采矿课程设计

《采矿学》课程设计。

一、目的。1、初步应用《采煤学》课程所学的知识，通过课程设计加深对《采煤学》课程的理解。

2、培养采矿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。

设计题目。某矿第一开采水平上山阶段某采区自下而上开采k1、k2和k3煤层，煤层厚度、间距及顶底版岩性见综合柱状图。该采区走向长度3000m，倾斜长度1100m，采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，煤层倾角为16度。

k1煤层属简单结构煤层，硬度系数f=2,k2和k3属于中硬煤层，各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。设计矿井的地面标高为+30 m 煤层露头为-30m.第一开采水平为该采区服务的一条运输大巷布置在k3煤层下方25 m的稳定岩层中，为满足生产系统所需的其余开拓巷道可根据采煤方法的不同中由同学自行决定。

附表1：设计采区综合柱状图。

第一章采区巷道布置。

第一节采区储量与服务年限。

1、采区的生产能力。

采区生产能力选定为120万t/a

2、计算采区的工业储量、设计可采储量。

1.采区工业储量。

由公式zg=h*s*(m1+m3)*r (公式1-1)

式中 zg---采区工业储量，万t

h---采区倾斜长度，1100m

s---采区走向长度，3000m

r煤的容重，1.30t/m3

mi---第i层煤的厚度，6.9+3.0+2.2=12.1m

zg=1100*3000*12.1*1.3 =5190.9(万t)

2.设计可采储量

设计可采储量 zk=（zg-p）*c (公式1-2)

式中：zk---设计可采储量，万t

zg---工业储量，万t

p---永久煤柱损失，万t

c采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。

说明：p可取其为工业储量的10%来计算，即p=10%*zg

zk=（5190.9-5190.9*10﹪）*80﹪=3737.448万t

3.采区服务年限。

由 t= zk/（a*k） …公式1-3)

式中： t———采区服务年限，a;

a—— 采区生产能力，120万t；

zk—— 设计可采储量，3737.448万t

k—— 储量备用系数，取1.4

t=3737.448 /(120*1.4) =22.25 a

4. 验算采区采出率。

a. 对于k1中厚煤层：

c=(zg1-p1)/zg1 ……公式1-4)

c ——采区采出率，%

zg1 ——k1煤层的工业储量，万t ；

p1 ——k1煤层的永久煤柱损失，万t ；

说明：采区上边界保护煤柱取30m，下边界保护煤柱取35m，停采煤柱取20m，区段煤柱15m.

zg1=3000*1100*6.9*1.3=2960.1万t

p1=3000*(30+35+4*15)*1.3*6.9+(1100-30-35-4*15)*(15+15+20+20+20+5+5)*1.

3*6.9=423.8325万t

c=(zg1-p1)/zg1=（2960.1-423.8325）/2960.1=85%>75%

满足要求。b. 对于k2中厚煤层：

c=(zg2-p2)/zg2 ……公式1-5)

c ——采区采出率，%

zg2 ——k2煤层的工业储量，万t ；

p2———k2煤层的永久煤柱损失，万t ；

说明： k2煤层与k1煤层相同。

zg2=3000*1100*3*1.3=1287万t

p2=3000*(30+35+4*15)*1.3*3+(1100-30-35-4*15)*(15+15+20+20+20+5+5)*1.3*3=184.275万t

c=(zg3-p3)/zg3=（1287-184.275）/1287=86%> 80%

满足要求。c. 对于k3中厚煤层：

c=(zg2-p2)/zg2 ……公式1-5)

c ——采区采出率，%

zg3 ——k3煤层的工业储量，万t ；

p3———k3煤层的永久煤柱损失，万t ；

说明： k3煤层的保护上山煤柱一侧取30米，其余与k1煤层相同。

zg3=3000*1100*2.2*1.3=943.8万t

p3=3000*(30+35+4*15)*1.3*2.2+(1100-30-35-4*15)*(15+15+20+20+20+5+5)*1.3*2.2=141.57万t

c=(zg3-p3)/zg3=（943.8-141.57）/943.8

86.6%> 80% 满足要求。

第二节采区内的再划分。

1. 确定工作面长。

由已知条件知：该煤层倾向共有：1100m的长度。

且采煤工艺选取的是较先进的综采，一次采全高放顶煤法，由《采煤学》所学知识得知，综放工作面长度一般为160m以上，巷道宽度为4m～5m,本题目选取5m，且采区生产能力为120万t/a，一个中厚煤层的一个区段便可以满足生产要求，最终选定5个区段，区段煤柱选为15m,故工作面长度为：

l=（1100-30-35-4*15）/5-5*2=185(m)

2. 确定工作面生产能力。

采区生产能力的基础是采煤工作面的生产能力，采煤工作面的生产能力取决于煤层厚度、工作面长度和推进度。一个采煤工作面的生产能力可由下式计算：

a0= l采*v0* m*γ*c ……公式1-5)

式中：a0 ——工作面生产能力，万t/a ;

l采———工作面长度；m，v0———工作面推进度。综采面年推进度可达。

1000—2000m，取1080m。

——煤容重，t/m3

c——工作面采出率，一般为0.93—0.97，对于中厚煤层取0.95

a0= l采*v0* m*γ*c

185*1080*（3.0+2.2）*1.3*0.95=128.3万t

3．确定采区内工作面数目及接替顺序。

由于采区生产能力为120万t/a,且工作面生产能力为128.3万t,对于k1煤层布置一个工作面便可满足生产要求（由于所选采煤机截深为600mm，一天共进6刀，故工作面生产能力为：0.

6*6*120*6.9*1.3*0.

95*300=145万t），而对于k2，k3煤层可采取两个工作面同时回采，以满足生产要求。其具体回采顺序如：表1.

1所示：

表1.1 回采顺序表。

对于k1 煤层，其厚度为6.9m,布置一个综放工作面便可以满足生产要求。对于3.0m的k2煤层和2.2m的k3煤层采取两个工作面同时生产，以满足生产要求。

k1煤层开采顺序：10102→10101→10104→10103→10106→10105→10108→10107→10110→10109→10112→10111

k2煤层开采顺序：（10201，10203）→（10202，10204）→（10205，10207）→（10206，10208）→（10209，10210）→（10211，10212）

k3煤层开采顺序：（10301，10303）→（10302，10304）→（10305，10307）→（10306，10308）→（10309，10310）→（10311，10312）

说明：以上箭头表示方向为工作面推进顺序，括号内为同采工作面。

第三节确定采区准备巷道布置及生产系统

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