我国矿业大学 矿业工程学院 主讲：谢耀社教授 榜首章 煤矿挖掘的根本概念 榜首节 煤田开发的概念 第二节 井田内的区别及挖掘次序 第三节 矿井出产的概念 第四节 采煤办法分类 榜首节 煤田开发的概念 一、煤层赋存特征及影响挖掘的地质要素 二、矿区开发 三、井田 四、矿井规划出产能力和井型 五、地下挖掘与露天挖掘 一、煤层赋存特征及影响挖掘的地质要素 煤田：同一地质时期构成，并大致接连发育 的含煤系分布区。 煤田中的煤层数目、层间隔和赋存特 征各不相同。我国大都煤矿挖掘的是多煤层 煤田。 1、煤层分类： i 近水平煤层 缓歪斜煤层 中歪斜煤层 急歪斜煤层 按煤层倾角分类 8° 8°~ 25 ° 25°~ 45 ° 45° 按煤层厚度分类 薄煤层 中厚煤层 厚煤层 按煤层安稳性分类 安稳煤层 不安稳煤层 1.3m 1.3m ~ 3.5m 3.5m 中等安稳煤层 极不安稳煤层 2、影响挖掘的要素 二、矿区开发 矿区：统一规划和开发的煤田或其一部分。 1、矿区煤田构成分类： 煤田构成分类 单一煤田矿区 两个煤田矿区 多个煤田矿区 部分煤田矿区 实 例 平顶山煤田、抚顺煤田、徐州煤田等 北票等矿区 六盘水矿区等 南桐矿区、松藻矿区、铜川矿区、 韩城矿区等 2、矿区煤种分类 矿区煤种分类 焦煤矿区 烟煤矿区 无烟煤矿区 褐煤矿区 矿区数量 要点煤矿28处 要点煤矿24处 要点煤矿11处 要点煤矿5处 实 例 晋城、潞安等 兖州、平顶山等 阳泉、郑州、永城等 霍林河、小龙潭等 3、矿区制作规划：矿区均衡出产的规划，应 与 矿区的均衡出产服务年限相适应。 矿区规划区别 亿吨级矿区 特大型矿区 大型矿区 中型矿区 小型矿区 规划出产能力（万t/a） 神华集团、中煤集团 、同煤集团 1000~3000万t/a 500~1000万t/a 300~500万t/a ≤300万t/a 矿区制作规划和出产服务年限对照表 矿区制作规划 15 10~15 8~10 5~8 3~5 （Mt/a） 均衡出产服务年限 90 80 70 70 60 /a 1~3 50 三、井田 矿井：是构成地下煤矿出产系统的井巷、硐室、 配备、地上修建和构筑物的总称。 井田：划归一个矿井挖掘的那部分煤田。 四、矿井规划出产能力和井型 矿井规划出产能力：是规划中规则的矿井在 单位时刻内采出的煤炭数量，以“Mt/a”表明。 矿井井型：依据矿井规划出产能力不同区别 的矿井类型。 矿井井型的区别 特大型矿井 大型矿井 中型矿井 小型矿井 规划出产能力（Mt/a） 3.0、4.0、5.0、6.0 及以上 1.2、1.5、1.8、2.4 0.45、0.6、0.9 0.3 及以下 矿井规划出产能力巨细直接联系到基建规 模和出资多少，影响到矿井整个出产期间的技 术经济相貌，确认井型和矿井出产能力是矿区 总体规划的一个重要内容。 五、地下挖掘与露天挖掘 地下挖掘：通过由地上向地下挖掘井巷采出 煤炭的办法称为地下挖掘，又称为井工挖掘。 露天挖掘：直接从地表揭穿并采出煤炭的方 法称为露天挖掘。 与露天挖掘比较，地下挖掘要杂乱和困难。 当煤层厚度抵达必定值，直接出露地表，或其覆 盖层较薄、挖掘煤层与覆盖层采剥量之比在经济 上有利时，就能够考虑选用露天挖掘。 第二节 井田内的区别及挖掘次序 一、井田尺度 二、井田区别为阶段和水平 三、阶段内的再区别 四、井田直接区别为盘区、带区或分带 一、井田尺度 井田尺度由井田走向长度、歪斜长度和面积来 反映。 井田走向长度是表征矿井挖掘规模的重要参数， 要与必守时刻内的挖掘技能及配备水平相适应，根 据现在挖掘技能水平，大型矿井井田的走向长度不 少于8km，中型矿井不少于4km。 井田的歪斜宽度是井田沿煤层歪斜方向的水平 投影宽度。 井田的面积与矿井的井型有关。 二、井田区别为阶段和水平 阶段：是在井田规模内平行走向按必定标高划 分的一部分井田。 注：每个阶段都必须有独立的运送和通风系统。 挖掘水平：通常是指安置有井底车场和阶段运 输大街、而且承当全阶段运送使命的水平，有时简 称 为“水平”。 注：水平用标高来表明。 阶段与水平的差异： 三、阶段内的再区别 1、采区式区别 在阶段内沿走向把阶段区别为若干个具有独立生 产系统的挖掘块段，每一挖掘块段称为一个采区。 注：采区的歪斜长度便是阶段的斜长。 区段：是采区内沿歪斜方向区别的挖掘块段。 注：阶段与区段不同。 阶段与区段的差异： 2、带区式区别 在阶段内沿煤层走向把阶段区别为若干适合于布 置采煤作业面的长条，每一个长条称为一个分带。分 带相当于采区内的区段旋转了90 °。 留意区别： 四、井田直接区别为盘区、带区或分带 在近水平煤层条件下，因为井田沿歪斜的高 差较小，部分规模内煤层的走向又改变较大，井 田很难以必定的标高为界区别为若干阶段，则要 将井田直接区别为盘区、带区或分带。 盘区便是近水平煤层的采区。 盘区式区别 在我国新建的一批高产高效矿井中，一般安置 三条大街，一条运煤，一条辅佐，第三条用于回风， 大街两边不再区别采区、盘区或带区，而是直接布 置作业面。 依据煤层倾角条件，井田内的不同区域可别离 区别为采区、盘区或带区。 第三节 矿井出产的概念 一、矿井井巷的根本概念 二、矿井出产系统 三、挖掘次序 一、矿井井巷 1、直立巷道 直立巷道的长轴线与水平面笔直，如立井、暗 立井和溜井。 立井：地层中开凿的直通地上的直立巷道，又 称竖井（按功用分为主立井、副立井、风井、排水井、 充填井等）。 暗立井：不与地上直通的直立巷道，其用处同 立井。 溜井：是一种专门用因由高到低溜放煤炭的暗 立井。其间高度不大、直径较小的溜井成为溜煤眼。 2、水平巷道 水平巷道的长轴线与水平面近似平行，如平硐、 平巷和石门等。 平硐：是地层中开凿的直通地上的水平巷道， 效果类似于立井，有主平硐、副平硐、排水平硐和 通风平硐等。 平巷：是地层中开凿的、不直通地上、其长轴 方向与煤层走向大致平行的水平巷道。常见平巷有 运送大街、回风大街、区段平巷、石门等。 石门：是岩层中开凿的、不直通地上、与煤层 走向笔直或斜交的岩石平巷。按服务规模有主石门、 采区石门等。 3、歪斜巷道 歪斜巷道的长轴线与水平面与水平面有必定夹 角，如斜井、上山、下山和分带斜巷等。 斜井：是地层中开凿的直通地上的歪斜巷道， 效果类似于立井，分主斜井和副斜井。 上山：坐落挖掘水平以上，为本水平或采区服 务的歪斜巷道。 下山：坐落挖掘水平以下，为本水平或采区服 务的歪斜 巷道。 按地点岩层层位分为煤层上下山和岩石上下山； 按用处和效果分为轨迹上下山和通风行人上下 山。 4、硐室 硐室：有专门用处、在井下开凿和制作的断 面较大且长度较短的空间构筑物，如绞车房、水 泵房、变电所和煤仓等。 二、矿井出产系统 矿井出产系统：是由完结特定功用的设备、设 备、构筑物、线路和井巷的总称，由矿井的运煤、 通风、运料、排矸、排水、动力供给、通讯、监测 等子系统组成。 1、矿井开辟、预备、与回采的概念 按其效果和服务规模不同，可将矿井井巷分为： ? 开辟巷道 开辟巷道：为井田开辟而挖掘的根本巷道， 是为全矿井 、一个挖掘水平或若干采区服务的巷 道，服务年限较长，如主副井、主运送石门、阶 段运送大街、阶段回风大街、风井等。 开辟巷道的效果在于构成新的或扩展原有的 阶段或挖掘水平，为构成矿井完好的出产系统奠 定根底。 ? 预备巷道 预备巷道：是为预备采区、盘区或带区而掘进 的根本巷道。预备巷道是在采区、盘区或带区规模 内，从已挖掘好的开辟巷道起，抵达区段或分带斜 巷的通路，这些通路在必守时期内为全采区、盘区 或带区服务，或为数个区段或分带服务，如采区上 下山、采区或带区车场、变电所、煤仓等。 预备巷道的效果在于预备新的采区、盘区或带 区，以便构成采区、盘区或带区出产系统。 ? 回采巷道 回采巷道：是构成采煤作业面及为其服务 的巷道，如区段运送平巷 ( 顺槽 ) 、区段回风平 巷(顺槽)和开切眼。 回采巷道的效果在于切开出新的采煤作业 面，并进行出产。 2、井巷挖掘次序 矿井巷道挖掘的原则是尽量平行作业，赶快 沟通风路。 平行作业：以主井和风井为起点一起掘进 ? 主井方向 ? 风井方向 当两个方向的开辟和预备巷道均已掘通构成通 风回路后，即可自采区上山向采区两翼掘进榜首区 段的回采巷道，开切眼完结后即可装置并调试作业 面。 为确保采煤作业面正常顶替，在榜首区段出产 期间，需求适时地挖掘为第二区段出产服务的中部 车场、区段平巷和开切眼。 3、出产系统 运煤系统 通风系统 新风： 乏风： 运料排矸系统 运料： 排矸：与运料方向相反 排水系统 排水系统一般与进风风流方向相反 供电系统： 三、挖掘次序 井田区别后，采区、盘区、或带区间需求按 照必定的次序挖掘，煤层间、阶段间和区段间也 需求依照必定的次序挖掘。 确认挖掘次序应当考虑井巷的初期工程量， 井巷的掘进及保护工程量，挖掘水平、阶段、采 区、盘区、或带区及采煤作业面的正常顶替，开 采影响联系，采掘搅扰程度和灾祸防治。 1、采区、盘区或带区间挖掘次序 沿井田走向方向，井田内采区、盘区或带区 间挖掘次序分行进式和撤退式两种。 行进式：自井筒或主平硐邻近向井 田鸿沟方向顺次挖掘。 撤退式：自井田鸿沟方向向井筒或 主平硐方向顺次挖掘。 采区、盘区或带区间挖掘次序比较 挖掘次序 长处 缺陷 1、采掘彼此影响； 2、大街在一侧或两边采空 矿井制作初期工程量和初 的状态下保护相对困难， 期出资少，使矿井赶快投 保护费较高； 产。 3、后续采区通风时，新鲜 风流通过已采侧大街时 风量有必定走漏。 1、避免了采掘搅扰； 2、便于运送大街和总回 风巷的保护，保护费 用相对行进式少； 3、大街漏风相对较少； 4、便于收回大街煤柱。 行进式 撤退式 矿井制作初期工程量和初 期出资多，矿井投产时刻 相对较长。 2、采区、盘区或带区内作业面挖掘次序 采区或盘区 行进式挖掘：作业面由采区走向鸿沟向采区运 煤上山或盘区首要运煤巷道方向推 进的挖掘次序。 撤退式挖掘：作业面由背向采区运煤上山或背 向盘区首要运煤巷道方向推动的开 采次序。 带区 行进式挖掘：分带作业面向运送大街方向推动的 挖掘次序 撤退式挖掘：分带作业面背向运送大街方向推动 的挖掘次序 注：行进式与撤退式的首要差异是作业面出产 期间回采巷道是预先掘出来仍是在推动进程中 构成。 采区、盘区或带区内作业面挖掘次序比较 挖掘次序 长处 缺陷 1、不能预先探明煤层的赋存 状况； 2、构成和保护回采巷道需求 专门的护巷技能，采煤和 构成回采巷道彼此影响； 3、新风要先通过采空区内的 回采巷道进入作业面，容 易漏风。 行进式 所需回采巷道不需预先 掘出，采煤和构成回采巷道 一起进行，削减巷道的掘进 工程量。 1、通过掘巷能够预先探明煤 层的赋存状况； 2、出产期间采掘不存在彼此 所需回采巷道需预先掘出，巷 撤退式 影响； 道掘进工程量相对较大。 3、回采巷道保护简单； 4、新风通过实体煤，漏风少。 3、阶段间挖掘次序 下行挖掘：先采标高高的阶段，后采标凹凸 的阶段。 上行挖掘：先采标凹凸的阶段，后采标高高 的阶段。 注：阶段间选用下行挖掘次序能够削减建井 初期工程量和资金投入，缩短建井工期，而且有 利于阶段内煤层保持安稳。 4、区段间挖掘次序 同阶段间挖掘次序，分为区段间下行挖掘次序 和区段间上行挖掘次序。 区段间选用下行挖掘次序有利于区段内煤层保 持安稳，特别是在煤层倾角较大的状况下。 5、厚煤层、厚煤层间分层间及煤组间挖掘次序 厚煤层、厚煤层间分层间及煤组间先采标高 高的煤层、分层、或煤组，后采标凹凸的煤层分 层或煤组称为下行挖掘次序，反之，则称为上行 挖掘次序。 第四节 采煤办法 一、长壁式系统采煤法 二、柱式系统采煤办法 采煤办法：是采煤工艺与回采巷道安置及其 在时刻、空间上的彼此配合。 依照采煤工艺和矿压操控特色，能够将采煤 办法分为壁式和柱式两大系统。 长壁式 系统采 煤办法 采煤 办法 柱式系统 采煤办法 一、长壁式系统采煤法 长壁系统采煤办法以作业面的挖掘长度为主 要标志。长度一般在50m以上的采煤作业面成为 长壁作业面。 1、壁式系统采煤办法的一般特色： 1）采煤作业面较长，通常在80-250m； 2）跟着采煤作业面推动，顶板露出面积增 大，矿山压力闪现比较激烈； 3）采煤作业面两头，一般至少各有一条回 采巷道与之相连，以构成出产系统； 4）采煤作业面可别离用爆炸、滚筒式采煤 机或刨煤机破煤、装煤，用支架支护空间，用跨 落或充填法处理采空区。 2、壁式系统采煤办法分类： 1）按煤层倾角：近水平、缓（倾）斜、中 斜和急（倾）斜煤层采煤法； 2）按煤层厚度：薄煤层、中厚煤层和厚煤 层采煤法； 3）按采煤工艺：爆炸采煤法、一般机械化采 煤法和归纳机械化采煤法； 4）按采空区处理办法：跨落采煤法、刀柱 （煤柱支撑）采煤法、充填采煤法。 5）按作业面安置及推动方向：走向长壁采煤 法和歪斜长壁采煤法。 6）按是否将煤层进行一次挖掘：整层采煤法 和分层采煤法。 注：按作业面沿歪斜方向推动不同，歪斜长壁又 分为仰斜挖掘和俯斜挖掘。 3、整层采煤法 整层采煤法：一次采出煤层全厚的挖掘办法 称为整层采煤法，按采煤工艺不同又分为： （1）单一长壁采煤法 “单一”表明不分层挖掘，多用于薄及中厚 煤层，关于厚度在3.5~5.0m的近水平、缓（倾） 斜厚煤层，该采煤办法又称为大采高一次采全厚 采煤法，采煤作业面一般选用归纳机械化采煤工 艺；关于急（倾）斜煤层中的薄及中厚煤层，为 减小作业面倾角，采煤作业面可沿伪斜安置。 （a）走向长壁 （b）歪斜长壁 （仰斜） （c）歪斜长壁 （俯斜） 当煤层为坚固时，如选用强制放顶（或灌水软 化顶板）垮落法处理采空区有困难，有时可选用 刀柱法（煤柱支撑法）处理采空区，称单一长壁 刀柱式采煤法。 刀柱（煤柱支撑）采煤法示意图 （2）放顶煤长壁采煤法 对 于 厚 度 在 4.0m~5.0m 以 上 的 近 水 平 、 缓 （倾）斜煤层，可沿底板安置采高为 2.0~3.0m 的 采煤作业面，作业面向前推动采煤的一起，在工 作面后部放落上部和后部的顶煤，完成整层挖掘。 （3）柔性保护支架采煤法 在急（倾）斜煤层中，跟着采煤作业面俯斜 或俯伪斜采煤，运用柔性保护支架自重及其上方 垮落的矸石分量下放支架，并在支架保护下完成 整层采煤。 2、分层采煤法 分层采煤法：把厚煤层区别为中等厚度（适 合于一次挖掘）的若干分层，再顺次挖掘各分层 的挖掘办法称为分层采煤法，分层间有上行和下 行两种挖掘次序。 （a）歪斜分层 （b）水平分层 （c）斜切分层 （1）歪斜分层 歪斜分层：是将厚煤层区别成若干与煤层层 面相平行的分层。各分层作业面沿走向或歪斜推 进，相应的采煤办法便是歪斜分层采煤法。 （2）水平分层 水平分层：是将厚煤层区别为若干个与水平 面相平行的分层。作业面沿走向推动，相应的采 煤办法便是水平分层采煤法。 （3）斜切分层 斜切分层：是将厚煤层区别成若干个与水平面 有必定视点（25°~30°）的分层。作业面沿走向 推动，相应的采煤办法便是斜切分层采煤法。 在急（倾）斜特厚煤层中近年来开展运用的水 平分段放顶煤采煤法，与水平分层类似，煤厚一 般在 25m以上，分段高度为分层高度的3~4倍以上， 一般为10~12m，分段底部采高约3m，放顶煤高度 7~9m。 长壁系统采煤办法适用性强，可广泛用于不 同厚度、倾角、围岩条件的煤层，并为开展归纳 机械化发明了有利条件，采出率高，在世界规模 内有进一步开展的趋势。 二、柱式系统采煤办法 这种采煤法以间隔挖掘煤房采煤和留设煤柱 为首要标志。一般特色是： 1 ） 在煤层内安置一系列宽为 5~7m 的煤房， 采煤房时构成窄作业面，一般成组向前推动。煤房 之间留设煤柱，煤柱宽数米至 20~30m 不等，每隔 必定间隔用联络巷贯穿，构成出产系统，并构成条 状或块状煤柱，用于支撑顶板； 2） 采煤房时矿山压力闪现较平缓，能够用锚 杆支护作业空间，支护比较简单。 3）高度机械化的柱式系统采煤法现在多用于 接连采煤机及配套设备，且在一组煤房内替换作 业； 4）采掘合一，掘进预备也是采煤进程，收回 煤房间煤柱时，也运用同一种类型的采煤配套设 备。 高度机械化的柱式系统采煤办法，一般只分 为房式和房柱式两种。 房间煤柱不收回，作为永久煤柱支撑顶板的称 房式采煤法；房间煤柱作为暂时支撑，在煤房挖掘 完毕后进行煤柱收回的称为房柱式采煤法。 高度机械化的柱式系统采煤办法运用条件严厉， 首要适用于近水平薄或中厚煤层，煤层顶板中等稳 定以上，瓦斯含量低，挖掘深度不大的中小型矿井， 美国、澳大利亚、加拿大、印度、南非等国家运用 较多。 水利采煤法就回采巷道安置来说，也是柱式体 系采煤办法的一种。 工艺落后的柱式系统采煤法还有巷柱式、残柱 式、高落式等，多选用爆炸采煤工艺，国内前期应 用较多，近年来仅限于挖掘极不安稳煤层或收回边 角煤柱。因为出产系统及安全等方面的问题，总称 为非正规采煤法。 我国煤层赋存条件多样，挖掘条件杂乱。新 我国建立后通过半个多世纪的采煤办法变革，发 展了以长壁采煤法为主，并有多种其他办法的采 煤办法系统。据不完全统计，我国先后曾用过百 余种采煤办法，现在选用的约有50种。
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