采矿课程设计煤层开采设计.docx
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采矿课程设计煤层开采设计
采矿课程设计
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目录
前言
第一章井田地质特征矿井储量及年产量5
第一节井田地质特征5
第二节井田范围及储量6
第三节矿井年产量及服务年限10
第二章井田开拓12
第一节井田内划分12
第二节开拓方案的选定15
第三节开采顺序23
第三章采煤方法26
第一节采煤方法的确定26
第二节采区巷道布置27
第三节回采工艺31
第四节灾害预防34
结束语37
参考文献38
前言
采矿课程设计是采矿工程专业学习的重要一环,它是继我们学过《井巷工程》、《采矿学》、《矿井通风与安全》等课程,以及通过生产实习之后进行的,其目的是巩固和扩大我们所学理论知识并使之系统化,培养我们运用所学理论知识解决实际问题的能力,提高我们计算,绘图,查阅资料的基本技能,为毕业设计奠定基础。
依照老师精心设计的题目,按照大纲的要求进行,要求我们在规定的时间内独立完成计算,绘图及编写说明书等全部工作。
煤层开采设计是煤炭开采重要环节,而煤矿开采技术根据煤层赋存条件的不同有很大差异。
开采方式不对会造成煤炭的极大浪费,甚至会造成伤亡事故的发生。
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;煤有自然性,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;m2煤层顶板为砂岩,底板为粉砂岩;煤层埋藏条件稳定,井田无较大构造;地面标高+220m.
二、煤层开采条件
矿井正常涌水量Q正=100m3/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。
三、煤层技术指标
井田范围内煤层厚度m1=3.9m,m2=2.8m,煤层倾角α=17°,
煤层容重γ1=γ2=1.35t/m3
四、煤层顶、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
(°)
煤层
平均
厚度
(m)
层间
距
(m)
容重
(t/m3)
硬度
(f)
煤层
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
5.26
砂质页岩
砂岩
2
m2
17
2.8
10
1.35
2~3
3.78
砂质页岩
砂岩
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、矿井储量
1、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
=3.9×2.08×107×1.35
=1.10×108t
=11000(万吨)
(2)m2煤层的矿井工业储量为
M2=h2AΓ2
=2.8×2.08×107×1.35
=7.86×107t
=7860(万吨)
总储量M=M1+M2=18860(万吨)
2、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,可按设计矿井一侧,按20m留设,由于存在10m厚的风化带,采区边界留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+3.9×1.35×(2600-40)×20×2=222.4(万吨)
对m2煤层:
井田境界煤柱损失p2=2.8×8000×1.35×20×2+2.8×1.35×(2600-40)×20×2=159.6(万吨)
井田境界煤柱损失p=222.4+159.6=382.0(万吨)
矿井设计储量ZC1=M1-P=11777.6(万吨)
ZC2=M2-P=7700.4(万吨)
ZC=Z1+Z2=19478.0(万吨)
3、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,按照《建筑物、水体及主要巷道煤柱留设与压煤开采规程》,用垂线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=715(万吨)P4=511(万吨)
设计可采储量Zk=(M-P)C
Zk—设计可采储量,万吨
M—工业储量,万吨
P—永久煤柱损失量,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=80%,cm2=75%
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。
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。
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
煤层
名称
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
m1
11000
0
222.4
715
937.4
11777.6
10292.6
m2
7860
0
159.6
511
670.6
7700.4
6639.2
合计
18860
0
382.0
1226
1608
19478.0
16931.8
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,考虑采用1.4的备用系数,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=16931.8/180×1.4=67.2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
60
50
1.20~2.40Mt/a
50
40
中型
0.45~0.90Mt/a
40
30
小型
0.30Mt/a及以下
由各省煤炭厅(局)自定
由各省煤炭厅(局)自定
备注:
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、保证年产量的同采采区数和工作面数及区段斜长及数目
1、保证年常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 矿井同时生产的采区数
矿井设计生产能力(Mt/a)
采区个数(个)
2.4、3.0
2~3
1.5、1.8
2~3
1.2及以下
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—采煤工作面总线长,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=180×104×0.9/6.7×1.35×1069.2×0.95
=176.3m
其中,L=330×6×0.6×0.9×=1069.2m满足《设计规范》的要求
日循环取6个,循环进度为0.6m,正规循环系数取0.9
根据表2-2采煤工作面长度的选取要求,去工作面长度为200m,由题中给出条件相对瓦斯涌出量验算工作面长度,亦满足要求,故设计工作面长度为200m较为合理。
表2-2采煤工作面
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