《矿井开采》课程设计说明书姓名：班级：学号：目录前言第一章采区巷道布置第一节采区储量与服务年限第二节采区内的再划第三节确定采区内准备巷道布置及生产系统第二章采煤工艺设计第一节采煤工艺方式的确定第二节工作面合理长度的确定第三节采煤工作面循环作业图表的编制附表前言一、目的1、初步应用《矿井开采》课程所学的知识，通过课程设计加深对《矿井开采》课程的理解。
2、培养安全工程专业学生的动手能力，对编写采矿技术文件，包括编写设计说明书及绘制设计图纸进行初步锻炼。
3、为毕业设计中编写毕业设计说明书及绘制毕业设计图纸打基础。
二、设计题目设计条件：井田境界：采区倾斜长度2800m；采区走向长度1060m；采区境界：采区倾斜长度700m；采区走向长度1060m；8号煤层：煤层厚0.55-2.60m，平均1.39m。
顶板为砂质泥岩，底板以砂质泥岩为主，地面标高+1210m~1480m；煤层埋藏稳定。
（柱状图中的84煤层）煤的容重γ=1.5t/m3。
煤质中硬偏软，坚固性系数f=1.0～2.5。
=200m3/h。
矿井最大涌水量Q大=4矿井开采技术条件：矿井正常涌水量Q正30m3/h。
瓦斯相对涌出量q=12.5m3/d·t；煤尘有爆炸性，无自然发火倾向。
84号煤为低灰-高灰、特低硫-高硫贫煤，生产能力30万吨三、课程设计内容第一章采区巷道布置第一节区储量与服务年限1、采区生产能力选定为30万t/a2、采区的工业储量、设计可采储量(1) 采区的工业储量Z g=H×L×m× γ ………………………………………(公式1-1)式中：Z g---- 采区工业储量，万t；H---- 采区倾斜长度，700m；L---- 采区走向长度，1060m；γ---- 煤的容重，1.50t/m3；m---- 煤层煤的厚度，为1.39米；Z g=700×1060×1.39×1.50=154.7万t(2) 设计可采储量Z K=(Z g-p)×C ……………………………………………………(公式1-2)式中：Z K---- 设计可采储量, 万t；Z g---- 工业储量，万t；p---- 永久煤柱损失量，万t；C---- 采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。
本设计条件下取80%。
P=30×2×1060×1.39×1.50+15×2×(700-30×2)×1.39×1.50=13.53万tP---- 上下两端永久煤柱损失量，左右两边永久煤柱损失量，万t；Z K=( Z g-p)×C=(154.7-13.53)×0.8=112.94万t(3)采区服务年限T= Z K/A×K …………………………………………………………(公式1-3)式中：T---- 采区服务年限，a;A---- 采区生产能力，30万t；Z K---- 设计可采储量，112.94万t；K----储量备用系数，取1.4。
T= Z K/A×K=112.94万t/(30万t ×1.4)=2.7a(4)、验算采区采出率1、对于84煤层:C=(Z g-p)/Z g-----(公式1-4)式中：C-----采区采出率，% ；Z g---- 84煤层的工业储量，万t ；p ---- 84煤层的永久煤柱损失，万t ；C=(Z g-p)/Z g=91.%> 80%满足要求第二节采区内的再划分1、确定工作面长度单一长壁工作面长度的确定应主要考虑地址条件、工作面通风能力、设备条件等三个因素的影响。
瓦斯相对涌出量q=12.5m3/d·t，为高瓦斯矿井。
在高瓦斯矿井，工作面的通风能力则是限制工作面长度的重要因素，通风能力所允许的工作面长度可用一下公式计算：Lm=60vMSC f/q b BPNLm——————依据工作面通风能力确定的工作面最大长度V工作面允许的最大风速，4m/sS工作面最小控顶距,m；B=3*0.8=2.4m工作面采高，m；取2.7风流收缩系数，取0.9-0.95；CfB循环进度，m；取0.6P煤层生产率，即单位工作面出煤量，P=m Cγ，t/m2；P=2*0.91*1.5=2.73γ煤的视密度，1.5C工作面回采率，取0.91N昼夜循环数，即每日割煤刀数（2）根据技术分析和目前我国煤矿生产经验，普采面采高一般不超过2.5m，采高1.3～2.5m时，L=120～180m，因为该煤层为稳定，且大部分可采煤层，所以取L=150m2、确定采区内区段数目回采工作面是沿倾斜方向布置，沿走向推进，采用走向长壁法开采。
工作面数目：N=(L-S0)/(l+l0) ……………………………………(公式1-4)式中：L ----- 煤层倾斜方向长度(m)；S0---- 采区边界煤柱宽度(m)；l ----- 工作面长度(m)；l0---- 回采巷道宽度，因采用普采，故l0取3(m)。
N=(700-30×2)/(150+6) =4.1，取4.3、工作面生产能力Q r = A/T×1.1 ………………………………………………………(公式1-5)式中：A----采区生产能力，30万t/a ；Q r ----工作面生产能力，万t ；T----每年正常工作日，330天。
故：Q r= A/T×1.1 =300000t/330×1.1 =1000t4、确定采区内同采工作面数及工作面接替顺序生产能力为30万t/a,且工作面生产能力为1000t。
目前开采准备系统的发展方向是高产高效生产集中化，采用提高工作面单产，以一个工作面产量保证采区产量，所以定为采区内一个工作面生产。
区段1001002区段2001002区段3001002区段4001002图1工作面接替顺序图84煤层：区段1（001-002）→区段2（001-002）→区段3（001-002）→区段4（001-002）(说明：以上箭头表示方向为工作面推进顺序。
)第三节确定采区内准备巷道布置及生产系统1、完善开拓巷道为了减少煤柱损失提高采出率，利于灭灾并提高经济效益，根据所给地质条件及采矿工程设计规划，把为该采区服务的运输大巷和回风大巷均布置在84煤层底板下方25m的稳定岩层中，两巷水平间距相距961.26m 。
2．确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较首先确定回采巷道布置方式，由于地质构造简单，煤层赋存条件好，矿井=200m3/h。
矿井最大涌水量Q大=430m3/h。
矿井最大涌水量Q大正常涌水量Q正=430m3/h。
瓦斯相对涌出量q=12.5m3/d·t，因此需要设专用回风巷。
同时为减少煤柱损失，提高采出率，降低巷道维护费用，采用沿空掘巷的方式。
因此采用工作面布置图1所示工作面接替顺序，就能弥补沿空掘巷时工作面接替复杂的缺点。
确定采区巷道布置系统，采区内有1层煤，在该层内布置4个区段，根据相关情况初步制定以下两个方案进行比较：方案一：两岩一煤上山在距84煤层底板15m处岩石中布置两条岩石上山，一条为运输上山，另一条为轨道上山，两上山层位有一定差距，使其分别联结两翼的区段;平巷不交叉。
通风路线：新风从阶段运输大巷→采区主石门→采区下部车场→轨道上山→中部甩车场→区段轨道集中平巷→区段联络巷道→区段运输平巷→工作面→区段回风平巷→回风石门→阶段回风大巷。
该方案的特点是：岩石工程量大，掘进费用高，联络石门长，但维护条件好，维护费用低，有利于通风，运输能力大。
方案二：两煤一岩上山在距84煤层底板15m处岩石中布置一条岩石运输上山，在84煤层中布置另一条轨道上山。
通风路线：新风从阶段运输大巷→采区主石门→采区下部车场→轨道上山→中部甩车场→区段轨道集中平巷→区段联络巷道→区段运输平巷→工作面→区段回风平巷→回风石门→阶段回风大巷。
该方案的特点是：节省了一条岩石上山，相对减少了岩石工程量，但轨道上山不易维护，维护费用高，需要保护煤柱。
经济技术比较：（专用回风巷布置在煤层中，以降低造价，增大瓦斯排放量；且联络巷在两条岩巷与一煤一岩经济技术相差不大，所以只轨道上山进行比较即可）方案一：岩石工程量达，掘进费用高，但维护条件好，维护费用低，有利于通风，运输能力大方案二：节省了一条岩石上山，相对减少了岩石工程量，但轨道上山不易维护，维护费用高，需要保护煤柱。
由此可见，两煤一岩上山不但节省了费用，而且具有超前探煤作用。
随着我国巷道锚喷技术的提高对煤巷的维护能够起到很好的效果，另外，84煤层顶地板效果比较好，易于维护，所以采用两煤一岩上山采区联合布置方式。
巷道布置情况见巷道布置图、采区巷道平面图、剖面图。
3．确定工作面回采巷道布置方式及工作面推进终点位置回采巷道布置方式.：后退式沿空留巷掘进方式。
分析：先掘出区段运输巷到采区边界，工作面后退式回采，回采后在沿空留出平巷作为下区段回风巷。
这种方式可克服前进式回采时前方煤层赋存情况不明和留巷影响工作面端头采煤等缺点，但要增加平巷的掘进量。
且目前我国采用后退式沿空留巷掘进方式的比较多，为了减少沿空留巷的维护时间，再回采顺序上要求上区段回采结束后立即转入下区段回采。
说明：在采区巷道布置平面图内，工作面布置和推进的位置应以达到采区设计产量及安全为准。
工作面推进到距回风大巷30米处的位置，即为避开采掘超前影响所留设的30m护巷。
附采区巷道及设备布置平面、剖面图(比例1∶1000或1∶2000)。
第二章采煤工艺设计第一节采煤工艺方式的确定1、84煤层为对象设置采煤工艺。
由于84煤层厚度为1.39m，属于薄煤层，煤质中硬偏软，坚固性系数f=1.0～2.5m，故可用普通机械化采煤工艺，一次采全高，工作面“三八”制作业形式，即两班采煤，一班准备。
工作面回采工艺流程为：采煤机向上割煤、移架→采煤机向下装煤→推移刮板输送机→斜切进刀→推移刮板输送机。
2、工作面的设备选用国产设备。
3、采煤与装煤(1)落煤方式与采煤机的选择采用普通机械化采煤，双滚筒采煤机直接落煤和装煤。
依据采区的设计生产能力确定工作面每天的推进度为：Lo= Q r/γm l=3.19mLo=工作面每天的推进度；γ---- 煤的容重，1.50t/m3；m---- 煤层煤的厚度，为1.39m；l ----- 工作面长度，m；Q r----工作面生产能力，万t ；所选采煤机的滚筒截深为900mm，每天正规循环推进四刀，每个循环0.9m，可满足每天至少推进3.19m的要求。
根据煤层的实际情况，查询《采矿工程设计手册》，选用型号为EL600。
(2)进刀方式：为了合理利用工作时间，提高效率。