采矿课程设计实例Word文档下载推荐.docx
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在21世纪,能源极为重要的时代,要适应蓬勃发展的社会经济,就必须优化开采技术,体现绿色开采和可持续发展策略,而合理的开采设计则能有效减少煤炭损失,将赋存在地下的煤炭高速度,高效率的回采出,满足祖国经济建设对能源的需求。
设计中要求严格遵守和认真贯彻《煤炭工业设计政策》、《煤矿安全规程》、《煤矿工业矿井设计规范》以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策,设计力争做到分析论证清楚,论据确凿,并积极采用切实可行的先进技术,力争使自己的设计达到较高水平,但由于本人水平有限,难免有疏漏和错误之处,敬请老师指正。
设计题目如下:
井田境界:
井田走向长度8000m,,倾斜长度2600m。
煤层埋藏特征:
煤层厚度m1=3.9m,m2=2.8m,煤层倾角α=17°
,
层间距H=10m;
表土层厚度30m,风化带深度10m;
m1顶板为砂质页岩,底板为砂岩;
m2煤层顶板为砂岩,底板为粉砂岩;
煤层埋藏稳定,井田无较大构造;
地面标高+220m.
煤的容重γ1=γ2=1.35t/m3,煤质中硬,坚固性系数f=2~3
矿井开采技术条件:
矿井正常涌水量Q正=200m3/h;
矿井最大涌水量Q大=300m3/h,矿井相对瓦斯涌出量q=7.5m3/d·
t;
。
煤有自燃性,自然发火期11个月;
煤尘有爆炸性。
第一章井田地质特征矿井储量及年产量
第一节井田地质特征
一、煤层埋藏条件
井田范围内煤层厚度m1=3.9m,m2=2.8m,煤层倾角α=17°
,层间距H=10m;
表土层厚度30m,风化带深度10m;
m1煤层顶板为砂质页岩,底板为砂岩;
煤层埋藏条件稳定,井田无较大构造;
地面标高+220m。
煤的容重γ1=γ2=1.35t/m3;
煤质中硬,坚固性系数f=2~3。
二、煤层开采技术条件
矿井正常涌水量Q正=200m3/h;
;
矿井最大涌水量Q大=300m3/h;
矿井相对瓦斯涌出量q=7.5m3/d·
煤有自燃性,自然发火期11个月;
三、煤层及顶、底板岩性
煤层顶、底板岩性详见表1-1
表1-1煤层顶、底板岩性表
序
号
煤层
名称
倾角
(°
)
平均
厚度
(m)
层间
距
容重
(t/m3)
硬度
(f)
生产率
(t/m2)
围岩
性质
备
注
顶板
底板
1
m1
17
3.9
10
1.35
2~3
4.90
砂质页岩
砂岩
2
m2
2.8
3.59
第二节井田范围及储量
一、井田煤炭赋存情况(井田范围)
井田范围内沿走向长8000m,倾向长2600m,井田内煤层面积为20.8km2,井田面积为19.9km2
二、矿井工业储量
矿井工业储量是指在井田范围内,经过地质堪探煤层厚度和质量均合乎开采要求,地质构造比较清楚,目前即可供利用的可列入平衡表内的储量。
矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据,一般即列入平衡表面的A+B+C级储量,不包括作为远景的D级储量的远景储量。
计算方式如下:
M=hAΓ
式中h—煤层厚度,m;
A—煤层面积,m2;
Γ—煤层容重,t/m3
(1)m1煤层矿井工业储量为
M1=h1AΓ1
=3.9×
2.08×
107×
=1.10×
104万吨)
(2)m2煤层的矿井工业储量为
M2=h2AΓ2
=2.8×
=7.86×
103(万吨)
总储量M=M1+M2=18860(万吨)
三、矿井设计储量
矿井设计储量是指矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物,建筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失后的储量。
井田境界煤柱损失,可设计矿井一侧按20m留设,由于存在10m厚的风化带,采区边界只需要另留10m的保护煤柱。
ZC=M-P
式中ZC—矿井设计储量,万吨
M—工业储量
P—永久煤柱损失量
对m1煤层:
井田境界煤柱损失P1=3.9×
8000×
1.35×
20×
2+3.9×
(2600-40)×
2=222.4(万吨)
对m2煤层:
井田境界煤柱损失P2=2.8×
2+2.8×
2=159.7(万吨)
井田境界煤柱损失p=222.4+159.7=382.1(万吨)
本井田风化带的厚度为10m,可以做防水煤柱,故无需留设防水煤柱;
另假设本井田除工业场地外没有需要保护的地面建筑物、构筑物。
矿井设计储量Z1=M1-P1=10777.6(万吨)
Z2=M2-P2=7700.3(万吨)
ZC=Z1+Z2=18477.9(万吨)
四、矿井设计可采储量
矿井设计可采储量是矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱量后乘以采区采出率的储量。
工业场地保护煤柱的计算
表1-2矿井工业场地占地指标
井型与设计能力(万吨/年)
占有面积指标(公顷/10万吨)
240~300
0.7~0.8
120~180
0.9~1
45~90
1.2~1.3
9~30
1.5
备注:
占地面积指标中、小型井取大值,大型井取小值
工地场地占地面积=设计生产能力×
占地指标面积
设计生产能力180万吨/年,则工业广场占地面
S=18×
0.9=16.2(公顷)=0.162km2
假设工业场地为长方形,则长宽比例为4:
1,即长为800m,宽为203m,长轴与煤层走向斜交θ=60̊,煤层在保护中央处埋藏深度H0=350m,保护等级为Ⅱ级。
该地区移动角参数如下:
β=60̊,δ=γ=75̊,φ=45̊.按照《建筑物、水体及主要巷道煤柱留设与压煤开采规程》,用垂直断面法计算工业场地煤柱损失如下:
通过上图可算得工业场地煤柱损失
P3=513(万吨)P4=368(万吨)
工业场地保护煤柱P‘=P3+P4=881(万吨)
设计可采储量Zk=(Zc-P)C
Zk—设计可采储量,万吨
Zc—设计储量,万吨
P—工业场地、主要巷道及上下山保护煤柱损失量,万吨
C—采区采出率,厚煤层取75%,中厚煤层取80%,薄煤层取85%,本设计可取Cm1=75%,Cm2=80%。
由于工业场地、矿井井下主要巷道等煤柱损失与井田开拓方式、采煤方法有关,其煤柱损失量在开拓方式、采煤方法确定后才能确定,为便于利用矿井可采储量初步确定矿井井型,上述永久煤柱损失与工业场地、井下主要巷道煤柱损失等,可暂时按工业储量的5%~7%记入,初算矿井可采储量。
可采储量的详细计算结果如表1-3
表1-3矿井可采储量计算表
工业
储量
(万吨)
煤柱损失(万吨)
矿井设计储量(万吨)
矿井设计可采储量(万吨)
断层
井田境界
工业场地
合计
11000
222.4
513
735.4
10777.6
10340
7860
159.7
368
527.7
7700.3
7388.4
18860
382.1
881
1263.1
18477.9
17728.4
第三节矿井年产量及服务年限
一、矿井工作制度
矿井工作日为330天,采用三八制作业,边采煤边准备,每天净提升时间为16小时。
二、矿井年产量及服务年限
全矿井可采储量为17728.4万吨,考虑采用1.4的矿井储量备用系数,矿井设计生产能力为180万吨/年。
矿井服务年限T=ZK/A·
K
式中ZK—可采储量,万吨
A—年产量,万吨
K—备用系数,取K=1.4
T—服务年限,年
按上式算得服务年限T=17728.4/180×
1.4=70.3年
计算结果与矿井井型和服务年限表对照知T>
50,故本设计满足要求
表1-4矿井井型和服务年限表
井型
矿井设计生产能力(Mt/a)
新矿井服务年限(a)
改扩建后矿井
服务年限(a)
大型
6.0Mt/a及以上
70
60
3.00~5.00Mt/a
50
1.20~2.40Mt/a
40
中型
0.45~0.90Mt/a
30
小型
0.30Mt/a及以下
由各省煤炭厅(局)自定
改扩建矿井的服务年限不应低于同类型新建矿井的50%.
第二章井田开拓
第一节井田内划分
一、同采采区数、工作面数和区段斜长及数目
1、保证年产量的同采工作面数和采区数
采区的生产能力应根据地质条件、煤层生产能力、机械化程度和采区内工作面阶梯关系等因素确定,当采用综合机械化采煤时,采区生产能力一般为0.6~1.0Mt/a;
采用普通机械化采煤时,采区生产能力为0.4~0.8Mt/a,爆破落煤时,采区生产能力一般为 0.2~0.6Mt/a.各类矿井正常生产的采区个数一般按表2-1规定
表2-1 不同生产能力的矿井同采采区数
采区个数(个)
2.40,3.00
3~4
1.50,1.80
2~3
0.90,1.20
0.60以下
1~2
2、矿井达到设计产量时采煤工作面个数
(1)达到设计产量时工作面总数长
B=AX/∑m·
γ·
L·
k3
式中B—采煤工作面总长度,m;
A—矿井设计年产量,t/a;
X—回采出煤率,可取0.9;
∑m—同采煤层总厚度,m
γ—煤层容重,t/m3
k3—工作面采出率,97%,95%或93%
L—年推进度,L=330·
n·
I·
Φ
式中n—日循环数,个
330—矿井年工作日,天
I—循环进度,m
Φ—正规循环系数,0.8~1
按上述计算B=180×
104×
0.9/6.7×
1188×
0.95
=158.7m
其中,L=330×
5×
0.8×
0.9×
=1188m满足《设计规范》的要求。
日循环取5个,循环进度为0.8
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