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1、第一章煤矿开采的基本概念第1页，本讲稿共62页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。第2页，本讲稿共62页3 3、按倾角分类、按倾角分类根据开采技术条件煤层按倾角分类：根据开采技术条件煤层按倾角分类：近水平煤层近水平煤层45第3页，本讲稿共62页4 4、按厚度分类：、按厚度分类：煤煤层层的的厚厚度度：指指煤煤层层顶顶底底板板之之间间的的法法线线距离。距离。根据开采技术条件煤层按厚度分类：根据开采技术条件煤层按厚度分类：薄煤层薄煤层M3.5第4页，本
2、讲稿共62页二、矿区开发二、矿区开发大煤田大煤田 矿区矿区 井田井田小煤田小煤田 井田井田（注：大矿区也可开发几个小煤田）（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。矿区：统一规划和开发的煤田或其一部分。1 1、矿区开发、矿区开发 根据储量、赋存条件、煤炭市场需求量和投资根据储量、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，总属企业的类别、数目和生产规模，建设过程等，
3、总称为矿区开发。称为矿区开发。第5页，本讲稿共62页2、矿区煤田构成分类、矿区煤田构成分类1）单一煤田矿区，例：平顶山煤田、抚顺煤）单一煤田矿区，例：平顶山煤田、抚顺煤田、徐州煤田等。徐州局：田、徐州煤田等。徐州局：2064km2，开采，开采史史116年。年。2）两个煤田矿区，例：北票等矿区。）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。）多个煤田矿区，例：六盘水矿区。4）部分煤田矿区，例：南桐矿区、松藻矿区、）部分煤田矿区，例：南桐矿区、松藻矿区、铜川矿区、韩城矿区等。铜川矿区、韩城矿区等。第6页，本讲稿共62页3 3、矿区规模、矿区规模：矿区均衡生产时期的生产能力。矿区
4、均衡生产时期的生产能力。按矿区设计生产能力（万按矿区设计生产能力（万t/a）划分为：）划分为：特大型矿区：特大型矿区：1000 3000万万t/a，重点煤矿，重点煤矿15处，占处，占14.4%大型矿区：大型矿区：500 1000万万t/a，重点煤矿，重点煤矿18处处,占占17.3%中型矿区：中型矿区：300 500万万t/a，重点煤矿，重点煤矿19处处,占占18.3%小型矿区：小型矿区：300万万t/a，重点煤矿，重点煤矿52处，占处，占50%第7页，本讲稿共62页三、三、井田井田矿井：矿井：形成地下煤矿生产系统的井巷、硐室、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。装
5、备、地面建筑物和构筑物的总称。井田井田：划规一个矿井开采的部分煤田。：划规一个矿井开采的部分煤田。煤田划分为井田。煤田划分为井田。第8页，本讲稿共62页四、矿井设计生产能力与矿井设计生产能力与井型井型 1 1、矿井设计生产能力：是设计规定的矿井、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。在单位时间内采出的煤炭数量。Mt/aMt/a；2 2、矿井核定生井核定生产能力能力 ：矿井经过技术改矿井经过技术改造，核定后的生产能力，万造，核定后的生产能力，万t/at/a。3 3、矿井年产量：是矿井每年实际产出的煤、矿井年产量：是矿井每年实际产出的煤炭数量。以炭数量。以Mt/aMt/a表
6、示；表示；第9页，本讲稿共62页4 4、矿井、矿井井型井型：根据矿井设计生产能力不同：根据矿井设计生产能力不同而划分的矿井类型。而划分的矿井类型。我国将矿井分为大、中、小三种类型，一我国将矿井分为大、中、小三种类型，一般分为：般分为：特大型矿井：特大型矿井：300300、400400、500500、600600万万t/at/a及及以上；以上；大型矿井：大型矿井：120120、150150、180180、240240万万t/at/a；中型矿井：中型矿井：4545、6060、9090万万t/at/a；小型矿井：小型矿井：3030万万t/at/a以下。以下。第10页，本讲稿共62页五、地下开采与露天
7、开采五、地下开采与露天开采1 1、地下开采：通过由地下开掘井巷采出煤、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。炭的方法称为地下开采。2 2、露天开采：直接从地表揭露并采出煤炭、露天开采：直接从地表揭露并采出煤炭的方法称露天开采。的方法称露天开采。重点煤矿重点煤矿104104处，地下开发处，地下开发9191处，占处，占87.5%87.5%，露天矿：平朔、准格尔、霍林河、新疆，露天矿：平朔、准格尔、霍林河、新疆南部等南部等1414处，设计能力处，设计能力43004300万万t/at/a，占总设，占总设计能力的计能力的8.5%8.5%。第11页，本讲稿共62页第二节井田内的划分及开采
8、顺序第二节井田内的划分及开采顺序一、井田尺寸一、井田尺寸要保证井田要有合理的走向长度要保证井田要有合理的走向长度 小型矿井井田走向小型矿井井田走向 1.5 km 1.5 km 中型矿井井田走向中型矿井井田走向 4 km 4 km 大型矿井井田走向大型矿井井田走向 8 km 8 km 特大型矿井井田走向特大型矿井井田走向 10 10 15 km 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。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，最大可达一般为数公里，最大可达1010公里或更大。公里或更大。第12页，本讲稿共62页一、井田划分为阶段和水平井田划分为阶段和水
9、平（一）阶段：在井田范围内，沿煤层倾斜方（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，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。向的长条形，每一个长条形叫一个阶段。阶段的开采顺序：下行式阶段的开采顺序：下行式 第13页，本讲稿共62页1、范围：、范围：阶段的走向长：等于井田的走向长阶段的走向长：等于井田的走向长阶段垂高：缓倾斜煤层。倾斜煤层原设计规范规定为阶段垂高：缓倾斜煤层。倾斜煤层原设计规范规定为150250米。实际现场统计达到米。实际现场统计达到290430米，现米，现正在报批的新设计规范在原基础上提高到正在报批的新设计规范在
10、原基础上提高到200350米。急倾斜煤层阶段垂高为米。急倾斜煤层阶段垂高为100150米，近年来，米，近年来，也有逐步扩大的趋势。也有逐步扩大的趋势。阶段斜长：阶段斜长：阶段斜长一般为几百米至上千米随着强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段斜长增长量很大第14页，本讲稿共62页阶段下部布置运输大巷阶段下部布置运输大巷,阶段上部布置回风大巷，阶段上部布置回风大巷，形成独立的运输和通风系统。形成独立的运输和通风系统。2、阶段的特征：、阶段的特征：第15页，本讲稿共62页（二）水平（二）水
11、平1、水平水平常指某一标高的水平面。常指某一标高的水平面。表示：标高、开采顺序及用途表示：标高、开采顺序及用途（1）0、-200、-500水平等水平等（2）矿矿井井生生产产中中，表表示示开开采采顺顺序序，又又称称第第一一水平、第二水平水平、第二水平（3）矿矿井井生生产产中中，常常把把运运输输大大巷巷所所在在的的水水平平称称运运输输水水平平；回回风风大大巷巷所所在在的的水水平平称称回回风风水水平。平。第16页，本讲稿共62页2、开开采采水水平平（简简称称水水平平）：布布置置有有井井底底车车场场、主主要要阶阶段段运运输输大大巷巷，并并担担负负全全阶阶段段运运输输任任务务的水平。的水平。3、阶段与水
12、平区别、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。阶段是井田一部分范围，水平假想的水平面。广广义义的的水水平平：不不仅仅表表示示某某一一标标高高的的水水平平面面，又包括所服务的阶段。又包括所服务的阶段。上上回风水平回风水平下下运输水平运输水平第17页，本讲稿共62页二、阶段内的再划分二、阶段内的再划分1、采区、采区：在阶段范围内，沿走向把阶段划分为具有：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。独立生产系统的块，每一块叫一个采区。阶阶段段划划分分为为采采区区，采采区区划划分分为为区区段段（一）采区式（一）采区式第18页，本讲稿共62页2、区段、区段：在
13、采区内沿倾斜方向划分的开采块段。：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下部有区段运输平巷区段上部有区段回风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和轨道上山与开采水平大巷相连，构成生产系统。连，构成生产系统。3、走向长壁工作面：工作、走向长壁工作面：工作面沿倾斜布置，沿走推进。面沿倾斜布置，沿走推进。采区斜长采区斜长=阶段斜长（可达阶段斜长（可达1000m）采区）采区走向走向=400m2000（5000）m第19页，本讲稿共62页（二）（二）分段式分段式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
14、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=井田走向长第20页，本讲稿共62页2、分段式与分区式比较其优缺点、分段式与分区式比较其优缺点3、适用：、适用：地质构造简单、走向短 的井田，很少用；第21页，本讲稿共62页（三）分带式（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、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。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：工作倾斜长壁工作面：工作面沿走向布置，沿倾向面沿走向布置，沿倾向推进。推进。第22页
15、，本讲稿共62页2、分带式与分区式比较其优缺点、分带式与分区式比较其优缺点3、适用条件：一般用于、适用条件：一般用于3 5a。第35页，本讲稿共62页3、回采巷道、回采巷道：为回采工作面生产直接服务的：为回采工作面生产直接服务的巷道。巷道。T=0.5 1.0a开开切切眼眼回风巷回风巷 运输巷运输巷 第36页，本讲稿共62页二、矿井生产系统二、矿井生产系统第37页，本讲稿共62页1、矿井巷道的开掘顺序原则：、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。尽量采用平行作业；尽快沟通风路。2、矿井主要生产系统、矿井主要生产系统1）运煤系统）运煤系统2）通风系统）通风系统3）运料排矸系统）运
16、料排矸系统4）排水系统）排水系统5）动力供应（电、压风）动力供应（电、压风）6）通讯、监测系统）通讯、监测系统第38页，本讲稿共62页作业1.1.说明下列井巷名称：说明下列井巷名称：（1 1）立井、暗立井）立井、暗立井 （2 2）斜井、暗斜井）斜井、暗斜井 （3 3）平硐、岩石平巷、岩门）平硐、岩石平巷、岩门 （4 4）采区上山、采区下山）采区上山、采区下山 第39页，本讲稿共62页三、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
17、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。第40页，本讲稿共62页3)3)前进式开采特点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；风量有一定泄影响，大巷维护困难，维护费用较高；风量有一定泄漏。漏。后退式后退式开采特点与前进式相反。开采特点与前进式相反。我国煤矿阶段内采区、盘区或带区间采用前进式开我国煤矿阶段内采区、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，可以采用采顺序，对
18、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。采区、盘区或带区间后退式开采顺序。第41页，本讲稿共62页2、采区、盘区或带区内工作面开采顺序采区、盘区或带区内工作面开采顺序1）工作面后退式开采顺工作面后退式开采顺序：由采区走向边界附序：由采区走向边界附近向采区上山或盘区主近向采区上山或盘区主要运煤巷道方向推进的要运煤巷道方向推进的开采顺序。开采顺序。可预先探明煤层的赋存情况，采掘不存在相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，在我互影响，回采巷道容易维护，漏风少，在我国广泛应用。国广泛应用。第42页，本讲稿共62页2)2)工作面前进式开
19、采顺序：工作面前进式开采顺序：工作面工作面由采区上山由采区上山或或盘区主要运煤巷道盘区主要运煤巷道向向采区边界方向采区边界方向推进的推进的开采顺序。开采顺序。特点：少掘巷，采出率高；不能预先探明煤特点：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；我国形成回采巷道相互影响大；容易漏风；我国少用。少用。第43页，本讲稿共62页 3 3）采面往复式采面往复式同一煤层上下工作面或带区内相邻工作面分同一煤层上下工作面或带区内相邻工作面分别采用前进式和后退式开采顺序。别采用前进式和后退式开采顺序。优点：缩短搬
20、家距离；采出率高；少掘巷优点：缩短搬家距离；采出率高；少掘巷道。道。第44页，本讲稿共62页3、阶段间开采顺序1 1）阶段间下行式开采顺序：先采标高高的阶段，后采标）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。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。入，缩短建井期，并且有利于阶段内煤层保持稳定。2 2）阶段间上行式开采顺序：先采标高低的阶段，后采）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。标高高的阶段。我国常采用阶段下形式开采顺序，近水平煤层上下我国常
21、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。阶段排水，阶段间可以采用上行开采顺序。第45页，本讲稿共62页4 4、区段间开采顺序、区段间开采顺序1 1）区段间下行式开采顺序：先采标高高的）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。区段，后采标高低的区段。2 2）区段间上行式开采顺序：先采标高低的）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。区段，后采标高高的区段。下行式开采顺序有利于区段内煤层保持稳下行式开采顺序有利于区段内煤层保持稳定，对上山采
22、区，有利于减少新风在上定，对上山采区，有利于减少新风在上山中漏风，对下山采区，区段间上行式山中漏风，对下山采区，区段间上行式开采顺序有利于泄水。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。煤层区段间也可以采用上行开采顺序。第46页，本讲稿共62页5、煤层间、厚煤层分层间及煤组间开采顺序煤层间、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、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。反之称为煤组，后采标高低的煤层、煤组。反之称为上行式开采顺序。上行式开采顺序。生产矿井常采用下行式
23、开采顺序，采用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。用上行式开采顺序。第47页，本讲稿共62页第四节采煤方法的分类第四节采煤方法的分类1 1、采煤工、采煤工艺：采煤工作面各工序所用方法、设备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。及其在时间上、空间上的相互配合。2 2、采煤系统：、采煤系统：采煤系统是指采区内的巷道布置系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、通统以及为了正常生产而建立的采区内用于运输、通风等目的的生产系统。风等目的的生产系统。3 3、
24、采煤方法：、采煤方法：采煤方法是指采煤系统和采煤工艺的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。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。了不同的采煤方法。第48页，本讲稿共62页水平分层水平分层采采煤煤方方法法早早采采水水采采壁式体系壁式体系柱式体系柱式体系柱式体系柱式体系单一长壁单一长壁放顶煤放顶煤整层开采整层开采斜切分层斜切分层水平分段放顶煤水平分段放顶煤倾斜分层倾斜分层掩护支架掩护支架分层开采分层开采整层开采整层开采整层开采整层开采房式房式房柱式房柱式倾斜短壁式倾斜
25、短壁式走向短壁式走向短壁式走向长壁走向长壁倾斜长壁倾斜长壁走向长壁走向长壁倾斜长壁倾斜长壁下行垮落下行垮落上行充填上行充填垮落垮落刀柱刀柱采煤方法分类采煤方法分类第49页，本讲稿共62页一、壁式体系采煤法一、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种采煤方法，其产量约占到国有重点煤矿产量的矿产量的95%95%以上。以上。第50页，本讲稿共62页1 1、壁式采煤法的特点、壁式采煤法的特点（1 1）在采煤工作面的两端各至少布置一条）在采煤工作面的两端各
26、至少布置一条巷道，构成完整的生产系统。巷道，构成完整的生产系统。（2 2）采煤工作面长度较长，一般在）采煤工作面长度较长，一般在8080250m250m以上。以上。（3 3）工作面运煤的刮板输送机与工作面平工作面运煤的刮板输送机与工作面平行。行。（4 4）随着采煤工作面不断向前推进，顶板）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。暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈。第51页，本讲稿共62页2 2、采煤方法分类、采煤方法分类q按倾角分：按倾角分：近水平煤层采煤法近水平煤层采煤法 缓倾斜煤层采煤法缓倾斜煤层采煤法 倾斜煤层采煤法倾斜煤层采煤法 急倾斜煤层采煤法急倾斜煤层采
27、煤法q按厚度分：按厚度分：薄煤层采煤法薄煤层采煤法 中厚煤层采煤法中厚煤层采煤法 厚煤层采煤法、厚煤层采煤法、第52页，本讲稿共62页q按采煤工艺分按采煤工艺分：爆破采煤法爆破采煤法普通机械化采煤法普通机械化采煤法综合机械化采煤法综合机械化采煤法q按采空区处理方法分按采空区处理方法分:（老塘）（老塘）垮落采煤法垮落采煤法刀柱（煤柱支撑）法刀柱（煤柱支撑）法充填采煤法充填采煤法q按推进方向分按推进方向分:走向长壁采煤法走向长壁采煤法倾斜长壁采煤法（俯斜，仰斜）倾斜长壁采煤法（俯斜，仰斜）第53页，本讲稿共62页单一长壁垮落采煤法单一长壁垮落采煤法(a)走向长壁，走向长壁，(b)倾斜长壁（仰斜），
28、倾斜长壁（仰斜），(c)倾斜长壁（俯斜）倾斜长壁（俯斜）第54页，本讲稿共62页刀柱（煤柱支撑）法刀柱（煤柱支撑）法第55页，本讲稿共62页厚煤层整层放顶煤开采厚煤层整层放顶煤开采厚厚煤煤层层整整层层开开采采：放放顶顶煤煤开开采采（3.5 5m）下下限限第56页，本讲稿共62页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。q按厚煤层分层方法分：第57页，本讲稿共62页倾斜分层倾斜分层厚煤层分层间开采顺序：厚煤层分层间开采顺序：下行式和上行式下行
29、式和上行式一般为下行式一般为下行式第58页，本讲稿共62页水平分层与水平分层与斜切分层斜切分层第59页，本讲稿共62页二、柱式体系采煤法二、柱式体系采煤法柱式体系采煤法又称为短壁体系采煤法，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。有巷柱式、房式、房柱式采煤法。第60页，本讲稿共62页二、柱式体系采煤法二、柱式体系采煤法特点：特点：煤房比较窄煤房比较窄 5 5 7m7m采掘合一采掘合一采场内煤的运输方向垂直煤壁。采场内煤的运输方向垂直煤壁。通风条件差通风条件差煤柱支撑顶板煤柱支撑顶板适适用用条条件件：埋埋藏藏浅浅(压压力力小小)，近近水水平平(机机械械化化柱柱式式采采煤煤)。薄及中厚煤层，顶板较好，沼气少，薄及中厚煤层，顶板较好，沼气少，第61页，本讲稿共62页房柱式采煤法房柱式采煤法第62页，本讲稿共62页