采矿综合项目工程专业课程设计完整版.doc
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1、采矿学课程设计设计题目:采矿工程 助学院校:河南理工大学 自考助学专业:采矿工程 姓名:王晓飞 自考助学学号:04021321 成绩: 指引教师签名: 河南理工大学成人高等教诲2O 年 月 日前言 1基本条件 2 第一章 巷道断面设计 21 选取巷道断面形状选取 22.1拟定巷道净宽度B 22.2拟定巷道拱高h0 22.3拟定巷道壁高h3 22.4拟定巷道净断面面积S和净周长P 32.5用风速校核巷道净断面面积 42.6 选取支护参数 42.7选取道床参数 42.8拟定巷道掘进断面面积 43 布置巷道内水沟和管线 44 计算巷道掘进 55 绘制巷道断面施工图 6第二章 课程设计收获和建议 8参
2、照资料 8原始条件井田境界:井田走向长度7000m,煤层倾斜长度1600m。煤层埋藏特性:煤层厚度m1=2.9m,m2=2.8m;煤层倾角=170,层间距H=10m;表土层厚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;煤层埋藏稳定,井田无较大构造;地面标高+220m。煤容重:1=2=1.35t/m3。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/dt;煤有自燃性,自然发火期11个月;煤尘有爆炸性。第一章 井田地质特性、矿井储量及设计生产能力1.1 井田地质特性煤层埋
3、藏条件:煤层厚度m1=2.9m,m2=2.8m;煤层倾角=170,层间距H=10m;表土层厚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;煤层埋藏稳定,井田无较大构造;井田内重要地质构造:断层性质和要素、褶曲分布形态。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/dt;煤有自燃性,自然发火期11个月;煤尘有爆炸性。 表1-1 煤层及顶底岩性特性序号煤层名称倾角(0)煤层平均厚度(m)层间距(m)容重(t/m2)硬度(f)煤层生产率(t/m2)围 岩性 质备注顶板底板1
4、M1172.9101.3砂质页岩砂岩2M2172.8101.3砂质页岩砂岩1.2 井田范畴及储量1.2.1井田范畴:沿走向长度、沿倾斜长度、井田内煤层面积。1.2.2矿井工业储量:勘探(精查)地质报告提供“能运用储量”中A、B、C三级储量。1.2.3矿井工业储量矿井设计储量储量计算办法采用地质块段法和煤层底板等高线综合办法计算。储量计算公式为:Z工业=s.d.cos式中:Z工业矿井工业储量 s块段水平面积 d块段采用煤层平均厚度 煤容重,取=1.4t/m3 每一块段平均倾角 Z工业=7244.16万t如表2-2-1矿井工业储量汇总表地质开采条件储量级别比例()井型简朴中档复杂大型中型小型大型中
5、型小型中型小型井田内A+B级储量占总储量比例4035253540202515第一水平内A+B级储量占本水平储量比例70604060503040不作详细规定第一水平内A级储量占本水平储量比例4030153020不作详细规定不规定表2-2-1 矿井高档储量比例2-2-2矿井工业储量汇总表煤层名称工业储量(万吨)备注ABA+BCA+B+C戊9-103769.922735.046504.96739.27244.16符合总计3769.922735.046504.96739.27244.16符合1.2.4矿井设计储量矿井设计储量既为工业储量减去设计计算断层煤柱,防水煤柱,井田境界煤柱和地面建筑物、构筑物保
6、护煤柱,所占煤柱损失后储量。因矿区内村庄所有搬迁,不必保护煤柱,故储量为:Z设计=Z工业-Z断层-Z防水境界保护煤柱普通为2030m,取20m,Z境界=93.24万t防水煤柱:由于南部露头处风化带深128m,故风化带可兼作安全防水煤柱,另留2m煤柱隔离风化带、煤层与可采煤层。Z防水=308.49万t1.2.5矿井设计可采储量矿井设计储量减去工业场地保护煤柱,矿井井下重要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率即是矿井设计可采储量。矿井中设计可采储量:Z可采=(Z工业-P)C式中:Z可采矿井设计可采储量,万t Z工业矿井工业储量,万t P永久煤柱,工业场地,重要巷道保护煤柱之和,万t C采区采出率,
7、取0.95工业广场保护煤柱计算:依照采矿工程专业实际教学大纲及指引书表2-2矿井工业广场占地面积指标,年产90万t矿井,工业广场占地面积指标为1.2公顷。则工业广场长310m,宽350m,依照测量学、采矿学、开采损害学关于知识及查采矿设计手册,运用垂直剖面法计算煤柱保护煤柱计算公式:P工业=A平m/cos式中P工业工业广场保护煤柱石, 万t A平煤柱平面面积 m2 m煤层厚度,m 煤容重 1.4t/m3 煤层倾角=50查得该矿关于移动角分别为:下山移动角=550,上山移动角=730,走向移动角=730,松散层移动角=450,松散层厚度为15m。如下表:表2-2-3 工业广场保护煤柱设计参数表煤
8、层倾角煤厚(m)( )埋深(m)171045735573210长方形abcd面积为工业广场总占地面积,为310350=108500m2煤层在保护范畴中央处埋藏深度450 m,地面标高为零,松散层厚h=15m,煤层厚度3.0m,查表拟定护围带厚度为15m。作图如下:拟定梯形ABCD面积为保护煤柱压煤面积拟定AD=720m,BC=640m,MN=920m,计算得保护煤柱计算压煤储量为:P工业=(720+60)9201/231.41/cos=263.75万吨工业广场保护煤柱计算图2-2-3-2因工业场地,矿井井下重要巷道等煤柱损失与井田开拓方式,采煤办法关于,起煤柱损失量待第三章井田开拓,第四章采煤
9、办法缺陷后才干拟定。为了以便运用矿井可采储量初步拟定矿井井型,上述永久煤柱损失与工业场地,井下蜘蛛眼巷道煤柱损失等可暂按工业储量57%计算,本次设计取6%。因此井下重要巷道保护煤柱压煤储量为:P巷道=Z工业6%-P工业式中:P巷道巷道压煤储量 万tZ工业矿井工业储量 万tP工业工业广场压煤储量 万t代入数据得: P巷道=7244.166%-263.75=170.90 万t矿井设计可采储量:Z可采=(Z工业-P)CZ可采=(7244.16-434.65)0.93=6332.84 万t矿井设计可采储量:矿井设计储量减去工业场地保护煤柱,矿井井下重要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率储量。1
10、.3 矿井设计生产能力及服务年限1.3.1矿井工作制度:依照技术政策第14条规定上,矿井工作日330天,每天净提高时间为14小时,其中两班生产一班准备,每班工作8个小时。1.3.2矿井设计生产能力矿井生产能力重要根据矿井地质条件,煤层赋存状况,解决开采条件,设备供应以及国家需煤等因素拟定。对于储量丰富、地质构造简朴、煤层生产能力大、开采条件好矿井应建设大型矿井。当煤层赋存深,表土层很厚,井筒需要特殊施工时,为扩大井田开采范畴,减少开凿井筒数具节约建井工程和减少吨煤设资,以建设大型矿井为宜,而对于条件稍差状况应考虑设计中型矿井。根据井田资源条件和对资源分析,具备中型矿井开发条件,同步结合按期生产
11、,采掘接替应变能力,稳产和增产,为保障可持续发展创造条件,综合评价初期投资少,吨煤投资和万吨掘进率低,经济效率好等技术条件,参照煤矿设计手册各类矿井型特性,初步拟定矿井设计生产能力为90万t/a.1.3.3矿井服务年限矿井服务年限按下式计算:T=Z可采/KA式中:T矿井服务年限,aZ可采矿井可采储量,万tA矿井生产能力,万tK储量备用系数,取K=1.4代入数据得: T=6332.84/(1.4 90)=46.91a按设计规范规定,井型90万a/t矿井服务年限至少40a,T=46.9140a,故满足设计规范规定,初步拟定该矿井生产能力为90万t/a.符合规定第二章 井田开拓2.1 井田内划分依照
12、当前开采水平,普通小型矿井走向长度不不大于1500m,中型矿井走向长度不不大于4000m,大型矿井走向长度不不大于7000m。井田划分阶段时,阶段斜长要利于运送,通风,巷道维护等。在井田范畴内,沿着煤层倾向,按一定标高将煤层划分为若干平行于走向长条某些,每个长条某些成为一种阶段。普通将设有井底车场,阶段运送大巷并且肩负全阶段运送任务水平称 “开采水平”,简称水平。依照矿区地质长期条件,煤层赋存状态等因素,由于本矿煤层倾角南部较大为1115,而背部较为平缓,为6左右。故将矿区初步划分为二个水平,第一水平垂高200m ,含二个阶段,采用采区上下山开采,上山倾斜长910m1080m,下山斜长750m
13、,每个采区布置若干区段。第二水平垂高400m,包括一种阶段,采用条带式倾斜长壁采煤法倾斜开采。条带斜长上山某些普通1180m1470m。在阶段内沿煤层走向划分若干个具备独立生产系带区,带区内划分若干个倾向分带,每个分带布置一种工作面,一种带区由两个分带构成。初步设定第一水平服务年限计算如下,依照公式:T1水平=ZK1/(A.K)式中:T第一水平服务年限,a;第一水平可采储量,万t;A矿井生产能力,Mt/a;K储量备用系数,K=1.31.5,取1.4。由此;验算服务年限如下:T1水平=ZK1/(A.K)ZK1=3776.850.95=3588.01万tT1水平=ZK1/(A.K)=3588.01
14、/(901.4)=28.4720a第一水平服务年限符合规定。井田划分为阶段(或盘区),拟定阶段斜长、阶段数目,或盘区上山或下山斜长。拟定水平数目、位置和高度,计算水平服务年限。阶段内布置方式及参数:采区、分段和分带。2.2 开拓方案选定依照煤层赋存条件、开采技术水平,分析选取进入地下方式,以及相应井底车场型式。依照上述所提出水平数目、阶段内布置,井筒型式等,提出23个技术上可行开拓方案(阐明书附各开拓方案插图,图中标明井筒位置、深度、开拓巷道、通风系统等),通过技术分析比较,选取技术上最优和安全性最佳方案。依照以上地质资料分析,以及既有生产开采技术,综合本矿实际状况,提出如下两种技术上可行开拓
15、方案。2.2.3方案比较1.分析:方案一:两水平延深开拓长处:1)以充分运用原有设备和设施;2)提高系统单一,转运环节少,管理以便;3)经营费用低;缺陷:1)原有井筒同步肩负生产和延深任务,施工与生产互相干扰;2)主井接井时技术难度大,矿井将短期停产;3)延深两个井筒,施工组织复杂;4)为延深井筒需凿某些暂时工程;5)延深提高长度增长,能力下降,也许需更换提高设备;方案二:立井两水平暗斜井延伸开拓长处:1生产与延伸互相不影响;2暗斜井位置,方向,倾角及提高方式均可不受原井筒限制;缺陷:1增长了提高,运送环节和设备;2通风系统复杂;3不便管理;4运转环节多;普通合用于:1)受地质及水文条件限制,
16、向下延伸井筒不符合; 2)原有提高设备不能满足规定,又没条件更换提高设备;3)延伸原井筒在技术上经济上不合理;综合各方面状况,拟定第二种方案比第一种方案在技术上难度上太大,不予考虑,重点对第一种方案和第二种方案进行经济比较。2方案经济比较:经济合理是指所选方案,吨煤生产能力基建投资少,特别是初期投资少,特别是初期投资少,劳动生产率高,吨煤生产费用低,矿井建设时间短,投资效益好,投资回收期短,利润高。计算各方案不同项目涉及:基本建设费用,生产经营费用建井工程量和生产经营工程量。在经济比较时,作如下阐明:1) 两种方案第一水平开拓几乎相似,故只对第二水平开拓(立井延伸和暗斜井延伸)不同项目进行比较
17、。2) 两种方案各斜井巷布置基本相似,且这些斜井掘进单价近似相似,即两方案条带斜长下山巷道掘进费用相似,因而不作比较。3) 立井大巷、石门以及斜巷下山辅助运送费用均按运送费20%进行估算。各方案工程量计算表方案项目方案1方案2工程量 /m工程量 /m初期主井井筒445445副井井筒415415井底车场350350运送大巷13301330重要石门6060后期主井井筒230820(暗斜井)副井井筒200820(暗斜井)石门850井底车场1000运送大巷10001000基建费用表方案项目方案1方案2工程量/m单价/元每米费用/万元工程量/m单价/元/米费用/万元初期主井井筒4508294379.84
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