采礦學(xué)課程設(shè)計(jì).doc

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采 礦 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目: 助學(xué)院校: 自考助學(xué)專業(yè): 姓 名: 自考助學(xué)學(xué)號(hào): 成 績: 指導(dǎo)教師簽名: 河南理工大學(xué)成人高等教育 2O 年 月 日 前 言 采礦課程設(shè)計(jì)是采礦工程專業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)的重要一環(huán)。它是學(xué)生學(xué)過《井巷工程》、《采礦學(xué)》、《礦井通風(fēng)安全》等課程，以及通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后進(jìn)行的。其目的是鞏固和擴(kuò)大所學(xué)理論知識(shí)并使之系統(tǒng)化，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生計(jì)算、繪圖、查閱資料的基本技能，為畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。 采礦課程設(shè)計(jì)是屬于教學(xué)性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)題目由指導(dǎo)教師擬定。學(xué)生應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)題目按照本大綱的要求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)認(rèn)真、獨(dú)立地完成計(jì)算、繪圖、編寫說明書等全部工作。 設(shè)計(jì)中要認(rèn)真貫徹《煤炭工業(yè)技術(shù)政策》、《煤礦安全規(guī)程》、《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》以及國家制定的其它有關(guān)煤炭工業(yè)的方針政策。設(shè)計(jì)力爭作到分析論證清楚、論據(jù)確鑿，并積極采用切實(shí)可行的先進(jìn)技術(shù)，力爭使自己的設(shè)計(jì)成果達(dá)到較高水平。 目 錄 1 井田地質(zhì)特征、礦井儲(chǔ)量及設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 1 1.1 井田地質(zhì)特征 1 1.1.1地層 1 1.1.2 構(gòu)造 2 1.2 井田范圍及儲(chǔ)量 3 1.2.1 井田境界 3 1.2.2 井田儲(chǔ)量 4 1.2.3 礦井的工業(yè)儲(chǔ)量 4 1.2.4 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 5 1.2.5 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 6 1.3 礦井年儲(chǔ)量及服務(wù)年限 8 1.3.1礦井工業(yè)制度 8 1.3.2礦井服務(wù)年限 8 2 井田開拓 9 2.1 井田內(nèi)劃分 9 2.2 開拓方案的選定 9 2.3方案經(jīng)濟(jì)比較 10 確定方案 13 3 采煤方法 15 3.1 選擇確定采煤方法 15 3.2 采區(qū)巷道布置 15 3.2.1采區(qū)主要參數(shù)的確定 15 3.2.2煤柱尺寸 15 3.2.3采區(qū)上下山的布置 16 3.2.4回采巷道的布置 16 3.2.5聯(lián)絡(luò)巷的布置 16 3.2.6采區(qū)車場形式的選擇 16 3.2.7采區(qū)硐室 18 3.2.8采區(qū)千噸掘進(jìn)率、采區(qū)掘進(jìn)出煤率及采區(qū)回采率 18 3.3 回采工藝 19 3.1.1綜采工作面的主要設(shè)備 20 3.2.2工作面循環(huán)方式和循環(huán)作業(yè)圖表的編制 21 參考文獻(xiàn) 24 1 井田地質(zhì)特征、礦井儲(chǔ)量及設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 1.1 井田地質(zhì)特征 平頂山煤田處于秦嶺緯向構(gòu)造帶的東延部位，淮陽山字型構(gòu)造的西翼反射弧頂部，為緯向構(gòu)造與山字型構(gòu)造的復(fù)合部位，由于二者的共同影響，使得整個(gè)煤田形成了一系列北西向的復(fù)式褶皺（李口向斜、靈武向斜、郭莊背斜、牛莊向斜、諸葛廟背斜等）和大斷層（白石溝逆斷層、鍋底山正斷層、山莊逆斷層等），總體構(gòu)造線為北西向。追溯區(qū)域地質(zhì)歷史，平頂山煤田曾受到中岳運(yùn)動(dòng)、少林運(yùn)動(dòng)、懷遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)、加里東運(yùn)動(dòng)、印支燕山運(yùn)動(dòng)和喜山運(yùn)動(dòng)六期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，在Ｃ－Ｐ煤系沉積以后，燕山運(yùn)動(dòng)最為重要，使區(qū)內(nèi)中生代及其以前地層（包括前震旦紀(jì)）卷入了這次運(yùn)動(dòng)，形成了北西向的褶皺和斷裂，并拌有中酸性巖漿侵入。喜山運(yùn)動(dòng)在本區(qū)主要表現(xiàn)為差異升降運(yùn)動(dòng)，并使先期斷裂再次活動(dòng)，形成了一幅復(fù)雜的構(gòu)造圖案。 井田地表多被第四系地層覆蓋，依據(jù)鉆探工程揭露地層從老到 新依次有：寒武系崮山組、石炭系本溪組、太原組和二疊系山西組、下石盒子組、上石盒子組、石千峰組和第四系。 1.1.1地層 本井田內(nèi)地層層序由老至新依次為：寒武系崮山組、石炭系本溪組、太原組和二疊系山西組、下石盒子組、上石盒子組、石千峰組和第四系。 寒武系崮山組系石炭、二疊系含煤地層的沉積基底，厚度大于68m，為灰色厚～巨厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r。 石炭系本溪組上界為太原組Ｌ7灰?guī)r底面，下界為崮山組白云質(zhì)灰?guī)r的頂面，厚度平均為5.6m，主要為淺灰色～灰白色鋁土質(zhì)泥巖和深灰色、灰黑色炭質(zhì)泥巖。 石炭系太原組上界為Ｌ1灰?guī)r的頂面，或?yàn)樯轿鹘M底部砂質(zhì)泥巖的底面，下界為本溪組鋁土質(zhì)泥巖的頂面，或Ｌ7灰?guī)r的底面，厚度為53～86m，平均62.5m，由深色生物碎屑灰?guī)r、燧石灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和煤組成，間夾菱鎂質(zhì)泥巖薄層，庚組煤位于本組下部灰?guī)r的上部。 二疊系山西組上界為下石盒子組砂鍋窯砂巖底面，下界為太原組頂部灰?guī)r頂面，厚87～114m，平均為105.3m，由淺灰綠、深灰色中～細(xì)粒砂巖、泥巖和煤組成。含煤2～5層，為己組煤。 二疊系下石盒子組上界為田家溝砂巖的底面，下界至砂鍋窯砂巖的底面，厚度284～311m，平均304.4m，由灰黃色、深灰色中～細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖所組成。依據(jù)巖性和含煤性，自下而上分為戊組煤、丁組煤和丙組煤。 二疊系上石盒子組上界至平頂山砂巖底面，下界至田家溝砂巖頂面，厚294～331m， 平均314.5m。主要由灰白色、灰黃色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、中～細(xì)粒砂巖及劣質(zhì)煤層組成。自下而上分為乙組煤和甲組煤。 二疊系石千峰組在井田內(nèi)出露不全，厚度0～255m，平均137.8m。主要由平頂山砂巖等組成。 第四系厚0～33m，平均為11.93m。主要為黃土沙礫滾石（平頂山砂巖和石千峰組砂巖）之山坡殘積物分布于低洼處，厚度不大，表土平均2m厚。 1.1.2 構(gòu)造 受區(qū)域構(gòu)造的控制，特別是李口向斜及鍋底山正斷層的影響井田構(gòu)造總體上為一北北東向緩傾斜的單斜構(gòu)造，地層走向100，傾向10，傾角6～18。在此單斜構(gòu)造之上發(fā)育有一條大中型斷層和少量小斷層，褶皺構(gòu)造不發(fā)育。 （一）褶曲 井田內(nèi)的褶曲構(gòu)造有兩種表現(xiàn)形式，一種是斷層面附近的拖曳小褶皺及擠壓揉皺現(xiàn)象，它是斷層的伴生褶曲，不具獨(dú)立的構(gòu)造意義，因此，將其放在斷層構(gòu)造中論述；另一種是寬緩的小褶皺，規(guī)模較小，它對巷道的布置和巖層產(chǎn)狀及礦井生產(chǎn)有一定的影響。 井田內(nèi)褶皺主要為晉溝向斜，該向斜在井田內(nèi)的南東部較為明顯，向北西方向在39-18孔北約150m處消失，延伸長度2000m左右，它對井田內(nèi)各煤層的產(chǎn)狀，巷道布置均有一定影響，但由于甚為開闊，故伴生構(gòu)造少見，對煤層厚度影響也不明顯，僅局部對生產(chǎn)影響較大。 井田內(nèi)背斜不發(fā)育，揭露較少，控制程度較差。 （二）、斷層 井田范圍內(nèi)的大中型斷層共有二條（見主斷層一覽表1-1），其主要特征如下： F1鍋底山正斷層 該斷層走向N25～50W，傾向南西，傾角60～70，落差110～200m，位置在四礦西南，三礦西北部，在一、四、六擴(kuò)勘區(qū)內(nèi)有六個(gè)鉆孔控制，地表有零星露頭控制。 （三）礦井小斷層 礦井小斷層在煤田地質(zhì)勘探中一般不能控制，只能在礦井地質(zhì)及巷道掘進(jìn)或煤層開采過程中才能發(fā)現(xiàn)，這些小斷層數(shù)量不多，具有一定的隨機(jī)性等特點(diǎn)，給礦井地質(zhì)工作帶來些許不便，成為影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素之一. 表1-1主斷層一覽表 編 號(hào) 名稱及性質(zhì) 產(chǎn) 狀 落差 （m） 延展長度 （m） 控制工程 簡要描述 控制程度 走向 傾向 傾角 F1 鍋底山正斷層 350 310 南西 60 70 100 200 46-6孔 46-7孔 46-8孔 47-14孔 47-7孔 42-12孔 39-17孔 39-8孔等 礦區(qū)外控制工程很多，區(qū)內(nèi)無控制工程，其小山北分支斷層為該井田二水平南部邊界 可靠 1.2 井田范圍及儲(chǔ)量 1.2.1 井田境界 井田境界應(yīng)根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、儲(chǔ)量、水文、煤層賦存情況、開采技術(shù)條件、開拓方式及地貌、地物等因素，進(jìn)行技術(shù)分析后確認(rèn)。一般情況下以下列情況為界： 1、以大斷層、褶曲和煤層露頭、老窯采空區(qū)為界： 2、以山谷、河流、鐵路、較大的城鎮(zhèn)或建筑物的保安煤柱為界： 3、以相鄰礦井井田境界煤柱為界： 4、人為的劃分井田境界： 平煤天安公司一礦位于平頂山礦區(qū)中部，東以26勘探線為界與十礦相鄰，西以36勘探線為界與天安四礦、六礦相鄰，丁組煤層南起老窯采空區(qū)下界（+45～+110m之間），北至-600m等高線，戊組煤層南起露頭北至-650m等高線，己組煤層南起-240m北至-800m等高線，庚組煤層南起-250m北至-800m等高線。東西走向長5公里，南北傾斜寬5.86公里，最大面積29.3平方公里。南鄰二礦，北為人為邊界，是一礦的延伸部分。經(jīng)中華人民共和國國土資源部批準(zhǔn)，2001年換領(lǐng)了采礦許可證，采礦許可證號(hào)1000000140058登記面積29.3平方公里，開采深度由+150m至-800m標(biāo)高，有效期30年。一礦采礦登記邊界主要拐點(diǎn)坐標(biāo)為：D0101，3737170.00，38437525.00，D0102，3741600.00，38438885.00 D0105，3743650.00，38434350.00 D0108，3738455.00，38432655.00 1.2.2 井田儲(chǔ)量 礦井儲(chǔ)量是指礦井邊界范圍里，通過地質(zhì)手段查明的符合國家煤炭儲(chǔ)量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的全部儲(chǔ)量，又稱礦井總儲(chǔ)量。它不僅反映了煤炭資源的埋藏量，還表示煤炭的質(zhì)量。 本井田采用等高線法計(jì)算儲(chǔ)量，該方法是目前我國所用比較廣泛的方法之一。 等高線法根據(jù)煤層底板等高線 間距相近的以等高線為邊界劃分為一塊，如此把井田劃分為幾塊，在CAD圖上算出每一塊面積及平均傾角，再算出其傾斜面積，依據(jù)各塊煤厚及容重算出儲(chǔ)量，再后相加既的礦井的工業(yè)儲(chǔ)量。 1.2.3 礦井的工業(yè)儲(chǔ)量 礦井工業(yè)儲(chǔ)量是勘探（精查）地質(zhì)報(bào)告提供的“能利用儲(chǔ)量”中的A、B、C三級(jí)儲(chǔ)量之和，其中高級(jí)儲(chǔ)量A、B級(jí)之和所占比例應(yīng)符合表1－2的規(guī)定。由煤層底板等高線及儲(chǔ)量計(jì)算圖上提供的資料可計(jì)算出來設(shè)計(jì)礦井工業(yè)儲(chǔ)量匯總表見1－3。 表1－2 礦井高級(jí)儲(chǔ)量比例 地質(zhì)開采條件 儲(chǔ)量級(jí) 別比例（％） 簡單 中等 復(fù)雜 大型 中型 小型 大型 中型 小型 中型 小型 井田內(nèi)A+B級(jí)儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的比例 40 35 25 35 40 20 25 15 第一水平內(nèi)A+B級(jí)儲(chǔ)量占本水平儲(chǔ)量的比例 70 60 40 60 50 30 40 不作具體規(guī)定 第一水平內(nèi)A級(jí)儲(chǔ)量占本水平內(nèi)儲(chǔ)量的比例 40 30 15 30 20 不作具體規(guī)定 不要求 表1-3 礦井工業(yè)儲(chǔ)量匯總表 煤層名稱 工業(yè)儲(chǔ)量（萬噸） 備注 A B A+B C A+B+C 煤層 4572 3048 7620 0 7620 符合 總計(jì) 4572 3048 7620 0 7620 符合 1.2.4 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量等于礦井工業(yè)儲(chǔ)量減去設(shè)計(jì)計(jì)算的斷層煤柱、防水煤柱、井田邊界煤柱和已有的地面建筑物、構(gòu)筑物需要留設(shè)的保護(hù)煤柱等永久煤柱損失量后的儲(chǔ)量；計(jì)算公式如下： 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量＝工業(yè)儲(chǔ)量—永久煤柱損失 永久煤柱為：井田境界、斷層、鐵路橋、村莊保護(hù)煤柱； 永久煤柱的留設(shè)：本井田范圍內(nèi)無河流、斷層及其他構(gòu)筑物，因此只需要計(jì)算境界保護(hù)煤柱。 井田境界保護(hù)煤柱的留設(shè)：井田境界處保護(hù)煤柱均留設(shè)25m。 計(jì)算得總的損失煤量為189.20萬噸。 故，礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量＝工業(yè)儲(chǔ)量—永久煤柱損失 ＝6732.14—189.20 ＝6542.94(萬噸) 1.2.5 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量減去工業(yè)場地保護(hù)煤柱、井下主要巷道及上、下山保護(hù)煤柱煤量后乘以采區(qū)采區(qū)采出率的儲(chǔ)量。礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量計(jì)算公式如下： 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量＝（礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量—保護(hù)煤柱損失）采出率 保護(hù)煤柱為：工業(yè)場地、風(fēng)井場地、主要巷道及上、下山保護(hù)煤柱。 1）、工業(yè)場地保護(hù)煤柱的計(jì)算： 按規(guī)范規(guī)定，年產(chǎn)90萬t/a的中型礦井，工業(yè)場地占地面積指標(biāo)為1.2公頃/10萬噸。故可算得工業(yè)場地的總占地面積：S＝1.29＝10.8公頃＝108000（ m2）。 工業(yè)廣場占地面積為270400m2，平面形狀為矩形。根據(jù)垂直剖面可計(jì)算工業(yè)廣場的保護(hù)煤柱的留設(shè)：計(jì)算如表1—4所示： 表1—4 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)表 煤層傾角 （ ） 煤厚 （m） 松散層厚 （m） φ （ ） γ （ ） β （ ） δ （ ） 埋深 （m） 5 2.8 20 45 70 60 70 500 其中：φ——表土層移動(dòng)角； β——煤柱上山移動(dòng)角； δ——走向方向移動(dòng)角； γ——煤柱下山移動(dòng)角； 用垂直剖面法留設(shè)工業(yè)廣場保護(hù)煤柱如圖1—5所示： 圖1—5 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱計(jì)算圖 上圖中，四邊形ABCD的面積即工業(yè)場地煤柱的壓煤面積，面積 = 343895.7826 m2，周長 = 2374.3144 m，經(jīng)計(jì)算可得，工業(yè)場地共壓煤120.6737萬噸； 2）、井下主要巷道設(shè)計(jì)煤柱損失計(jì)算 井下主要壓煤巷道為皮帶大巷、軌道大巷和回風(fēng)大巷，水平大巷之間設(shè)計(jì)間距為30m，巷道兩側(cè)各留30m保護(hù)煤柱，計(jì)算出井下主要巷道設(shè)計(jì)煤柱損失為307.23萬噸。 礦井儲(chǔ)量匯總表如下表1—6所示。  表1—6 可采儲(chǔ)量匯總表 開采水平 煤 層 名 稱 工業(yè) 儲(chǔ)量（A＋B＋C） 萬噸 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量（萬噸） 礦井可采儲(chǔ)量（萬噸） 永久性煤柱損失 設(shè)計(jì) 儲(chǔ)量 設(shè)計(jì)煤柱損失 可采 儲(chǔ)量 斷層 境 界 構(gòu) 筑 物 其他 工業(yè) 場地 井下 巷道 其他 1 戊10 6732.14 189.20 0 0 6542.94 120.67 330.08 0 6092.19 合計(jì) 戊10 6732.14 189.20 0 0 6542.94 120.67 330.08 0 6092.19 1.3 礦井年儲(chǔ)量及服務(wù)年限 1.3.1礦井工業(yè)制度 按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，確定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日330天計(jì)算，“三八”制作業(yè)（二班生產(chǎn)，一班檢修），每日二班出煤，凈提升時(shí)間為16小時(shí)。 1.3.2礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限的公式為： T=Zk/(AK) 其中：T ——礦井的服務(wù)年限，a； Zk——礦井的可采儲(chǔ)量，t ； A ——礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，90萬t/a； K ——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.4。 則：T =6092.19/（901.4）=48.3（a）>40（a） 符合礦井服務(wù)年限要求。 2 井田開拓 2.1 井田內(nèi)劃分 由于本井田的埋藏較深，傾斜長度較長，固采用立井多水平開拓。并按照工業(yè)廣場少壓煤，至少不壓好煤和井下生產(chǎn)費(fèi)用較低的原則確定了主、副井筒位于井田偏南部的井田走向中央。 為了避免采用箕斗井通風(fēng)時(shí)封閉井塔困難和減少穿越表土層，初期決定開鑿一個(gè)風(fēng)井。并采取中央邊界式通風(fēng)，風(fēng)井位于南部邊界處，這樣由于邊界留有邊界煤柱，風(fēng)井就不需要留設(shè)保護(hù)煤柱，減少了煤柱的損失。同時(shí)為了減少煤柱損失和保護(hù)大巷維護(hù)條件，把運(yùn)輸大巷設(shè)在煤層底板下30m處， 根據(jù)平煤四礦井田走向及傾向長度及設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，本井田可以劃分三個(gè)水平，采用立井或暗斜井開拓，具體方案見下面說明書。 ⑴.井硐形式選擇 由于平煤四礦礦區(qū)南北走向一直為上坡，但坡度不大，井田靠北為山丘，煤藏較深，從而確定采用立井開拓方式。立井開拓井筒短，提升速度快，提升能力大，通風(fēng)有效斷面大，能夠滿足礦井通風(fēng)的需要。 ⑵井筒數(shù)目 因?yàn)槠矫核牡V走向長度大，且為高瓦斯礦井，前面已經(jīng)確定采用立井開拓方式，故只需開鑿一對立井井筒和一個(gè)風(fēng)井即可。后期可以在下一水平邊界開設(shè)一個(gè)風(fēng)井用于第二水平的回風(fēng)。 ⑶井筒位置選擇 根據(jù)井田地形和地質(zhì)條件，從首先滿足第一水平的開采，縮短貫通距離，減少井巷工程量考慮，將主、副井筒設(shè)置在井田走向的中央處偏南處。該處的地質(zhì)構(gòu)造清楚、簡單、開采條件好。 3.2.1.3運(yùn)輸大巷和總回風(fēng)巷的布置 為了減少煤柱損失和便于維護(hù)巷道，將運(yùn)輸大巷布置在距離煤層30m處的己組煤層底板巖石中。布置巖石大巷時(shí)，應(yīng)避免在松軟、吸水膨脹、易風(fēng)化的巖石中布置，同時(shí)還應(yīng)避開支承壓力的不利影響。 考慮到該煤層具有自燃發(fā)火傾向，且煤質(zhì)為比較堅(jiān)硬的焦煤，將巷道布置在煤層中維護(hù)較困難。所以將回風(fēng)大巷布置在煤層的南端煤層上部的巖石中。 2.2 開拓方案的選定 根據(jù)前述各項(xiàng)決定，本井田在技術(shù)上可行的開拓方案有下列二種： ⑴立井一水平暗斜井二三水平， 圖2－1 立井一水平暗斜井二三延伸開拓 ⑵立井一二水平暗斜井三水平，見圖2－2； 圖2－2 立井一二水平暗斜井三水平開拓 從以上方案的簡圖可以對方案Ⅰ和方案Ⅱ進(jìn)行比較，二方案的生產(chǎn)系統(tǒng)均簡單可靠，兩個(gè)方案均屬技術(shù)上可行的方案。水平服務(wù)年限也均符合要求（中型礦井第一水平服務(wù)年限應(yīng)大于20年），初期采用的開拓方案一樣，一個(gè)立井延深，一個(gè)暗斜井延伸，從表面上很難看出兩方案的優(yōu)劣，因此兩方案要通過經(jīng)濟(jì)比較才能夠確定其優(yōu)劣。 2.3方案經(jīng)濟(jì)比較 由于方案Ⅰ和方案Ⅱ在第一水平內(nèi)的準(zhǔn)備方式和采煤方法都完全相同，方案比較法在對不同的開拓方案進(jìn)行比較時(shí)，一些相同的部分可以不進(jìn)行比較，于是我們在對方案Ⅰ和方案Ⅱ兩個(gè)方案進(jìn)行比較時(shí)，可以只將兩個(gè)方案中有差 表2－3 基建工程量 時(shí)期 項(xiàng)目 方案Ⅰ 方案Ⅱ 早期 主井井筒/m 立井465+20 暗斜井600 立井465+20 暗斜井600 副井井筒/m 立井465+5 暗斜井600 立井465+5 暗斜井600 井底車場/m 13430+11140 13430+11140 運(yùn)輸大巷/m 150 150 后期 主井井筒/m 2300 立井220 暗斜井700 副井井筒/m 2300 立井205 暗斜井700 井底車場/m 13430+11140 13430+11140 主石門/m 0 1400 運(yùn)輸大巷/m 150 150 表2－4 基建費(fèi)用表 方案 項(xiàng)目 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工程量/m 單價(jià)/ 費(fèi)用/萬元 工程量/m 單價(jià)/ 費(fèi)用/萬元 早期 主井井筒 485 5964.9 289.30 485 5964.9 289.30 副井井筒 470 6744.2 316.98 470 6744.2 316.98 井底車場 24570 281 690.42 24570 280 690.42 風(fēng)井 210 5964.9 125.6 210 5964.9 125.6 運(yùn)輸大巷 150 1537.1 23.10 150 1537.1 23.10 小計(jì) 1445.06 1445.06 后期 主井井筒 1000 2174.45 217.45 220 5964.9 131.23 副井井筒 1000 2174.5 217.45 205 6744.2 138.26 井底車場 24570 281 690.42 24570 281 690.42 主石門 0 0 0 1400 1537.1 215.19 小計(jì) 1125.32 1175.1 共計(jì) 2570.38 2620.16 別的基建工程量、基建費(fèi)用、生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用及費(fèi)用匯總表分別計(jì)算匯總于下表。通過費(fèi)用匯總表在經(jīng)濟(jì)上來比較兩方案的優(yōu)越。 表2－5 生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用 項(xiàng)目 方案Ⅰ生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用/萬元 項(xiàng)目 方案Ⅱ生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用/萬元 石門運(yùn)輸 0 石門運(yùn)輸 1.23121.81.40.381=1998.2 提升 1.25291.80.4850.85=2617.8 1.23128.31.60.48=2877 提升 1.25291.80.7050.85＝2120.33 排水 12336524370.3510-4＝1395.3 1232436518.50.1610-4=318.90 排水 1232436518.50.3510-4=697.6 1232436518.5 0.4910-4=976.7 合計(jì) 7209 合計(jì) 7477.8 表2－6 費(fèi)用匯總表 方案 項(xiàng)目 方案Ⅰ 方案Ⅱ 費(fèi)用/萬元 百分率/％ 費(fèi)用/萬元 百分率/％ 基建工程費(fèi) 2570.38 100 2620.16 101.9 生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi) 7209 100 7477.8 103.8 總費(fèi)用 977938 100 10097.96 103.2 從前面表格中的計(jì)算可以看出，方案Ⅰ的總費(fèi)用要比方Ⅱ案的高出3.2﹪，由于方案Ⅰ暗斜井可以當(dāng)作上山，由此可以減少434.9萬元的費(fèi)用，節(jié)約了2000m左右的巖石巷道，故決定采用方案Ⅰ。 確定方案 綜上比較可知方案Ⅱ的總費(fèi)用超過了方案Ⅰ，故決定采用方案Ⅰ。即采用立井一水平加暗斜井延伸。第一水平位于-250m，采用上下山開采；第二水平位于-495m,采用上下山開采，第三水平位于-585m，采用下山開采。 2.3 開采順序 采區(qū)的生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、煤層生產(chǎn)能力、機(jī)械化程度和采取內(nèi)工作面接替關(guān)系等因素確定。各類礦井正常生產(chǎn)的采區(qū)個(gè)數(shù)一般按表 規(guī)定： 表2－7礦井同時(shí)生產(chǎn)的采區(qū)個(gè)數(shù) 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（Mt/a） 采區(qū)個(gè)數(shù) 2.4～3.0 3～4 1.5～1.8 2～3 1.2及以下 1～2 因?yàn)樵O(shè)計(jì)礦井年產(chǎn)量為90Mt/a,因此，本礦井生產(chǎn)采區(qū)為一個(gè)，保證年產(chǎn)量的工作面為一個(gè)。 3.5.2.1礦井達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量的回采工作面?zhèn)€數(shù) ⑴確定達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)工作面總線長： 式中： B-回采工作面總線長, m； A-礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量, t/a； X-回采出煤率，可取0.9； Σm-同采煤層總厚度, m； -煤層容重, ； K3-工作面采出率，97％、95％、93％； L-年推進(jìn)度，L＝330nIФ； 其中： 300-礦井年工作日，天； n-日循環(huán)數(shù)； I-循環(huán)進(jìn)度，m； Ф-正規(guī)循環(huán)系數(shù)，Ф＝0.8～1； 由此： L＝33040.611 ＝792m B=900.9/41.47920.93 =196 ⑵確定同采工作面數(shù) （取整數(shù)） 式中： N--同采工作面數(shù)，個(gè)； B--工作面總線長，m； n--同采煤層數(shù)； L--回采工作面長度，m； 由此: N=196/200 =1個(gè) 3.5.2.2采區(qū)工作面配置 采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)目應(yīng)根據(jù)煤層賦存特征，所確定的回采工藝等確定，同時(shí)還應(yīng)符合合理的開采順序，保證安全生產(chǎn)提高工作面單產(chǎn)為原則。采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的綜采工作面宜為一個(gè)面；普采工作面宜為兩個(gè)面，不應(yīng)超過三個(gè)面。因此，在滿足礦井服務(wù)年限的條件下，由于采區(qū)內(nèi)同采工作面為1個(gè)，所以采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的工作面為1個(gè)。 3.5.2.3礦井產(chǎn)量的驗(yàn)算： 式中： --礦井同采工作面產(chǎn)量總和，萬t； --第i號(hào)工作面采高，m； --第i號(hào)工作面長，m； --第i號(hào)工作面年推進(jìn)度，m/a； --第i號(hào)工作面煤的容重，t/； N--同采工作面數(shù)。 由此： ＝42007921.401 ＝88.7萬t 計(jì)算結(jié)果加上全礦井掘進(jìn)煤之和應(yīng)大于礦井設(shè)計(jì)產(chǎn)量A，但不宜超過1.15A。 全礦井掘進(jìn)煤＝0.06 ＝59.30.06 ＝5.322萬t 實(shí)際產(chǎn)煤為+＝88.7+5.322 ＝94.022萬t 因此進(jìn)行驗(yàn)算有：94.022/90＝1.05<1.15 故符合設(shè)計(jì)要求。 3 采煤方法 3.1 選擇確定采煤方法 為了選擇合理的采煤方法，必須詳細(xì)研究煤層的賦存條件和地質(zhì)特征，并考慮實(shí)習(xí)礦井實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)。平煤四礦煤層賦存比較穩(wěn)定，可采煤層主要為己16-17煤層，己16-17煤層屬于近水平煤層，平均傾角8-12。煤層平均厚度為4.0m。煤塵無爆炸性，煤層有自燃發(fā)火傾向；發(fā)火期4-6個(gè)月，為高瓦斯礦，相對瓦斯涌出量為11.24立方m每噸，煤硬度不大，煤層直接頂為大占砂巖，巖厚度變化在8-15m之間，中等穩(wěn)定，不易容易冒落。底板為波浪帶砂巖。地質(zhì)構(gòu)造簡單，結(jié)合設(shè)計(jì)礦井礦井實(shí)際情況以及現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)條件，設(shè)計(jì)采用綜合機(jī)械化一次采全高回采工藝，傾斜長壁采煤法，用全部跨落法處理采空區(qū)。 3.2 采區(qū)巷道布置 3.2.1采區(qū)主要參數(shù)的確定 本采區(qū)位于井田的南部，采用雙翼開采，傾向長度1000m，一翼走向長度1550m，一共布置10個(gè)工作面，采用一個(gè)工作面生產(chǎn)，年產(chǎn)量為90萬噸。 具前所述，工作面長度定為200m，回采巷道寬4m，區(qū)段斜長為208m，分5個(gè)區(qū)段，采用無煤柱護(hù)巷技術(shù)。 3.2.2煤柱尺寸 由于采用無煤柱護(hù)巷，沒有區(qū)段煤柱，上下留30m的煤柱，采區(qū)邊界留25m煤柱。 3.2.3采區(qū)上下山的布置 由于煤層瓦斯涌出量較大，按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，必須布置三條上山，考慮到第一水平服務(wù)時(shí)間較長，且有自然發(fā)火危險(xiǎn)，將上山布置在煤層底板下的巖層中，以煤的間距為25m左右。運(yùn)輸上山布置在軌道上山三m下，回風(fēng)上山在最上，距軌道上山3m. 3.2.4回采巷道的布置 由于開采的煤層為單一厚煤層且回采巷道的服務(wù)年限較短，根據(jù)煤層賦存條件可以知道頂板板巖石比較穩(wěn)定，維護(hù)條件較好，所以決定將回采巷道布置在煤層中，為了減少煤層厚度的損失，回采巷道和采煤工作面開切眼均應(yīng)沿煤層底板布置。 3.2.5聯(lián)絡(luò)巷的布置 回風(fēng)巷用斜巷與回風(fēng)大巷聯(lián)接，運(yùn)輸巷用進(jìn)風(fēng)行人斜巷與大巷聯(lián)接，上山以各區(qū)段用斜巷聯(lián)系。 ＝0.4125 3.2.6采區(qū)車場形式的選擇 4.2.7.1采區(qū)上部車場：結(jié)合該處具體情況，上部車場采用甩車場。具體形式見下圖。4.2.7.1采區(qū)上部車場： 圖3-1 上部車場 1-風(fēng)窗 2-軌道上山 3-回風(fēng)上山 5-絞車房 6-甩車道 7-回風(fēng)大巷 8-繞道 9-風(fēng)門 4.2.7.1 采區(qū)中部車場：該車場為繞道式甩車場，具體形式見圖4-2-2： 圖3-2 中部車場 1-軌道上山 2-回風(fēng)上山 3-運(yùn)輸上山 4-區(qū)段運(yùn)輸平巷 5-石門 6-車場繞道 7-回風(fēng)斜巷 3.2.7采區(qū)硐室 4.2.8.1采區(qū)煤倉： 圓形垂直煤倉，凈直徑2m，高度為10m。（大巷布置在煤層底板下垂距為30m的巖層中）支護(hù)方式采用砌碹支護(hù)，壁厚300－400mm。 4.2.8.2絞車房： 絞車房布置在圍巖穩(wěn)定、無淋水、地壓小、易維護(hù)的地點(diǎn)，應(yīng)避開較大的地質(zhì)構(gòu)造、含水層，支護(hù)采用錨網(wǎng)。 4.2.8.3變電所： 由于采用上下山開采，并且采用采區(qū)式布置，將變電所設(shè)在軌道運(yùn)輸巷道的一側(cè)（采區(qū)用電荷中心處），支護(hù)方式采用料石支護(hù)。主要尺存高度為2.5m，長度為16m，3‰的坡度，寬度為3.6m 3.2.8采區(qū)千噸掘進(jìn)率、采區(qū)掘進(jìn)出煤率及采區(qū)回采率 采區(qū)掘進(jìn)巷道及其煤巷統(tǒng)計(jì)見表。 表3-1 采掘進(jìn)巷道統(tǒng)計(jì) 序號(hào) 巷道名稱 圍巖形式 支護(hù)方式 巷道斷面(m2) 巷道長度(m) 同類巷道總長度(m) 凈斷面 掘斷面 1 運(yùn)輸上山 砂巖 錨噴 13.93 14.41 1000 1000 2 回風(fēng)上山 砂巖 錨噴 13.93 14.41 1000 1000 3 軌道上山 砂巖 錨噴 13.93 14.41 1000 1000 4 區(qū)段運(yùn)輸上山 煤 錨網(wǎng) 13.93 14.41 1550 31550 5 區(qū)段回風(fēng)上山 煤 錨網(wǎng) 13.93 14.41 1550 31550 6 開切眼 煤 支架 15 15.86 200 10200 合計(jì) 巖巷3000 煤巷 11300 表3-2采煤巷統(tǒng)計(jì)表 序號(hào) 巷道名稱 巷道斷面面積(m2) 每m出煤量(t/m) 巷道全長(m) 全部出煤量(t) 采總出煤量〔wt〕 采千噸掘進(jìn)率(m/kt) 采掘進(jìn)出煤率(％) 1 區(qū)段運(yùn)輸平巷 14.41 20.174 4650 93809.1 1502 0.952 1.54 2 區(qū)段回風(fēng)平巷 14.41 20.174 4650 93809 1502 0.952 1.54 3 開切眼 15.86 22.204 2000 44408 1502 0.952 1.54 合計(jì) 9486 99338.8 1502－234 0.952 1.54 3.3 回采工藝 在確定采煤方法及回采工藝的類型的基礎(chǔ)上，對首采區(qū)首先投產(chǎn)工作面回采工藝設(shè)計(jì)，回采工藝設(shè)計(jì)主要包括機(jī)械設(shè)備選型、確定作業(yè)方式、確定支護(hù)方式和采空區(qū)處理方法、繪制機(jī)械配備平剖面圖、編制循環(huán)圖表及工作面技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表。 3.1.1綜采工作面的主要設(shè)備 表3-1 綜采面主要設(shè)備表 序號(hào) 設(shè)備名稱 型號(hào) 數(shù)量 1 采煤機(jī) MXA-300/45 1 2 刮板輸送機(jī) SGZ-764/264 1 3 液壓支架 BC480-22/42 133 4 乳化液泵臺(tái) MRB-125/320 1 5 端頭支架 ZT900/18/38 200 6 轉(zhuǎn)載機(jī) SZB730/40 2 7 移動(dòng)變電站 KSGZY 1 8 噴霧泵站 XPB-250/55 1 工作面長度為200m,煤層傾角平均為8.6,頂?shù)装宥急容^穩(wěn)定。走向長度為1550m，煤厚為4m，故采用一次采全高、全部垮落法管理頂板。 機(jī)械配備平剖面圖見下圖（圖3－2）。 圖3－2 機(jī)械配備平面圖 3.2.2工作面循環(huán)方式和循環(huán)作業(yè)圖表的編制 綜采工作面一般以割煤、移架、推溜三個(gè)主要工序?yàn)橹骶€。完成這三個(gè)工序即為完成一個(gè)循環(huán)。故常布置多循環(huán)方式組織作業(yè)，在冊人數(shù)為104人，勞動(dòng)組織表見表3－3。在安排作業(yè)方式時(shí)，必須把機(jī)械設(shè)備檢修作為綜采的一個(gè)工序，適當(dāng)安排，保證檢修時(shí)間。根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)備檢修能力，組織兩班采煤，一班準(zhǔn)備的三班作業(yè)制。 表3－3 勞動(dòng)組織表 序號(hào) 工種 班次 合計(jì) 一班 二班 檢修 1 支架 8 8 16 2 機(jī)組司機(jī) 2 2 4 3 移溜工 3 3 6 4 泵站司機(jī) 1 1 2 5 電工 1 1 2 6 溜子司機(jī) 1 1 2 7 機(jī)組檢修 4 4 8 支架檢修 4 4 9 泵站檢修 4 4 10 電檢修 5 5 11 端頭工 6 6 12 12 溜子檢修 3 3 13 破煤工 2 2 4 14 修護(hù)工 15 15 15 記錄員 1 1 2 4 16 送料工 4 4 17 班長 1 1 1 3 18 井下保管 1 1 2 4 19 材料員 3 3 20 隊(duì)長 1 1 1 3 合計(jì) 26 26 48 104 綜采生產(chǎn)、割煤和移架平行作業(yè)，無須單獨(dú)回柱放頂時(shí)間。因此，準(zhǔn)備班的工作量不是太大，主要是檢修設(shè)備、更換易損零部件、前移轉(zhuǎn)載機(jī)、回收運(yùn)輸和回風(fēng)巷支架、平巷超前支護(hù)工作。在工作面還有如加固煤壁、扶正支架、整理工作面端頭等。但這些工作可以平行進(jìn)行，一般一班即可順利完成。循環(huán)作業(yè)圖表： 見圖3-4。 圖3-4 循環(huán)作業(yè)圖表 參考文獻(xiàn) 1.《煤礦開采方法》 張登明主編 2.《采礦工程設(shè)計(jì)手冊》 張榮立主編 3.《煤礦礦井采礦設(shè)計(jì)手冊》 編寫組 4.《綜采技術(shù)手冊》 編寫組 5.《現(xiàn)代采礦工程設(shè)計(jì)全書》 金朝陽主編 6.《綜采設(shè)備選型手冊》 孫文華主編 7.《采掘機(jī)械使用與維護(hù)》 查丁杰主編 8.《巷道施工技術(shù)》 韓恒梅主編 9.《礦山壓力及其控制》 錢明高主編 10.《煤礦安全規(guī)程》