煤礦開采學(xué)整理

1、第一章煤田與礦區(qū)：在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，同一地質(zhì)時期形成并大致連續(xù)發(fā)育的含煤巖系分布區(qū)稱為煤田。統(tǒng)一規(guī)劃和開發(fā)煤田或其一部分則稱為礦區(qū)。井田：劃分給一個礦井（或露天礦）開采的那一部分煤田，謂之井田（礦田）。井田范圍：是指井田沿煤層走向的長度和傾向的水平投影寬度。礦井生產(chǎn)能力：一般是指礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力，以“Mt/a”表示。井田：根據(jù)礦井生產(chǎn)能力不同，我國把礦井劃分為大、中、小三種類型，稱為井型。大型礦井，生產(chǎn)能力在1.20Mt/a以上，其中3.00Mt/a及其以上的礦井又稱為特大型礦井；中型礦井，生產(chǎn)能力為0.45Mt/a到0.90Mt/a；小型礦井，生產(chǎn)能力為0.09Mt/a到0.30Mt/

2、a。剝采比：即每采一噸煤需要剝離多少平方米的巖石量。最大經(jīng)濟合理剝采比，就是按該剝采比開采的煤炭成本不大于用地下開采的煤炭成本。根據(jù)我國目前露天煤礦的技術(shù)條件和實際經(jīng)驗，最大經(jīng)濟合理剝采比一般對褐煤為6m3/t左右，對煙煤為8m3/t左右。礦山井巷：在煤礦地下開采過程中，為了提升、運輸、通風(fēng)、排水、動力供應(yīng)等需要而開掘的井筒、巷道和硐室總稱礦山井巷。礦山井巷種類很多，根據(jù)井巷的長軸線與水平面的關(guān)系，可以分為直立巷道（立井、暗立井），水平巷道（平硐、平巷與大巷、石門與煤門），傾斜巷道（斜井、采區(qū)上山下山、主要上下山、斜巷、硐室）。水平：通常將設(shè)有井底車場、階段運輸大巷并且擔(dān)負全階段運輸任務(wù)的水平

3、，稱為開采水平，簡稱水平。按其作用和服務(wù)的范圍不同，可將礦山井巷分為開拓巷道、準(zhǔn)備巷道和回采巷道三種類型。開拓巷道：一般來說,為全礦井、一個水平或若干采區(qū)服務(wù)的巷道,如井筒、井底車場、主要石門、運輸大巷和回風(fēng)大巷（或總回風(fēng)道 ）、主要風(fēng)井，稱為開拓巷道。準(zhǔn)備巷道：為一個采區(qū)或數(shù)個區(qū)段服務(wù)的巷道,如采區(qū)上下山、采區(qū)車場、采區(qū)硐室稱為準(zhǔn)備巷道?；夭上锏溃簝H為采煤工作面生產(chǎn)服務(wù)的巷道,如區(qū)段回風(fēng)平巷、開切眼（形成初始采場的巷道）叫做回采巷道。礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng)如下：1、運煤系統(tǒng):從采煤工作面25破落下的煤炭,經(jīng)區(qū)段運輸巷20,采區(qū)運輸上山14到采區(qū)煤倉12,在采區(qū)下部車場10內(nèi)裝車,經(jīng)開采水平運輸大巷

4、5,主要運輸石門4,運到井底車場3,由主井1提升到地面。2、通風(fēng)系統(tǒng):新鮮風(fēng)流從地面經(jīng)副井2進入井下,經(jīng)井底車場3,主要運輸石門4,運輸大巷5,采區(qū)下部材料車場11,采區(qū)軌道上山15,中部車場19,區(qū)段運輸巷20進入采煤工作面25。清洗工作面后,污風(fēng)經(jīng)區(qū)段回風(fēng)巷23,采區(qū)回風(fēng)石門17,回風(fēng)大巷8,回風(fēng)石門7,從風(fēng)井6排入大氣。3、運料排矸系統(tǒng):采煤工作面所需材料和設(shè)備,用礦車由副井2下放到井底車場3,經(jīng)主要運輸石門4,運輸大巷5,采區(qū)運輸石門9,采區(qū)下部材料車場11,由采區(qū)軌道上山15提升到區(qū)段回風(fēng)平巷23,再運到采煤工作面25。采煤工作面回收的材料、設(shè)備和掘進工作面運出的矸石,用礦車經(jīng)由與運

5、料系統(tǒng)相反的方向運至地面。4、排水系統(tǒng):排水系統(tǒng)一般與進風(fēng)風(fēng)流方向相反,由采煤工作面,經(jīng)由區(qū)段運輸平巷、采區(qū)上山、采區(qū)下部車場、開采水平運輸大巷、主要運輸石門等巷道一側(cè)的水溝,自流到井底車場水倉,再由水泵房的排水泵通過副井的排水管道排至地面。1-主井；2副井；3井底車場；4主要運輸石門；5運輸大巷；6風(fēng)井；7回風(fēng)石門；8回風(fēng)大巷；9采區(qū)運輸石門；10采區(qū)下部車場底板繞道；11采區(qū)下部材料車場；12采區(qū)煤倉；13行人進風(fēng)巷；14運輸上山；15軌道上山；16上山絞車房；17采區(qū)回風(fēng)石門；18采區(qū)上部車場；19采區(qū)中部車場；20區(qū)段運輸平巷；21下區(qū)段回風(fēng)平巷；22聯(lián)絡(luò)巷；23區(qū)段回風(fēng)平巷；24開切

6、眼；25采煤工作面第二章采場：用來直接大量采取煤炭的場所，稱為采場。采煤工作面：在采場內(nèi)進行回采的煤壁，稱為采煤工作面（也稱回采工作面）。實際工作中，采煤工作面與采場是同義語?；夭晒ぷ鳎涸诓蓤鰞?nèi)，采取煤炭所進行的一系列工作，稱為回采工作。采煤工藝：由于煤層的自然條件和采用的機械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，并且在進行的順序、時間和空間上必須有規(guī)律地加以安排和配合。這種在采煤工作面內(nèi)按照一定順序完成各項工序的方法及其配合，稱為采煤工藝。在一定時間內(nèi)，按照一定的順序完成回采工作各項工序的過程，稱為采煤工藝過程。采煤系統(tǒng)：回采巷道的掘進一般是超前于回采工作進行的。它們之間在時間上的配合以及

7、在空間上的相互位置關(guān)系，稱為回采巷道布置系統(tǒng)，也即采煤系統(tǒng)。采煤方法就是采煤系統(tǒng)與采煤工藝的綜合及其在時間和空間上的相互配合。但兩者又是互相影響和制約的。采煤工藝是最活躍的因素，采煤工具的改革，要求采煤系統(tǒng)隨之改變，而采煤系統(tǒng)的改變也會要求 采煤工藝做相應(yīng)的改革。事實上，許多種采煤方法正是在這種相互推動的過程中得到改進和發(fā)展，甚至創(chuàng)造了新的采煤方法。壁式體系采煤法主要特點：1、通常具有較長的工作面長度，我國一般為120180m，但也有較短的80120m，或更長的180240m。先進采煤國家其工作面長度多在200m以上。2、在采煤工作面兩端至少各有一條巷道，用于通風(fēng)和運輸。3、隨采煤工作面推進，

8、應(yīng)有計劃地處理運出采場。4、采下的煤沿平行于采煤工作面的方向運出采場。第三章滾筒的位置和旋轉(zhuǎn)方向：普采面單滾筒采煤機的滾筒一般位于機體靠近輸送機平巷一端,這樣可縮短工作面下切口的長度,使煤流盡量不通過機體下方,有利于工作面技術(shù)管理。滾筒的旋轉(zhuǎn)方向?qū)Σ擅簷C運行中的穩(wěn)定性、裝煤效果、煤塵產(chǎn)生量及安全生產(chǎn)影響很大。單滾筒采煤機的滾筒旋轉(zhuǎn)方向與工作面方向有關(guān)。當(dāng)我們面向回風(fēng)平巷站在工作面時,若煤壁在右手方向,則為右工作面；反之為左工作面。右工作面的單滾筒采煤機應(yīng)安裝：左螈旋滾筒,割煤時滾筒逆時針旋轉(zhuǎn)；左工作面安裝右螺旋滾筒,割煤時順時針旋轉(zhuǎn)(下圖)。這樣的滾筒旋轉(zhuǎn)方向,有利于采煤機穩(wěn)定運行。當(dāng)采煤機上

9、行割頂煤時,其滾筒截齒自上而下運行,煤體對截齒的反力是向上的,但因滾筒的上方是頂板,無自由畫,故煤體反力不會引起機器震動。當(dāng)機器下行割底煤時,煤體反力向下,也不會引起震動,并且下行時負荷小,也不容易產(chǎn)生“啃底”現(xiàn)象。這樣的轉(zhuǎn)向還有利于裝煤,產(chǎn)生煤塵少,煤塊不拋向司機位置。移架方式：我國采用較多的移架方式有三種：單架依次順序式,又稱單架連續(xù)式,支架沿采煤機牽引方向依次前移,移動步距等于截深,支架移成一條直線,該方式操作簡單,容易保證規(guī)格質(zhì)量,能適應(yīng)不穩(wěn)定頂板,應(yīng)用比較多；分組間隔交錯式,該方式移架速度快,適用于頂板較穩(wěn)定的高產(chǎn)綜采面；成組整體依次順序式,該方式按順序每次移一組,每組二三架,一般由

10、大流量電液閥成組控制,適用煤層地質(zhì)條件好、采煤機快速牽引割煤的日產(chǎn)萬噸綜采面。我國采用較多的分段式移架屬于依次順序式?？梢赃@樣記：n 單架依次順序式：多采用，利于頂板管理；n 分組間隔交錯式：產(chǎn)量高，移速快；n 成組整體依次順序式：23架一組，好頂板。采煤工藝方式的選擇適于采用綜采綜采工藝的條件：煤層地質(zhì)條件較好、構(gòu)造少，上綜采后能很快獲得高產(chǎn)、高效；某些地質(zhì)條件特殊，但上綜采后仍有把握取得較好的經(jīng)濟效益。普采對地質(zhì)變化的適應(yīng)性比綜采強，工作面搬遷容易。對推進距離短、形狀不規(guī)則、小斷層和褶曲較發(fā)育的工作面，綜采優(yōu)勢難以發(fā)揮，而采用普采則可取得較好的效果。與綜采相比，普采操作技術(shù)較易掌握，組織生

11、產(chǎn)比較容易。炮采工藝的主要優(yōu)點是技術(shù)裝備投資少，適應(yīng)性強，操作技術(shù)較容易掌握，生產(chǎn)技術(shù)管理比較簡單是我國目前采用依然較多的一種采煤工藝。采煤工作面作業(yè)規(guī)程的內(nèi)容1、工作面的位置、范圍、與臨近工作面的關(guān)系及地面概況等一般情況；2、地質(zhì)情況，包括可采儲量、煤層厚度和傾角、頂?shù)装鍘r性、地質(zhì)構(gòu)造、水文情況等；3、采煤方法有關(guān)內(nèi)容，包括巷道及工作面布置圖、有關(guān)參數(shù)、機械設(shè)備、工藝方式、各生產(chǎn)系統(tǒng)；4、繪制循環(huán)圖表、勞動組織和技術(shù)經(jīng)濟圖表；5、安全技術(shù)措施。第五章說明傾斜分層走向長臂下行垮落采煤方法的工藝特點一、頂分層回采工藝特點頂分層采煤工作面的頂板是煤層的原生頂板，其采煤工藝與中厚煤層長壁采煤法基本相

12、同，只了要為下部分層鋪設(shè)假頂或形成再生頂板的工作。1、人工假頂 a. 竹笆、荊笆假頂; b.金屬網(wǎng)假頂; c.塑料網(wǎng)假頂2、再生頂板二、假頂下采煤工藝的特點1、假頂下的支護和頂網(wǎng)管理2、假頂下的放頂工藝3、分層采高的控制第七章放頂煤采煤法概念：在緩斜厚煤層的底部（或煤層上部某一范圍的底部）布置長壁 工作面用常規(guī)方法進行采煤，隨該工作面推進，利用礦山壓力或人工破碎方法，將頂煤破碎，而后將頂煤放出，由采面運出。預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開采：首先沿煤層頂板布置一個普通長壁工作面（頂分層開采），而后沿煤層底板布置放頂煤工作面，將兩個工作面之間的頂煤放出。放頂煤采煤法主要優(yōu)點：1、單產(chǎn)高；2、效率高；3、成

13、本低；4、巷道掘進量小；5、減少了搬家倒面次數(shù)，節(jié)省了采煤工作面的安裝和搬遷費用；6、對煤層厚度變化和地質(zhì)構(gòu)造適應(yīng)性強。放頂煤采煤法主要缺點：煤損多，易發(fā)火，煤塵大，瓦斯易積聚。試分析綜采放頂煤技術(shù)對厚煤層開采的適應(yīng)性1. 煤層厚度：一般認為一次采出的煤層厚度以610m為佳。頂煤厚度過小易發(fā)生超前冒頂，增大含矸量；煤層太厚破壞不充分，會降低采出率。2.煤層的可放性：煤質(zhì)松軟，層理節(jié)理發(fā)育。煤質(zhì)中硬，f < 2最好。個別f = 3.1 3.9，層理節(jié)理發(fā)育亦可；3.煤層傾角：不宜太大，緩傾斜煤層中一般<15度，太大影響支架的穩(wěn)定性，25度30度煤層中也試驗成功；4.煤層結(jié)構(gòu)

14、：過厚過硬的夾矸影響頂煤放落，單層夾矸厚大于0.5m或f大于 3要采取措施頂煤中的夾矸總厚度不宜大于頂煤厚度的10% 15%；5.頂板條件：頂板巖性最理想的條件是基本頂I、 II級，直接頂有一定厚度，采空區(qū)不懸頂，冒落后松散體基本充滿采空區(qū)；6.地質(zhì)構(gòu)造：煤層厚度變化大，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層切割塊段，階段煤柱等無法應(yīng)用分層長壁采煤法時，可放頂煤；7.自然發(fā)火、瓦斯及水文地質(zhì)條件。第十章采煤方法的發(fā)展方向（1）不斷改進采煤工藝，發(fā)展機械化；（2）改進巷道布置，優(yōu)化采區(qū)系統(tǒng)和參數(shù)；（3）緩斜、傾斜厚煤層開采：大采高綜采一次采全厚 ；厚煤層放頂煤采煤法 ；傾斜分層下行垮落采煤法 （4）薄煤層機械化開采

15、；（5）無煤柱護巷技術(shù)； （6）急斜煤層開采技術(shù)；（7）三下”采煤問題中充填采礦方法 ；（8）連續(xù)采煤機為特征的柱式體系采煤法；（9）采煤工藝是采煤方法的核心，改善采煤工藝主要依賴于回采設(shè)備(尤其是支護、采煤設(shè)備)的改進。 （10）用系統(tǒng)發(fā)展的觀點分析采煤方法的各項參數(shù)及其優(yōu)化組合，發(fā)展采煤方法選擇及優(yōu)化設(shè)計的方法，把采煤方法的研究和完善提高到一個新水平。第十一章準(zhǔn)備方式：準(zhǔn)備巷道的布置方式稱準(zhǔn)備方式。合理準(zhǔn)備的準(zhǔn)備方式應(yīng)遵循以下幾項原則：有利于礦井合理集中生產(chǎn),使采準(zhǔn)巷道系統(tǒng)有合理的生產(chǎn)能力和增產(chǎn)潛力；保證具備完善的生產(chǎn)系統(tǒng),有利于充分發(fā)揮機電設(shè)備的效能,并為采用新技術(shù)、發(fā)展綜合機械化和自動

16、化創(chuàng)造條件 力求在技術(shù)和經(jīng)濟上合理,盡量簡化巷道系統(tǒng),減少巷道掘進和維護工程量,減少沒備占用臺數(shù)和生產(chǎn)費用,便于采掘正常銜接；煤炭損失少,有利于提高采出率；安全生產(chǎn)條件好,符合煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。準(zhǔn)備方式的分類：一、按煤層賦存條件采區(qū)式、盤區(qū)式與帶區(qū)式準(zhǔn)備二、按開采方式上山采 (盤)區(qū)與下山采(盤)區(qū)準(zhǔn)備三、按采區(qū)上 (下)山的布置單翼采區(qū)、雙翼采區(qū)與跨多上山采區(qū)準(zhǔn)備四、按煤層群開采時的聯(lián)系單層準(zhǔn)備與聯(lián)合準(zhǔn)備第十二章開采煤層群時，各煤層的開采順序有下行式和上行式兩種。先采上煤層（組）后采下煤層（組）稱下行式開采順序。反之，則稱為上行式開采順序。合理的煤層開采順序：在考慮煤層采動影響關(guān)系的前

17、提下，保證開采水平、采區(qū)、采煤工作面的正常接替，保證礦井持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，最大限度地采出煤炭資源；減少巷道掘進機維護工作量，合理集中生產(chǎn)，充分發(fā)揮設(shè)備能力，提高技術(shù)經(jīng)濟效益；便于防治災(zāi)害，保證生產(chǎn)安全可靠。第十五章采區(qū)設(shè)計的依據(jù)：1、已批準(zhǔn)的采區(qū)地質(zhì)報告：地質(zhì)說明書和附圖；2、根據(jù)礦井生產(chǎn)、接替和發(fā)展對所設(shè)計采區(qū)要求。采區(qū)設(shè)計的步驟：1、認真學(xué)習(xí)黨和國家有關(guān)煤礦生產(chǎn)、建設(shè)的方針政策，并了解局、礦對采區(qū)設(shè)計的具體要求和規(guī)定。（簡單化即為：了解具體要求和規(guī)定；）2、明確設(shè)計任務(wù)，掌握設(shè)計依據(jù)；3、深入現(xiàn)場，調(diào)查研究；4、研究方案，編制設(shè)計；5、審批方案設(shè)計；6、進行施工圖設(shè)計。第十六章第三節(jié) 開拓方式

18、的概念及分類概念：在一定的井田地質(zhì)、開采技術(shù)條件下，礦井開拓巷道可有多種布置方式，開拓巷道的布置方式通常稱為開拓方式。分類：一、按井筒（硐）形式：立式開拓、斜井開拓、平硐開拓、綜合開拓。二、按開采水平數(shù)目：單水平開拓（井內(nèi)只設(shè)1個開采水平）；多水平開拓（井田內(nèi)設(shè)2個及2個以上開采水平）。三、按開采準(zhǔn)備方式：上山式、上下山式及混合式。（1）上山式開采。開采水平只開采上山階段，階段內(nèi)一般采用采區(qū)式準(zhǔn)備。（2）上下山式開采。開采水平分別開采上山階段及下山階段，階段內(nèi)采用采區(qū)式準(zhǔn)備或帶區(qū)式準(zhǔn)備；近水平煤層，開采水平分別開采井田上山部分及下山部分，采用盤區(qū)式或帶區(qū)式準(zhǔn)備。（3）上山及上下山混合式開采。上

19、述方式的結(jié)合應(yīng)用。四、按開采水平大巷布置方式：（1）分煤層大巷，即在每個煤層設(shè)大巷；（2）集中大巷，在煤層群集中設(shè)置大巷，通過采區(qū)石門與各煤層聯(lián)系；（3）分組集中大巷，即對煤層群分組，分組中設(shè)集中大巷。第十八章第一節(jié) 開采水平的劃分及上下山開采開采水平的尺寸以水平垂高(或稱水平高度)表示。水平垂高是指該水平開采范圍的垂高。若一個開采水平只開采一個上山階段,階段的垂高就是水平的垂高,通常所說的水平高度,如不附加說明,即指階段高度。若一個水平開采上山各一個階段,水平垂高就應(yīng)是這兩個階段的總垂高。在極少數(shù)情況下,一個開采水平開采兩個上山階段(此時要在上階段下部設(shè)輔助水平),水平垂高就應(yīng)包括兩個上山階

20、段的垂高。合理的水平垂高合理的開采水平垂高應(yīng)以合理的階段垂高(斜長)為前提，并使開采水平有合理的服務(wù)年限，有利于礦井水平和采區(qū)的接替，還要有較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。合理的水平垂高應(yīng)注意滿足以下要求。 (一)具有合理的階段斜長；(二)具有合理的區(qū)段數(shù)目；(三)要有利手采區(qū)的正常接替；(四)要保證開采水平有合理的服務(wù)年限及足夠的儲量；(五)經(jīng)濟上有利的水平垂高。第二節(jié) 開采水平大巷的布置一、對大巷布置的一般要求大巷的主要任務(wù)是擔(dān)負煤矸、物料和人員的運輸,以及通風(fēng)、排水、敷設(shè)管線。對大巷的基本要求是便于運輸,利于掘進和維護,能滿足礦井通風(fēng)安全的需要。根據(jù)礦井生產(chǎn)能力和礦井地質(zhì)條件的不同,大巷可采用不同的

21、運輸方式和設(shè)備,而不通的運輸設(shè)備又對大巷提出拉不同的要求。（一）大巷的運輸方式和設(shè)備我國各類井型礦井的大巷設(shè)備一般采用礦車運輸。少數(shù)大中型礦井大巷采用膠帶輸送機運煤，而矸石、物料仍采用礦車運輸。（二）大巷的巷道斷面和支護大巷的斷面要能滿足運輸、通風(fēng)、行人和管纜敷設(shè)的需要,符合<煤礦安全規(guī)程)的規(guī)定。（三）大巷的方向和坡度第十九章第二節(jié) 井底車場形式及其選擇由于井筒形式、提升方式、大巷運輸方式及大巷距井筒的水平距離等不同,井底車場的形式也各異。按照礦車在井底車場內(nèi)的運行特點,井底車場可分為環(huán)行式和折返式兩大類型。固定式礦車運煤時,兩類車場均可選用,底卸式礦車運煤時,則一般用折返式車場。井底車場可分為環(huán)形式、折返式兩大類，固定式礦車運煤時，兩大類都可用，底卸式礦車運煤時，一般為折返式井底車場。一、固定式礦車運煤時井底車場形式1、環(huán)形式井底車場a.立井環(huán)形式井底車場臥式、斜式、立式、刀式b.斜井環(huán)形式井底車場2、折返式井底車場a.立井折返式井底車場梭式車場、盡頭式車場b.斜井折返式井底車場二、底卸式礦車運煤時井底車場1、底卸式礦車卸煤原理2、盡頭式車場3、梭式車場三、小型礦井井底車場形式1、小型立井井底車場形式環(huán)形式、折返式、梭式車場、盡頭式車場2、小型斜井井底車場形式甩車場、平車場四、大巷膠帶機運煤的井底車場大巷膠帶機運煤的井底車場五