采礦課程設計實例

1、<p>　　采 礦 課 程 設 計</p><p><b>　　學 院：</b></p><p><b>　　專業(yè)班級：</b></p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　學 號：</b><

2、/p><p><b>　　指導老師：</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言 </p><p>　　第一章 井田地質特征 礦井儲量及年產量

3、 5 </p><p>　　第一節(jié) 井田地質特征 5</p><p>　　第二節(jié) 井田范圍及儲量 6</p><p>　　第三節(jié) 礦井年產量及服務年限 10</p><p>

4、;　　第二章 井田開拓 12</p><p>　　第一節(jié) 井田內劃分 12</p><p>　　第二節(jié) 開拓方案的選定 15</p><p>　　第三節(jié) 開采順

5、序 23</p><p>　　第三章 采煤方法 26</p><p>　　第一節(jié) 采煤方法的確定 26</p><p>　　第二節(jié) 采區(qū)巷道布置

6、 27</p><p>　　第三節(jié) 回采工藝 31</p><p>　　第四節(jié) 災害預防 34 </p><p>　　結束語

7、 37</p><p>　　參考文獻 38</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　采礦課程設計是采礦工程專業(yè)學習的重要一環(huán)，它是繼我們學過《井巷工程》、《采礦學》、《礦井通風與安全》等課程，以

8、及通過生產實習之后進行的，其目的是鞏固和擴大我們所學理論知識并使之系統(tǒng)化，培養(yǎng)我們運用所學理論知識解決實際問題的能力，提高我們計算，繪圖，查閱資料的基本技能，為畢業(yè)設計奠定基礎。</p><p>　　依照老師精心設計的題目，按照大綱的要求進行，要求我們在規(guī)定的時間內獨立完成計算，繪圖及編寫說明書等全部工作。</p><p>　　煤層開采設計是煤炭開采重要環(huán)節(jié)，而煤礦開采技術根據煤層賦存條件

9、的不同有很大差異。開采方式不對會造成煤炭的極大浪費，甚至會造成傷亡事故的發(fā)生。在21世紀，能源極為重要的時代，要適應蓬勃發(fā)展的社會經濟，就必須優(yōu)化開采技術，體現(xiàn)綠色開采和可持續(xù)發(fā)展策略，而合理的開采設計則能有效減少煤炭損失，將賦存在地下的煤炭高速度，高效率的回采出，滿足祖國經濟建設對能源的需求。</p><p>　　設計中要求嚴格遵守和認真貫徹《煤炭工業(yè)設計政策》、《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦工業(yè)礦井設計規(guī)范》以及國

10、家制定的其它有關煤炭工業(yè)的方針政策，設計力爭做到分析論證清楚，論據確鑿，并積極采用切實可行的先進技術，力爭使自己的設計達到較高水平，但由于本人水平有限，難免有疏漏和錯誤之處，敬請老師指正。</p><p><b>　　設計題目如下：</b></p><p>　　井田境界：井田走向長度8000m,，傾斜長度2600m。</p><p>　　煤層埋

11、藏特征：煤層厚度m1=3.9m, m2=2.8m，煤層傾角α=17°，</p><p>　　層間距H=10m;表土層厚度30m,風化帶深度10m; m1 頂板為砂質頁巖，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，井田無較大構造；地面標高+220m.</p><p>　　煤的容重γ1=γ2=1.35t/m3,煤質中硬，堅固性系數f =2~3</p>

12、<p>　　礦井開采技術條件：礦井正常涌水量Q正=200 m3/h; 礦井最大涌水量Q大=300 m3/h,礦井相對瓦斯涌出量q=7.5 m3/d·t;。煤有自燃性，自然發(fā)火期11個月;煤塵有爆炸性。</p><p>　　第一章 井田地質特征 礦井儲量及年產量</p><p>　　第一節(jié) 井田地質特征</p><p><b>　　一

13、、 煤層埋藏條件</b></p><p>　　井田范圍內煤層厚度m1=3.9m, m2=2.8m，煤層傾角α=17°，層間距H=10m；表土層厚度30m,風化帶深度10m；m1煤層頂板為砂質頁巖，底板為砂巖；m2煤層頂板為砂巖，底板為粉砂巖；煤層埋藏條件穩(wěn)定，井田無較大構造；地面標高+220m。煤的容重γ1=γ2=1.35t/m3；煤質中硬，堅固性系數f=2~3。 </p>

14、;<p>　　二、煤層開采技術條件</p><p>　　礦井正常涌水量Q正=200 m3/h；; 礦井最大涌水量Q大=300 m3/h；</p><p>　　礦井相對瓦斯涌出量q=7.5 m3/d·t;煤有自燃性，自然發(fā)火期11個月；煤塵有爆炸性。 </p><p>　　三、煤層及頂、底板巖性</p><p>　　煤層

15、頂、底板巖性詳見表1-1</p><p>　　表1-1 煤層頂、底板巖性表</p><p>　　第二節(jié) 井田范圍及儲量</p><p>　　一、井田煤炭賦存情況（井田范圍）</p><p>　　井田范圍內沿走向長8000m,傾向長2600m,井田內煤層面積為20.8km2,井田面積為19.9km2</p>

16、<p><b>　　二、礦井工業(yè)儲量</b></p><p>　　礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內，經過地質堪探煤層厚度和質量均合乎開采要求，地質構造比較清楚，目前即可供利用的可列入平衡表內的儲量。</p><p>　　礦井工業(yè)儲量是進行礦井設計的資源依據，一般即列入平衡表面的A+B+C級儲量，不包括作為遠景的D級儲量的遠景儲量。</p><

17、;p><b>　　計算方式如下：</b></p><p><b>　　M=hAΓ</b></p><p>　　式中 h — 煤層厚度，m;</p><p>　　A — 煤層面積，m2;</p><p>　　?！?煤層容重，t/m3</p><p>　　(1)m1

18、煤層礦井工業(yè)儲量為</p><p><b>　　M1= h1AΓ1</b></p><p>　　= 3.9×2.08×107×1.35</p><p>　　=1.10×104萬噸)</p><p>　　(2)m2煤層的礦井工業(yè)儲量為</p><p><

19、b>　　M2= h2AΓ2</b></p><p>　　= 2.8×2.08×107×1.35</p><p>　　=7.86×103(萬噸)</p><p>　　總儲量M=M1+M2=18860(萬噸)</p><p><b>　　三、礦井設計儲量</b><

20、;/p><p>　　礦井設計儲量是指礦井工業(yè)儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物，建筑物需要留設的保護煤柱等永久性煤柱損失后的儲量。</p><p>　　井田境界煤柱損失，可設計礦井一側按20m留設，由于存在10m厚的風化帶，采區(qū)邊界只需要另留10m的保護煤柱。</p><p><b>　　ZC=M－P</b><

21、;/p><p>　　式中ZC — 礦井設計儲量， 萬噸</p><p><b>　　M — 工業(yè)儲量</b></p><p>　　P — 永久煤柱損失量</p><p>　　對m1煤層：井田境界煤柱損失P1=3.9×8000×1.35×20×2+3.9×1.35×

22、;(2600－40) ×20×2=222.4(萬噸)</p><p>　　對m2煤層：井田境界煤柱損失P2=2.8×8000×1.35×20×2+2.8×1.35×(2600－40) ×20×2=159.7(萬噸)</p><p>　　井田境界煤柱損失p=222.4+159.7=382.1(

23、萬噸)</p><p>　　本井田風化帶的厚度為10m，可以做防水煤柱，故無需留設防水煤柱；另假設本井田除工業(yè)場地外沒有需要保護的地面建筑物、構筑物。</p><p>　　礦井設計儲量 Z1=M1－P1=10777.6(萬噸)</p><p>　　Z2=M2－P2=7700.3(萬噸)</p><p>　　ZC=Z1+Z2=18477.9

24、(萬噸)</p><p>　　四、礦井設計可采儲量</p><p>　　礦井設計可采儲量是礦井設計儲量減去工業(yè)場地保護煤柱、礦井井下主要巷道及上、下山保護煤柱量后乘以采區(qū)采出率的儲量。</p><p>　　工業(yè)場地保護煤柱的計算</p><p>　　表1-2 礦井工業(yè)場地占地指標</p><p>　

25、　工地場地占地面積=設計生產能力×占地指標面積</p><p>　　設計生產能力180萬噸/年，則工業(yè)廣場占地面</p><p>　　S=18×0.9=16.2（公頃）=0.162km2</p><p>　　假設工業(yè)場地為長方形，則長寬比例為4：1，即長為800m,寬為203m，長軸與煤層走向斜交θ=60?，煤層在保護中央處埋藏深度H0=350m

26、，保護等級為Ⅱ級。該地區(qū)移動角參數如下：β=60?，δ=γ=75?，φ=45?.按照《建筑物、水體及主要巷道煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》，用垂直斷面法計算工業(yè)場地煤柱損失如下：</p><p>　　通過上圖可算得工業(yè)場地煤柱損失</p><p>　　P3=513(萬噸) P4=368（萬噸）</p><p>　　工業(yè)場地保護煤柱 P‘=P3+P4=88

27、1(萬噸）</p><p>　　設計可采儲量 Zk =（Zc－P）C</p><p>　　Zk — 設計可采儲量，萬噸</p><p>　　Zc — 設計儲量， 萬噸</p><p>　　P — 工業(yè)場地、主要巷道及上下山保護煤柱損失量，萬噸</p><p>　　C — 采區(qū)采出率，厚煤層取75%，中厚煤層取80%

28、，薄煤層取85%，本設計可取Cm1=75%，Cm2=80%。</p><p>　　由于工業(yè)場地、礦井井下主要巷道等煤柱損失與井田開拓方式、采煤方法有關，其煤柱損失量在開拓方式、采煤方法確定后才能確定，為便于利用礦井可采儲量初步確定礦井井型，上述永久煤柱損失與工業(yè)場地、井下主要巷道煤柱損失等，可暫時按工業(yè)儲量的5%~7%記入，初算礦井可采儲量。</p><p>　　可采儲量的詳細計算結果如表

29、1-3</p><p>　　表1-3 礦井可采儲量計算表</p><p>　　第三節(jié) 礦井年產量及服務年限</p><p><b>　　一、礦井工作制度</b></p><p>　　礦井工作日為330天，采用三八制作業(yè)，邊采煤邊準備，每天凈提升時間為16小時。</p><p>

30、;　　二、礦井年產量及服務年限</p><p>　　全礦井可采儲量為17728.4萬噸，考慮采用1.4的礦井儲量備用系數，礦井設計生產能力為180萬噸/年。</p><p>　　礦井服務年限 T = ZK/A·K </p><p>　　式中 ZK — 可采儲量，萬噸</p><p>　　A — 年產量，萬噸</p&g

31、t;<p>　　K — 備用系數，取K=1.4</p><p>　　T — 服務年限，年</p><p>　　按上式算得服務年限T=17728.4/180×1.4=70.3年</p><p>　　計算結果與礦井井型和服務年限表對照知T>50，故本設計滿足要求</p><p>　　表1-4

32、礦井井型和服務年限表</p><p>　　第二章 井田開拓</p><p>　　第一節(jié) 井田內劃分</p><p>　　一、同采采區(qū)數、工作面數和區(qū)段斜長及數目</p><p>　　1、保證年產量的同采工作面數和采區(qū)數</p><p>　　采區(qū)的生產能力應根據地質條件、煤層生產能力、機械化程度和采區(qū)內工作面階

33、梯關系等因素確定，當采用綜合機械化采煤時，采區(qū)生產能力一般為0.6~1.0Mt/a；采用普通機械化采煤時，采區(qū)生產能力為0.4～0.8 Mt/a，爆破落煤時，采區(qū)生產能力一般為?。?２～０.６Mt/a．各類礦井正常生產的采區(qū)個數一般按表２－１規(guī)定</p><p>　　表２－１　　不同生產能力的礦井同采采區(qū)數　</p><p>　?。病⒌V井達到設計產量時采煤工作面?zhèn)€數</p>

34、<p>　?。?） 達到設計產量時工作面總數長</p><p>　　B= AX / ∑m·γ·L·k3</p><p>　　式中 B — 采煤工作面總長度 ，m；</p><p>　　A — 礦井設計年產量 ， t/a ；</p><p>　　X — 回采出煤率 ， 可取0.9；<

35、/p><p>　　∑m — 同采煤層總厚度 ，m</p><p>　　γ — 煤層容重 ，t/m3</p><p>　　k3 — 工作面采出率 ，97%，95%或93%</p><p>　　L — 年推進度 ， L=330·n·I·Φ</p><p>　　式中 n— 日循

36、環(huán)數 ，個</p><p>　　330— 礦井年工作日 ，天</p><p>　　I— 循環(huán)進度 ，m</p><p>　　Φ— 正規(guī)循環(huán)系數 ，0.8~1</p><p>　　按上述計算 B = 180×104×0.9 / 6.7×1.35×1188×0.95</p>&l

37、t;p><b>　　= 158.7m</b></p><p>　　其中，L=330×5×0.8×0.9×=1188m 滿足《設計規(guī)范》的要求。</p><p>　　日循環(huán)取5個，循環(huán)進度為0.8m, 正規(guī)循環(huán)系數取0.9</p><p>　　根據表2-2采煤工作面長度的選取要求，取工作面長度為2

38、00m,由題中給出條件相對瓦斯涌出量驗算工作面長度，亦滿足要求，故設計工作面長度為160m較為合理。</p><p>　　表2-2 采煤工作面長度的選取表</p><p>　?。?）確定同采工作面?zhèn)€數</p><p>　　N = B·n / l</p><p>　　式中 N — 同采工作面?zhèn)€數 ，個</p&

39、gt;<p>　　B — 工作面總線長 ， m</p><p>　　n — 同采煤層數 ，個</p><p>　　l — 采煤工作面長度，m</p><p>　　將相關數據代入求得 N = 158.7×2 / 200 =1.587</p><p>　　即同采工作面?zhèn)€數可取為2個才能滿足生產要求</p&

40、gt;<p>　　3、區(qū)段斜長和區(qū)段數目</p><p>　　本設計煤層采用走向長壁采煤法，采用無煤柱護巷技術。井田劃分階段時，階段要有合理的斜長，以利于運輸通風，巷道維護等。階段垂高一般緩斜傾斜階段垂高為150~250m,該設計煤層傾角為17°，上山采用大傾角皮帶輸送機；由于輔助提升一般采用單鉤串車提升，絞車滾筒直徑一般不大于1.6m,根據絞車的纏繩量，階段斜長一般不超過800m,對煤層

41、賦存條件好，生產能力較大的采用滾筒直徑2.0m的絞車，有效提升距離可達900m,綜合經濟效益和設計規(guī)范，將階段傾斜長初步定為800m.</p><p>　　傾角大于16°的煤層，瓦斯含量較大，涌水量較大時，不易采用上、下山開采相結合的方式，故本礦可設置上山開采，礦井階段數目設為4個，其中區(qū)段斜長640m,根據安全規(guī)定區(qū)段垂高不能超過250m，該煤層的最大斜長為250/sin17°=855m&g

42、t;640m，所以設為4個階段合理。</p><p>　　二、水平數目、位置、高度及服務年限</p><p>　　該礦井劃分為2個水平，以第二個區(qū)段的下部為分界線，煤層底板等高線為-290m ,此水平的深度為510m；第二水平標高為-550m,深度為 770m。</p><p>　　采區(qū)長度 L= （8000-20×2-25×2-10）/8=98

43、7.5</p><p><b>　　故可設4對雙翼采區(qū)</b></p><p>　　第一水平服務年限 T = ZK / A×K</p><p>　　式中 T — 采區(qū)服務年限</p><p>　　A — 礦井年設計產量 ，取180萬噸</p><p>　　K — 儲量備用系數

44、，取 1.4 </p><p>　　T = 1280×7900×(3.9+2.8) ×1.35×10-4 /180×1.4=36>30</p><p>　　故第一水平服務年限滿足生產要求。同樣，第二水平服務年限也滿足生產要求。</p><p>　　三、階段內的布置方式及參數</p><p&g

45、t;　　根據井田條件和設計規(guī)范有關規(guī)定，本井田劃為2個水平，設2個輔助水平，階段斜長640m,階段內用采區(qū)式進行準備，每階段分4對走向長為987.5m的雙翼采區(qū)，在井田每翼布置一個生產采區(qū)，并采用后退式開采順序。</p><p>　　第二節(jié) 開拓方案的選定</p><p>　　由于本井田地形平坦，表土層厚，所以采用立井開拓，其主井設箕斗，副井設罐籠，兩個井筒裝備梯子間作為安全出口，并按

46、井下生產費用盡可能低的原則，確定井筒位置位于井田中部。</p><p>　　由于礦井范圍較大，通風路線長，因此考慮在采區(qū)邊界設置專門的回風井，采取分列式通風方式。</p><p>　　根據井田條件和有關設計規(guī)范有關規(guī)定，本井田在前面已劃為2個水平，階段內采用采區(qū)式進行準備，每個階段分4對走向長為987.5m的采區(qū)，在井田每一翼布置一個生產采區(qū)，采用后退式開采順序。</p>&

47、lt;p>　　如果本次設計的礦井直接開鑿斜井，其長度為17785m，巖石開鑿量很大，且通風路線長，通風阻力大，排水運輸，巷道維護費用很大，并且需留較大的保護煤柱，造成資源的極大浪費，故在設計時將其舍棄。</p><p>　　本次設計的兩煤層之間間距為10m，距離較小，易采用集中大巷布置，為減少煤柱損失和保證大巷的維護條件，大巷位于m2煤層底板下垂距為20m的粉砂巖中，兩條上山沿煤層走向距離為25m，軌道上山

48、位于運輸上山偏下方。</p><p>　　據上述規(guī)定，本設計提出以下兩個技術上可行的方案，方案一和方案二的區(qū)別在于對第二水平是直接延伸立井還是使用暗斜井開拓，兩方案生產系數安全可靠，方案一需要多開立井井筒2×370m和立井井底車場，并相應的增加了開筒的石門運輸，提升排水費用，而第二方案則多開暗斜井2×1091m和暗斜井的上、下部車場，并相應增加了斜井的提升、排水費用。</p>&

49、lt;p>　　兩方案的開拓方案圖詳見下：圖2-1與圖2-2</p><p>　　方案一和方案二的建井工程量、生產經營工程量、基建費、生產經營費和經濟比較結果分別見下邊表。</p><p>　　表2-3 建井工程量表</p><p>　　表2-4 基建費用表</p><p>　　表2-5

50、 生產經營工程量</p><p>　　表2-6 生產經營費用表</p><p>　　表2-7 費用匯總表</p><p>　　表2-8 設計方案分析比較表</p><p><b>　　在經濟比較過程中：</b></p><p>　　（1）

51、立井、大巷、石門及采區(qū)上下山的輔助運輸費用均按運輸費用的20%進行估算</p><p>　　（2）井筒、井底車場、主石門及總回風大巷等均布置于堅硬巖石層中，它們的維護費用低于5元/a·m, 故在方案比較中未比較其維護費用的差別。</p><p>　　（3）兩方案采區(qū)均布置有兩條上山，且這些上山的開掘單價近似相同，考慮到全井田中采區(qū)上山的總開掘長度相同，即兩方案的采區(qū)上山總開掘費近

52、似相同，故未對比計算。另外，采區(qū)上部、中部、下部車場基建費用雖有差別，但差別很小，故也未計算。</p><p>　　（4）采區(qū)上、中、下車場的維護費用均按上山維護費用的20%進行估算，采區(qū)上山的維護費用單價按受采動影響和未受采動影響的平均維護單價估算。</p><p>　　（5）由于主要石門和大巷在兩方案中相同，故主要石門和集中大巷費用不列入表內進行比較。</p><p

53、>　　綜上所述，可認為方案一和方案二在技術經濟上均有不相上下，但方案二后期開拓延深時對生產影響略少一些，而方案一需停產較長一段時間，故決定采用第二方案，即礦井分為兩個水平，兩水平均采用上山開采，階段內沿走向劃分為8個采區(qū)，每個采區(qū)長987.5m.</p><p>　　第三節(jié) 開采順序</p><p><b>　　一、井田開采順序</b></p>

54、<p>　　井田的開采順序根據在井田內采區(qū)的順序一般采用前進式，即從井田中央開始，向井田兩翼推進的方式。本井田以井筒位置換分為兩大區(qū)，對m1煤層以左依次為1011、1012、1013、1014采區(qū)，井筒以右定位1021、1022、1023、1024采區(qū)；m2煤層主井井筒以左依次劃為2011、2012、2013、2014采區(qū)，主井井筒以右劃為2021、2022、2023、2024采區(qū)。</p><p>

55、;　　煤層組與組間開采順序原則上采用下行式。但本設計中考慮到出煤量，盡可能高效率采出，滿足生產要求，故采用雙層同采。由于煤層間距較近，考慮到地壓的影響，在開采時m2煤層應滯后于m1煤層三四個月進行生產。開采順序如下</p><p>　　1011 1021 1012 1022</p><p>　　{ → { →

56、 { → {</p><p>　　2011 2021 2012 2022</p><p>　　1013 1023 1014 1024</p><p>　　→{ → { →{ →{ </p>&l

57、t;p>　　2013 2023 2014 2024</p><p>　　水平間先采第一水平然后依次開采第二水平，階段間的開采順序亦是如此，從上往下開采。</p><p>　　二、投產采區(qū)的數目和位置</p><p>　　根據井田的開采順序，煤層組與組間的開采順序，水平的開采順序，決定在1011采區(qū)設首采工作面，其下面

58、是2011采區(qū)，工作面長為200m,走向長度987.5m,工作面配一個備用工作面，一個掘進工作面。</p><p>　　根據所配置的同采工作面的共體條件，投產初期礦井年產量的驗算如下：</p><p>　　式中： — 礦井同采工作面產量總和，=180萬噸</p><p>　　— 第i號工作面采高，m1=3.9m , m2=2.8</p><

59、p>　　— 第i號工作面長， =160m </p><p>　　— 第i號工作面年推進度，m/a；</p><p>　　— 第i號工作面煤的容重， =1.35t/m3</p><p>　　— 同采工作面數, n=2 </p><p>　　Ki — 第i號工作面采出率， 薄煤層97%、中厚煤層95%、厚煤層93%,此處K

60、i=0.95</p><p>　　礦井年份出煤量An=1.1</p><p>　　=1.1×(3.9+2.8) ×160×1188×1.35×0.95</p><p>　　=180 萬噸 < 1.15A=207萬噸</p><p><b>　　A ：設計生產能力</b&g

61、t;</p><p>　　故此設計滿足年生產能力</p><p>　　由于主副井距主要運輸大巷較近，利用主要運輸巷作為繞道回車線及調車線，可節(jié)約開拓工程量。故可采用立井臥式環(huán)形井底車場。</p><p>　　圖2-4開拓方式平面圖：</p><p>　　1— 主井； 2—副井； 3—運輸大巷；4—回風大行；5—運輸上山；</p>

62、<p>　　6—軌道上山；7—中部車場；8—上部車場；9—采區(qū)回風石門；</p><p>　　10—區(qū)段運輸石門；11—區(qū)段軌道石門；12—m1區(qū)段運輸平巷；</p><p>　　12＇— m1區(qū)段回風平巷；13 — m1區(qū)段軌道平巷；14—溜煤眼；</p><p>　　15—m2區(qū)段集中運輸平巷；16—采區(qū)煤倉；17—聯(lián)絡小石門；</p>

63、<p>　　18—采區(qū)下部車場；19—m2區(qū)段軌道平巷</p><p>　　第三章 采煤方法</p><p>　　第一節(jié) 采煤方法的確定</p><p>　　井田范圍內煤層厚度m1=3.9m，m2 =2.8m;煤層傾角α=17°，層間距10m,井田內無較大構造，根據我國當前技術情況，以及滿足設計年產量，采用走向長璧采煤法并分層同采，處理

64、采空區(qū)用自然垮落法。地質條件較簡單，采用機械化采煤工藝。</p><p>　　采m1煤層工作面裝備以ZY-35型支撐掩護式液壓支架為主的方案，配備MLS-170雙滾筒采煤機（配1.6m直徑的滾筒），SGW-250型可彎曲刮板輸送機（裝Ⅱ型擋板），運輸順槽配以SZQ-75型轉載機，SDJ-150型可伸縮皮帶運輸機，工作面斷頭支護可用DZ型外注式單體液壓支柱的綜合采煤機械。</p><p>　

65、　第二節(jié) 采區(qū)巷道布置</p><p>　　布置采區(qū)巷道是為了把回采工作面、礦井主要開拓巷道聯(lián)系起來，構成運輸、通風、動力供應、材料供應等系統(tǒng)，保證工作面連續(xù)不斷的生產。</p><p>　　一、 采區(qū)基本情況參數</p><p><b>　　1、 采區(qū)走向長度</b></p><p>　　本設計中有8個采區(qū)，采區(qū)走

66、向長度987.5m ,傾向長度640m,</p><p>　　2、 區(qū)段斜長及區(qū)段數目</p><p>　　礦井劃分為四個階段，階段斜長640m，每個階段分為4個區(qū)段，區(qū)段長度為160m.</p><p>　　3、 區(qū)段巷道煤柱尺寸</p><p>　　為了保護采區(qū)內各種煤層巷道處于良好狀態(tài)，目前常留設一定尺寸的煤柱。軌道上山、運輸上山、機

67、軌合一大巷保護煤柱尺寸為20m.</p><p>　　4、 采區(qū)軌道上山、運輸上山位置的確定</p><p>　　根據《設計規(guī)范》，當煤層傾角大于16°時不適合下山開采，故每個區(qū)段沿煤層頂、底板開掘兩條上山，上山在傾斜方向距離8m;斜長為640m,其中，軌道上山采用串車提升運輸上山鋪設大傾角皮帶運輸機。運輸上山、軌道上山的位置在每個階段的中部。</p><p&

68、gt;　　5、 區(qū)段平巷的布置</p><p>　　m1煤層厚度3.9m,傾角17°，各分層的區(qū)段平巷，可采用傾斜內錯式布置，m2也一樣</p><p>　　6、 聯(lián)絡巷道的布置</p><p>　　采區(qū)聯(lián)絡巷道有區(qū)段集中巷與區(qū)段平巷之間的聯(lián)絡及采區(qū)上山與區(qū)段之間的聯(lián)絡巷道，區(qū)段集中巷與區(qū)段平巷之間聯(lián)系方式，m1煤層區(qū)段平巷水平布置時，采用石門聯(lián)絡，m2亦

69、如此.</p><p>　　7、 采區(qū)車場形式選擇</p><p>　　根據在煤層群聯(lián)合布置時，回風石門較長，為方便與回風石門聯(lián)系，m1煤層采區(qū)上部車場可采用順向平車場，中部車場采用繞道式甩車場，采區(qū)下部車場采用大巷裝車式采區(qū)下部車場，m2煤層也可以這樣分布。</p><p>　　8、 采區(qū)主要斷面支護方式</p><p>　　機軌合一大巷采

70、用錨噴支護，其凈斷面面積為14m2,軌道上山、膠帶運輸機上山采用砌碹支護，其凈斷面面積為10 m2 ，區(qū)段平巷采用梯形工字鋼支護，其凈斷面面積為9 m2.</p><p><b>　　9、 采區(qū)硐室</b></p><p>　　采區(qū)硐室主要有采區(qū)變電所、采區(qū)絞車房、支護方式采取砌碹支護。根據采區(qū)絞車房應布置在圍巖穩(wěn)定、無淋水、地壓小、易維護的地點，應避開較大的地質構

71、造，含水層、將絞車房布置在m1煤層底板中。</p><p>　　采區(qū)中央變電所設置在采區(qū)上山之間。</p><p>　　二、 采區(qū)的各個系統(tǒng)</p><p>　　1、采區(qū)運輸系統(tǒng)（運煤材料）</p><p><b>　?。?） 運煤系統(tǒng)</b></p><p>　　回采工作面刮板輸送機→運輸順槽皮

72、帶運輸機→運輸上山→機軌合一大巷→主井井底煤倉→裝載硐室→箕斗→地面</p><p>　?。?）材料、設備運輸系統(tǒng)</p><p>　　井下所用材料、設備由副井→井底車場→機軌合一大巷→軌道上山→回風順槽→工作面</p><p>　　矸石的運輸方向與運料方向相反</p><p><b>　　2、 通風系統(tǒng) </b><

73、;/p><p>　　新鮮風流經副井→機軌合一大巷→運輸上山→運輸順槽→工作面→軌道順槽→回風石門→集中回風大巷→回風井</p><p><b>　　3、排水系統(tǒng) </b></p><p>　　回采工作面→工作面上、下順槽或掘進工作面→軌道上山→ 機軌合一大巷→水倉，由主排水泵排出地面</p><p>　　三、采區(qū)千噸掘進率、

74、采區(qū)采出率及掘進出煤率</p><p>　　根據所設計的采區(qū)巷道布置，統(tǒng)計煤、巖巷道總長度</p><p>　　表3-1 采區(qū)掘進巷道統(tǒng)計表</p><p>　　1、采區(qū)總出煤量=∑（工作面出煤量+掘進出煤量） </p><p>　　= 987.5×160×6.7×1.35+2×9.9×

75、160×1.35+2×9.9×987.5×1.35×2</p><p>　　=1486178.55 （噸）</p><p>　　2、 采區(qū)千噸掘進率</p><p>　　采區(qū)千噸掘進率= 采區(qū)巷道總掘進長度（m）/采區(qū)總出煤量（kt）</p><p>　　= 4270/1459.6443 =

76、2.83 m/kt </p><p>　　3、 采區(qū)掘進出煤率</p><p>　　采區(qū)掘進出煤率= 采取掘進總出煤量/采區(qū)總出煤量×100%</p><p>　　=(2×9.9×160×1.35+2×9.9×987.5×1.35×2) ÷1459644.3×100

77、%</p><p><b>　　=5.7%</b></p><p><b>　　4、采區(qū)采出率</b></p><p>　　采區(qū)采出率= 采區(qū)總出煤量/采區(qū)工業(yè)儲量×100%</p><p>　　=1459644.3/1486718.6×100% </p><

78、p><b>　　=96.3%</b></p><p>　　第三節(jié) 回采工藝</p><p>　　一、采煤工作面有關參數</p><p>　　本次設計煤層分層同采，布置上下兩個工作面。回采工作面長160m,循環(huán)進度為0.6m,日進度為3.6m,一次采全高。工作面生產能力180萬噸/年。</p><p>　　

79、二、工作面采裝設備選型</p><p>　　工作面采用后退式開采方法，工作面裝備以ZYJ-32型支撐掩護式液壓支架為主的方案，配備MLS-170型雙滾筒聯(lián)合采煤機（配1.6m直徑的滾筒），SGZ-730/160型轉載機，DSP-1080/1000型可伸縮皮帶運輸機,工作面端頭支護可用LZ-25/110型外注式單體液壓支柱的綜合采煤機械，配備表如表3-2</p><p>　　表3-2

80、 采區(qū)機械配備表</p><p><b>　　三、割煤及進刀方式</b></p><p>　　m1及m2煤層賦存比較穩(wěn)定，煤層傾角較緩，頂底板比較穩(wěn)定，采用端部進刀，往返一次割兩刀的方式割煤。</p><p><b>　　四、采煤方法</b></p><p>　　由于本次設計中m1為厚煤層，

81、m2為中厚煤層，故采用一次采全高的采煤方式，其技術措施如下：</p><p>　　1、降低初采高度，以后再沿走向和傾向方向調至全高，由于受支護條件的限制，確定初采高度3.0m,待直接頂初次垮落后，沿走向方向逐漸加大到正常采高。沿傾向方向則在直接頂初次垮落前，先將工作面兩端7.5m范圍內的采高由巷道高度漸增至3.5m,在直接頂垮落后，在工作面兩端15－20m范圍內，將采高漸增至正常采高。</p>&l

82、t;p><b>　　2、控制煤壁片幫 </b></p><p>　　煤壁片幫甚至架前漏頂是大采高采煤的突出問題，控制措施如下：</p><p>　　（1）采煤機割煤后，及時擦頂移架，當片幫嚴重時，可將第一段護幫板用千斤頂使其向上翻轉，臨時支護頂板，以減少端面距，并以第二段護幫板支撐煤壁，采煤機通過前移收起。</p><p>　　（2） 加

83、快工作面推進速度度</p><p>　　（3） 用快硬膨脹水泥、尼龍繩、錨桿加固煤壁</p><p>　　3、支架的防倒、防滑措施</p><p>　　支架高度大，當工作面傾角偏大時，支架傾倒，下滑的機率增加，可采取如下措施：</p><p>　?。?）排頭、排尾用頂梁千斤頂，底座和后座千斤頂錨固，組成錨固站，防止倒架</p>

84、<p>　?。?）采用帶壓擦頂移架，防止咬架和傾倒</p><p>　?。?）中間增設防倒、防滑千斤頂，防止支架傾倒和下滑</p><p>　　4、端頭支護及超前支護</p><p>　?。?）上、下端頭的巷道末端采用從柱切頂與擋矸</p><p>　?。?）由于刮板輸送機的機頭、機尾有變速箱，使排頭、排尾的支架落后于中間支架一個步

85、距，為防止端頭空頂漏矸，當采煤機割煤后，排頭、排尾各三架，采用伸縮梁或掩護幫板做臨時支護，待移輸送機后再移架，使工作面梁端保持一致。</p><p>　?。?）加強超前支護，超前支護距離為20m,采用單體液壓支柱配合鉸接頂梁支護，回風平巷平行巷道設兩排，運輸平巷設三排，均為一梁二柱。</p><p>　　第四節(jié) 災害預防</p><p>　　本礦井屬低瓦斯礦井，

86、礦井開采的m1 、m2 煤層煤塵具有爆炸性，煤層屬于自燃煤層，自然發(fā)火期11個月，礦井水文地質條件簡單，煤層頂板較穩(wěn)定，為了保證礦井安全生產，生產過程中要嚴格遵守《煤礦安全規(guī)程》等有關法律法規(guī)和制度，采取確實有效的安全技術措施，預防災害事故的發(fā)生。</p><p><b>　　一、預防瓦斯災害</b></p><p>　　預防瓦斯災害事故主要從加強礦井通風和瓦斯檢查，

87、防止瓦斯積聚和杜絕瓦斯引燃火源兩方面著手。</p><p><b>　　1、預防瓦斯積聚</b></p><p>　?。?） 礦井設置專門通風管理機構，配備規(guī)定數量的專職瓦斯檢查員和通風員，建立行之有效的規(guī)章制度，加強通風瓦斯管理工作。</p><p>　?。?）采掘工作面及井下其他用風地點，必須供給足夠的風量，每旬進行一次礦井全面測風量，根據

88、實際需要隨時測風，生產地區(qū)發(fā)生變化要及時調整通風系統(tǒng)，確保素有用風地點風量充足。</p><p>　?。?）加強對主要風機和局部風機和維護管理，確保風機正常連續(xù)運轉，禁止任意停開風機，保證正常通風。</p><p>　?。?）嚴格按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定認真檢查井下各地點的瓦斯，嚴禁孔班漏檢</p><p>　　(5)建立完善的礦井監(jiān)控系統(tǒng)，保證系統(tǒng)正常運行，采掘工

89、作面等地點安設甲烷傳感器，實施瓦斯連續(xù)監(jiān)控</p><p>　?。?）注意控風風門不得隨意敞開，禁止兩道風門同時打開</p><p>　　(7) 在采掘工作面懸掛便攜式瓦斯檢測報警儀，掘進工作面安裝風電閉鎖裝置，實行風電閉鎖</p><p>　　2、防止瓦斯引爆火源</p><p>　?。?）井下選用防爆電氣設備，并經常維修檢查</p

90、><p>　?。?）井下電纜選用阻燃電纜</p><p>　　（3）井下爆破使用煤礦安全炸藥和許用雷管</p><p>　?。?）井下不準帶電作業(yè)</p><p>　　（5） 井下不得從事電、氣焊工作</p><p>　　（6）井下電氣設備設置防雷電、接地、過流、漏電保護裝置</p><p><

91、;b>　　二、預防煤塵危害</b></p><p>　　本礦井具有爆炸性，防治煤塵一是采取降塵措施，改善作業(yè)環(huán)境，防止和減少塵肺病的發(fā)生，二是采取防爆、隔爆措施，防止煤塵爆炸，其主要措施有：</p><p>　　(1)建立完善的防塵供水系統(tǒng)，主要地點均敷設供水管路</p><p>　　（2）掘進工作面采用濕式鉆眼，沖洗井壁巷幫，水泡泥、爆破噴霧、裝

92、巖、煤灑水和凈化風流等綜合防塵措施</p><p>　　（3）工作面回風巷安設凈化水幕</p><p>　?。?）所有輸送機、轉截點，卸截點都安設噴霧裝置</p><p><b>　?。?）設置隔爆水棚</b></p><p>　　三、井下火災的預防措施</p><p>　?。?）有機電硐室均用不

93、可燃材料支護，并按照規(guī)程設防火門</p><p>　　(2) 機電硐室及井下易著火地點配滅火器等滅火器材，主要機電硐室，機械設備運轉處應派專人值班</p><p>　　（3）井下電纜選用阻燃的，選用抗靜電阻燃風筒，膠帶輸送機選用阻燃膠帶</p><p>　?。?）礦井設地面消防水池和井下消防管路系統(tǒng)，井下消防管路系統(tǒng)應每隔一百米設置支管和閥門，在帶式輸送機巷道中每個

94、五十米設置支管和閥門</p><p>　?。?）裝置一氧化碳傳感器和溫度傳感器</p><p><b>　　（6）設置反風裝置</b></p><p>　?。?）加強對職工的安全培訓</p><p><b>　　四、預防頂板災害</b></p><p>　　1、合理布置采煤工

95、作面和巷道，防止應力集中，選擇合理的支護參數及支護方式，新掘巷道進行錨網支護</p><p>　　2、采煤工作面遇頂板松軟或破碎時，過斷層、老空、過煤柱及托尾頂開采，初次放頂及收尾時，制定專項安全措施</p><p>　　3、 采煤工作面上、下安全口要加強支護，安全出口以外10m范圍內要超前支護</p><p>　　4、采掘工作面要及時有效的支護，嚴禁空頂作業(yè)<

96、;/p><p><b>　　五、防止突水</b></p><p>　　1、及時清理水倉，使水倉有足夠容水量</p><p>　　2、雨季及雨季前加強地面觀察</p><p>　　3、堅持“有疑必探，先探后采”原則，加強防水工作</p><p><b>　　六、防止煤塵自燃</b>

97、</p><p>　　1、采空區(qū)、突出和冒落孔洞等空隙采取預防性灌漿或全部充填、噴阻化劑、注惰性氣體、均壓等措施，防止自燃發(fā)火</p><p>　　2、采煤工作面投產和通風系統(tǒng)形成后，構筑好防火門墻，并儲備足夠數量的封閉防火門的材料</p><p>　　3、集中大巷和總回風巷必須砌碹或錨噴，砌碹后的空隙和冒落處必須用不可燃材料密實</p><p&

98、gt;　　4、在老空區(qū)，煤及半煤巖等溫度異常的，自燃發(fā)火區(qū)進行爆破作業(yè)時，測試孔內溫度高溫或有明火的炮孔要采取滅火降溫</p><p><b>　　七、 安全救護</b></p><p>　　加強職工安全意識，加強安全救護工作，建立專職安全的管理機構組建輔助救護隊，配備足夠的人員和設備</p><p>　　為了在井下發(fā)生事故時減少和避免人員傷亡

99、，所有入井人員必須隨身攜帶自救器，否則不準下井</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　本次設計，煤層地質構造、涌水量及瓦斯涌出量都比較理想，在設計中充分利用《煤礦開采學》、《井巷工程》、《礦井通風與安全》的知識，結合煤層構造情況，以安全第一和達產為原則，從技術和經濟上著手，設計出一套在技術上可行，經紀商優(yōu)越的現(xiàn)代化大型礦井開采方案，通過這次設

100、計，對工作面布置和回采巷道的設計有了更進一步的了解和認識，學到了并掌握了很多知識，同時也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，還應繼續(xù)努力學習相關知識，充實自己。</p><p>　　感謝老師的指導和幫助，讓我在這一次的課程設計中受益匪淺！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、徐永圻 《煤礦開采學》 徐州 中國礦業(yè)大

101、學 2004</p><p>　　2、楊孟達 《煤礦地質學》 北京 煤炭工業(yè)出版社 2006</p><p>　　3、王顯政 《采礦工程設計手冊》北京 煤炭工業(yè)出版社 2001</p><p>　　4、東兆星 《井巷工程》 徐州 中國礦業(yè)大學出版社 2004</p><p>　　5、郭文兵 柴華彬《煤礦開采損害與保護》北