煤礦開采學(xué)1教學(xué)文稿

煤礦開采學(xué)1四、課程的基本要求1、了解煤田劃分井田的方法；掌握礦井儲量的分類、礦井生產(chǎn)能力確定的原則、井田開拓方式分類和井田開拓解決的主要問題。2、掌握立井、斜井、平硐開拓方式的特點及適用條件。3、掌握階段劃分、開采水平設(shè)置、上下山開采、大巷布置、采掘三量管理的基本理論和方法。4、掌握井底車場線路及硐室組成、要求及調(diào)車方式。5、了解礦井開拓延深及技術(shù)改造的方法和內(nèi)容。6、掌握礦井開采設(shè)計的基本理論與方法。7、掌握準(zhǔn)備方式的類型及適用條件。8、掌握準(zhǔn)備巷道布置的基本理論，掌握采區(qū)、盤區(qū)、帶區(qū)設(shè)計及技術(shù)參數(shù)確定的方法；了解準(zhǔn)備方式的改革及發(fā)展趨勢。9、

掌握采區(qū)車場的設(shè)計方法和軌道線路設(shè)計的基礎(chǔ)知識。10、掌握不同采煤工藝方式的裝備、裝備配套原則、工藝過程、工藝技術(shù)管理及參數(shù)確定方法、適用條件及選擇采煤工藝方式的依據(jù)。11、掌握單一長壁采煤法回采巷道布置的基本理論和方法。12、掌握厚煤層傾斜分層長壁采煤法巷道布置及工藝過程。13、掌握放頂煤采煤法的基本理論、巷道布置、技術(shù)參數(shù)和工藝過程。14、掌握急傾斜煤層開采的基本理論、不同采煤方法的巷道布置、技術(shù)參數(shù)、工藝過程及適用條件。15、掌握選擇采煤方法的原則，了解采煤方法的發(fā)展趨勢。五、課程的教學(xué)內(nèi)容（一）課堂講授的教學(xué)內(nèi)容1、礦井開采的基本概念2、井田開拓煤田開發(fā)，井田開拓方式，井田開拓的基本問題，井底車場，礦井開拓延深與技術(shù)改造，礦井開采設(shè)計。3、準(zhǔn)備方式準(zhǔn)備方式分類，準(zhǔn)備巷道布置及參數(shù)分析，采區(qū)車場。4、采煤方法1）單一長壁采煤法2）傾斜分層采煤法3）放頂煤采煤法4）急傾斜煤層采煤法5、長壁工作面采煤工藝采煤工藝方式及裝備配套，采煤工藝技術(shù)管理及設(shè)計。（三）實驗課的教學(xué)內(nèi)容1、平硐、斜井、立井開拓方式及井底車場2、石門盤區(qū)、上山盤區(qū)、厚煤層分層開采采區(qū)或帶區(qū)巷道布置3、長壁工作面布置及采煤工藝過程4、回采巷道布置5、急傾斜煤層采煤方法

《煤礦開采學(xué)》課程學(xué)時分配內(nèi)容講課課堂討論錄象課實驗實習(xí)小計（一）總論4

（二）井田開拓242

（三）準(zhǔn)備方式122

（四）采煤方法262

合計666

72

六、主要參考書1．煤礦開采學(xué)(修訂本)，徐永坼，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.82．中國采煤方法，陳炎光，徐永坼，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1991.83．中國采煤方法圖集，徐永坼，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，19904．中國采煤學(xué)，張先塵，錢鳴高，煤炭工業(yè)出版社，2003.85．中國煤礦高產(chǎn)高效技術(shù)，徐永圻，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001八、評價方式1、閉卷考試（筆試）占80%2、平時作業(yè)與測驗占20%九、說明1、隨著煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，講課過程中應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充一些新的內(nèi)容；2、課程結(jié)束后，進(jìn)行兩周的課程設(shè)計；3、課程設(shè)計完成后，進(jìn)行四周的生產(chǎn)實習(xí)。小結(jié)：1.課程的性質(zhì)、目的及任務(wù)2.課程的基本要求3.課程的教學(xué)內(nèi)容4.主要參考書5.考核評價方式煤炭工業(yè)以開采煤炭為目的煤炭開采地下開采9394%

露天開采67%

主要講授煤炭現(xiàn)代地下開采的基本知識。讓學(xué)生掌握煤礦現(xiàn)代地下開采的基本知識。煤礦開采學(xué)——研究礦山開采技術(shù)及其內(nèi)部規(guī)律性的綜合性技術(shù)科學(xué)?！睹旱V開采學(xué)》總論采礦學(xué)課程的特點：專業(yè)性強(qiáng)；發(fā)展變化快，實踐性強(qiáng)，時空關(guān)系強(qiáng)；名詞概念多；綜合性強(qiáng)——運(yùn)用各種科學(xué)技術(shù)綜合解決問題。教學(xué)方法：課堂講授、模型、實習(xí)、討論。要求：掌握采礦工程師的基本理論和技能，學(xué)而優(yōu)則用，學(xué)而優(yōu)則創(chuàng)。記筆記；自學(xué)；閱讀參考書；提出新采礦方法。煤礦地下開采的特點(1)受資源賦存條件的制約(2)工作場所不斷移動(3)復(fù)雜的生產(chǎn)和管理系統(tǒng)(4)必須設(shè)置人工構(gòu)筑物保護(hù)工作空間(5)安全問題突出1、我國礦產(chǎn)資源種類齊全人類已開發(fā)應(yīng)用的礦產(chǎn)約160種我國已發(fā)現(xiàn)150多種已查明儲量130多種

2、我國是世界上開創(chuàng)采礦業(yè)最早的國家之一1萬年前開采并利用石料4千多年前能夠開采銅、鐵、金和煤等礦產(chǎn)。一、我國采礦生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展石涅—春秋戰(zhàn)國時期，《山海經(jīng)》“女床之山,其陰多石涅?！薄段魃浇?jīng)》

，石涅就是石墨，也叫黑石脂。石墨—魏、晉時期“石墨可書,又然之難盡,亦謂之石炭。”-《水經(jīng)注》

石炭—南北朝煤炭—元代至今，宋應(yīng)星《天工開物》我國古代煤炭名稱封建社會的采礦業(yè)春秋戰(zhàn)國（公元前500年）煤是重要的產(chǎn)品公元前100年冶銅、冶鐵技術(shù)明末(17世紀(jì)中葉)煤的開采技術(shù)(宋應(yīng)星地質(zhì)、開拓、開采、通風(fēng)、提升、瓦斯排放)

火藥的發(fā)明—爆破技術(shù)促進(jìn)了開采技術(shù)近代社會中國采礦業(yè)我國1876年創(chuàng)辦基隆煤礦1875年5月,清政府同意李鴻章等人在臺灣等試辦煤礦,后來臺灣基隆煤礦成效顯著,年產(chǎn)量達(dá)到54,000噸,它是中國第一座近代化煤礦。

1878年創(chuàng)辦開平煤礦開平唐山煤礦開平礦務(wù)局于1891年發(fā)行的股票清朝光緒二年(1876年),直隸總督李鴻章委派唐廷樞在河北唐山的開平鎮(zhèn)開設(shè)煤礦,為洋務(wù)派創(chuàng)建的輪船招商局、天津機(jī)器局供應(yīng)燃料,并在市場上銷售。煤礦一度與英商合辦。

該礦目前尚存1850年后近代采礦工業(yè)機(jī)器生產(chǎn)：提升、運(yùn)輸、排水如開灤、撫順、淄博、萍鄉(xiāng)帝國主義對我國煤炭資源進(jìn)行掠奪性的開采半個世紀(jì)以來中國煤炭工業(yè)的發(fā)展時間（年）產(chǎn)量（億t）19490.32419796.3554199010.79199512.92199613.74時間（年）產(chǎn)量（億t）199910.4420009.99200111.06200213.93200316.4200623.25199713.25199812.33200725.5國有重點煤礦約587處我國于1973年引入綜合機(jī)械化采煤設(shè)備2000年，國有重點煤礦綜合機(jī)械化程度56.78%2000年，國有重點煤礦機(jī)械化程度74.43%2006年，國有重點煤礦機(jī)械化程度82.7%

機(jī)械化程度高產(chǎn)高效礦井模式：一礦一面或一礦兩面綜采：一個隊（一個采面）100萬t/a2002年78個綜采隊年產(chǎn)超過100萬噸18個綜采隊年產(chǎn)超過200萬噸9個綜采隊年產(chǎn)超過300萬噸

神華大柳塔礦綜采隊年產(chǎn)803萬噸

一礦一面全礦產(chǎn)量920萬噸全礦職工350人

濟(jì)三礦（設(shè)計500萬）2001年530萬2002年800萬2003年1000萬高產(chǎn)高效礦井建設(shè)煤炭是我國的主要能源煤炭儲量：我國含煤面積約55萬km2

2002年底探明可直接利用的儲量為1886億t按年產(chǎn)19億t，可采100年2002年底有6872億t資源量我國煤炭占一次能源結(jié)構(gòu)的70%左右我國石油、天然氣等資源有限，趨于枯竭。水電、核能，近幾十年發(fā)展不能根本解決中國能源問題。中國煤炭資源分布除上海外各省和自治區(qū)均有，北部占探明儲量的86%，南部占探明儲量的14%儲量超過了5000億t的?。盒陆?、內(nèi)蒙、山西儲量超過1千億t的省：陜西、寧夏、甘肅、貴州、河北、山東、安徽中國能源消耗構(gòu)成年度消費(fèi)（%）煤石油天然氣水利核能195096.720.910.032.330197081.5614.141.233.060198069.5023.752.983.770199074.2019.002.004.800200069.4019.902.806.901202068.0014.405.408.503.7煤與人民生活息息相關(guān)人均能耗：每人每年的能源平均消耗量t

（人．年）是衡量國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的綜合指標(biāo)維持最低生活，需要：0.4t標(biāo)準(zhǔn)煤豐衣足食的現(xiàn)代化生活:1.21.6t標(biāo)準(zhǔn)煤高級現(xiàn)代化生活:23t標(biāo)準(zhǔn)煤。

國家美國蘇聯(lián)西德英國法國日本中國世界平均t/P.y12.65.95.75.45.14.51.21.2我國把每公斤含熱7000大卡（29306千焦）的定為標(biāo)準(zhǔn)煤,也稱標(biāo)煤

中國煤炭工業(yè)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀；發(fā)展速度與成就舉世矚目，煤炭產(chǎn)量曾連續(xù)居世界第一；中國的采礦業(yè)總體來講與發(fā)達(dá)國家有不小的差距，但潛力巨大；資源人均占有量低。小結(jié)采礦方法，主要是采煤方法winningmethod采（帶）區(qū)準(zhǔn)備prepare礦井開拓development礦井設(shè)計

minedesign二、煤礦開采學(xué)的內(nèi)容三、礦井開采的基本概念煤田（coalfield）—在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，由含炭物質(zhì)沉積形成的大面積含煤地帶。礦區(qū)（miningarea）—開發(fā)煤田所形成的社會組合。一般一個礦區(qū)開發(fā)一個煤田礦務(wù)局，礦業(yè)集團(tuán)井田（Undergroundminefield）（一）

井田

劃歸一個礦井開采的那部分煤田或全部煤田。

范圍（儲量）：走向長度傾向水平投影（寬度）

井田面積大小

井型

井田走向長度（m）小型礦井1500中型礦井4000大型礦井7000（二）礦井生產(chǎn)能力和井型

（designedminecapacityandproductionscaleofmine）礦井生產(chǎn)能力—礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，萬t/a。即設(shè)計中規(guī)定礦井在單位時間（年或日）內(nèi)采出的煤炭和其它礦產(chǎn)品的數(shù)量。礦井核定生產(chǎn)能力—礦井經(jīng)過技術(shù)改造，核定后的生產(chǎn)能力，萬t/a。井型—根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力不同，我國將礦井分為大、中、小三種類型，稱井型。

井型生產(chǎn)能力(萬t/a)備注大型礦井120、150、180、240、300、400、500、>500300萬t/a及其以上稱特大型礦井中型礦井45、60、90小型礦井9、15、21、30。

礦井年產(chǎn)量

（effectiveoutputperyear）礦井年產(chǎn)量—礦井實際生產(chǎn)的煤炭數(shù)量，萬t/a。礦井年產(chǎn)量與生產(chǎn)能力有時同義，有時不同義。（三）礦井可采儲量和服務(wù)年限礦井可采儲量Zk

生產(chǎn)能力A

服務(wù)年限T可采儲量愈多，生產(chǎn)能力和服務(wù)年限應(yīng)愈大；可采儲量一定，應(yīng)有合理的生產(chǎn)能力和服務(wù)年限。國外大型礦井的服務(wù)年限40~50a，國內(nèi)一般不小于60a；國內(nèi)外礦井的生產(chǎn)能力有增大和服務(wù)年限有縮小的趨勢。（四）井田內(nèi)的再劃分1、井田劃分為階段階段（horizon）—沿一定標(biāo)高劃分的一部分井田。

階段劃分

在井田范圍內(nèi)，沿煤層傾斜方向，按一定標(biāo)高將煤層劃分為若干平行于走向的并等于井田走向全長的長條形，每一個長條形叫一個階段。階段的走向長等于井田的走向長階段下部布置運(yùn)輸大巷,階段上部布置回風(fēng)大巷井田劃分為階段主井副井風(fēng)井運(yùn)輸大巷回風(fēng)大巷階段井田劃分為階段階段的開采順序：下行式

水平（level）

水平（level）—常指某一標(biāo)高的水平面。

表示：標(biāo)高、開采順序、用途及范圍水平名稱：（1）0、-200、-500水平等（2）礦井生產(chǎn)中，表示開采順序，又稱第一（開采）水平、第二水平（3）礦井生產(chǎn)中，常把運(yùn)輸大巷所在的水平稱運(yùn)輸水平；回風(fēng)大巷所在的水平稱回風(fēng)水平。開采水平（mininglevel）開采水平（簡稱水平）（mininglevel）：

布置有井底車場、階段運(yùn)輸大巷，并擔(dān)負(fù)全階段運(yùn)輸任務(wù)的水平。廣義的水平：

布置大巷的某一標(biāo)高的水平面

既包括一個水平，又包括所服務(wù)的階段（二）階段內(nèi)的再劃分

1階段劃分為采區(qū)，采區(qū)劃分為區(qū)段Ⅰ階段Ⅱ階段Ⅲ階段Ⅲ階段Ⅱ階段Ⅰ階段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段采區(qū)采區(qū)式劃分采區(qū)（district）與區(qū)段（districtsublevel）采區(qū)：在階段范圍內(nèi)，沿走向把階段劃分為具有獨立生產(chǎn)系統(tǒng)的區(qū)域，每一區(qū)域叫一個采區(qū)。

采區(qū)參數(shù)：

采區(qū)斜長=階段斜長（可達(dá)1000m）采區(qū)走向長=400m~5000m采區(qū)運(yùn)輸上（下）山和軌道上（下）山區(qū)段：在采區(qū)內(nèi)沿傾斜方向劃分的開采塊段。

區(qū)段參數(shù)：區(qū)段斜長（與開采方法、地質(zhì)條件有關(guān)）回采工作面斜長+上下區(qū)段平巷寬+區(qū)段煤柱區(qū)段走向長=采取走向長區(qū)段下部有區(qū)段運(yùn)輸平巷區(qū)段上部有區(qū)段回風(fēng)輸平巷區(qū)段平巷與采區(qū)上（下）山的連接采區(qū)走向長壁工作面：工作面沿傾斜布置，沿走推進(jìn)2階段劃分為劃分為帶區(qū)，帶區(qū)劃分為分帶分帶—沿煤層走向把階段劃分為若干長條，每一個長條叫一個分帶。走向長=工作面長度，傾斜長=階段斜長。

帶區(qū)—由若干分帶組成，并具有獨立生產(chǎn)系統(tǒng)的區(qū)域叫帶區(qū)傾斜向長壁工作面：工作面沿走向布置沿傾向推進(jìn)階段劃分為劃分為帶區(qū)，帶區(qū)劃分為分帶J1

階段J2

階段J3

階段J3階段J2

階段J1

階段帶區(qū)分帶立體圖平面圖3）井田直接劃分為盤區(qū)或帶區(qū)適應(yīng)條件：井田沿傾斜高差較小的條件下panel（五）礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的概念礦井生產(chǎn)系統(tǒng)1、礦井巷道的開掘順序原則

盡量采用平行作業(yè)；盡快溝通風(fēng)路。2、礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng)1）運(yùn)煤系統(tǒng)2）通風(fēng)系統(tǒng)3）運(yùn)料排矸系統(tǒng)4）排水系統(tǒng)5）動力供應(yīng)（電、壓風(fēng)）6）通訊、監(jiān)測系統(tǒng)（六）礦井開拓、準(zhǔn)備和回采的概念1、井巷名稱礦山井巷

—為進(jìn)行采礦，在地下開掘的井筒、巷道和硐室的總稱。2、按傾角分類

垂直井巷傾斜井巷水平井巷111453666131312121229101-立井，2-斜井，3-平硐，4-暗立井，5-溜井，6-石門，9-上山，10-下山11-風(fēng)井12-巖石平巷，13-煤層平巷。垂直井巷立井（豎井）—在地層中開鑿的直通地面的垂直巷道

主立井（主井）用于提升煤炭。副立井（副井）用于行人、運(yùn)料、通風(fēng)、排放矸石。

風(fēng)井、排水井暗立井

—無直通地面的出口的垂直巷道（擔(dān)負(fù)水平的煤或材料、矸石等）

主暗立井，副暗立井溜井—

用于自上而下溜煤的垂直巷道。

溜煤眼-長度短，直徑小的溜井。

水平巷道平硐—在地層中開鑿的直通地面的水平巷道主平硐，副平硐石門—無直接地面出口，垂直或斜交于煤層走向，在巖層中開掘的水平巷道煤門-無直接地面出口，垂直或斜交于煤層走向，在煤層中開掘的水平巷道平巷-無直接地面出口，沿煤層走向開掘的水平巷道煤層平巷—開掘在煤層中的平巷巖石平巷—開掘在巖石中的平巷水平巷道階段大巷

—為一個開采水平或階段服務(wù)的水平巷道階段運(yùn)輸大巷階段回風(fēng)大巷區(qū)段平巷—為一區(qū)段服務(wù)的水平巷道區(qū)段運(yùn)輸平巷區(qū)段回風(fēng)平巷傾斜巷道斜井—在地層中開鑿的直通地面的傾斜巷道主斜井用于提升煤炭副斜井用于行人、提升矸石、通風(fēng)上下山采區(qū)上山采區(qū)—位于開采水平以上的采區(qū)（煤炭向下運(yùn)輸）

下山采區(qū)—位于開采水平以下的采區(qū)（煤炭向上運(yùn)輸）

上山

——位于開采水平以上，為本水平或采區(qū)服務(wù)的傾斜巷道。

下山

——位于開采水平以下，為本水平或采區(qū)服務(wù)的傾斜巷道。主井副井風(fēng)井運(yùn)輸大巷回風(fēng)大巷階段上山采區(qū)下山采區(qū)傾斜巷道按層位分：

巖石上下山—布置在巖層中的上下山

煤層上下山—布置在煤層中的上下山

按用途分：

運(yùn)輸上下山

用于運(yùn)煤

運(yùn)料上下山

用于運(yùn)料等分帶斜巷：

運(yùn)輸斜巷運(yùn)料斜巷礦井開拓、準(zhǔn)備和回采的概念

3、按井巷作用和服務(wù)范圍分1）開拓巷道（developmentroadway）為全礦、一個水平或若干采區(qū)服務(wù)的井巷。服務(wù)時間長，1030a或以上。

2）準(zhǔn)備巷道（preparationroadway）為一個采區(qū)服務(wù)的巷道。在采區(qū)范圍內(nèi)，從掘好的開拓巷道至區(qū)段的通路。T>35a。礦井開拓、準(zhǔn)備和回采的概念3）回采巷道（gateway，entry）為回采工作面生產(chǎn)直接服務(wù)的巷道。T=0.51.0a開切眼

回風(fēng)巷

運(yùn)輸巷

四、采煤方法（一）采煤方法的概念采場—用來大量采取煤炭的場所。采煤工作面—在采場內(nèi)進(jìn)行回采的煤壁，也稱回采工作面。實際工作中，采煤工作面與采場是同義語?；夭晒ぷ鳌诓蓤鰞?nèi)，為采取煤炭所進(jìn)行的一系列工作。

如：破、裝、運(yùn)、支、處等采煤工藝—采煤工作面各工序所用方法、設(shè)備及其在時間上、空間上的相互配合。采煤系統(tǒng)—回采巷道的掘進(jìn)一般是超前于回采工作進(jìn)行的。它們在時間上的配合及在空間上的位置關(guān)系，稱為回采巷道布置系統(tǒng)，也即采煤系統(tǒng)。采煤方法—采煤工藝與回采巷道布置及其在時間上、空間上的相互配合。水平分層采煤方法旱采水采壁式體系柱式體系柱式體系單一長壁放頂煤整層開采斜切分層水平分段放頂煤傾斜分層掩護(hù)支架（急斜）分層開采整層開采整層開采房式房柱式傾斜短壁式走向短壁式走向長壁傾斜長壁走向長壁傾斜長壁下行垮落上行充填垮落刀柱采煤方法分類1、

壁式體系采煤法longwallsystemcoalwinningmethodcoalminingmethod壁式體系采煤法一般特點:

1）工作面較長，80250m（或更長）

2）工作面兩端，一般至少各有一條回采巷道

3）一般頂板暴露面積大，礦山壓力顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈

4）工作面運(yùn)煤的刮板輸送機(jī)與工作面平行采煤方法分類按傾角分：根據(jù)開采技術(shù)條件煤層按傾角分類：地下開采露天開采

近水平煤層α<8°α<5°緩傾斜煤層8°~25°5°~10°

傾斜煤層25°~45°10°~45°

急傾斜煤層α>45°α>45°

近水平煤層采煤法緩傾斜煤層采煤法傾斜煤層采煤法急傾斜煤層采煤法采煤方法分類按厚度分：根據(jù)開采技術(shù)條件煤層按厚度分類：

地下開采(m)薄煤層M<1.3中厚煤層1.3~3.5厚煤層M>3.5

薄及中厚煤層采煤法厚煤層采煤法

分層開采

整層開采

采煤方法分類按采煤工藝分：

爆破采煤法普通機(jī)械化采煤法綜合機(jī)械化采煤法blast-winningtechnologyconventionallymechanizedcoalwinnigtechnologyFully-mechanizedcoalwinnigtechnology

采煤方法分類按采空區(qū)（老塘）處理方法分:

垮落采煤法刀柱（煤柱支撐）法充填采煤法按推進(jìn)方向分:

走向長壁采煤法

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