采礦學(xué)煤礦開采學(xué)總論1.煤礦地下開采的特點(diǎn)、受資源賦存條件的制約、工作場所不斷移動、復(fù)雜的生產(chǎn)和管理系統(tǒng)、必須設(shè)置人工構(gòu)置物保護(hù)工作空間、安全問題突出第1頁/共63頁近代社會中國采礦業(yè)我國1

8

76年創(chuàng)辦基隆煤礦1

8

78年創(chuàng)辦開平煤礦第2頁/共63頁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(gè)世紀(jì)以來中國煤炭工業(yè)的發(fā)展時(shí)間（年）產(chǎn)量（億t）時(shí)間（年）產(chǎn)量（億t）19490.324199910.4419796.355420009.99199010.79200111.06199512.92200213.93199613.74200316.4199713.252004199812.33第3頁/共63頁國有重點(diǎn)煤礦約587處2000年,國有重點(diǎn)煤礦機(jī)械化程度74.43%我國于1973年引入綜合機(jī)械化采煤設(shè)備2000年,國有重點(diǎn)煤礦綜合機(jī)械化程度56.78%機(jī)械化程度第4頁/共63頁高產(chǎn)高效礦井模式:—礦一面或一礦兩面綜采:一個(gè)隊(duì)（一個(gè)采面）100萬t/a全員工效8t/工以上1992年 累計(jì)129處礦井達(dá)到高產(chǎn)高效標(biāo)準(zhǔn)。平均全員工效 7.730t/工高產(chǎn)高效礦井第5頁/共63頁2

0

02年7

8個(gè)綜采隊(duì)年產(chǎn)超過10

0萬噸1

8個(gè)綜采隊(duì)年產(chǎn)超過20

0萬噸9個(gè)綜采隊(duì)年產(chǎn)超過3

0

0萬噸神華大柳塔礦綜采隊(duì)年產(chǎn)8

0

3萬噸—礦一面全礦產(chǎn)量9

2

0萬噸全礦職工3

5

0人高產(chǎn)高效礦井第6頁/共63頁神華大柳塔礦2

0

00年9

2

0萬2

0

01年1

5

11萬2

0

02年1

1

00萬濟(jì)三礦（設(shè)計(jì)5

0

0萬）2

0

01年5

3

0萬2

0

02年8

0

0萬2

0

03年1

0

00萬高產(chǎn)高效礦井第7頁/共63頁煤炭是我國的主要能源煤炭儲量:我國含煤面積約55萬km22002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3317億t基礎(chǔ)儲量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。第8頁/共63頁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的省:新疆、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、安徽第9頁/共63頁中國能源消耗構(gòu)成第10頁/共63頁年度消費(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?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)第11頁/共63頁采礦方法,主要是采煤方法w

in

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d采（帶）區(qū)準(zhǔn)備p

re

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re礦井開拓

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t礦井設(shè)計(jì)

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n二、采礦學(xué)(煤礦開采學(xué))內(nèi)容第12頁/共63頁煤田（coal field）—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)（mining area）—開發(fā)煤田形成的社會組合。一般一個(gè)礦區(qū)開發(fā)一個(gè)煤田礦務(wù)局,礦業(yè)集團(tuán)三、礦井開采的基本概念第13頁/共63頁井田（Underground

mine

field）（一） 井田井田—?jiǎng)潥w一個(gè)礦井開采的一部分煤田或全部煤田井田大小:第14頁/共63頁范圍走向長度傾向水平投影（寬度）井田面積大小礦井生產(chǎn)能力服務(wù)年限煤田劃分為井田井型井田走向長度（

m

）小型礦井1

5

00中型礦井4

0

00大型礦井7

0

00第15頁/共63頁（二）礦井生產(chǎn)能力和井型（designed

mine

capacity

andproduction

scale

of

mine）礦井生產(chǎn)能力—礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,萬t/a。即設(shè)計(jì)中規(guī)定礦井在單位時(shí)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(jì)生產(chǎn)能力不同,我國將礦井分為大、中、小三種類型,稱井型。第16頁/共63頁井型劃分第17頁/共63頁井型 生產(chǎn)能力（萬t/a）大型礦井:120、150、180、240、300、400、500及500以上其中300萬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（effective

output

per第18頁/共63頁year）礦井年產(chǎn)量—礦井實(shí)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(shí)同義,有時(shí)不同義。（三）礦井可采儲量和服務(wù)年限礦井可采儲量 生產(chǎn)能力 服務(wù)年限可采儲量愈多,生產(chǎn)能力和服務(wù)年限愈大可采儲量一定,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)年限有縮小的趨勢第19頁/共63頁（四）井田內(nèi)的再劃分第20頁/共63頁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(gè)長條形叫一個(gè)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第21頁/共63頁井田劃分為階段階段的開采順序:下行式第22頁/共63頁井田劃分為階段第23頁/共63頁水平（

level

）水平（level）—常指某一標(biāo)高的水平面。表示:標(biāo)高、開采順序及用途（1） 0、-200、-500水平等（2）礦井生產(chǎn)中，表示開采順序，又稱第一水平、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。第24頁/共63頁開采水平（

mininglevel）開采水平（簡稱水平）（mining level）— 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(gè)水平,又包括所服務(wù)的階段上下回風(fēng)水平運(yùn)輸水平第25頁/共63頁（二）階段內(nèi)的再劃分Ⅰ階段Ⅱ階段Ⅲ階段Ⅱ階段Ⅲ階段Ⅰ階段1 階段劃分為采區(qū),采區(qū)劃分為區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段第26頁/共63頁采區(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(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)的塊，每一塊叫一個(gè)采區(qū)。采區(qū)斜長=階段斜長（可達(dá)1000m）采區(qū)走向=400m~5000m區(qū)段:在采區(qū)內(nèi)沿傾斜方向劃分的開采塊段。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)的斜巷相連（運(yùn)輸上山和軌道上山）第27頁/共63頁采區(qū)走向長壁工作面:工作面沿傾斜布置第28頁/共63頁,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(gè)長條叫一個(gè)分帶。由若干分帶組成,并具有獨(dú)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)第29頁/共63頁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J2

階段J

3階段J1

階段第30頁/共63頁3）井田直接劃分為劃分為盤區(qū)或帶區(qū)井田沿傾斜高差較小的條件下第31頁/共63頁panel（五）礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的概念第32頁/共63頁礦井生產(chǎn)系統(tǒng)、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)）運(yùn)煤系統(tǒng)）通風(fēng)系統(tǒng)）運(yùn)料排矸系統(tǒng)）排水系統(tǒng)）動力供應(yīng)（電、壓風(fēng)））通訊、監(jiān)測系統(tǒng)第33頁/共63頁（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?水平井巷第34頁/共63頁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,礦山井巷第35頁/共63頁垂直井巷第36頁/共63頁立井（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,垂直或斜第37頁/共63頁水平巷道平巷 - 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第38頁/共63頁水平巷道階段大巷

—

為一個(gè)開采水平或階段服務(wù)的水平巷道第39頁/共63頁階段大巷: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)段平巷:區(qū)段運(yùn)輸平巷區(qū)段回風(fēng)平巷傾斜巷道第40頁/共63頁斜井—在地層中開鑿的直通地面的傾斜巷道斜井: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)下山采區(qū) — 位于開采水平以下的采區(qū)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。第41頁/共63頁傾斜巷道第42頁/共63頁按層位分:煤層上下山—布置在煤層中的巖石上下山—布置在巖層中的上下山上下山按用途分: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(gè)水平或若干采區(qū)服務(wù)的井巷。服務(wù)時(shí)間長。10 30a或以上。2）準(zhǔn)備巷道（preparationroadway）：為一個(gè)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>3 5a。第43頁/共63頁礦井開拓、準(zhǔn)備和回采的概念entry）:為回采工作面生產(chǎn)直接服務(wù)的巷道。T=3、回采巷道（gateway,0.5 1.0a開切眼回風(fēng)巷運(yùn)輸巷第44頁/共63頁四、采煤方法（一）采煤方法分類采煤方法—采煤工藝與回采巷道布置及其在時(shí)間上、空間上的相互配合。第45頁/共63頁采煤工藝—采煤工作面各工序所用方法、設(shè)備及其在時(shí)間上、空間上的相互配合。C

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y水平分層采煤方法早采壁式體系水采

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四、采煤方法分類第46頁/共63頁1、壁式體系采煤法longwallsystemcoalwinningmethodcoalminingmethod壁式體系采煤法一般特點(diǎn):工作面較長,80 250m工作面兩端,一般至少各有一條回采巷道—般頂板暴露面積大,礦山壓力顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈工作面運(yùn)煤的刮板輸送機(jī)與工作面平行第47頁/共63頁采煤方法分類第48頁/共63頁露天?按傾角分:根據(jù)開采技術(shù)條件煤層按傾角分類:地下開采開采近水平煤層緩傾斜煤層傾斜煤層

急傾斜煤層α<8°8°

~

25°25°

~

45°α

>

45°α<5°5°

~

10°10°

~

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露?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)天開采(m)M<1.31.3

~

3.5M

>3.5薄煤層

M<3.5中厚煤層3.5

~

10厚煤層

M>10薄及中厚煤層采煤法厚煤層采煤第法49頁/共63頁采煤方法分類第50頁/共63頁?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采煤方法分類第51頁/共63頁?按采空區(qū)處理方法分:（老塘） 垮落采煤法gobsgoafswaste 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longwallminingonthestrike傾斜長壁采煤法（俯斜,仰斜）Longwallminingtothediportotherise單一長壁垮落采煤法(a)走向長壁,第52頁/共63頁(b) 傾斜長壁（仰斜）,(c) 傾斜長壁（俯斜）刀柱（煤柱支撐）法第53頁/共63頁采煤方法分類?按厚煤層分層方法分:傾斜分層水平分層斜切分層傾斜分層—將厚煤層分成若干與煤層層面相平行的分層，然后逐層開采。水平分層—將厚煤層分成若干與水平面相平行的分層，然后逐層開采。斜切分層—將厚煤層分成若干與水平面成一定角度（25 30 ）的分層，然后逐層開采。第54頁/共63頁傾斜分層厚煤層分層間開采順序:下行式和上行式一般為下行式第55頁/共63頁水平分層與斜切分層第56頁/共63頁厚煤層整層放頂煤開采厚煤層整層開采:放頂煤開采（3.5