè)備如下： 采煤機(jī)參數(shù)表4-3-1 型號(hào) 采高（m） 截深（mm） 傾角（） 滾筒直徑

39、（m） 功率（kw） MXA-300/3.5 1.6～3.5 600 0～25 1.4 300 刮板輸送機(jī)參數(shù)表4-3-2 型號(hào) 長(zhǎng)度（m） 運(yùn)輸能力（t/h） 刮板鏈速（m/s） 鏈條形式 SGD-730/320 170 700 0.92 中雙鏈 壓支架參數(shù)表4-3-3 型號(hào) 支撐高度（m） 中心距（mm） 工作阻力/初撐力（kw） 適應(yīng)傾角（） ZZ4000/17/35 1.7～3.5 1500 4000 <15 SZZ—730/160型轉(zhuǎn)載機(jī) SDJ—150型可伸縮式膠帶輸送機(jī) PCM132輪式破碎機(jī)

40、 KSGZY—300/4型移動(dòng)變電站 采煤機(jī)進(jìn)刀方式：雙向割煤往返一次割兩刀，完成兩個(gè)循環(huán)。整個(gè)工作面傾向長(zhǎng)170m. 進(jìn)刀方式：工作面端部割三角煤斜切進(jìn)刀方式。 3.3.2 安全技術(shù)措施：根據(jù)設(shè)計(jì)礦井瓦斯涌出量、煤塵爆炸性、煤塵自然發(fā)火、礦井涌水等自然情況，依據(jù)實(shí)習(xí)礦井在防治災(zāi)害的經(jīng)驗(yàn)、《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，提出具體的，并有針對(duì)性的礦井主要安全措施。 該礦為低瓦斯礦井，煤塵有爆炸性，自燃發(fā)火11個(gè)月。礦井由于開(kāi)采深度較大，地溫高，為了改善井下工作條件，需要進(jìn)行降溫調(diào)節(jié)井下空

41、氣。作好“一通三防”的安全工作。 編制工作面循環(huán)圖表：確定循環(huán)方式和作業(yè)形式，編制循環(huán)作業(yè)圖表，勞動(dòng)組織表。 本節(jié)附采煤方法示意圖(插圖)，內(nèi)容包括工作面布置圖、頂板管理說(shuō)明圖、爆破說(shuō)明圖表、循環(huán)作業(yè)圖、勞動(dòng)組織表、工作面主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表。 3.4作業(yè)方式 表3-4-1勞動(dòng)組織表如下： 序號(hào) 工種 班 次 合計(jì) 一班 二班 檢修班 1 機(jī)組司機(jī) 3 3 2 2 移架工 6 6 12 3 泵站司機(jī) 1 1 2 4 電工 2 2 4 5 機(jī)組檢修 5 5 6

42、支架檢修 5 5 7 泵站檢修 2 2 8 電檢修 6 6 9 端頭工 3 3 6 10 溜子檢修 3 3 11 維修工 5 5 12 記錄員 1 1 2 4 13 送料工 2 2 5 9 14 班長(zhǎng) 1 1 1 3 15 井下保管 1 1 2 4 16 材料員 2 2 3 7 17 隊(duì)長(zhǎng) 1 1 1 3 合計(jì) 22 22 42 86 圖3-4-2正規(guī)作業(yè)循環(huán)圖 表3-4-3主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

43、 順序 名 稱(chēng) 單 位 指 標(biāo) 1 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 ⑴ 年產(chǎn)量 Mt 0.90 ⑵ 日產(chǎn)量 t 3000.0 2 礦井服務(wù)年限 a 46.91 3 礦井設(shè)計(jì)工作制度 ⑴ 年工作天數(shù) 天 330 ⑵ 日工作班數(shù) 班 2 4 煤質(zhì) ⑴ 牌號(hào) 中灰低硫貧瘦煤 ⑵ 灰分A % 0.524.1 ⑶ 揮發(fā)分V % 0.5 ⑷ 硫分S % 0.5 ⑸ 水分W % ⑹ 發(fā)熱量Q J/g 6315 5 儲(chǔ)量 ⑴ 地質(zhì)儲(chǔ)量 萬(wàn)t 7244.16

44、 ⑵ 可采儲(chǔ)量 萬(wàn)t 6332.84 6 煤層情況 ⑴ 可采煤層 層 1.00 ⑵ 可采煤層總厚度 m 平均3.5m ⑶ 煤層傾角 度 11～15 ⑷ 煤的容重 t/m3 1.4 7 井田范圍 ⑴ 走向長(zhǎng)度 km 5.5 ⑵ 傾斜寬度 km 3.2 ⑶ 井田面積 km2 17.6 8 開(kāi)拓方式 立井多水平開(kāi)拓 圖3-4-4工作面布置圖 參考資料 [1] 吳再生等編. 井巷工程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005 [2] 劉剛.井巷工程[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2005 [3] 東兆星等編.井巷工程[M]. 徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2004 [4] 國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.《煤礦安全規(guī)程》（修改）. 2013 26