《采矿学》课程设计说明书学院：班级：姓名：学号：指导教师：中国矿业大学2013年6月目录第一章采区巷道布置---------------------------------------------------- 1 第一节采区储量与服务年限 ------------------------------------------- 1 第二节采区内的再划分 ------------------------------------------------- 6 第三节确定采区巷道布置及生产系统 ------------------------------- 8 第四节采区中部车场线路设计 ---------------------------------------12 第二章采煤工艺设计 ----------------------------------------------------21 第一节采煤工艺方式的确定 ------------------------------------------21 第二节工作面合理长度的验证 ---------------------------------------31 第三节采煤工作面循环作业图表的编制 ---------------------------33第一章采区巷道布置第一节采区储量与服务年限➢设计条件和思路：1、采区生产能力选120万t/a2、计算采区工业储量，设计可采储量3、该采区走向长度3600m，倾斜长度1100m一、工业储量的计算该采区走向长度3600m，倾斜长度1100m井田工业储量的计算γ⨯SZL⨯⨯=Mg式中Z——矿井工业储量，万t；gL——采区走向长度，m；S——采区倾斜长度，m；M——煤层厚度，m；γ——煤的容重，t/ m3；取值为1.30该井田包含两层中厚煤层，由于该煤层稳定，地质条件简单，因此取Z g=Z d上煤层工业储量：Z g=3600×1100×3.5×1.30=1801.8万t下煤层工业储量：Z g=3960000×2.5×1.30=1287万t则矿井工业储量为：Z g=1801.8+1287=3088.8万t二、矿井设计储量的计算采区上边界采用30m 防水煤柱，下边界和左右边界各采用10m 保护煤柱。
保护煤柱煤量计算公式如下：γ⨯⨯-=M A A P b )'(式中：b P ——采区保护煤柱量，万t ；A ——采区边界内面积，3960000㎡；A’——保护煤柱内的可采煤面积，(3600-20)×（1100-40）=3794800㎡；M ——煤层厚度，m ；γ——煤层的容重，t/ m 3；取值为1.3。
上煤层保护煤柱：1b P =（396）×3.5×1.3=75.166万t ，下煤层保护煤柱：3b P =（396）×2.5×1.3=53.690万t ，则采区边界保护煤柱：b P =75.166+53.690=128.856万t ；上煤层设计储量：6.1726166.758.1801111=-=-=b d S P Z Z 万t下煤层设计储量：3.123369.531287333=-=-=b d S P Z Z 万t则矿井设计储量：9.29593.12336.1726=+=S Z 万t三、设计可采储量矿井设计可采储量：矿井设计储量乘以采区回采率，为矿井设计可采储量。
C Z Z S K ⨯=式中 K Z ——矿井可采储量，万t ；Zs ——矿井设计储量，万t ；C ——采区回采率，中厚煤层0.8上煤层设计可采储量：1k Z =1726.6×0.8=1381.28万t ，下煤层设计可采储量：3k Z =1233.3×0.8=986.64万t ，则矿井设计可采储量：k Z =1381.28+986.64=2367.92万t 。
3、计算采区的服务年限根据《煤炭工业矿井设计规范》规定：矿井设计生产能力，应根据资源条件、外部建设条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。
具体矿井设计生产能力的确定应考虑如下因素：（1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富应加大矿区规模，建设大型矿井。
煤田地质条件复杂，储量有限则不能将矿区规模定的太大。
（2）开发条件：包括矿区所处的地理位置、交通条件、用户、供电、供水、建筑材料及劳动力来源等，条件好者应加大开发强度和矿区规模；否则应缩小规模。
（3）国家需求：对国家煤炭需求量的预测是确定矿区规模的一个重要依据。
（4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之，则缩小规模。
具体结合矿情况：井田储量丰富，煤层赋存稳定，厚度均匀变化很小，顶底板条件好，地质构造简单，无大断层发育，开采条件简单，又煤质好为优质无烟煤，市场需求状况好，经济效益好，但受高瓦斯煤层限制不适宜建特大型矿井，为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭外运条件等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为120万t/a 。
矿井服务年限的计算公式为：k Z A KT =× 式中 T ——矿井的服务年限，a ；Z k ——矿井的可采储量，万t ；K ——矿井储量备用系数，取K=1.4；A ——矿井设计生产能力，万t/a 。
则矿井服务年限:2367.92/(120 1.4)14.095=⨯=T a4、验算采区采出率采区采出率= ×100%采区实际出煤量=(S-s)×M×R×C 1式中：S ——采区面积，3960000km 2s ——煤柱面积，区段数为4个，上边界保护煤柱宽30m ，下边界保护煤柱宽10m ，区段煤柱宽11m ，上下山相距 20m ，左右保护煤柱宽10m ； 采区工业储量采区实际出煤量上下部边界煤柱面积=（10+30）×3600=144000 m2区段内保护煤柱面积=（4-1）×11×（3600-10×2）=118140 m2左右边界保护煤柱面积=20×（1100-40）=21200m2上下山保护煤柱面积=（20+30×2）×（1100-40）=84800m2煤柱面积=144000+118140+21200+84800=368140m2；M——煤层厚度，m；k1=3.5m，k3=2.5m；R——容重，1.3t/ m3；C1——工作面采出率，厚煤层0.93，中厚煤层0.95；上煤层实际出煤量:（3960000-368140）×3.5×1.3×0.95=1552.6万t则上煤层采出率=1552.6/1801.8=86.2%下煤层实际出煤量:（3960000-368140）×2.5×1.3×0.95=1109万t则中厚煤层采出率=1109/1287=86.2%验算结果：符合《煤炭工业设计规范》①规定。
①根据《煤炭工业设计规范》规定：采区采出率：厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.8，薄煤层不低于0.85。
第二节采区内的再划分1、回采工作面长度的确定影响工作面长度的因素有煤层赋存条件、机械设备及技术特征、巷道布置等。
该采区的煤层特征，其煤层赋存条件好，地质条件简单，所以该矿井设计为综合机械化程度比较好的现代化矿井。
要求工作面的较大的生产能力，故选用较长的工作面。
一般综采工作面的长度范围为200～300m，但由于综采设备的改进，管理水平的提高，以及各区段之间的关系，为了能够使工作面的生产能力达到设计的要求，需要计算确定合理的工作面长度。
2、工作面的推进方向和推进度从便于运输大巷和总回风巷道维护、采后密闭、减少漏风避免采掘干扰、回收大巷煤柱考虑，工作面采用后退式。
综采工作面的走向长度一般不宜小于1000m。
另外，考虑到工作面搬迁次数及煤损随工作面推进距离之间的关系，结合矿井设计生产能力所选用滚筒采煤机的技术参数，可得出综采工作面的推进度为：工作面的设计生产能力为120万吨/年，正规循环每天进6刀，采煤机滚筒截深为600mm，年工作日数330，可得出综采工作面的推进度为V=0.6×6×330=1188m/a3、采区内的工作面数目、长度①计算理论上的采区工作面长度210k k C M V A L ⨯⨯⨯⨯⨯=γ 式中 L —采区工作面的长度A 0—采区生产能力k —掘进出煤系数，k 1取1，k 2取1.1L=1200000/（1188×3.5×1.3×0.95×1.1）=239m ，取240m ；②区段长度为L 1=240+4.5×2+11=260m ；③根据整个区段斜长计算区段个数n=（1100-40）/260=4.08，取n=4； ④当n=4时，区段长度为L 1=（1100-40）/4=265m ；⑤重新计算区段各参数，取工作面长度L=245m ，巷道宽度4.5m ，区段保护煤柱宽度为11m ，则计算的区段长度L 1=245+4.5×2+11=265m ，符合要求。
4、工作面生产能力工作面生产能力采用下式计算：000C M LV A γ=式中：0A ——工作面生产能力，万t ；L ——采煤工作面长度，m ；0V ——工作面推进度，V 0=0.6×6×330=1188m/a ，其中，0.6m 为采煤机截深，6为每天进刀数，330为年工作日数；M ——采高，m ；γ ——煤的容重，γ=1.3t/m 3；0C ——采煤工作面采出率，中厚煤层0.95上层煤生产能力：A=245×1188×3.5×1.3×0.95=125.8万吨/年>120万吨/年。
第三节确定采区巷道布置及生产系统1、布置上山数目、位置及进行方案关于技术经济比较：方案一：一煤一岩上山布置，运输上山布置在K3煤层底板下方25m 处，轨道上山布置在煤层中。
方案二：两条煤层上山布置，两条上山均布置在K1煤层中。
2、可行性方案选择（1）技术因素比较①煤层上山：上山布置在煤层中，掘进容易、费用低，速度快，联络巷道工程量少，生产系统较简单，并可补充勘探资料。
改进支护、加大上山煤柱尺寸可改善上山维护条件，但会增加一定的煤炭损失。
煤层上山的维护难度取决于采深、煤层的强度和厚度、顶底板岩性、煤柱大小和服务时间。
采用煤层上山，随着采煤工作面向上山方向推进，上山将逐渐承受工作面前支承压力影响，其受采动影响的程度与煤柱宽度和处于一侧采动还是两侧采动有关。