目录
序 论 „„„„„„ 2 第一章 矿井地质概况 „„„„„„ 4
生产能力和服务限 „„„„„„ 7 矿井工作制度 „„„„„„ 8
第二章 开拓方式的确立 „„„„„„ 8第三章 采煤方法 „„„„„„ 16
第四章 工作面开采顺序 „„„„„„ 18
第五章 采区巷道布置 „„„„„„ 19
第六章 采区生产系统 „„„„„„ 20
第七章 采区车场 „„„„„„ 24
第八章 采区主要技术经济指标 „„„„„„ 25
第九章 课程设计总结 …………………
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序 论
一．课程设计指导思想
该课程设计是安全工程和采矿工程专业学生一项实践性的教学环节，是在“井巷工程”、“开采方法”等课程的理论教学和认识实习的基础上，通过矿井设计把所学的主干专业课程《开采方法》理论知识融会贯通于实践的综合性学习过程，以提高工科大学生的工程实践和动手能力。
二．课程设计的目的
通过矿井设计达到下列目的：
1. 系统灵活运用和巩固所学的理论知识，并结合实际条件加以运用。丰富学生的安全生产实际知识，并进一步培养和锻炼学生热爱劳动、善于理论联系实际、尊重科学和实践的良好思想作风；
2. 掌握带区方案设计的步骤和方法，为后续的毕业设计打下基础；
3. 巩固和发展学生的文字编写、运算和绘图的工程技能，培养和提高大学生分析和解决问题的能力
4. 初步应用《矿井开采》课程所学的知识，通过课程设计加深对《矿井开采采》课程的理解。
5、培养采矿工程专业学生的动手能力，对编写采矿技术文件，包括编写设计说明书及绘制设计图纸进行初步锻炼。
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三．设计说明书内容
1井田概况：叙述井田地理位置、地形、交通条件、水文条件等。 2井田地质概况:井田范围内煤层赋存条件、煤层走向、倾向、倾角、煤层数目、煤质、煤的自燃性、瓦斯等级、计算采区储量等。
3 确定井田境界、生产能力和服务年限、带区内同采的工作面数目、工作面配产情况与接续情况，编制采区内回采工作面接替图表、掘进工作面接替图表、回采工作面正规循环作业图表。
4 选择各层煤层采煤方法，确定准备方式和回采工艺方式、工作面支护形式和支护设备、采煤机和运输机类型。确定工作面进刀方式、截割方式、工作面长度、采高及工作面推进度等。
5 划分条带，确定工作面开采顺序。
6 通过技术经济分析，选择采区巷道布置最优方案，并论证其合理性。
7 确定采区生产系统，包括运煤、运矸、运料系统及通风系统。列表说明采区设备主要参数。
8 选择采区上、中、下不车场形式 。
9 编制带区主要技术经济指标表：包括带区走向长度、斜长、条带数目、采煤方法、采面长度，采区可采储量、生产能力、服务年限、带区回采率、工作面回采率、采掘面头数比等。
10 课程设计内容
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采区或带区巷道布置设计；分平面图和剖视图。
11 进行方式
学生按设计大纲要求，任选设计题目条件中的煤层倾角条件1或煤层倾角条件2，综合应用《矿井开采》所学知识，每个人独立完成一份课程设计。 本课程设计要求方案进行技术分析与经济比较
四、设计题目
设计题目的一般条件：
采区设计生产能力90万吨
矿井服务年限 60 年
煤层倾角15°
有一层煤，平均厚度4米，埋深500
井田面积2.5km ×5.0km
矿井相对瓦斯量12m 3/t,绝对瓦斯量35m 3/min
矿井平均涌水量145m 3/h
第一章 矿井地质概况
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叙述井田范围内煤层赋存条件、煤层走向、倾向、倾角、煤层数目、煤质、煤的自燃性、瓦斯等级、采区地质构造、水文地质条件等，计算井田储量。
煤层——地下开采
近水平煤层 〈8°，缓倾斜煤层 8～25°中倾斜煤层 25～45°，急倾斜煤层 〉45°
所给条件煤层倾角为15°，因此为缓倾斜煤层
薄煤层 〈1.3m ，厚煤层 .3～3.5m ，煤层 >3.5m
所给条件煤层厚度4m ，因此为厚煤层。
瓦斯等级划分为三级：低瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量10m 3/t以下；高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量10m 3/t以上；煤与瓦斯突出矿井，指在采掘过程中发生过煤与瓦斯突出的矿井。此矿井相对瓦斯涌出量为12m 3/t,绝对瓦斯涌出量为35m 3/min，所以为高瓦斯矿井。
该煤层赋存在地下500m ，煤层倾角为15°，为高瓦斯矿井。 采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层；煤层瓦斯涌出量较大。
综上：瓦斯、煤尘及自燃
a ．瓦斯：井田内瓦斯含量相对较高。经向省煤炭厅汇报，认为“可能有瓦斯突出”，确定设计按高瓦斯矿井考虑。
b ．煤尘：经鉴定，本井田设计开采煤为无烟煤，一般无煤尘爆炸危 5
险。设计按无煤尘爆炸危险考虑。
c ．自燃：井田各煤层还原样燃点之差△T 一般均小于20℃，为不自燃煤层。
1. 矿井的工业储量、设计可采储量及服务年限、设计产量 (1) 矿井的工业储量
Z g =[H×L×m]/cos15°× γ
式中： Zg ---- 工业储量， t； H---- 井田倾斜长度，2500m ； L----
井田走向长度5000m ；γ---- 煤的容重1.40t/m3； m ---- 煤层的平均
厚度，为4.0米；
Z g =[2500×5000×4]/cos15°×1.4=72469332.63t/a (2) 设计可采储量
计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失
1）工业广场保护煤柱；
2）井田边界煤柱损失；
3）采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失；
4）建筑物、河流、铁路等压煤损失；
5）其它各种损失。
矿井永久保护煤柱损失
工业广场位置处的煤层的平均倾角为15°，工业广场的中心处在井田走向中央，倾向中央偏于煤层中下部，该处表土层厚度为50m 。主井、副井、地面建筑物均在工业广场内
可采储量 Z K =(Zg -p)×C
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式中： ZK ---- 设计可采储量, t ；Z g ---- 工业储量，t ；p---- 永久
煤柱损失量，t ；C---- 采区采出率，本设计条件下取80%。
P= 72469332.63×5%=3623466.632t
Z K =(Zg -p)×C =（72469332.63-3623466.632）×85%=58518986.1
（3）矿井设计生产能力
确定依据
《煤炭工业矿井设计规范》第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。 矿区规模可依据以下条件确定：
1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；
2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模；
3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；
4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。
设计生产能力 A= ZK /(T×K)
式中： ZK ---- 设计可采储量, t； T ---- 服务年限，服务年限60
K ---- 储量备用系数取1.2
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A=58518986.1/（60×1.2）=81.3万t/a
故A 取90万t/a
矿井工作制度
按照《煤炭工业矿井设计规范》的规定，参考《关于煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明》，确定本矿井设计生产能力按年工作日330d 计算。“三八制”作业（两班生产、一班准备检修）每天两班出煤，净提升时间为16h 。 第二章 井田开拓方式的确定
本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素： 1）本井田煤层埋藏较深，煤层可采线在-500m ，最深处到-835m ，表土层厚不大，平均厚度为50m 。
2）表土层有四个含水层，其中第四含水层直接覆盖在煤层露头上。
3）本矿地表地势平坦，且多为农田，无大的地表水系和水体，平均标高为+27m。
井筒形式的确定
目前我国井筒一般为立井、斜井和平硐三种形式，由于地形所限平硐这种开拓方式不适用于城郊矿井井田。
斜井开拓与立井开拓相比，井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延深施工方便， 8
对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。
与立井开拓相比，斜井开拓的缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大，管线长度长；斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。而立井不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制，而且井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利。 由于本矿表土层较厚，水文地质条件比较复杂，井筒需要才用特殊法施工，故第一水平只能用立井开拓。根据矿井提升的需要与本矿的地质条件及《煤矿安全规程》的规定，在本井田的中上部设立主副井筒各一个。主井用来提升煤炭，副井用来运送人员、材料、矸石及通风等。
本矿井的瓦斯含量比较大，故增设一条回风上。井田的走向长度比较长，平均为5km ，倾斜长度垂直投影宽2.5km ，分2个阶段4个采区，采用中央分列式通风。
井筒位置的确定
1）井筒位置的确定原则
（1）有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少；
（2）有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村；
（3）井田两翼的储量基本平衡；
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（4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；
（5）工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水的威胁；
（6）工业场地宜少占耕地，少压煤；
（7）水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理。
2）井筒位置的确定
本矿井在煤层底板下部有一奥陶系承压含水层，压力及水量都很大，设计时须使井筒、井底车场与承压含水层之间有一定厚度的保护层，在确定井筒延伸方式时应综合考虑，不能使井筒穿过该含水层。因此，为避开奥陶系承压含水层的影响， 矿井开拓方式的不同，将会对应不同的井筒位置。
风井井口位置的选择应在满足通风条件的前提下，与提升井筒的贯通位置最短，并利用各种煤柱以减少保护煤柱的损失。本矿井的防水煤柱为-350—-380m ，且采用中央分列式通风。
3）风井位置的选择
一个风井供各采区共用，设置在边界中间处。
4）确定工业广场位置
矿井工业广场属于一级保护建筑，工业场地的选择主要考虑以下因素。
（1）尽量位于储量中心，使井下有合理的布局。
（2）处于当地主导风向的上风向，避免空气污染。
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（3）占地面积尽量小，尽量做到不搬迁村庄。
（4）尽量布置在地势比较平坦、地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于历年最高洪水位。
（5）尽量减少工业广场压煤量。
工业广场煤柱
表1－1 岩层移动角
用垂直剖面法设计保护煤柱见上图：
保护煤柱 高h ＝505m
上底长L1＝717m
下底长L2＝845m
水平梯形面积 S ＝（L1×L2）×h/2
=394405m2
工业广场保护煤柱Q 广场：
Q 广场＝S ×M ×d/cosa=228.64万t
综合以上五条原则，结合本矿的具体情况，井田中部的地面标高为最高并且远离村庄，因此把工业广场选在井田的中部。
5）确定开采水平位置、标高及水平垂高
本矿井为大型矿井，井田可采储量有限，故借鉴现有矿井的经验确定开采水平的数目为两个。
合理的开采水平垂高应以合理的阶段垂高（斜长）为前提，并使开采水平有合理的服务年限，有利于矿井水平和采区的接替，还要有较好的技术经济效果。设计时主要考虑以下因素：
（1）阶段斜长
目前，煤炭运输、辅助提升、行人条件和合理的区段数目是制约阶段斜长的主要因素，阶段斜长在随着先进设备的不断出现有加大的趋势，目前一般可达到1500m ，少数能达到2000m 。
（2）有利于采区正常接替
阶段斜长增长，采区储量多，采区服务年限长对采区接替有利。
（3）经济上有利的水平垂高
开采水平垂高过小，造成严重的采掘失调，合理的增加水平垂高，可以减少水平数目，减少基建工程量，目前我国矿井一般的阶段垂高如表4-2所示。
6）运输大巷和井底车场的布置
1）运输大巷的布置
由于本井田煤层埋藏比较深，瓦斯含量大，冲击地压比较大，设计可采煤层的厚度为4m ，且运输大巷为上下两个阶段服务为便于维护和使用，使大巷不受煤层开采的影响，所以将轨道大巷布置在煤层中，运输大巷布置在煤层底版下方30m 处的砂岩中。
2）井底车场的布置
井底车场
（1）确定井底车场的型式和布置形式
根据全矿井的开拓部署及投产区的巷道布置，综合井下原煤运输及辅助运输方式，总平面布置等因素，经多方案比较井底车场形式选定为立井刀式（立式）环形井底车场。
（2）验算主、副井空、重车线长度
根据我国煤矿多年的实践经验各类储车线可选用下列长度。
①中型矿井主井重车线长度为1.0～1.5列车长度。
②中型矿井副井空、重车线长度不小于1.0列车长度。
③中型矿井材料车线长度应能容纳10个材料车。
本矿井井底车场，副井重车线为60m ，空车线为60m ；材料车线为50m 。
本矿井辅助运输采用MG1.7-6A 型1.5t 固定式矿车，外型尺寸为，长
2.40m ，宽0.88m ，高1.15m 。
本矿井运输辅助材料、矸石的列车由12个1t 固定式矿车组成，即 副井1.0个重列车长度为：1.0×12×2.4＝28.8m
副井1.0个空车线长度为：1.0×12×2.4＝28.8m
材料车线长度为：12×2.4＝28.8m
经验算，本矿井主、副井空重车线、材料车线长度均符合要求。
（3）井底车场调车方式
副井调车方式：本矿井副井轨道运输系统采用顶推调车方式，调车作业程序如下：矸石列车进入井底车场后在副井调车线后，机车牵引列车通过绕道，摘钩后机车通过绕道绕到列车尾部，顶推列车进入副井重车线，然后单机绕行到副井空车线拉空列车或材料车驶出井底车场。
（4）井底车场硐室
①主井系统硐室
主井系统硐室有装载硐室、井底煤仓。上述硐室的布置，主要取决于地质及水文地质条件，确定井筒位置时，要注意将箕斗装载硐室在坚硬稳定的岩层中，其它硐室位置则由线路布置所定。
②副井系统硐室
副井系统硐室有马头门，中央水泵房，水仓及清理水仓硐室，中央变电所及等候室等。为使主变电所向主排水泵房的供电线路最短，主变电所和主排水泵房联合布置在副井井筒与井底车场连结处。为了便于设备的检修及运送，水泵房靠近副井空车线一侧。水仓入口在空车线上，入口处标高为井底车场标高最低处，以便水仓能装满水。水仓采用水仓清理机进行机械清理。
③其他硐室
其它硐室有调度室，医疗室，架线电机车库及修理车间，井下火药库，消防材料库等。其位置应根据线路布置和各自要求确定。 由于井底车场一般要为整个矿井服务，服务年限长，故要布置在较坚硬的岩层中。为了缩短下水平石门到大巷距离，把车场布置在顶板。
护费用较低，但基建费用比较高，且井底车场的位置要与矿井的开拓方式相适用，需要进行技术与经济比较，以选择最优方案。
矿井开拓延伸方案及阶段划分
1）矿井开拓延伸方案
一般情况下应比较以下内容：
（1）工程量。应分别按实物单位计算。
（2）基本建设投资。可分别按价值单位计算井巷和地面建筑、机电设备安装及其它工程费用。
（3）基本建设费
（4）机电设备及主要材料需用量。
（5）生产经营费，可按生产过程计算生产经营费用，其中包括巷道维护费，运输提升费、通风费和排水费。
（6） 其他。矿井生产能力，煤炭采出率，巷道掘进率。 本矿井开拓延伸可以考虑以下两种方案：
立井延伸；暗斜井延伸。
采用立井延伸时，可以充分利用原有的各种设备和设施，提升系统单一，转运环节少，经营费用底，管理较方便。但采用这种方法延伸时，受奥陶系含水层的限制，致使井筒同时担任生产和延伸任务，施工与生产相互干扰，立井接井时技术难度较大，矿井将短期停产，延伸两个井筒施工组织复杂，为延伸井筒需要掘进一些临时工程，延伸后提升高度增加，能力下降，可能需要更换提升设备。
采用暗斜井延伸时，原有井筒的位置、水平的划分，上山或上下山开采的确定都不受奥陶系承压含水层的影响。系统比较简单且生产能力大，可充分利用原有井筒能力，同时生产和延伸相互干扰较小。其缺点是增加了提升运输环节和设备，通风系统较复杂。
2）阶段划分
应为煤层倾>12 ,有污风下行问题存在，所以本矿井的开拓方式采用多水平，开采时采用上山开采。
我国大柳塔矿区今年工作面已达到360m 长，所以考虑服务年限和现代工作面长度有加长趋势，并且结合考虑效益和技术方面的因素，本采区综采工作面长度布置350m ，巷道宽度为4m ～5m, 本采区选取5m ，且采区生产能力为90万t/a，采用留煤柱护巷方式, 巷道间留20m 煤柱。
第三章 采煤方法
选择各煤层采煤方法，确定回采工艺方式、工作面支护形式、支护设备、采煤机和运输类型。确定工作面进刀方式、截割方式、工作面长度、采高及工作面推进度等。
1．采煤方法的确定
倾斜长壁采煤法是我国长期应用的一种厚煤层采煤法。所给条件煤层厚4m ，倾角15°为近水平厚煤层，所以选用倾斜长壁采煤法。地质构造简单，煤层赋存条件较好，瓦斯涌出量大。且现代工作面长度有加长趋势，因此采煤工艺选取的是较先进的双翼综采。
2. 采煤工艺方式的确定
(1)设置采煤工艺。
煤层厚度4m ，属于中厚煤层，结构简单，无断层，故可用综合机械化采煤工艺。综采放顶煤工作面“四六”制作业形式，即三班采煤，一班准备。采煤机截深为0.6m 。采煤机割煤高度为3m 。工作面回采工艺流程为：采煤机向上割煤、移架→采煤机向下装煤→推移刮板输送机→斜切进刀→推移刮板输送机。
(2)综采工作面的设备选用国产设备。
(3)采煤与装煤
①落煤方式与采煤机的选择
采用综合机械化采煤，双滚筒采煤机直接落煤和装煤。依据采区的设计生产能力确定工作面每天的推进度为5.4m 。
选择采煤机的滚筒截深为600mm ，每天正规循环推进9刀，每个循环0.6m ，可满足每天至少推进5.4m 的要求。
根据煤层的实际情况，煤层厚度为4m ，工作面长度为335m ，采高3m ，工作面推进速度1782m/a。经查《采矿设计手册》，选用MGT375/750采煤机。MGT375/750型采煤机的采高范围1.8～3.5m, 截深为0.6m 。
②工作面采用自移式液压支架支护
③移架方式
由于采用及时支护方式，而且工作面每天推进6刀，所以选择顺序移架方式。顺序式移架速度快，能满足采煤机快速牵引的需要，适用于顶板比较稳定的高产工作面。
④支护方式：选用及时支护。
⑤工作面的支架需求
⑥端头支架
由于巷道宽度为5m ，而架宽为1.43～1.59 m ，因此选2架，上下两端共需4架。另两架空间用单体支架金属铰接顶梁支护。支撑高度：1.6～3.8。
⑦超前支护方式和距离
由于采用综采开采，支撑压力分布范围为20～30米，峰值点距煤壁前方 5-15m, 所以超前支护的距离为20米。
选用单体支柱和金属铰接顶梁支护。铰接顶梁的长度为1000mm 。 ⑧校核支架的强度和高度
校核高度
已知选用的 ZY3400/16/35 支撑掩护式支架的最大结构高度为
3.5m>(Mmax +0.2)，满足要求。支架的最小结构高度为1.8m
0.35) ，满足要求。
校核强度
P=3735÷0.8=4688.75 KN
3、处理采空区
采用全部跨落法处理采空区。
第四章 工作面开采顺序
将采区划分为三个带区段，每个区段倾斜长度为350m ，一次采一个工作面。三个区段工作面接替顺序，采用下行开采顺序
布置一个综放工作面便可以满足生产设计的要求。
第一采区第1区段→第一采区第2区段→第一采区第3区段
第五章 采巷道布置
通过技术经济分析，选择采区巷道布置最优方案，并论证其合理性。 此煤层埋深为500m ，故主副井均采用立井形式，布置在井田中间，主副井均选用箕斗式提升。采区内采用上山掘进的方式。
回采巷道布置方式. ：单巷沿空掘巷掘进方式。
分析：已知采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，虽然煤层瓦斯涌出量较高，但是涌水量较小。因此有利于综合机械化作业，可以充分发挥棕采高产高效的优势。同时，为减小煤柱损失，提高采出率。综合考虑各种因素，采用单巷沿空掘巷掘进方式。这种方式掘出的巷道正处在应力降低区，即好维护又提高了采出率，有取代沿空留巷的趋势。 说明：在采区巷道布置平面图内，工作面布置和推进的位置应以达到采区设计产量及安全为准。完善开拓巷道
（1）断面形式确定
我国煤矿常用的巷道断面形状是梯形和直墙拱形，其次是矩形。矩形巷道断面利用率高但承载能力低，一般用于服务年限较短得巷道，梯形的断面利用率较拱形高，但承压性能较拱形差，故梯形断面常用于服务年限不长，围岩稳定，地压不大的巷道。。根据本矿的实际情况，煤层埋藏较深，且煤层底板岩层属于中硬岩，本矿井第一水平运输大巷、主石门及总回风道服务年限超过30年，服务年限较长，故综合本矿巷道围岩的实际情况，选用半圆拱形断面。轨道大巷、主石门采用600轨距双轨运输，净断面9.7m 2，。胶带机巷道断面为半圆拱形，巷道采用树脂锚杆与喷射混凝土支护，巷道净端面8.2m 2。总回风道采用树脂锚杆与喷射混凝土支护，巷道净断面9.0m 2。
根据《煤矿安全规程》，人行道宽840mm ，非人行道一侧宽400mm ，及600mm 双轨巷道中心线距必须在1300mm 以上，所选巷道断面均满足要求。
为了减少煤柱损失提高采出率，利于灭灾并提高经济效益，根据所给地质条件及采矿工程设计规划，在该井田中设两条大巷，分别为运煤大巷，运料大巷。在第一开采水平中，把为该采区服务的运输大巷布置在煤层底板下方30m 的稳定岩层中，运料大巷均布置在煤层中。
2．确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较
首先确定回采巷道布置方式，由于地质构造简单，煤层赋存条件好，涌水量较小，瓦斯涌出量较大，直接顶较厚且易跨落。同时为减少煤柱损失，提高采出率，降低巷道维护费用，采用沿空掘巷的方式。
根据相关情况初步制定以下方案
两条岩石上山用于运煤和运料，一条煤层上山用于回风
方案优缺点：岩石工程量达，掘进费用高，联络石门长，但维护条件好，维护费用低，有利于通风，运输能力大
第六章 采区生产系统
确定采区生产系统，包括运煤、运矸、运料系统及通风系统。列表说明采区设备主要参数
1．生产系统
（1）运煤系统
在运输上山和运输巷内均铺设有刮板输送机。其运煤路线为：工作面运出的煤，经运输巷、运输上山到采区煤仓上口，通过采区煤仓在采区运输石门装车外运。最后一个区段工作面运出的煤，则有区段运输巷至运输上山，在运输上山铺设一台短刮板输送机，向上运至煤仓上口。 （2）运料排矸系统
运料排矸采用600mm 轨距的矿车和平板车。物料自下部车场3
，经运料大巷经轨道上山到上部车场，然后经回风巷送至采煤工作面。区段回风巷和运输巷所需的物料，自轨道上山经中部车场送入。掘进巷道时所出的煤和矸石，利用矿车从各平巷运出经轨道上山运至下部车场。 （3）通风系统
采煤工作面所需的新鲜风流，从副井进入，经运输大巷到达下部车场、轨道上山、中部车场分成两翼经下区段回风平巷、联络眼、区段运输巷到达工作面。从工作面出来的污风，经区段回风巷，流出风井。
掘进工作面所需的新鲜风流，从轨道上山经中部车场分两翼送至. 平巷内由局部通风机送往掘进工作面，污风流则从运输巷经运输上山回入采区回风石门。并设有专门的回风上山，更有利于矿井的通风。 2．采区设备参数 采煤机主要参数
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刮板输送机主要参数
转载机主要参数
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支架主要参数
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第七章 采区车场
选择采区上、中、下部车场形式。
按照轨道上山与上部区段回风巷（或回风石门）的连接方式不同，上部车场分为平车场、甩车场和转盘车场三类。
若轨道上山以水平的巷道与区段回风巷相连，绞车房布置在与回风巷同一水平的岩石中，则为上部平车场；若轨道上山以倾斜的甩车道与区段区段回风平巷相连为采区上部甩车场；转盘车场的特点是轨道上山与区段回风平巷呈十字形相交，利用转盘调车，即矿车提至转盘上，将转盘旋转90，再将矿车送入区段回风平巷。
采区上部平车场线路的特点是设置反向竖曲线，上山经反向竖曲线变平，然后设置平台，在平台上进行调运工作。根据提升方向与矿车在车场内运行方向来区分，平车场又可分为顺向和逆向车场两种形式。两种车场如何选择，主要根据轨道上山、绞车房及回风巷的相对位置决定。当车场巷道直接与回风道联系时可采用顺向平车场。当煤层群联合布置采区，且有采区回风石门与各煤层回风巷及总回风巷相联系时，可采用逆向平车场，有时也可用顺向平车场。
对于煤层轨道上山，为减少岩石工程量，可采用甩车场，并具有通过能力大，调车方便，劳动量小等优点；其缺点是绞车房布置在回风巷标高以上，当上部为采空区或松软的风化带时，绞车房维护比较困难，而且绞车房回风有一段下行风，通风条件较差。所以，当采区上部是采空区或为松软的风化带时，可选择平车场。此外，在煤层群联合布置时，回风石门较长，为便于与回风石门联系也多选用平车场，其他条件下，可选择甩车场。
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采区中部车场也同样采用甩车场形式。
采区下部车场的基本形式，按装车地点不同分为大巷装车、石门装车和绕道装车三种；按材料车场设置地点不同，又有顶板绕道和底板绕道两种。当煤层倾角在12°及以下是，采用底板绕道。本采区的下部车场根据条件可以大巷装车形式，由于煤层倾角为15°，故采用顶板绕道。但应注意轨道上山的起坡角，一般以不超过25°为宜。
大巷装车式下部车场的辅助提升车场为顶板绕道式：
第八章 采区主要技术经济指标
编制采区主要技术经济指标：包括采区走向长度、斜长、区断数目、采煤方法、采面长度、采区可采储量、生产能力、服务年限、 采区回采率、工作面回采率、采掘面头比等。 采区主要技术经济指标
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工作面主要技术经济指标
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工作面劳动组织表
第九章 课程设计总结
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这次《开采方法》课程设计在老师的悉心指导下，经过近两个礼拜的时间，我的设计内容全部完成，心情很是愉悦。在尾声中，我首先要感谢老师一丝不苟的悉心指导和谆谆教诲，另外，也要感谢我院在设计过程中给予帮助的老师们。
这次设计任务，煤层地质构造条件理想，我选择了煤层平均倾角为15°，生产能力为90万t/a的组合，在设计过程中，充分利用《开采方法》上所学知识，结合煤层构造实际情况，以安全第一和达产为原则，从技术上和经济上着手，设计出了一套在技术上可行的现代化大型矿井煤层群组带区开采方案。在这次设计过程中，我对工作面布置和回采巷道的设计有了更进一步的理解和认识，学到了很多知识，在以壹号图纸为画布手工绘制采区巷道布置平面图（1：5000）及其剖面图（1：2000）的过程中，从许多细节问题处达到了很多益处，同时增强了动手能力，使自己得到了又一次前所未有的锻炼。在编制课程设计说明书的过程中，对《开采方法》上所学知识又梳理了一遍，对煤矿方面的许多专业知识比以前的认识更深了，在以后的学习和工作中，必须深造。
通过这次课程设计，让我经历了一个矿井从设计到开采的全过程，这将是我以后学习和工作的财富。最后再次感谢指导我和帮助过我完成此次课程设计的老师们。
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目录
序 论 „„„„„„ 2 第一章 矿井地质概况 „„„„„„ 4
生产能力和服务限 „„„„„„ 7 矿井工作制度 „„„„„„ 8
第二章 开拓方式的确立 „„„„„„ 8第三章 采煤方法 „„„„„„ 16
第四章 工作面开采顺序 „„„„„„ 18
第五章 采区巷道布置 „„„„„„ 19
第六章 采区生产系统 „„„„„„ 20
第七章 采区车场 „„„„„„ 24
第八章 采区主要技术经济指标 „„„„„„ 25
第九章 课程设计总结 …………………
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序 论
一．课程设计指导思想
该课程设计是安全工程和采矿工程专业学生一项实践性的教学环节，是在“井巷工程”、“开采方法”等课程的理论教学和认识实习的基础上，通过矿井设计把所学的主干专业课程《开采方法》理论知识融会贯通于实践的综合性学习过程，以提高工科大学生的工程实践和动手能力。
二．课程设计的目的
通过矿井设计达到下列目的：
1. 系统灵活运用和巩固所学的理论知识，并结合实际条件加以运用。丰富学生的安全生产实际知识，并进一步培养和锻炼学生热爱劳动、善于理论联系实际、尊重科学和实践的良好思想作风；
2. 掌握带区方案设计的步骤和方法，为后续的毕业设计打下基础；
3. 巩固和发展学生的文字编写、运算和绘图的工程技能，培养和提高大学生分析和解决问题的能力
4. 初步应用《矿井开采》课程所学的知识，通过课程设计加深对《矿井开采采》课程的理解。
5、培养采矿工程专业学生的动手能力，对编写采矿技术文件，包括编写设计说明书及绘制设计图纸进行初步锻炼。
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三．设计说明书内容
1井田概况：叙述井田地理位置、地形、交通条件、水文条件等。 2井田地质概况:井田范围内煤层赋存条件、煤层走向、倾向、倾角、煤层数目、煤质、煤的自燃性、瓦斯等级、计算采区储量等。
3 确定井田境界、生产能力和服务年限、带区内同采的工作面数目、工作面配产情况与接续情况，编制采区内回采工作面接替图表、掘进工作面接替图表、回采工作面正规循环作业图表。
4 选择各层煤层采煤方法，确定准备方式和回采工艺方式、工作面支护形式和支护设备、采煤机和运输机类型。确定工作面进刀方式、截割方式、工作面长度、采高及工作面推进度等。
5 划分条带，确定工作面开采顺序。
6 通过技术经济分析，选择采区巷道布置最优方案，并论证其合理性。
7 确定采区生产系统，包括运煤、运矸、运料系统及通风系统。列表说明采区设备主要参数。
8 选择采区上、中、下不车场形式 。
9 编制带区主要技术经济指标表：包括带区走向长度、斜长、条带数目、采煤方法、采面长度，采区可采储量、生产能力、服务年限、带区回采率、工作面回采率、采掘面头数比等。
10 课程设计内容
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采区或带区巷道布置设计；分平面图和剖视图。
11 进行方式
学生按设计大纲要求，任选设计题目条件中的煤层倾角条件1或煤层倾角条件2，综合应用《矿井开采》所学知识，每个人独立完成一份课程设计。 本课程设计要求方案进行技术分析与经济比较
四、设计题目
设计题目的一般条件：
采区设计生产能力90万吨
矿井服务年限 60 年
煤层倾角15°
有一层煤，平均厚度4米，埋深500
井田面积2.5km ×5.0km
矿井相对瓦斯量12m 3/t,绝对瓦斯量35m 3/min
矿井平均涌水量145m 3/h
第一章 矿井地质概况
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叙述井田范围内煤层赋存条件、煤层走向、倾向、倾角、煤层数目、煤质、煤的自燃性、瓦斯等级、采区地质构造、水文地质条件等，计算井田储量。
煤层——地下开采
近水平煤层 〈8°，缓倾斜煤层 8～25°中倾斜煤层 25～45°，急倾斜煤层 〉45°
所给条件煤层倾角为15°，因此为缓倾斜煤层
薄煤层 〈1.3m ，厚煤层 .3～3.5m ，煤层 >3.5m
所给条件煤层厚度4m ，因此为厚煤层。
瓦斯等级划分为三级：低瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量10m 3/t以下；高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量10m 3/t以上；煤与瓦斯突出矿井，指在采掘过程中发生过煤与瓦斯突出的矿井。此矿井相对瓦斯涌出量为12m 3/t,绝对瓦斯涌出量为35m 3/min，所以为高瓦斯矿井。
该煤层赋存在地下500m ，煤层倾角为15°，为高瓦斯矿井。 采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层；煤层瓦斯涌出量较大。
综上：瓦斯、煤尘及自燃
a ．瓦斯：井田内瓦斯含量相对较高。经向省煤炭厅汇报，认为“可能有瓦斯突出”，确定设计按高瓦斯矿井考虑。
b ．煤尘：经鉴定，本井田设计开采煤为无烟煤，一般无煤尘爆炸危 5
险。设计按无煤尘爆炸危险考虑。
c ．自燃：井田各煤层还原样燃点之差△T 一般均小于20℃，为不自燃煤层。
1. 矿井的工业储量、设计可采储量及服务年限、设计产量 (1) 矿井的工业储量
Z g =[H×L×m]/cos15°× γ
式中： Zg ---- 工业储量， t； H---- 井田倾斜长度，2500m ； L----
井田走向长度5000m ；γ---- 煤的容重1.40t/m3； m ---- 煤层的平均
厚度，为4.0米；
Z g =[2500×5000×4]/cos15°×1.4=72469332.63t/a (2) 设计可采储量
计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失
1）工业广场保护煤柱；
2）井田边界煤柱损失；
3）采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失；
4）建筑物、河流、铁路等压煤损失；
5）其它各种损失。
矿井永久保护煤柱损失
工业广场位置处的煤层的平均倾角为15°，工业广场的中心处在井田走向中央，倾向中央偏于煤层中下部，该处表土层厚度为50m 。主井、副井、地面建筑物均在工业广场内
可采储量 Z K =(Zg -p)×C
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式中： ZK ---- 设计可采储量, t ；Z g ---- 工业储量，t ；p---- 永久
煤柱损失量，t ；C---- 采区采出率，本设计条件下取80%。
P= 72469332.63×5%=3623466.632t
Z K =(Zg -p)×C =（72469332.63-3623466.632）×85%=58518986.1
（3）矿井设计生产能力
确定依据
《煤炭工业矿井设计规范》第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。 矿区规模可依据以下条件确定：
1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；
2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模；
3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；
4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。
设计生产能力 A= ZK /(T×K)
式中： ZK ---- 设计可采储量, t； T ---- 服务年限，服务年限60
K ---- 储量备用系数取1.2
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A=58518986.1/（60×1.2）=81.3万t/a
故A 取90万t/a
矿井工作制度
按照《煤炭工业矿井设计规范》的规定，参考《关于煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明》，确定本矿井设计生产能力按年工作日330d 计算。“三八制”作业（两班生产、一班准备检修）每天两班出煤，净提升时间为16h 。 第二章 井田开拓方式的确定
本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素： 1）本井田煤层埋藏较深，煤层可采线在-500m ，最深处到-835m ，表土层厚不大，平均厚度为50m 。
2）表土层有四个含水层，其中第四含水层直接覆盖在煤层露头上。
3）本矿地表地势平坦，且多为农田，无大的地表水系和水体，平均标高为+27m。
井筒形式的确定
目前我国井筒一般为立井、斜井和平硐三种形式，由于地形所限平硐这种开拓方式不适用于城郊矿井井田。
斜井开拓与立井开拓相比，井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延深施工方便， 8
对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。
与立井开拓相比，斜井开拓的缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大，管线长度长；斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。而立井不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制，而且井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利。 由于本矿表土层较厚，水文地质条件比较复杂，井筒需要才用特殊法施工，故第一水平只能用立井开拓。根据矿井提升的需要与本矿的地质条件及《煤矿安全规程》的规定，在本井田的中上部设立主副井筒各一个。主井用来提升煤炭，副井用来运送人员、材料、矸石及通风等。
本矿井的瓦斯含量比较大，故增设一条回风上。井田的走向长度比较长，平均为5km ，倾斜长度垂直投影宽2.5km ，分2个阶段4个采区，采用中央分列式通风。
井筒位置的确定
1）井筒位置的确定原则
（1）有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少；
（2）有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村；
（3）井田两翼的储量基本平衡；
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（4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；
（5）工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水的威胁；
（6）工业场地宜少占耕地，少压煤；
（7）水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理。
2）井筒位置的确定
本矿井在煤层底板下部有一奥陶系承压含水层，压力及水量都很大，设计时须使井筒、井底车场与承压含水层之间有一定厚度的保护层，在确定井筒延伸方式时应综合考虑，不能使井筒穿过该含水层。因此，为避开奥陶系承压含水层的影响， 矿井开拓方式的不同，将会对应不同的井筒位置。
风井井口位置的选择应在满足通风条件的前提下，与提升井筒的贯通位置最短，并利用各种煤柱以减少保护煤柱的损失。本矿井的防水煤柱为-350—-380m ，且采用中央分列式通风。
3）风井位置的选择
一个风井供各采区共用，设置在边界中间处。
4）确定工业广场位置
矿井工业广场属于一级保护建筑，工业场地的选择主要考虑以下因素。
（1）尽量位于储量中心，使井下有合理的布局。
（2）处于当地主导风向的上风向，避免空气污染。
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（3）占地面积尽量小，尽量做到不搬迁村庄。
（4）尽量布置在地势比较平坦、地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于历年最高洪水位。
（5）尽量减少工业广场压煤量。
工业广场煤柱
表1－1 岩层移动角
用垂直剖面法设计保护煤柱见上图：
保护煤柱 高h ＝505m
上底长L1＝717m
下底长L2＝845m
水平梯形面积 S ＝（L1×L2）×h/2
=394405m2
工业广场保护煤柱Q 广场：
Q 广场＝S ×M ×d/cosa=228.64万t
综合以上五条原则，结合本矿的具体情况，井田中部的地面标高为最高并且远离村庄，因此把工业广场选在井田的中部。
5）确定开采水平位置、标高及水平垂高
本矿井为大型矿井，井田可采储量有限，故借鉴现有矿井的经验确定开采水平的数目为两个。
合理的开采水平垂高应以合理的阶段垂高（斜长）为前提，并使开采水平有合理的服务年限，有利于矿井水平和采区的接替，还要有较好的技术经济效果。设计时主要考虑以下因素：
（1）阶段斜长
目前，煤炭运输、辅助提升、行人条件和合理的区段数目是制约阶段斜长的主要因素，阶段斜长在随着先进设备的不断出现有加大的趋势，目前一般可达到1500m ，少数能达到2000m 。
（2）有利于采区正常接替
阶段斜长增长，采区储量多，采区服务年限长对采区接替有利。
（3）经济上有利的水平垂高
开采水平垂高过小，造成严重的采掘失调，合理的增加水平垂高，可以减少水平数目，减少基建工程量，目前我国矿井一般的阶段垂高如表4-2所示。
6）运输大巷和井底车场的布置
1）运输大巷的布置
由于本井田煤层埋藏比较深，瓦斯含量大，冲击地压比较大，设计可采煤层的厚度为4m ，且运输大巷为上下两个阶段服务为便于维护和使用，使大巷不受煤层开采的影响，所以将轨道大巷布置在煤层中，运输大巷布置在煤层底版下方30m 处的砂岩中。
2）井底车场的布置
井底车场
（1）确定井底车场的型式和布置形式
根据全矿井的开拓部署及投产区的巷道布置，综合井下原煤运输及辅助运输方式，总平面布置等因素，经多方案比较井底车场形式选定为立井刀式（立式）环形井底车场。
（2）验算主、副井空、重车线长度
根据我国煤矿多年的实践经验各类储车线可选用下列长度。
①中型矿井主井重车线长度为1.0～1.5列车长度。
②中型矿井副井空、重车线长度不小于1.0列车长度。
③中型矿井材料车线长度应能容纳10个材料车。
本矿井井底车场，副井重车线为60m ，空车线为60m ；材料车线为50m 。
本矿井辅助运输采用MG1.7-6A 型1.5t 固定式矿车，外型尺寸为，长
2.40m ，宽0.88m ，高1.15m 。
本矿井运输辅助材料、矸石的列车由12个1t 固定式矿车组成，即 副井1.0个重列车长度为：1.0×12×2.4＝28.8m
副井1.0个空车线长度为：1.0×12×2.4＝28.8m
材料车线长度为：12×2.4＝28.8m
经验算，本矿井主、副井空重车线、材料车线长度均符合要求。
（3）井底车场调车方式
副井调车方式：本矿井副井轨道运输系统采用顶推调车方式，调车作业程序如下：矸石列车进入井底车场后在副井调车线后，机车牵引列车通过绕道，摘钩后机车通过绕道绕到列车尾部，顶推列车进入副井重车线，然后单机绕行到副井空车线拉空列车或材料车驶出井底车场。
（4）井底车场硐室
①主井系统硐室
主井系统硐室有装载硐室、井底煤仓。上述硐室的布置，主要取决于地质及水文地质条件，确定井筒位置时，要注意将箕斗装载硐室在坚硬稳定的岩层中，其它硐室位置则由线路布置所定。
②副井系统硐室
副井系统硐室有马头门，中央水泵房，水仓及清理水仓硐室，中央变电所及等候室等。为使主变电所向主排水泵房的供电线路最短，主变电所和主排水泵房联合布置在副井井筒与井底车场连结处。为了便于设备的检修及运送，水泵房靠近副井空车线一侧。水仓入口在空车线上，入口处标高为井底车场标高最低处，以便水仓能装满水。水仓采用水仓清理机进行机械清理。
③其他硐室
其它硐室有调度室，医疗室，架线电机车库及修理车间，井下火药库，消防材料库等。其位置应根据线路布置和各自要求确定。 由于井底车场一般要为整个矿井服务，服务年限长，故要布置在较坚硬的岩层中。为了缩短下水平石门到大巷距离，把车场布置在顶板。
护费用较低，但基建费用比较高，且井底车场的位置要与矿井的开拓方式相适用，需要进行技术与经济比较，以选择最优方案。
矿井开拓延伸方案及阶段划分
1）矿井开拓延伸方案
一般情况下应比较以下内容：
（1）工程量。应分别按实物单位计算。
（2）基本建设投资。可分别按价值单位计算井巷和地面建筑、机电设备安装及其它工程费用。
（3）基本建设费
（4）机电设备及主要材料需用量。
（5）生产经营费，可按生产过程计算生产经营费用，其中包括巷道维护费，运输提升费、通风费和排水费。
（6） 其他。矿井生产能力，煤炭采出率，巷道掘进率。 本矿井开拓延伸可以考虑以下两种方案：
立井延伸；暗斜井延伸。
采用立井延伸时，可以充分利用原有的各种设备和设施，提升系统单一，转运环节少，经营费用底，管理较方便。但采用这种方法延伸时，受奥陶系含水层的限制，致使井筒同时担任生产和延伸任务，施工与生产相互干扰，立井接井时技术难度较大，矿井将短期停产，延伸两个井筒施工组织复杂，为延伸井筒需要掘进一些临时工程，延伸后提升高度增加，能力下降，可能需要更换提升设备。
采用暗斜井延伸时，原有井筒的位置、水平的划分，上山或上下山开采的确定都不受奥陶系承压含水层的影响。系统比较简单且生产能力大，可充分利用原有井筒能力，同时生产和延伸相互干扰较小。其缺点是增加了提升运输环节和设备，通风系统较复杂。
2）阶段划分
应为煤层倾>12 ,有污风下行问题存在，所以本矿井的开拓方式采用多水平，开采时采用上山开采。
我国大柳塔矿区今年工作面已达到360m 长，所以考虑服务年限和现代工作面长度有加长趋势，并且结合考虑效益和技术方面的因素，本采区综采工作面长度布置350m ，巷道宽度为4m ～5m, 本采区选取5m ，且采区生产能力为90万t/a，采用留煤柱护巷方式, 巷道间留20m 煤柱。
第三章 采煤方法
选择各煤层采煤方法，确定回采工艺方式、工作面支护形式、支护设备、采煤机和运输类型。确定工作面进刀方式、截割方式、工作面长度、采高及工作面推进度等。
1．采煤方法的确定
倾斜长壁采煤法是我国长期应用的一种厚煤层采煤法。所给条件煤层厚4m ，倾角15°为近水平厚煤层，所以选用倾斜长壁采煤法。地质构造简单，煤层赋存条件较好，瓦斯涌出量大。且现代工作面长度有加长趋势，因此采煤工艺选取的是较先进的双翼综采。
2. 采煤工艺方式的确定
(1)设置采煤工艺。
煤层厚度4m ，属于中厚煤层，结构简单，无断层，故可用综合机械化采煤工艺。综采放顶煤工作面“四六”制作业形式，即三班采煤，一班准备。采煤机截深为0.6m 。采煤机割煤高度为3m 。工作面回采工艺流程为：采煤机向上割煤、移架→采煤机向下装煤→推移刮板输送机→斜切进刀→推移刮板输送机。
(2)综采工作面的设备选用国产设备。
(3)采煤与装煤
①落煤方式与采煤机的选择
采用综合机械化采煤，双滚筒采煤机直接落煤和装煤。依据采区的设计生产能力确定工作面每天的推进度为5.4m 。
选择采煤机的滚筒截深为600mm ，每天正规循环推进9刀，每个循环0.6m ，可满足每天至少推进5.4m 的要求。
根据煤层的实际情况，煤层厚度为4m ，工作面长度为335m ，采高3m ，工作面推进速度1782m/a。经查《采矿设计手册》，选用MGT375/750采煤机。MGT375/750型采煤机的采高范围1.8～3.5m, 截深为0.6m 。
②工作面采用自移式液压支架支护
③移架方式
由于采用及时支护方式，而且工作面每天推进6刀，所以选择顺序移架方式。顺序式移架速度快，能满足采煤机快速牵引的需要，适用于顶板比较稳定的高产工作面。
④支护方式：选用及时支护。
⑤工作面的支架需求
⑥端头支架
由于巷道宽度为5m ，而架宽为1.43～1.59 m ，因此选2架，上下两端共需4架。另两架空间用单体支架金属铰接顶梁支护。支撑高度：1.6～3.8。
⑦超前支护方式和距离
由于采用综采开采，支撑压力分布范围为20～30米，峰值点距煤壁前方 5-15m, 所以超前支护的距离为20米。
选用单体支柱和金属铰接顶梁支护。铰接顶梁的长度为1000mm 。 ⑧校核支架的强度和高度
校核高度
已知选用的 ZY3400/16/35 支撑掩护式支架的最大结构高度为
3.5m>(Mmax +0.2)，满足要求。支架的最小结构高度为1.8m
0.35) ，满足要求。
校核强度
P=3735÷0.8=4688.75 KN
3、处理采空区
采用全部跨落法处理采空区。
第四章 工作面开采顺序
将采区划分为三个带区段，每个区段倾斜长度为350m ，一次采一个工作面。三个区段工作面接替顺序，采用下行开采顺序
布置一个综放工作面便可以满足生产设计的要求。
第一采区第1区段→第一采区第2区段→第一采区第3区段
第五章 采巷道布置
通过技术经济分析，选择采区巷道布置最优方案，并论证其合理性。 此煤层埋深为500m ，故主副井均采用立井形式，布置在井田中间，主副井均选用箕斗式提升。采区内采用上山掘进的方式。
回采巷道布置方式. ：单巷沿空掘巷掘进方式。
分析：已知采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，虽然煤层瓦斯涌出量较高，但是涌水量较小。因此有利于综合机械化作业，可以充分发挥棕采高产高效的优势。同时，为减小煤柱损失，提高采出率。综合考虑各种因素，采用单巷沿空掘巷掘进方式。这种方式掘出的巷道正处在应力降低区，即好维护又提高了采出率，有取代沿空留巷的趋势。 说明：在采区巷道布置平面图内，工作面布置和推进的位置应以达到采区设计产量及安全为准。完善开拓巷道
（1）断面形式确定
我国煤矿常用的巷道断面形状是梯形和直墙拱形，其次是矩形。矩形巷道断面利用率高但承载能力低，一般用于服务年限较短得巷道，梯形的断面利用率较拱形高，但承压性能较拱形差，故梯形断面常用于服务年限不长，围岩稳定，地压不大的巷道。。根据本矿的实际情况，煤层埋藏较深，且煤层底板岩层属于中硬岩，本矿井第一水平运输大巷、主石门及总回风道服务年限超过30年，服务年限较长，故综合本矿巷道围岩的实际情况，选用半圆拱形断面。轨道大巷、主石门采用600轨距双轨运输，净断面9.7m 2，。胶带机巷道断面为半圆拱形，巷道采用树脂锚杆与喷射混凝土支护，巷道净端面8.2m 2。总回风道采用树脂锚杆与喷射混凝土支护，巷道净断面9.0m 2。
根据《煤矿安全规程》，人行道宽840mm ，非人行道一侧宽400mm ，及600mm 双轨巷道中心线距必须在1300mm 以上，所选巷道断面均满足要求。
为了减少煤柱损失提高采出率，利于灭灾并提高经济效益，根据所给地质条件及采矿工程设计规划，在该井田中设两条大巷，分别为运煤大巷，运料大巷。在第一开采水平中，把为该采区服务的运输大巷布置在煤层底板下方30m 的稳定岩层中，运料大巷均布置在煤层中。
2．确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较
首先确定回采巷道布置方式，由于地质构造简单，煤层赋存条件好，涌水量较小，瓦斯涌出量较大，直接顶较厚且易跨落。同时为减少煤柱损失，提高采出率，降低巷道维护费用，采用沿空掘巷的方式。
根据相关情况初步制定以下方案
两条岩石上山用于运煤和运料，一条煤层上山用于回风
方案优缺点：岩石工程量达，掘进费用高，联络石门长，但维护条件好，维护费用低，有利于通风，运输能力大
第六章 采区生产系统
确定采区生产系统，包括运煤、运矸、运料系统及通风系统。列表说明采区设备主要参数
1．生产系统
（1）运煤系统
在运输上山和运输巷内均铺设有刮板输送机。其运煤路线为：工作面运出的煤，经运输巷、运输上山到采区煤仓上口，通过采区煤仓在采区运输石门装车外运。最后一个区段工作面运出的煤，则有区段运输巷至运输上山，在运输上山铺设一台短刮板输送机，向上运至煤仓上口。 （2）运料排矸系统
运料排矸采用600mm 轨距的矿车和平板车。物料自下部车场3
，经运料大巷经轨道上山到上部车场，然后经回风巷送至采煤工作面。区段回风巷和运输巷所需的物料，自轨道上山经中部车场送入。掘进巷道时所出的煤和矸石，利用矿车从各平巷运出经轨道上山运至下部车场。 （3）通风系统
采煤工作面所需的新鲜风流，从副井进入，经运输大巷到达下部车场、轨道上山、中部车场分成两翼经下区段回风平巷、联络眼、区段运输巷到达工作面。从工作面出来的污风，经区段回风巷，流出风井。
掘进工作面所需的新鲜风流，从轨道上山经中部车场分两翼送至. 平巷内由局部通风机送往掘进工作面，污风流则从运输巷经运输上山回入采区回风石门。并设有专门的回风上山，更有利于矿井的通风。 2．采区设备参数 采煤机主要参数
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刮板输送机主要参数
转载机主要参数
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支架主要参数
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第七章 采区车场
选择采区上、中、下部车场形式。
按照轨道上山与上部区段回风巷（或回风石门）的连接方式不同，上部车场分为平车场、甩车场和转盘车场三类。
若轨道上山以水平的巷道与区段回风巷相连，绞车房布置在与回风巷同一水平的岩石中，则为上部平车场；若轨道上山以倾斜的甩车道与区段区段回风平巷相连为采区上部甩车场；转盘车场的特点是轨道上山与区段回风平巷呈十字形相交，利用转盘调车，即矿车提至转盘上，将转盘旋转90，再将矿车送入区段回风平巷。
采区上部平车场线路的特点是设置反向竖曲线，上山经反向竖曲线变平，然后设置平台，在平台上进行调运工作。根据提升方向与矿车在车场内运行方向来区分，平车场又可分为顺向和逆向车场两种形式。两种车场如何选择，主要根据轨道上山、绞车房及回风巷的相对位置决定。当车场巷道直接与回风道联系时可采用顺向平车场。当煤层群联合布置采区，且有采区回风石门与各煤层回风巷及总回风巷相联系时，可采用逆向平车场，有时也可用顺向平车场。
对于煤层轨道上山，为减少岩石工程量，可采用甩车场，并具有通过能力大，调车方便，劳动量小等优点；其缺点是绞车房布置在回风巷标高以上，当上部为采空区或松软的风化带时，绞车房维护比较困难，而且绞车房回风有一段下行风，通风条件较差。所以，当采区上部是采空区或为松软的风化带时，可选择平车场。此外，在煤层群联合布置时，回风石门较长，为便于与回风石门联系也多选用平车场，其他条件下，可选择甩车场。
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采区中部车场也同样采用甩车场形式。
采区下部车场的基本形式，按装车地点不同分为大巷装车、石门装车和绕道装车三种；按材料车场设置地点不同，又有顶板绕道和底板绕道两种。当煤层倾角在12°及以下是，采用底板绕道。本采区的下部车场根据条件可以大巷装车形式，由于煤层倾角为15°，故采用顶板绕道。但应注意轨道上山的起坡角，一般以不超过25°为宜。
大巷装车式下部车场的辅助提升车场为顶板绕道式：
第八章 采区主要技术经济指标
编制采区主要技术经济指标：包括采区走向长度、斜长、区断数目、采煤方法、采面长度、采区可采储量、生产能力、服务年限、 采区回采率、工作面回采率、采掘面头比等。 采区主要技术经济指标
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工作面主要技术经济指标
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工作面劳动组织表
第九章 课程设计总结
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这次《开采方法》课程设计在老师的悉心指导下，经过近两个礼拜的时间，我的设计内容全部完成，心情很是愉悦。在尾声中，我首先要感谢老师一丝不苟的悉心指导和谆谆教诲，另外，也要感谢我院在设计过程中给予帮助的老师们。
这次设计任务，煤层地质构造条件理想，我选择了煤层平均倾角为15°，生产能力为90万t/a的组合，在设计过程中，充分利用《开采方法》上所学知识，结合煤层构造实际情况，以安全第一和达产为原则，从技术上和经济上着手，设计出了一套在技术上可行的现代化大型矿井煤层群组带区开采方案。在这次设计过程中，我对工作面布置和回采巷道的设计有了更进一步的理解和认识，学到了很多知识，在以壹号图纸为画布手工绘制采区巷道布置平面图（1：5000）及其剖面图（1：2000）的过程中，从许多细节问题处达到了很多益处，同时增强了动手能力，使自己得到了又一次前所未有的锻炼。在编制课程设计说明书的过程中，对《开采方法》上所学知识又梳理了一遍，对煤矿方面的许多专业知识比以前的认识更深了，在以后的学习和工作中，必须深造。
通过这次课程设计，让我经历了一个矿井从设计到开采的全过程，这将是我以后学习和工作的财富。最后再次感谢指导我和帮助过我完成此次课程设计的老师们。
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