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1、第一章 煤矿开采的基本概念 第一节 煤田开发的概念,一、煤层的赋存特征及影响开采的地质因素1、煤田：同一地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区。1）面积：由几十到数千平方公里。2）储量：数亿吨到数百上千亿吨3）层数：数层到数十层根据国家经济的需要、行政管理和地质构构造，需把煤田进一步划分。,2、煤层的结构,根据煤层中有无稳定的夹矸层，将煤层分为两类：（1）简单结构煤层：不含夹矸层，但可能有较小的矿物质透镜体和结核。（2）复杂结构煤层：含有较稳定的夹矸层，少则12层，多则数层。,3、按倾角分类,根据开采技术条件煤层按倾角分类：近水平煤层 45,4、按厚度分类：,煤层的厚度：指煤层顶底板之间
2、的法线距离。根据开采技术条件煤层按厚度分类：薄煤层 M3.5,二、矿区开发,大煤田 矿区 井田小煤田 井田（注：大矿区也可开发几个小煤田）矿区：统一规划和开发的煤田或其一部分。1、矿区开发 根据储量、赋存条件、煤炭市场需求量和投资环境等情况，确定矿区规模、划分井田，规划井田开采方式，规划矿井或露天矿建顺序，确定矿区附属企业的类别、数目和生产规模，建设过程等，总称为矿区开发。,2、矿区煤田构成分类,1）单一煤田矿区，例：平顶山煤田、抚顺煤田、徐州煤田等。徐州局：2064km2，开采史116年。2）两个煤田矿区，例：北票等矿区。3）多个煤田矿区，例：六盘水矿区。4）部分煤田矿区，例：南桐矿区、松藻
3、矿区、铜川矿区、韩城矿区等。,3、矿区规模：矿区均衡生产时期的生产能力。,按矿区设计生产能力（万t/a）划分为：特大型矿区：10003000万t/a，重点煤矿15处，占14.4%大型矿区：5001000万t/a，重点煤矿18处,占17.3%中型矿区：300500万t/a，重点煤矿19处,占18.3%小型矿区：300万t/a，重点煤矿52处，占50%,三、井田,矿井：形成地下煤矿生产系统的井巷、硐室、装备、地面建筑物和构筑物的总称。井田：划规一个矿井开采的部分煤田。煤田划分为井田。,四、矿井设计生产能力与井型,1、矿井设计生产能力：是设计规定的矿井在单位时间内采出的煤炭数量。Mt/a；2、矿井核
4、定生产能力：矿井经过技术改造，核定后的生产能力，万t/a。3、矿井年产量：是矿井每年实际产出的煤炭数量。以Mt/a表示；,4、矿井井型：根据矿井设计生产能力不同而划分的矿井类型。我国将矿井分为大、中、小三种类型，一般分为：特大型矿井：300、400、500、600万t/a及以上；大型矿井：120、150、180、240万t/a；中型矿井：45、60、90万t/a；小型矿井：30万t/a以下。,五、地下开采与露天开采,1、地下开采：通过由地下开掘井巷采出煤炭的方法称为地下开采。2、露天开采：直接从地表揭露并采出煤炭的方法称露天开采。重点煤矿104处，地下开发91处，占87.5%，露天矿：平朔、准
5、格尔、霍林河、新疆南部等14处，设计能力4300万t/a，占总设计能力的8.5%。,第二节井田内的划分及开采顺序,一、井田尺寸要保证井田要有合理的走向长度 小型矿井井田走向 1.5 km 中型矿井井田走向 4 km 大型矿井井田走向 8 km 特大型矿井井田走向 10 15 km 井田的倾斜宽度是井田沿煤层倾斜方向的水平投影宽度。一般为数公里，最大可达10公里或更大。,一、井田划分为阶段和水平,（一）阶段：在井田范围内，沿煤层倾斜方向，按一定标高将煤层划分为若干平行于走向的长条形，每一个长条形叫一个阶段。,阶段的开采顺序：下行式,1、范围：,阶段的走向长：等于井田的走向长阶段垂高：缓倾斜煤层。
6、倾斜煤层原设计规范规定为150250米。实际现场统计达到290430米，现正在报批的新设计规范在原基础上提高到200350米。急倾斜煤层阶段垂高为100150米，近年来，也有逐步扩大的趋势。阶段斜长：阶段斜长一般为几百米至上千米随着强力胶带运输机和大型防爆绞车的大量应用，近年来，阶段斜长增长量很大,阶段下部布置运输大巷,阶段上部布置回风大巷，形成独立的运输和通风系统。,2、阶段的特征：,（二）水平,1、水平 常指某一标高的水平面。表示：标高、开采顺序及用途（1）0、-200、-500水平等（2）矿井生产中，表示开采顺序，又称第一水平、第二水平（3）矿井生产中，常把运输大巷所在的水平称运输水平；
7、回风大巷所在的水平称回风水平。,2、开采水平（简称水平）：布置有井底车场、主要阶段运输大巷，并担负全阶段运输任务的水平。3、阶段与水平区别阶段是井田一部分范围，水平假想的水平面。广义的水平：不仅表示某一标高的水平面，又包括所服务的阶段。,二、阶段内的再划分,1、采区：在阶段范围内，沿走向把阶段划分为具有独立生产系统的块，每一块叫一个采区。,阶段划分为采区，采区划分为区段,（一）采区式,2、区段：在采区内沿倾斜方向划分的开采块段。,区段下部有区段运输平巷区段上部有区段回风平巷区段平巷通过采区运输上山和轨道上山与开采水平大巷相连，构成生产系统。3、走向长壁工作面：工作面沿倾斜布置，沿走推进。,采区
8、斜长=阶段斜长（可达1000m）采区走向=400m2000（5000）m,（二）分段式,1、分段：在阶段范围内沿煤层的倾斜方向将煤层划分为若干平行煤层走向的长条，每个长条称为分段。分段倾斜长度=一个工作面的长度分段走向长度=井田走向长,2、分段式与分区式比较其优缺点,3、适用：地质构造简单、走向短 的井田，很少用；,（三）分带式,1、分带：沿煤层走向把阶段划分为若干倾斜长条，每一个长条叫一个分带。由若干分带组成，并具有独立生产系统的区域叫带区,倾斜长壁工作面：工作面沿走向布置，沿倾向推进。,2、分带式与分区式比较其优缺点,3、适用条件：一般用于12地质构造简单煤层。,三、井田直接划分为划分为盘
9、区或带区,盘区：开采近水平煤层时，通常，依煤层的延展方向布置大巷，在大巷两侧划分若干具有独立生产系统的块段。盘区走向长=80012002000m 倾斜长=10001500m,第三节矿井生产的概念,一、矿山井巷,1-立井，2-斜井，3-平硐，4-暗立井，5-溜井，6-石门，7-上山，8-下山，9-风井 10-岩石平巷，12-煤层平巷，,1、矿山井巷 为进行采矿，在地下开掘的井筒、巷道和硐室的总称。2、按倾角分类：垂直井巷：巷道的长轴线与水平面垂直。倾斜井巷：巷道的长轴线与水平面有一定夹角。水平井巷：巷道的长轴线与水平面近似平行。,1）立井（竖井）：在地层中开凿的直通地面的垂直巷道。位置：一般位于
10、井田中央 作用：主立井（主井）：用于提升煤炭。副立井（副井）：用于行人、运料、通风、排放矸石。风井、排水井、充填井。2）暗立井：无直通地面的出口的垂直巷道 位置：两水平之间 作用：主暗立井，副暗立井3）溜井：用于自上而下溜煤的垂直巷道。溜煤眼：长度短，直径小的溜井。,垂直井巷,水平巷道,1）平硐：在地层中开凿的直通地面的水平巷道作用：主平硐，副平硐2）石门：无直接地面出口，垂直或斜交于煤层走向，在岩层中开掘的水平巷道,水平巷道,3）煤门：无直接地面出口，垂直或斜交于煤层走向，在煤层中开掘的水平巷道4）平巷：无直接地面出口，沿煤层走向开掘的水平巷道,阶段大巷 为一个开采水平或阶段服务的水平巷道阶
11、段大巷：阶段运输大巷 阶段回风大巷。区段平巷 为一区段服务的水平巷道 区段平巷：区段运输平巷 区段回风平巷,倾斜巷道,1）斜井：在地层中开凿的直通地面的倾斜巷道作用：主斜井 用于提升煤炭 副斜井 用于行人、提升矸石、通风 通风斜井 用于通风（一般在井田浅部）2）暗斜井：在地层中开凿的无地面出口，担负相邻水平联系的倾斜巷道作用：暗主斜井 用于提升煤炭 暗副斜井 用于行人、提升矸石、通风,上下山采区,上山采区 位于开采水平以上的采区下山采区 位于开采水平以下的采区,3）上山：位于开采水平以上，为本水平或采区服务的倾斜巷道。4）下山：位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道。同上山（无主要下山
12、）,倾斜巷道,5）开切巷：在煤层中开掘的由运输顺槽联通回风顺槽的倾斜巷道6）分带斜巷：沿煤层开拓为一个条带工作面服务的巷道。用途：运输斜巷 运料斜巷,3、按井巷作用和服务范围分：1）开拓巷道：为全矿、一个水平或若干采区服务的井巷。服务时间长。1030a或以上。2）准备巷道：为一个采区服务的巷道。在采区范围内，从掘好的开拓巷道至区段的通路。T35a。,3、回采巷道：为回采工作面生产直接服务的巷道。T=0.51.0a,二、矿井生产系统,1、矿井巷道的开掘顺序原则：尽量采用平行作业；尽快沟通风路。2、矿井主要生产系统1）运煤系统 2）通风系统3）运料排矸系统4）排水系统 5）动力供应（电、压风）6）
13、通讯、监测系统,作业,1.说明下列井巷名称：（1）立井、暗立井（2）斜井、暗斜井（3）平硐、岩石平巷、岩门（4）采区上山、采区下山,三、开采顺序,1、采区、盘区或带区开采顺序1）前进式开采：自井筒或主平硐附近向井田边界方向依次开采各采区、盘区或带区的开采顺序称为采区、盘区或带区前进式开采顺序。2）后退式开采：自井田边界向井筒或主平硐方向依次开采各采区、盘区或带区的开采顺序称为采区、盘区或带区后退式开采顺序。,3)前进式开采特点,有利减少矿井建设的初期工程量和初期投资，缩短建井期，使矿井能够尽快投产。采掘相互有一定的影响，大巷维护困难，维护费用较高；风量有一定泄漏。后退式开采特点与前进式相反。我
14、国煤矿阶段内采区、盘区或带区间采用前进式开采顺序，对与大巷已经开掘完毕的下山阶段，可以采用采区、盘区或带区间后退式开采顺序。,2、采区、盘区或带区内工作面开采顺序,1）工作面后退式开采顺序：由采区走向边界附近向采区上山或盘区主要运煤巷道方向推进的开采顺序。,可预先探明煤层的赋存情况，采掘不存在相互影响，回采巷道容易维护，漏风少，在我国广泛应用。,2)工作面前进式开采顺序：,工作面由采区上山或盘区主要运煤巷道向采区边界方向推进的开采顺序。,特点：少掘巷，采出率高；不能预先探明煤层的赋存情况；要求专门支护技术，采煤和形成回采巷道相互影响大；容易漏风；我国少用。,3）采面往复式,同一煤层上下工作面或
15、带区内相邻工作面分别采用前进式和后退式开采顺序。优点：缩短搬家距离；采出率高；少掘巷道。,3、阶段间开采顺序,1）阶段间下行式开采顺序：先采标高高的阶段，后采标高低的阶段。下行式开采顺序可以减少建井初期工程量和初期资金投入，缩短建井期，并且有利于阶段内煤层保持稳定。2）阶段间上行式开采顺序：先采标高低的阶段，后采标高高的阶段。我国常采用阶段下形式开采顺序，近水平煤层上下阶段往往采用同时回采，煤层倾角较小时，为了上阶段排水，阶段间可以采用上行开采顺序。,4、区段间开采顺序,1）区段间下行式开采顺序：先采标高高的区段，后采标高低的区段。2）区段间上行式开采顺序：先采标高低的区段，后采标高高的区段。
16、下行式开采顺序有利于区段内煤层保持稳定，对上山采区，有利于减少新风在上山中漏风，对下山采区，区段间上行式开采顺序有利于泄水。我国常采用区段下行式开采顺序，近水平煤层区段间也可以采用上行开采顺序。,5、煤层间、厚煤层分层间及煤组间开采顺序,下行式开采顺序：先采标高高的煤层、煤组，后采标高低的煤层、煤组。反之称为上行式开采顺序。生产矿井常采用下行式开采顺序，采用水砂充填法开采厚煤层时，厚煤层个分层采用上行式开采顺序。,第四节采煤方法的分类,1、采煤工艺：采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。2、采煤系统：采煤系统是指采区内的巷道布置系统以及为了正常生产而建立的采区内用于运输
17、、通风等目的的生产系统。3、采煤方法：采煤方法是指采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间、空间上的相互配合。不同采煤工艺与采区内相关巷道布置的组合，构成了不同的采煤方法。,水平分层,采煤方法分类,一、壁式体系采煤法,壁式体系采煤法一般以长壁工作面采煤为主要特征，是目前我国应用最普遍的一种采煤方法，其产量约占到国有重点煤矿产量的95%以上。,1、壁式采煤法的特点,（1）在采煤工作面的两端各至少布置一条巷道，构成完整的生产系统。（2）采煤工作面长度较长，一般在80250m以上。（3）工作面运煤的刮板输送机与工作面平行。（4）随着采煤工作面不断向前推进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈。,2、采煤
18、方法分类,按倾角分：近水平煤层采煤法 缓倾斜煤层采煤法 倾斜煤层采煤法 急倾斜煤层采煤法按厚度分：薄煤层采煤法 中厚煤层采煤法 厚煤层采煤法、,按采煤工艺分：,爆破采煤法普通机械化采煤法综合机械化采煤法按采空区处理方法分:（老塘）垮落采煤法 刀柱（煤柱支撑）法 充填采煤法按推进方向分:走向长壁采煤法 倾斜长壁采煤法（俯斜，仰斜）,单一长壁垮落采煤法,(a)走向长壁，(b)倾斜长壁（仰斜），(c)倾斜长壁（俯斜）,刀柱（煤柱支撑）法,厚煤层整层放顶煤开采,厚煤层整层开采：放顶煤开采（3.55m）下限,倾斜分层将厚煤层分成若干与煤层层面相平行的分层，然后逐层开采。水平分层将厚煤层分成若干与水平面相平行的分层，然后逐层开采。斜切分层将厚煤层分成若干与水平面成一定角度（2530）的分层，然后逐层开采。,按厚煤层分层方法分：,倾斜分层,厚煤层分层间开采顺序：下行式和上行式一般为下行式,水平分层与斜切分层,二、柱式体系采煤法,柱式体系采煤法又称为短壁体系采煤法，是以房、柱间隔采煤为主要特征，常见的有巷柱式、房式、房柱式采煤法。,二、柱式体系采煤法,特点：煤房比较窄 57m 采掘合一 采场内煤的运输方向垂直煤壁。通风条件差 煤柱支撑顶板 适用条件：埋藏浅(压力小)，近水平(机械化柱式采煤)。薄及中厚煤层，顶板较好，沼气少，,房柱式采煤法,
