煤矿开采设计
煤矿开采设计_毕业设计
煤矿开采设计_毕业设计1.引言煤矿开采是指通过对煤炭矿床进行勘探、测量、设计和开采操作，将地下煤矿资源有效提取出来的一项工作。
煤矿开采设计是煤矿开采工作中的关键环节，它直接影响煤矿的生产效率、安全性和经济效益。
本文将探讨煤矿开采设计的相关内容，以及对毕业设计过程中应该考虑的因素。
2.煤矿开采设计的目标和原则煤矿开采设计的目标是通过合理的设计方案，保证矿山的安全开采，充分利用煤炭资源，同时降低开采成本。
为了实现这一目标，煤矿开采设计需要遵循以下原则：•合理利用矿井结构：根据区域地质条件和矿井结构特点，合理设置巷道、采场和支护结构，以保证开采的连续性和安全性。
•综合考虑开采工艺：根据煤矿的特点和开采条件，选用适合的开采工艺，以提高开采效率和产品质量。
•情景分析和风险评估：在设计过程中，需要进行情景分析和风险评估，寻找可能的问题和风险，并采取相应的措施予以解决。
•环保要求：煤矿开采设计需要合理考虑环保要求，减少对环境的影响，推进绿色矿山的建设。
3.煤矿开采设计的基本流程煤矿开采设计的基本流程包括以下几个步骤：3.1.煤矿勘探和测量在开展煤矿开采设计之前，需要对煤矿进行勘探和测量。
勘探工作包括地表探矿、地下探矿和钻探等，目的是确定煤炭的储量、分布和品质。
测量工作包括地质测量和地面测量，用于确定矿床的形状、倾角和厚度等。
3.2.矿山设计和布局根据勘探和测量的结果，进行矿山设计和布局。
矿山设计包括确定采矿方法、矿井结构和支护方式等。
矿山布局包括确定巷道、采场和井下设施的布置方式，以提高开采效率和安全性。
3.3.采煤工艺设计根据矿井结构和开采条件，进行采煤工艺设计。
采煤工艺设计包括确定采煤机械和采煤工艺流程等，以提高采煤效率和产品质量。
3.4.支护设计根据矿井结构和采煤工艺，进行支护设计。
支护设计包括确定支护方式、支护材料和支护参数等，以保证矿井的安全和稳定。
3.5.安全和环保设计在煤矿开采设计过程中，需要考虑安全和环保因素。
煤矿开采的矿山规划与设计
采区设计需要综合考虑地质、工程、经济、安全等方面的因素，进行科学合理的设 计。
采区设计的步骤
确定采区范围
划分采区
根据地质资料和开采技术条件，确定采区 的边界和开采深度。
根据矿山的整体布局和生产能力要求，将 矿山划分为若干个采区。
采煤工艺的选择
根据矿山的实际情况，选择合 适的采煤工艺，如炮采、普采 、综采等。
采煤工艺的选择需要考虑矿山 的生产能力、采煤效率、采煤 成本等因素，以实现经济效益 的最大化。
采煤工艺的选择还需要考虑矿 山的可持续发展的需求，为矿 山的未来发展预留空间。
采煤工艺的基本原则
安全第一
采煤工艺的设计必须把安全放在首位， 确保工人的生命安全和身体健康。
设计采区巷道
确定采掘顺序
根据采区的地质条件和开采技术要求，设 计采区的巷道布局，确保采区的通风、运 输、行人等需求得到满足。
根据采区的地质条件和开采技术要求，确 定采区和掘进的先后顺序，以提高开采效 率。
采区设计的基本原则
安全第一
采区设计必须始终把安全放在第一位 ，确保采区的通风、排水、支护等安 全设施完备可靠。
02
它以市场需求为导向，以资源条 件为基础，以提高经济效益为中 心，按照科学、合理、高效、环 保的原则进行编制。
矿山规划的目的和意义
确定矿山生产规模、服务 年限和矿产品方案；
确定矿床开采顺序、开采 工艺流程和采掘工作组织 ；
确定矿山开拓方案、采矿 方法和矿井布置；
确定矿床开拓、采准和回 采阶段的工程量和时间；
安全与环保设计是煤矿开采的重 要环节，旨在确保矿山生产过程
煤矿矿井开采的合理布置与设计
煤矿矿井开采的合理布置与设计煤矿矿井开采是煤炭资源的重要获取方式，对于确保煤炭的安全生产和高效利用具有至关重要的作用。
合理的布置与设计可最大程度地提高矿井开采效率，降低事故发生的风险。
本文将从矿井布置原则、巷道设计、设备配置、监测系统等方面探讨煤矿矿井开采的合理布置与设计。
一、矿井布置原则矿井布置应遵循以下原则：合理利用煤炭资源；尊重自然环境；确保安全生产；提高经济效益。
首先，在合理利用煤炭资源方面，需要根据矿井附近煤层的地质条件和煤炭储量进行调查与评估。
合理确定采区的覆盖面积与布局，确保充分开采煤炭资源的同时，最大限度地减少资源的浪费。
其次，在尊重自然环境方面，应考虑到煤矿开采对周边环境的影响，尽可能减少对地表地貌的破坏。
要合理规划矿井布置，减少土地占用量，保护土地资源，避免对生态环境造成不可逆转的影响。
再次，在确保安全生产方面，布置与设计应充分考虑矿井的排水、通风等工程措施，保证矿井稳定与安全。
同时，根据煤层地质条件及矿井周围地质构造，合理确定矿井开采方式、工作面布置以及支护措施，确保矿井的安全运行。
最后，布置与设计要追求经济效益最大化。
将节约能源、降低生产成本作为目标，充分利用现代先进技术手段，提高矿井设施的自动化、智能化水平，增强生产效率。
二、巷道设计巷道在矿井开采中起着重要的通风和运输作用。
合理的巷道设计可以提高矿井的通风效果，同时也方便了煤炭的运输。
在巷道的布置方面，应根据煤层的产状和倾角确定巷道的高度、宽度以及布置的方向。
巷道的高度要满足通风设备的要求，保证良好的空气环流。
宽度则根据巷道的用途来确定，可根据车辆尺寸、堆煤设备及人员行走的需求确定。
同时，巷道的布置方向要遵循矿层产状与走向的规律，以适应煤层的开采需求，并兼顾开采工作面的连接。
巷道的支护措施也是设计的重要部分。
根据巷道的用途和地质条件，采用适当的支护方式，如钢拱架、锚杆等，保证巷道的稳定性和安全性。
三、设备配置煤矿矿井中的设备配置直接影响到矿井开采的效率和安全性。
煤矿开采课程设计
第一章概述第一节采区位置该采区位于六矿一水平，开采三⒈煤层。
采区北-200、东一一、南-280西F8断层为界。
采区走向长2540m，倾斜长1200m，煤层走向N39°E，倾向S141°E，倾角3°，二一煤层厚度3m，二一煤层实体密度1.45t/m3。
采取瓦斯绝对涌出量＜0.18m3/min掘0.5m3/min，正常涌水量15m3/h，煤尘无爆炸性，煤质中硬。
第二节采煤工作面与地面相对位置的关系地面有需保护地物，邻近采空区对本采空区开采无影响。
矿区内有村庄及矿井工业广场，洗煤厂等工业设施。
区内多为山区荒地和林地，以杂草丛生为主，南、北部山上生长有落叶松树，覆盖率40%左右。
井底车场位于之东侧，回风大巷位于采区上边界距煤层15m的岩层中，运输大巷位于采区下边界距煤层15m的岩石中。
煤层顶板：直接顶为4m页岩，基本顶为7m中砾砂岩采区设计年产量150万t/a第二章地质概况第一节煤层赋存情况煤层赋存呈东北部高而西南部低的态势，倾角一般3°。
井田内褶皱构造在平面上大体呈北北东—北东方向展布，以波状起伏的短轴褶皱构造为主，呈背向斜相间，斜列式、平列式组合，特别在局部地区，还出现一些小型的帚状、环状、S形等组合。
在垂直剖面上多以上部比较开阔平缓，下部比较弯曲或紧闭的平行褶皱为主要特征。
但在一些局部地区也出现一些不协调的层面褶皱，这些不同形态，不同组合的褶皱群，构成了本区构造的主体轮廓。
第二节围岩的性质及其对采煤的影响1、褶曲井田内发育三条轴向北北东向褶皱，编号分别为Z1、Z2、Z3、Z4。
Z1背斜：发育在井田的中部，轴向为北北东向，两翼地层倾角5°-10°，轴向延伸3500m。
Z2向斜：发育在井田的南东部，轴向为北东向，两翼地层倾角6°-11°，基本为一对称舒缓向斜，轴向延伸1500m。
2、断层F1正断层：该断层位于井田的西部边界附近，断层走向为近南北，倾向西，倾角70°，落差最大达20m。
煤矿开采中的矿井设计与布置原则
考虑地质条件
采掘工作面应考虑地质条 件，选择合适的采掘设备 和技术。
03
矿井安全设计
安全出口的设计
安全出口数量
每个工作面至少应有两个安全出口，分别通向不同的巷道。
安全出口宽度
安全出口的宽度应根据工作面的长度和同时作业的人数确定 ，并应满足安全撤离的要求。
通风系统的设计
通风方式
采用机械通风方式，确保风流稳定、连续、可靠。
供电设备选型
根据矿井用电需求、电源 参数等，选择合适的供电 设备型号，确保矿井供电 系统的稳定和安全。
05
矿井环境保护与资源利用
矿井水的处理与利用
矿井水处理
对矿井中产生的废水进行收集和处理， 去除其中的悬浮物、有害物质和微生物 ，达到排放标准或再利用的要求。
VS
矿井水利用
经过处理的矿井水可用于井下灭火、洒水 降尘、设备冷却等方面，提高水资源利用 效率，减少对外部水源的依赖。
采煤设备的选型
采煤机选型
根据煤层厚度、硬度、顶底板条件等，选择合适的采煤机型号，确保采煤效率和质量。
液压支架选型
根据煤层厚度、采高、顶板条件等，选择合适的液压支架型号，确保工作面的安全和稳 定。
运输设备的选型
刮板输送机选型
根据工作面运输距离、运输能力、煤的松散系数等，选择合适的刮板输送机型号，确保运输效率和质 量。
煤矿开采中的矿井设计与布 置原则
汇报人：可编辑 2024-01-01
目录
• 矿井设计概述 • 矿井布置原则 • 矿井安全设计 • 矿井生产能力与设备选型 • 矿井环境保护与资源利用
01
矿井设计概述
矿井设计的基本原则
安全第一
确保矿井生产安全，预 防事故发生，保障人员
煤矿开采的矿井与巷道设计
建立通风监测系统，实时监测矿井内 的空气成分、风速和温度等参数，确 保矿井通风安全。
通风设备
选用高效、可靠的通风设备，如扇风 机、局部通风机和风门等，以满足矿 井通风需求。
矿井排水
01
02
03
排水系统设计
根据矿井涌水量和排水要 求，设计合理的排水系统 ，包括水泵、水管和排水 构筑物等。
排水设备选型
采区划分
根据煤层分布和开采顺序，将矿井划分为若干个采区，每 个采区有独立的运输、通风、供电和排水系统。
工作面布置
根据采区划分，在工作面内布置回采巷道和采煤工作面， 回采巷道用于通风、运输和排水，采煤工作面用于煤炭开 采。
矿井通风
通风方式
通风监测与控制
根据矿井规模、开采方式和通风需求 等因素，选择合理的通风方式，如中 央并列式、对角式或分区式等。
类型
包括切眼、回风巷等。
03
矿井安全设计
安全出口设计
安全出口数量
每个矿井工作面应设置足够数量 的安全出口，以满足紧急情况下
快速撤离的需求。
安全出口宽度
安全出口的宽度应根据工作面的大 小和预计的撤离人数来确定，以确 保在紧急情况下能够快速疏散人员 。
安全出口标识
安全出口应设置明显的标识，包括 指示牌和照明设备，以便在紧急情 况下人员能够快速找到出口。
运输设备匹配
根据矿井的实际需求，选择适合的运输设备型号和规格，并确保 设备之间的协调性和匹配性。
运输设备维护
制定运输设备的维护和保养计划，确保设备的正常运行和使用寿 命。
支护材料选择
支护材料
选择合适的支护材料，如木材、钢材和混凝土等，以确保巷道的稳 定性和安全性。
支护材料匹配
煤矿开采学_第十五章矿井开采设计
范围和单价与各指标要一致性。 4.方案比较法应从实际出发具体问题具体分析
。 由于资料准确性差，10%以内可认为相等。
第二节 矿井开采设计方法
二、其他设计方法
1、统计分析法 2、标准定额法 3、数学分析法 4、经济数学规划法
+1600
+1450 +1300
煤3 +1150
煤5 +1000
9
+850
第三节 矿井开拓设计方案比较示例 井田开拓方案三平面图
1100 1000 1000
900
800 607000
1000
900
800
700
900 1900000
900
各方案工程量投资比较
项目
主井/m 副井/m 风井/m
井底车场/万元
下一阶段设计的依据。
第一节 矿井开采设计的依据、程序和内容
二、矿井开采设计的程序和内容 1.提交矿井项目建议书 2.矿井建设可行性研究 3.矿井初步设计 4.施工图设计 三、矿井设计工作的原则 1.提高设计水平，保证设计质量 2.保证合理的设计周期 3.加强设计审批工作
第二节 矿井开采设计方法
运 输 工
铁路专用线总投资/ 万元
程 场外公路总投资/万
元
供电通讯线路投资/万元
供水管路投资/万元
主、副井提升设备投资/万 元
基建投资合计/万元
方案一
数量
投资/万元
15
750
110000
44
180
3900
120 176 400 2460 19933.5
煤矿开采的工程勘察与设计
方法，包括壁式采煤法和柱式采煤法等。
采掘设备选型
02
根据采煤工艺要求和矿井生产能力，选择合适的采掘设备，包
括采煤机、掘进机和装载机等，以提高采掘效率。
回采工艺设计
03
根据采煤方法选择和矿床赋存条件，设计合理的回采工艺，包
括顶板管理、支护方式、切割方式等，以确保回采安全。
通风与安全设计
通风系统设计
根据矿井生产能力和通风需求，设计合理的通风系统，包 括通风机、风道和风口等，以确保矿井内空气流通。
安全设施配置
根据矿井生产和安全需要，配置必要的安全设施，包括防 尘设施、防瓦斯设施、防火设施等，以确保矿井生产和人 身安全。
安全管理制度
建立完善的安全管理制度，包括安全生产责任制、安全检 查制度、应急预案等，以保障矿井生产和人身安全。
03
煤矿开采工程实施
矿井施工
01
02
03
矿井施工前准备
进行现场勘察，了解地形 地貌、水文地质条件，制 定施工方案和安全措施。
采区划分
巷道布置
根据采区划分和采煤工艺要求，合理 布置巷道，包括运输巷道、通风巷道 和行人巷道等，以满足矿井生产和安 全需要。
根据矿井生产能力和矿床分布情况， 合理划分采区，确定采区的尺寸、形 状和方向，以提高采掘效率。
采煤工艺设计
采煤方法选择
01
根据矿床赋存条件、煤层厚度和硬度等因素，选择合适的采煤
煤矿开采的工程勘察与设计
汇报人：可编辑 2023-12-31
目录
• 煤矿开采工程勘察 • 煤矿开采工程设计 • 煤矿开采工程实施 • 煤矿开采工程验收与评估 • 煤矿开采工程管理与维护
01
煤矿开采工程勘察
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（二）仓身
煤仓仓身一般应砌碹。砌碹的壁厚可为300～ 400mm。 （三）下口漏斗及溜口和闸门基础 1、煤仓仓身下部的收口漏斗一般为截圆锥形。 2、为了防止堵塞，下口漏斗应尽量消除死角。 3、为了安装溜口和闸门，在漏斗下方留一边 长为0.7m的方形孔口，在孔口预埋安装固定溜 口的螺栓。
五、绞车房的坡度
绞车房地面应高于钢丝绳通道低板100～ 300mm，并向绳道倾斜2‰～3‰，以免积 水。 回风道应向外倾斜，以倾角不大于3°为 宜。
六、绞车房支护
1、采用不燃性材料支护，并用C15混凝土铺底。 2、硐室一般用直墙半圆拱碹。采用料石砌碹 时，料石强度等级应大于MU30，砌体允许抗压 强度应大于2.2MPa；采用混凝土砌拱时，允许 抗压强度应大于2.5MPa。 3、有条件的地方尽量采用锚喷支护。
第四节 采区水泵房设计
水泵房的位置：在下部井筒（下山）之间，采用垂直 或平行井筒（下山）布置，并尽量与变电所联合布置。
图18-8 水泵房位置 （a）水泵房垂直下山；（b）水泵房平行下山
一、水泵房尺寸确定
1、水泵房尺寸 （1）水泵房长度 L=nb+a（n+1） 式中： n——水泵台数； b——水泵及电动机的基础总长度，m； a——各基础之间的距离，取1.5～2m，最外侧 基础墙应适当加大到2.5～3m。
三、煤仓的结构及支护
煤仓的结构包 括煤仓的上部 收口、仓身、 下口漏斗及溜 口和闸门装置 等。
图18-1 煤仓结构 1—上部收口；2—仓身； 3—下口漏斗及漏口闸门基础；4—漏口和闸门
（一）煤仓上口
1、为了保证煤仓上口安全，用混凝土收口 ； 2、为了防止大块煤、矸石、废木料等进入煤 仓造成煤仓堵塞，应在煤仓上口安设铁箅子， 铁箅子一般采用8～24kg/m旧钢轨或Ⅰ10～ Ⅰ20号工字钢做成，铁箅子的网孔尺寸一般为 200mm×200mm、250mm×250mm、300mm×300mm， 图18-2
三、绞车房的平面布置及尺寸
图18-6 绞车平面尺寸 （a）滚筒直径为1200mm；（b）滚筒直径为1800mm 1－绳道；2－左侧风道；3－电动机壁龛
1、绞车房的平面布置 在保证安全生产和易于安装检修的条件 下，尽可能布置得紧凑，以减少硐室工 程量。 2、绞车房尺寸
四、绞车房的高度
1.2m以上绞车，绞车房应设起重梁， 起重梁一般用Ⅰ20～Ⅰ40工字钢， 两端插入壁内300～400mm，安装 1.2m以下绞车可用三角架。
二、煤仓的形式及参数
煤仓的形式按倾角分为垂直式，倾斜式和混合式；按 断面形状有圆形、拱形、椭圆和矩形 仓底倾角为60°～65°（主要参数：断面尺寸和高度） 圆形垂直煤仓直径为2～5ｍ，个别5ｍ以上；拱形断面 倾斜煤仓宽度一般为2m左右，高度可大于2m。 煤仓高度不宜超过30ｍ，以20ｍ为宜 有效容积V′≥V90% ｈ≤3.5D 圆形垂直煤仓应设计成“短粗”形。
（四）溜口及闸门装置
1、煤仓的溜口一般均做成四角锥形，在 溜口处安设可以启闭的闸门。 2、选择闸门时，应以操作方便省力，启 动迅速可靠为原则，多采用上关式气动 闸门。
3、溜口闸门与矿车的位置关系。
图18-4 溜口与矿车的相对位置 1－溜口；2－闸门；3－矿车
4、溜口的方向有三种。
图18-5 溜口方向 （a）顺向；（b）侧向；(c)垂直
一、绞车房的位置 应在围岩坚固稳定的薄及中厚煤层或顶底板岩层 中。 二、风道及钢丝绳通道 两个安全出口： 1.绳道：用于运输设备、行人、通风、走绳，绳 道宽2000m～2500m，并在5m以内，采用不燃性材 料支护。 2、风道：位于硐室的左、右、后侧，应靠近电机 布置，净宽1.2～1.5m，主要用于回风。
第三节 采区变电所设计
一、采区变电所的位置 一般设在输送机上山与轨道上山之间或设 在上（下）山巷道与运输大巷交岔点附近。
二、采区变电所的尺寸和支护
图 18 -7 采 区 变 电 硐 室
1、采区变电所的高度一般为2.5～3.5m； 2、采区变电所采用不燃性材料支护。 3、变电所的地面应高出邻近巷道200～300mm， 且应有3‰的坡度。 4、变电所硐室长度超过6m时，必须在硐室两端 各设一个出口。在通道5m范围内用不燃性材料 支护。 5、硐室与通道的联接处，设防火栅栏两用门。
第一节 采区煤仓设计 采区硐室主要包括采区煤仓、采区绞车 房、采区变电所、采区水泵房等。
一、采区煤仓的容量
取决于采区生产能力、采区下部车场装车站和运输大巷的通过能力。 （1）在采区高峰生产延续时间内，保证采区连续生产： Q=（AG-AN）tGＫｂ AG——采区生产能力1.5～2.0倍平均产量，t/h AN——通过能力1.0～1.3平均ｔ／h ＴG——生产延续时间 机1.0～1.5ｈ 炮1.5～2.0ｈ Ｋｂ——运输不均匀系数,机采取1.15～1.20，炮采取1.5 （2）按装车站的装车间隔时间来计算： Q=AGt0Kb AG——采区高峰生产能力，t/h； t0——装车间隔时间，一般可按15～30min计算； Kb——运输不均匀系数。
图18—2 煤仓上口铁箅子
• 煤仓上口网 孔上大块煤 炭的破碎和 杂物的清理 工作，可在 煤仓上部巷 道内进行， 或者设置专 门的破碎硐 室。
图18－3 大块煤破碎硐室的布置形式 （a）煤仓上口兼作破碎硐室； （b）设有人工破碎硐室的煤仓； （c）设有机械破碎硐室的煤仓 1－煤仓；2－人工破碎硐室；3－机械破碎硐室
（2）水泵房宽度
B=B1+B2+B3 B1——水泵房基础宽度，m； B2——吸水井一侧水泵基础至墙的距离，一般 为0.8～1m； B3——有轨道一侧水泵基础至墙的距离，一般 为1.5～2m。 （3）水泵房高度 净高3～4.5m；水泵房地面标高应高出车场轨 面0.5m，并应向吸水小井设1%的下坡。 （4）设备基础