1、煤矿生产技术,禹州市矿山职工培训中心韩志伟,煤矿生产技术,学习,好学者有如春天的小草不见其长而日有所增-,第一篇煤矿地质,第一章岩石与岩层第二章地质构造第三章煤系地层与地质勘探,第一章岩石与岩层,第一节地壳的物质组成第二节地史基本知识,第一章岩石与岩层,煤矿开采要求在安全生产的条件下，以最佳经济效益、先进的科学手段、符合国家规定的回采方法将埋藏在地下的煤层开采出来，为各用煤部门提供所需的煤炭产品。掌握煤层的埋藏特征、煤的性质以及了解煤的形成及其和各种地质作用的关系，是达到上述开采要求的最重要的条件之一。煤矿地质工作不仅是矿井设计和生产管理的重要依据，也是矿区规划、矿井建设、老井挖潜依据和矿井灾
2、害作斗争的主要依据。因此，煤矿地质的有关内容，是从事煤矿工作必须具备的基本知识。,第一节地壳的物质组成,地壳由各种岩石组成。一种或多种矿物组成岩石。矿物则是由一种或多种元素在地质作用下组合在一起的、形成具有一定外部形态、物理性质和比较巩固的化学成分的自然物质。矿物是组成地壳岩石的物质基础。,一、矿物,自然界中矿物种类繁多，有由一种元素组成的单质矿物，如自然金、铜、石墨等；也有由一种以上元素化和形成的矿物，如石英、方解石等。目前已发现的矿物约有3000种，但组成煤系地层内常见岩石中的矿物仅有20余种，这些组成岩石的矿物被称为造岩矿物。常见的造岩矿物有：石英、长石、黑云母、白云母、方解石、辉石、角
3、闪石、铝矾土、褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿等。,二、岩石,矿物在自然界中很少单独存在，常常彼此结合或共生为复杂的集合体。岩石就是矿物的集合体。组成地壳的岩石种类很多，按其成因，岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。,1、岩浆岩,地壳内部高温状态的熔融岩浆，沿地壳薄弱地带，侵入地壳或喷出地表逐渐冷却、凝固而形成的岩石称为岩浆岩。,2、沉积岩,沉积岩是出露于地表的岩石，在外力地质作用下被风化、剥蚀，经搬运、沉积最后固结形成新的岩石。沉积岩在地球表面分布最广，地表约75%的面积被沉积岩所覆盖。许多矿产，如煤、油页岩、岩盐等都是沉积岩。据统计，目前全世界每年开采的矿产资源75%来自沉积岩。具有成层构造、层
4、理、层面构造和含有古生物化石、结核等，是沉积岩的重要特征。,3、变质岩,已经形成的各种岩石，在地壳中受到高温、高压以及化学性质活泼的气体和液体的影响，使岩石的物理、化学性质发生变化而形成新的岩石，称为变质岩。常见的变质岩又由石灰岩变质而成的大理岩、由石英砂岩变质而成的石英岩、以及由花岗岩变质而成的片麻岩等。,第二节地史基本知识,地史学是研究地球历史的科学。它主要是研究地壳在时间和空间上发生、发展的历史。为了便于研究，通常根据地壳运动及古生物发展，将地球的历史从古到今划分为太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五个大的时期。为了反映较短的时间间隔内地壳的变化，将每一个代划分为若干纪，每个纪又分为
5、若干世。代、纪、世是国际统一的地质时代单位。在各个地质时代内都有相应的沉积岩层形成。各个地质时代内所形成的地层相应地称为界、系、统，它是国际统一的地质时代单位。,第二章地质构造,原始形成的沉积岩层，其产状一般是水平或近似水平，并在一定分布范围内连续完整。野外见到的沉积岩层，是已受地壳运动的影响而发生倾斜、褶皱，有的还发生了断裂，或沿断层面产生了位移。这种由地壳运动而造成的岩层和岩体的原始产状和原始形态的改变，称为地质构造变动。发生构造变动的岩层和岩体，形成了各式各样的构造形态（如褶皱裂隙、断层等）称为地质构造。根据成因，地质构造变动可分为以下两种：1、构造变动-由于地壳运动使岩层发生的变动。如
6、单斜构造、褶皱构造、断裂构造等。2、非构造变动-由于重力作用、地下水作用、发汗作用、冰川作用等，使岩层或岩体发生的局部变动。（如山崩、地滑等）。,第一节单斜构造,在一定范围内，一系列岩层大致向同一方向倾斜，这种构造形态称为单斜构造。单斜构造的产状（岩层在地壳中的空间位置和产出状态）是以岩层层面在空间的方位及其与水平面的关系来确定的。通常，是用岩层的走向、倾向及倾角等产状三要素来表示。,1、走向,倾斜岩层的层面与水平面的交线，称为走向线。走向线上各点的高度都相等。走向线两端的延伸方向，称为岩层的走向。走向是表示倾斜岩层在水平面上的延伸方向。当岩层是个平面时，其走向线为一条直线，各点走向不变；当层
7、面为曲面时，其走向线为一条曲线，各点走向发生变化。,2、倾向,在层面上垂直于走向线，沿层面倾斜向下所引的直线叫倾斜线，又叫真倾斜线。真倾斜线在水平面上的投影所指岩（煤）层向下倾斜的方向，就是岩（煤）层的倾向，又称真倾向。在岩（煤）层面上，斜交岩（煤）层走向所引的任一条直线均为視倾斜线，它在水平面上投影线的方向叫视倾向或假倾向,3、倾角,真倾斜线与其在水平面上投影线的夹角称为岩（煤）层的倾角，又称为真倾角。即倾斜岩（煤）层面与水平面的夹角。視倾斜线与其在水平面上投影线的夹角，称为視倾角或假倾角。任何方向上的视倾角都小于该层面上的真倾角。,第二节褶皱构造,岩（煤）层在地质作用力（水平方向挤压力）的
8、影响下，产生变形而形成波状弯曲且未失去连续性的构造形态，称为褶皱。褶皱中岩（煤）层的一个弯曲，称为褶曲。它是褶皱构造的基本单位。褶曲的基本组成部分及其相互关系的几何要素称为褶曲要素，如核部、翼部、轴面、轴、枢纽等。褶曲要素实际上是褶曲各部位的名称。,一、褶曲的基本形态,褶曲的基本形态可分为背斜和向斜两种。1、背斜-是岩层向上弯拱的褶曲，核心部位是老岩层，两侧是新岩层，新岩层呈对称重复出现，两翼岩层倾向相背。2、向斜-是岩层向下弯曲，核心部位是新岩层，两侧是老岩层，老岩层呈对称重复出现，两翼岩层倾向相向。,二、褶曲构造与煤矿生产的关系,1、大型褶曲-是矿井设计考虑的问题。是井田划分和矿井开拓系统
9、布置的重要依据之一。2、中型褶曲-往往是大型褶曲构造的次一级伴生构造。是采区布置考虑的主要依据。3、小型褶曲-可以使煤层厚度产生变化、使煤层产状经常发生变化、可以使工作面长度经常变化。,第三节断裂构造,岩石受力后产生变形，当作用力达到或超过岩层的强度极限时，岩层的连续完整性遭到破坏，则在岩层的一定部位和一定方向上产生断裂，沿断裂面两侧岩块未发生显著位移或发生显著相对位移的，这些构造统称断裂构造。根据岩层断裂后沿断裂面两侧岩块有无明显位移，可将断裂构造分为裂隙、断层两种基本内型。,一、裂隙,又称节理。岩层断裂后，两侧岩快未发生显著位移的断裂构造，称为裂隙。,（一）裂隙的成因分类,1、原生裂隙-是
10、指沉积岩在形成过程中，沉积物脱水和压缩后所产生的裂隙。它们都局限在个别岩层中。2、次生裂隙-是指岩层形成以后生成的裂隙。根据力的来源及作用性质不同，又分为非构造裂隙和构造裂隙两种。,次生裂隙,1、非构造裂隙-由外力地质作用或人为因素形成的裂隙（如风化、滑坡、爆破造成的裂隙）等。这种裂隙一般规模不大，分布也不规则。2、构造裂隙-它是由构造运动使岩石噪声低盈利作用而形成的裂隙。这种裂隙的形成和分布有一定的规律性，并与褶曲、断层等地质构造有密切的关系。,（二）裂隙与煤矿生产的关系,1、裂隙与钻眼的关系；2、利用裂隙提高回采率；3、裂隙与采煤工作面的支护和顶板关系；4、裂隙与掘进、回采工作面布置的关系
11、；5、裂隙与矿井水的关系。,二、断层,岩层受地应力的作用而发生变形，当应力超过岩层的强度极限时，岩层发生断裂，在力的继续作用下，两侧岩块沿断层面发生显著相对位移的断裂构造，称为断层。,（一）断层要素,为了描述断层的性质和空间的形态，给断层的各个部位分别给以一定的名称。这些断层的基本组成部分，称为断层要素。包括：1、断层面-当断层断开时，两侧岩块沿断裂面发生相对位移，此断裂面称为断层面；当位移不沿一个面而沿一个破碎带发生时，这个带称为断层破碎带。2、断层线-断层面在地表的出露线称为断层线。也就是断层面与地面的交线。断层线的方向反映了断层沿伸方向。3、断盘-断层面两侧相对位移的岩块，称为断盘。,（
12、二）断距,断层两盘同一层面相对位移的距离，称为断距。断距可反映断层规模大小，目前，地质界使用的名称较多，这里只介绍真断距。它可分为底层断距、铅直断层断距（又叫落差）、水平地层断距和斜断距。岩块上某点，在发生位移后错开为两点，次两点分别位于断层面的两个盘上。这两点间相对滑动的实际距离，称为真断距或总断距。,（三）断层的分类,1、根据断层两盘相对位移的方向分类1）正断层2）逆断层。根据断层面的倾角，又将逆断层分为冲断层、逆掩断层、辗掩断层。3）平移断层2、根据断层走向与岩层走向关系分类1）走向断层断层走向与岩层走向平行与基本平行2）倾向断层-断层走向与岩层走向垂直3）斜交断层-断层走向与岩层走向斜
13、交3、断层的组合形式-地堑与地垒、叠瓦状构造、阶梯状构造。,（四）断层存在的标志,1、岩（煤）层不连续2、岩（煤）层缺失与重复3、地貌上的特征-山脊突然错开，形成悬崖陡壁、岩层的破碎带，容易被流水充蚀而形成冲沟，有时破碎带出现泉水涌出等现象。4、断层面（断层破碎带）的构造特征1）断层擦痕2）牵引现象3）断层角砾岩和断层泥,（五）寻找断失煤层的方法,当掘进巷道遇到断层时，就应查明断层的性质、规模，并指出掘进的方向，寻找断失的煤层。因此，在断层处要详细地观测与记录地质构造变动的一切现象。然后根据这些地质特征，并结合附近巷道的有关资料，分析研究推断煤层的错动方向，进行断失煤层的寻找。1、小断层类比法
14、、2、经验类比法、3、对比分析法4、岩层层位对比法、5、断层标志法、6、生产勘探法。,（六）断层与煤矿生产的关系,断层不仅使煤层产生相对位移，并使煤层的埋藏条件变的更为复杂。断层在各地区分布一般较广，其形态和类型繁多，规模大小不一，对煤矿设计及生产都带来极大的影响。因此，多数煤矿的地质工作主要是研究断层问题。断层大小对井田设计、煤矿生产的影响均不相同。因此，断层可分为：1、大型断层-落差大于50米；2、中型断层-落差为2050米；3、小型断层-落差小于20米的。,1、大型断层,大型断层在详查勘探工作结束时已查明。1）大型断层是井田划分的主要依据；2）大型断层影响井田开拓方式的选择。,2、中型断
15、层,中型断层在精查勘探工作结束时应已查明。煤矿设计时，常利用中型断层作为采区边界。1）利用倾向断层划分采区边界；2）利用走向断层划分水平边界。,3、小型断层,当采区内有小型断层存在时，也会给回采和掘进工作带来很多困难。因此，煤矿地质工作不可忽视它，应尽量减少小断层对生产的不利影响。1）利用走向断层划分工作面；2）利用斜交断层划分工作面。,4、断层对煤矿生产中其他方面的影响,1）断层影响安全生产-断层破碎带是水流的通道、岩石破碎，降低了岩石的强度，容易引起垮塌冒顶。2）断层造成煤柱损失；3）断层影响掘进工作。,第三章煤系地层与地质勘探,第一节煤、煤系、煤系地层第二节煤田地质勘探及井田储量第三节矿
16、井水文地质,第一节煤、煤系、煤系地层,一、煤的形成二、煤的化学成分和工艺性质三、煤的工业分类及综合利用四、煤系五、煤层的埋藏特征,一、煤的形成,开采煤炭的过程中，经常发现在煤层及顶、底板岩石中保留有较完好的植物化石。研究证明，煤是由植物遗体在合适的条件下，经过复杂的生物、化学作用转变而成的。煤的形成分为两个阶段；1、泥炭化阶段；2、煤化阶段。形成现在具有开采价值的煤层。需要具备四个条件；1、要有温度潮湿利于植物大量生长的气候条件；2、要有大量植物的生长与死亡；3、要有大面积沼泽化的自然地理条件；4、要有地壳运动的良好配合。我国主要的三点成每期-石炭二叠纪、侏罗纪和第三纪就较好地具备了上述条件，
17、形成了许多大的煤田。,二、煤的化学成分和工艺性质,煤是重要的工业原料。它的用途很广泛，除作燃料用外，还是主要的化工原料。为了合理的利用煤炭资源，必须对煤的化学成分及其性质进行研究，以便综合利用。,（一）煤的元素组成,煤主要是由碳C、氢H、氧O、氨N、硫S、磷P等元素构成的有机质，以及一些矿物杂质、水分、等无机质组成。其中，有机质主要是由碳、氢、氧组成，它们占有机质的95%以上。此外，还有氮、硫、少量的磷及金属元素等。,（二）煤的工业指标,为了有计划地勘探、设计建设矿井、合理地开发利用祖国的地下资源，要求对煤进行工业评价。通过工业分析测定煤中的水分、灰分、挥发份等煤质指标数值，标定煤质牌号和质量
18、优劣，确定煤的工业价值和综合利用途径。对生产矿井来说，煤的工业分析指标数值是检验企业生产管理及产品质量的标志，也是计价标准。,1、水分,煤中的水分是一种有害物质。水分含量多，能加速煤的分化、破碎，甚至造成自然发火；同时，又增加运输负荷，影响装卸速度。作为燃料用煤，水分可降低煤的发热量。根据水在煤中的存在状态，可分为外在水分和内在水分两种。其中内在水分含量与煤的变质程度有关，变质程度低的煤中水分含量高，变质程度高的煤中水分含量低。,2、灰分,煤完全燃烧后剩下的灰渣称为灰分。它的主要成分有氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化镁、氧化铁及稀有元素的氧化物等。灰分有两种：内在灰分和外在灰分。内在灰分是指存在于
19、成煤原始物资中的无机物，以及由河水带入沼泽中与植物遗体一起沉积的无机矿物质的总和。煤在洗选过程中，很难将内在灰分选掉；外在灰分是指在采煤、运输过程中混入煤中的顶底板岩石碎块，通过洗选可以除掉。灰分是评价煤质的重要指标，根据工业用煤的要求：灰分小于10%的程特低灰煤；灰分大于10-15%的为低灰煤；灰分大于15-25%为中灰煤；灰分大于25-40%的为富灰煤；灰分大于40%的为高灰煤。根据全国矿产储量委员会1986年颁发的煤炭资源地质勘探规范中规定，矿井生产的原煤灰分应小于40%。,3、挥发分,在隔绝空气的条件下，将煤置于900的温度下加热7分钟，煤中的有机物质和矿物发生热分解，分解出来的气态物
20、质称为挥发分。其组成成分主要由氢、氧、氮、甲烷、乙烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢等。低变质的煤挥发分含量比高变质煤高，褐煤的可燃基挥发分大于40%，烟煤大于10-37%、无烟煤为0-10%。挥发分是鉴定煤质的重要指标，是工业分类的主要依据。,4、焦渣,在测定挥发分过程中，残留在坩埚中的固体物质，称为焦渣。它是由煤中的有机物质分解后的残余物和煤中没有除掉的灰分等组成。焦渣的形态和特征是鉴定煤的结焦性能好坏的依据。焦渣的形状和特征与煤中有机质性质有关，还与煤的变质程度有关。肥煤、焦煤粘结性好，焦渣呈膨胀或强膨胀粘结，作炼焦用煤。其它煤属于不粘结或弱粘结。,（三）煤的工艺性质,煤是重要的燃料，也是冶
21、金、化学工业的重要原料。随着国民经济的发展，煤炭综合利用的大力开展，就更需要研究煤的工艺性质，判定它是否符合各种加工工业的要求，选择最合理的利用途径，正确地作出工业评价。1、发热量-是指单位重量的煤完全燃烧时发出的热量，常用焦耳/克或千焦耳/克表示。发热量的大小与煤中的灰分、水分有关，但主要是取决于煤中的碳、氢可燃元素的含量。2、焦质层厚度-煤样加热到一定温度后，连续测得焦质体最大厚度。煤的粘结性越强，其胶质层的厚度也越大。,三、煤的分类,新的煤炭分类是按煤化程度及工艺性能的自然性质进行划分。以煤化程度参数区分无烟煤、烟煤和褐煤。,四、煤系,煤系是指在一定地质时期内形成的、大致连续沉积的一套含
22、煤岩系。煤系的命名，最常采用的是按其形成时代来命名。如我国华北的石炭二叠纪煤系、东北的侏罗纪煤系、台湾的第三纪煤系等。也有用地名来命名的，如华南的晚二叠世煤系被称为龙潭煤系和乐平煤系。对煤系进行详细、准确的地质勘探，是煤矿建设和生产的基础。在煤系中，经常有其它沉积矿产。如油页岩、铝土矿、菱铁矿、黄铁矿等。,五、煤层的埋藏特征,煤层的煤层特征包括：煤层的赋存条件、地质构造对煤层的影响、煤层顶底板岩石以及含水性含瓦斯性和煤的自燃性等。由于成煤原始条件存在差异，后期受地壳运动影响的程度的不同，致使煤层的埋藏特征各不相同。煤层的埋藏特征和煤层的开采，关系十分密切。,（一）煤层的赋存条件,煤层的富存条件
23、包括：煤层埋藏深度、层数、厚度、倾角、结构及其稳定性等。,1、煤层的埋藏深度,煤层的埋藏深度，从数十米到2000米以上目前我国还只有少数矿井的开采深度超过千米。1982年全国煤田（2000米以内）预测储量为4492108Mt。垂深在1000-2000米之内的储量为5307%。因此，深入研究各种条件下埋藏深度超过1000米的煤层的开采技术，已是非常迫切的课题。,2、煤层层数,由于沉积条件的差异，各煤田所含开采煤层层数多少不一。少的仅一层开采，多的可达数十层。多煤层井田的开拓，尤其是间距的大小以及媒质、煤种的不同，在很大程度上影响到开拓部署和开采程序。,3、煤的厚度,煤的厚度不仅影响到矿井开拓布置
24、，而且是选择采煤方法的主要影响因素。按煤层厚度可划分为三类：厚煤层：3、5米以上；中厚煤层;1、3-3、5米；簿煤层；煤层厚度小于1、3米,4、煤层的倾角,煤层的倾角越大、开采越困难。根据开采技术的特点，煤层按倾角分为三类：缓倾斜煤层：倾角小于25；倾斜煤层：倾角25-45；急倾斜煤层；倾角大于45。我国已探明的煤炭储量中，以缓倾斜煤层最多。,5、煤层结构,煤层结构是指煤层中有无稳定的夹石层。分为；简单结构煤层；复杂结构煤层。,6、煤层的稳定性,（1）稳定煤层；（2）较稳定煤层；（3）不稳定煤层；（4）极不稳定煤层。,（二）煤层顶底板岩石,煤层顶底板岩石是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层。在
25、一般情况下，先于煤生成的岩层是煤层的底板，位于煤层之下；较煤后生成的岩层叫做顶板，也就是位于煤层之上的岩层。由于沉积环境的差异，煤层顶底岩石性质也不尽相同。常见的煤层顶底板岩层有炭之页岩、砂纸泥砚、砂岩、石灰岩、粘土岩等。煤层顶底板岩层性质对矿井开采有重要影响。,（三）影响开采工作的其他因素,影响开采工作的其它因素主要有：煤的自燃性、煤尘爆炸性、煤和岩层的含瓦斯性以及煤系地层的含水性等。它们对煤矿生产构成较大的威胁，必须采取措施以保证安全。,第二节煤田地质勘探及井田储量,一、煤田地质储量（一）煤田地质勘探任务和各阶段划分（二）勘探方法二、井田储量（一）储量的概念、（二）储量分类,（一）煤田地质
26、勘探任务和各阶段划分,1、勘探任务1）煤的储量2）煤质3）煤层赋存和开采技术条件2、勘探工作的阶段划分1）煤田普查2）详查3）精查,（二）勘探方法,经常采用的勘探方法有：1、地质测量2、探掘工程3、钻探4、物探（地球物理勘探）,二、井田储量,（一）储量的概念（二）储量分类,（一）储量的概念,煤炭储量是煤田地质勘探工作最终成果的集中表现，它表明地下储藏的有开采价值的煤炭资源数量。,（二）储量分类,根据储量要求，按开采技术条件和矿产被查明的程度，井田储量分类如下：1）井田总储量。（地质储量），指井田范围内具有工业价值的全部煤炭储量。2）能利用储量。工业储量和远景储量的总和。3）尚难利用的储量4）工
27、业储量-平衡表内A+B+C级储量的总和。5）远景储量-平衡表内D级储量。6）开采储量-指工业储量中可以采出的那部分储量。7）指为了煤矿生产安全和技术上的需要，按设计要求遗留在井下的部分储量。,第三节矿井水文地质,煤矿在开采和开拓过程中，常会遇到地下水渗入巷道，或者引起一部分大气降水和地表水流入井下，成为阻碍采掘工作的不利因素。因此，进行水文地质研究，对于采矿工作来说，有着重要的实际意义。,第二篇煤田开采技术,第一章井田开拓第二章巷道掘进与支护第三章矿山压力基本知识第四章采煤方法第五章井下爆破,第一节概述,一、煤田划分为井田二、矿井巷道,一、煤田划分为井田,在地壳发展演变过程中形成的大面积的含煤
28、地带，称为煤田。大范围的煤田，若由一个矿井开采，不但经济上不合理，技术上也有不少难以克服的困难。因此，需要将煤田划分为适合于若干个矿井开采的较小部分，这样的每一个部分，称为井田。,二、矿井巷道,煤矿地下开采需要开凿一系列井巷，这些井巷种类很多，按其所处空间位置，可分为：垂直巷道，水平巷道和倾斜巷道。根据巷道服务范围及其在开采中的重要程度，矿井巷道又可分为开拓、准备、回采三类巷道。1、开拓巷道-为全矿井或一个开采水平服务的属于开拓巷道；2、准备巷道-为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道叫准备巷道；3、回采巷道-为回采工作直接服务的巷道叫回采巷道。国家对矿井三量的开采期作了如下规定：开拓
29、煤量的可采期一般为3-5年以上；准备储量的可采期一般为1年以上；回采煤量的可采期一般为4-6个月。,第二节井田开拓的主要内容,井田开拓的主要内容是：核定井田储量，确定矿井生产能力和服务年限；选择井筒形式，确定井筒数目和位置；对井田进行合理的再划分，确定水平数目和水平的具体布置；决定阶段内准备方式以及开采顺序和延伸方式等。,一、井田储量、矿井年产量和服务年限,（一）井田储量（二）矿井年产量（三）矿井服务年限,（一）井田储量,井田储量是矿井建设的依据，是确定矿井年产量的前提，矿井设计必须以经过设审查批准的精查地质报告中的工业储量作为设计的储量依据。井田储量分类如下：1、井田总储量。又称矿井地质储量
30、，是指矿井井田范围内具有工业价值的全部煤炭储量。2、能利用储量。指在目前技术和经济条件下可以开采的储量。它包括工业储量和远景储量。3、尚难利用储量。4、工业储量。指平衡表内A+B+C级储量的总和。5、远景储量。指平衡表内的D级储量。6、开采储量。指工业储量中可以采出的那部分储量。7、设计损失量。指为了煤矿生产安全和技术上的需要，按设计要求遗留在井下的部分储量。国家规定采区回采率一般不小于：厚75%、中厚80%、簿85%,（二）矿井年产量,矿井年产量就是矿井开采能力，也称井型。矿井年产量是煤矿建设和生产中一项极为重要的指标，它在一定程度上总和地反映了矿井生产技术面貌。为了便于设计、计划和装备的标
31、准化、系列化，我国现阶段将矿井划分为三种类型：1、大型矿井：年产量90万吨以上；2、中型矿井：年产量30-60万吨：3、小型矿井：年产量21万吨以下。,（三）矿井服务年限,当井田范围确定后，其储量既定，就可计算矿井年产量和服务年限是否与规定相适应。正常的服务年限一般为：90万吨以上50-80年以上；30-60万吨30-40年；9-21万吨10-20年。,二、井田再划分,一个井田不可能同时都投入生产，必须按照一定的开采程序，有计划地进行开采才能取得良好的技术经济指标，这就需要根据现有技术条件和煤层赋存条件，将井田进一步划分为若干部分，以利于合理安排生产。目前对井田的再划分有三种方式，即：阶段、盘
32、区、分区域。,（一）井田划分为阶段,在井田内，沿煤层倾斜，按一定标高将井田划分为若干长条状部分，以便有计划地进行开采，每个长条状部分称为阶段阶段是指一个开采范围，其走向长度即井田走向长度，倾斜长度则由阶段垂高确定。,（二）阶段内的划分,阶段的范围仍然是较大的，还应按照实际开采技术条件进行再划分，才能适应开采要求。根据矿井生产技术和煤层赋存条件，在阶段范围内沿走向将阶段划分为若干部分，这样的每一部分就叫采区。采区的倾斜长度就是阶段斜长，走向长度按不同的开采技术条件，可由400米-2000米。每个采区都有完整的市场系统，它是矿井生产的基层单位。,（三）井底车场的形式及其选择,井底车场是井上、下运输
33、的枢纽，是井筒语境下运输大巷（或阶段石门）连接处的一组巷道和硐室的总称。采用平硐开拓的矿井，井底车场的任务由井口地面生产系统完成，井下不需设井底车场。井底车场的形式必须与井下运输和井筒提升方式相适应。根据列车在车场内的运行特点，井底车场分为环形式和折返式两大类。,第三节矿井开拓基本知识,开采煤炭资源的工业企业称为煤矿。根据煤层的赋存条件和开采技术特点，分为露天开采和地下（井工）开采两类。煤矿地下开采的每一个矿井，必须具有完备和独立的生产系统，而确定矿井主要巷道工程的总体部署及有关参数即为矿井开拓。换句话说，矿井开拓就是在井田范围内，从地面开掘一系列的井巷通人煤体。,一、矿井开拓方式,矿井开拓方
34、式实质上是根据煤田的实际地质情况设计出来的井巷工程施工方案。不同的井巷形式可组成多种开拓方式，通常以不同的井硐形式为依据，将矿井开拓方式分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓。,（一）平硐开拓,处在山岭和丘陵地区的矿区，广泛采用有出口直接通到地面的水平巷道作为井筒形式来开拓矿井，这种开拓方式就叫作平硐开拓。由于地形和煤层赋存情况不同，平硐的布置方式也不一样。按平硐与煤层的相对位置，可分为走向平硐、垂直平硐和斜交平硐。,（二）斜井开拓,斜井开拓是我国矿井广泛采用的一种开拓方式，有多种不同的形式，按井田内的划分方式的不同，可分为集中斜井（有的地方也称为阶段斜井）和片盘斜井。一般以一对斜井进行开
35、拓。按照井田再划分方式及阶段内的布置不同，斜井开拓可以由但水平分带式、单水平分区式、多水平分区式、多水平连续式等多种勘探方式。采用斜井开拓时根据煤层埋藏条件、地面地形以及井筒提升方式，斜井井筒可以分别沿煤层、岩层或穿越煤层的顶、底板布置。,（三）立井开拓,立井开拓除井筒形式与斜井开拓不同外，其它基本都与斜井开拓相同。采用立井开拓时，一般以一个立井进行开拓，装备两个井筒，通常主井用箕斗提升，副井则为罐笼。,（四）综合开拓,一般情况下，矿井开拓的主、副井都是同一种井筒形式。但是，有时会在技术上出现困难或经济上出现效益不佳的问题，所以，在实际矿井开拓中往往会有主、副井采用不同的井筒形式，这就是综合开
36、拓。,二、矿井生产系统,煤块生产系统主要有：采煤系统、运煤系统、通风系统、运料、排矸系统、排水系统、供电、供水、供压器系统等。它们由一系列的井巷工程和机械、设备、仪器、管线等组成。,1、采煤系统,采煤巷道的掘进一般是超前于回采工作进行的。它们之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置，称为采煤巷道布置系统，也叫采煤系统。根据不同的地质条件，采用不同的采煤工艺，采煤系统也会有很大的区别。,2、运煤系统,运煤系统实际上就是把煤炭从采场内运出，并通过一些关联的巷道、井（硐），最后运送到地面的提升运输路线和手段，各种矿井开拓方式、不同的采煤方法都有其独特和完整的运煤系统。为了保持矿井产煤、运煤的稳定性和
37、连续性，一般在井下都设有与空间（或采区）产量、运力相匹配的一定容量的煤仓，用来缓解采、运之间的矛盾，以现实均衡生产。,3、通风系统,矿井通风系统包括通风方法、通风方式和通风网路。,4、运料、排矸系统,煤块井下掘进、采煤等场所所需的材料、设备，一般情况下，都是从地面通过副井，经由井底车场、大巷等运送的，而采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石，又要由相反的方向运至地面，这就形成了运料、排矸系统。,5、排水系统,为保证煤矿的生产安全，井下的自然涌水、工程废水等，都必须排至井外。由排水沟、井底（采区）水仓、排水泵、排水管路等所形成的系统，其作用就是蓄水、排水，防止发生矿井水灾事故。6、供电
38、、供水等系统。,第四节 采煤技术,一、概述二、爆破采煤工艺三、普通机械化采煤工艺四、综合机械化采煤工艺五、综采放顶煤采煤工艺六、倾斜分层下行垮落采煤工艺七、倾斜长壁采煤法采煤工艺八、急倾斜煤层的开采,一、概述,任何一种采煤方法，均包括采煤系统和采煤工艺两项主要内容。根据不同的矿山地质及技术条件，由不同的采煤系统与采煤工艺相配合，构成多种多样的采煤方法。采煤技术不同于采煤方法中的采煤工艺。井工开采的采煤工艺目前大致上分为旱采、水采和地下气化、液化、页岩的地下分馏等。旱采主要采用壁式、柱式体系；水采则通常采用柱式体系；地下气化也已经进入工业化试验阶段。,（一）壁式体系,壁式体系通常有较长的采煤工作
39、面；在采煤工作面两端至少各有一条巷道，用于通风与运输；随采煤工作面推进，要有计划的处理采空区。它的优点是煤炭损失少，采煤连续性强，单产高，采煤系统较简单，对地质条件适应性较强，但采煤工艺装备比较复杂。根据煤层厚度可采用整体开采、分层开采、放顶煤开采。按照工作面的推进方向，可分为走向长壁和倾向长壁采煤两种类型。,（二）柱式体系,以短工作面采煤为其主要标志，大多用于埋藏较浅的近水平薄及中厚煤层，并要底板好、瓦斯涌出量少；也可用于不正规条件或回收巷道煤柱。柱式体系包括：房式、房柱式采煤等。其特点为：工作面长度短，数目多；采房及回收煤柱设备合一，灵活性强；矿压显现减弱，生产过程中支护及处理采空区工作较
40、简单，有时可不处理采空区；工作面通风条件相对恶劣；回采率低；机械化发展受到限制。,（三） 水利采煤,水利采煤是利用高压水射流直接破落煤体，并借助水利来完成运输和提升等工序的开采工艺，简称水采。主要优点是：工艺简单、效益高、生产安全等优点。主要缺点是：采煤率较低；电耗较大；巷道掘进率较高，机械化程度低，容易造成采掘接续紧张；通风系统不完善，,（四）地下气化,煤炭地下气化是开采煤炭的一种新工艺。其特点是将埋层在地下的煤炭直接变为煤气，通过管道把煤气供给工厂、电厂等各类用户，使现有矿井的地下作业变为地面作业。煤炭地下气化的实质是将传统的物理开采方法变为化学开采方法，将高分子固体煤转化为低分子结构的煤
41、气。,二、爆破采煤工艺,爆破采煤简称“炮采”，其工艺过程包括打眼、爆破落煤和装煤、人工装煤、刮板输送机运煤、移置输送机、人工支设支架和回柱放顶等主要工序。,三、普通机械化采煤,普通机械化回采工艺简称“普采”，其特点是用采煤机械同时完成落煤和装煤工艺，而运煤、顶板支护及采空区处理与炮采工艺基本相同。,（四）综合机械化采煤工艺,综合机械化回采工艺简称“综采”，即破、装、运、支、处五个主要工序全部实现机械化。,五、综采放顶煤采煤工艺,综合机械化放顶煤采煤工艺实质实现了综合机械化壁式（长壁或短壁）放顶煤的采煤工艺。综采放顶煤工作面的设备布置与普通综采相比没有多大差异。其不同之处在于液压支架的结构和性能
42、发生了变化，在中低位放煤工艺中，工作面布置了双输送机，,六、倾斜分层下行跨落采煤工艺,在我国，目前对缓倾斜、倾斜厚煤层，广泛应用倾斜分层采煤法。倾斜分层的各分层，可采用类似于开采缓倾斜、倾斜薄及中厚煤层时所采用的回采工艺进行回采。第一分层回采后，下分层是在跨落的岩石下进行回采，为保证下分层回采工作面的安全，上分层必须铺设人工假定或再生顶板。,七、倾斜长壁采煤法采煤工艺,倾斜长壁采煤法与走向长壁采煤法相比，主要是回采工作面布置及回采方向不同，并且取消了采（盘）区上（下）山巷道。按推进方向不同，可分为仰斜长壁和俯斜长壁两种。按目前的设备条件，该采煤工艺主要适用于倾角在12以下的煤层；当对采煤工作面设备采取有效的技术措施后，可适用于1217的煤层；对于倾斜和斜交断层较多的区域，能大致划分成较为规则条带的情况下，可采用倾斜长壁或伪倾斜长壁采煤。,八、急倾斜煤层的开采,1、倒台阶采煤法2、斜台阶采煤法3、俯倾斜走向长壁分段水平密集采煤法4、伪倾斜柔性掩护支架采煤法5、水平分层采煤法6、水平分段放顶煤采煤法7、仓储采煤法,
