1、1 煤田在地质历史时期,同一地质时期形成并大致连续发育的含煤岩系分布区。2 矿井生产能力矿井设计生产能力,万 t(Mt)/a。即设计中规定矿井在单位时间(年或日)内采出的煤炭和其它矿产品的数量。3 井田划归一个矿井开采的一部分煤田或全部煤田。4 阶段在井田范围内,沿着煤层的倾斜方向,按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分,每个长条部分称为一个阶段,具有独立的生产系统。5 开采水平(简称水平):常指某一标高的水平面并布置有主要运输大巷和井底车场、并担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平。广义的水平:布置大巷的某一标高的水平面,既包括一个水平,又包括所服务的阶段。6 采煤方法采煤
2、工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合。7 井底车场是位于开采水平,井筒附近的一组巷道与硐室的总称,是连接井筒提升与大巷运输的枢纽,担负着煤、矸、物料、人员的转运任务,并为矿井的排水、通风、动力供应、通讯和调度服务,对保证矿井正常生产和安全生产起着重要作用。8 上山是指服务于一个采区(盘区)的倾斜巷道,也称采(盘)区上山。上山用与开采其开采水平以上的煤层,是向下运输。其运输大巷位于采区之下。9 支承压力由于采掘空间原被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的压力。 10 放煤方式放顶煤工作面放煤顺序、次数和放煤量的配合方式。11 沿空掘巷沿采空区边缘开掘巷道,上下区段不留煤柱或留 3
3、5m 小煤柱挡矸、阻水或阻隔采空区有害气体。减少了区段煤柱、利于维护。适用于瓦斯涌出量小、煤层埋藏稳定、特别是进入深部开采的煤矿。沿空掘巷必须在采空区垮落的顶板岩层活动稳定后掘进,否则受移动支承压力影响,难于维护。12 矿井工业资源/储量:是指地质资源量经可行性评价后,其经济意义在边际经济及以上的基础储量及推断的内蕴经济的资源量乘以可信度系数之和。Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k K-可信度系数,取 0.7-0.913 矿井设计资源/储量:是指矿井工业资源 /储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建(构)筑物煤柱等永久煤柱损失量后的资源/储量。Zs =(
4、Zg-P1)矿井设计可采储量:是指矿井设计资源/储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以釆区采出率。C采区采出率, %。薄煤层(不小于 0. 85)中煤层(1.3m M 3.5m)不小于0. 8 厚煤层 (M3.5m) 不小于 0. 75 14 循环放煤步距在工作面推进方向上,两次放煤之间工作面的推进距离。15 采放比是放顶煤工作面采煤机机采高度与顶煤高度之比。合理采放比与煤层厚度、煤的硬度和节理发育程度及工作面推进速度有关。16 进刀方式进刀是滚筒采煤机滚筒进入煤体的过程。滚筒采煤机一般以输送机机槽为轨道,沿工作面运行割煤,自身无进刀能力,只有与推移推移输送机工序相结合才能进刀。进刀方式的
5、实质是采煤机运行与推移输送机的配合关系。 (直接推入法进刀、端部斜切进刀、中部斜切进刀)17 准备方式准备巷道的布置方式。 (采区、盘区、带区)18 准备方式分类1、按煤层赋存条件: 分采区式、盘区式及带区式。2 按开采方式:上山采盘区,下山采盘区 3 按区内巷道布置确定准备方式:单翼采区或盘区 双翼采区或盘区 跨多上山采区 4 按煤层群开采时的联系: 单层准备 联合准备19 支护方式按支护与割煤、移架、推移输送机三个工序的配合方式不同,分及时支护和滞后支护两种。及时支护滞后采煤机 39m 支架依次或分组前移支护顶板输送机随移架逐段移向煤壁,推移步距等于采煤机截深,支架底座前端与输送机间富裕一
6、个截深的宽度。(割煤移架推移输送机)滞后支护割煤后输送机先逐段推向煤壁,支架随输送机前移后移向煤壁。(割煤推移输送机移架)及时支护工作空间大,利于行人、运料、通风,但增加了控顶宽度,不利于控制顶板。滞 后 支 护 控 顶 距 小 , 适 合 周 期 来 压 大 及 直 接 顶 稳 定 性 好 的 顶 板 , 对 稳 定 性 差 的 直 接 顶 适 应性 差 。 支护方式由设备结构和尺寸决定,使用中不能随意改动!20 各种采煤方法的工序采煤方法的分类:(1)按倾角分:近水平煤层采煤法、缓倾斜煤层采煤法 倾斜煤层采煤法、急倾斜煤层采煤法(2)按 厚 度 分 : 薄 及 中 厚 煤 层 采 煤 法
7、、 厚 煤 层 采 煤 法 分 层 开 采 、 整 层 开 采 (3)按采煤工艺分 :爆破采煤法、普通机械化采煤法 综合机械化采煤法(4)按采空区处理方法分: 垮落采煤法、煤柱支撑法 充填采煤法按(5)推进方向分:走向长壁采煤法、倾斜长壁采煤法(俯斜,仰斜)21 采煤工序:炮采:打眼放炮落煤和装煤人工装煤刮板输送机运煤移置输送机人工支护回柱放顶普采:特点:采煤机和刨煤机完成落煤和装煤工序,支护与处理采空区工序和炮采相同炮采工序:落煤、装煤、挂梁、移输送机、支柱、回柱放顶普采工序:割煤、挂梁、移输送机、支柱、回柱放顶综采工序:割煤、移架、移输送机22 井底车场的类型:(1)按矿车不同分为:固定框
8、车和底卸式矿车运煤井底车场按井底车场(2)按井筒形式不同分为:立井、斜井、立井-斜井井底车场(3)按运输大巷的方式不同分为:大巷用轨道矿车运煤和胶带运输机 运煤的井底车场 (4)的内调运输方式分为:环形车场和折返式车场23 中线、腰线掘进区段平巷掘进时,中线控制巷道的延伸方向,腰线控制巷道的坡度或高低;按中线掘进,巷道相当于铅垂面与煤层层面相交的交线;按腰线掘进,巷道相当于水平面与煤层层面相交的交线。适用:回风平巷铺设轨道,巷道基本水平,允许有一定弯曲,按腰线掘进。运输平巷中铺设输送机,为适应输送机直线铺设,巷道投影在水平面内保持直线,按中线掘进或分段中线掘进。24 割煤方式采煤机割煤方式是采
9、煤机割煤及与其他工序的配合。割煤方式分双向割煤和单向割煤。25 沿空留巷工作面采煤后沿着采空区边缘维护原回采巷道的护巷方法。1.井田划分原则:井田范围、储量、煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应; 保证井田有合理的尺寸;充分利用自然等条件划分井田;合理规划矿井开采范围,处理好相邻矿井之间的关系。井田境界的划分方法 :垂直划分;水平划分;按煤组划分 井田开拓:从地面开掘一系列的井巷进入煤层 。开拓方式:在一定的井田地质,开采技术条件下,矿井开拓巷道可有多种布置方式,开拓巷道在井田内的总体布置方式。分类:(一)按井筒(硐)形式分:立井方式、斜井方式 、平硐方式、综合方式(二)按开采水平数分 :单
10、水平、多水平(三)按开采水平大巷布置方式 分煤层大巷 集中大巷 煤层分组集中大巷 (四)按准备方式分 :上山式,上下山式,混合式 井田开拓所要解决的基本问题是: 1.正确确定井筒的形式、数目及其配置,合理选择井筒及工业广场的位置;2.正确划分阶段、盘区和采区,合理确定开采水平的高度和数目;3 正确的布置大巷和井底车场;4 正确的确定矿井开采程序,做好采区和开采水平的接替;5.正确地进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造。 2 上、下山开采的优缺点比较1、运输、提升方面:上山,煤向下运输,运费低能力大,但折返运输(提升) ;下山,煤向上云,运费高能力小,但无折返。2、排水方面:上山自流到井底水仓,
11、反向提出。下山排到井底。3、通风方面:上山新、废风均向上流动,路线短利通风。下山新、废风以上一下,路线长,风阻大。4、巷道掘进与维护方面:上山易掘进;下山装运较难,倾角大师更突出。总的来看,上山开采在生产技术上优于下山开采。在某些条件下,可优先考虑下山开采。3 壁式采煤法主要特点:(1)通常具有较长的回采工作面长度 80300 米及以上。 (2)回采工作面两端至少各有一条巷道,用于通风与运输。 (3)一般顶板暴露面积大,矿山压力显现比较强烈。 (4)工作面运煤的刮板输送机与工作面平行。壁式采煤方法的分类:(1) 按倾角分:近水平煤层采煤法 缓倾斜煤层采煤法 倾斜煤层采煤法 急倾斜煤层采煤法 (
12、2)按厚度分:薄及中厚煤层采煤法 厚煤层采煤法 分层开采 整层开采 (3)按采煤工艺分 :爆破采煤法 普通机械化采煤法 综合机械化采煤法 (4)按采空区处理方法分 :垮落采煤法 煤柱支撑法 充填采煤法 (5)按推进方向分: 走向长壁采煤法 倾斜长壁采煤法(俯斜,仰斜)4 柱式体系采煤法主要特点:(1)工作面短、但数量多,采房及回收煤柱设备合一。 (2)矿山压力显现减弱,生产过程中支架及处理采空区工作较简单,有时可不处理采空区。(3)采场内煤的运输方向是垂直于工作面的,采煤配套设备均能自行行走,灵活性强。(4)工作面通风条件较壁式体系差,回采率较低。柱 式 采 煤 方 法 适 用 条 件 : (
13、 1) 开采深度较浅,一般不宜超过 300-500m;(2)顶板较稳定的薄及中厚煤层;(3)倾角在 10 以下,最好为近水平煤层,煤层赋存稳定,起伏变化小,地质构造简单;(4)底板较平整,不太软,且顶板无淋水;(5)低瓦斯煤层,且不易自然发火。大采高 大采高综采工艺特点:a、控制初采高度,直接顶初次垮落后逐渐加大到正常采高 b、防治片帮,片帮后端面距加大,易千万冒顶事故 c、液压支架防倒防滑 评价及适用条件 a 与分层综采相比设备投资大,工作面产量、效率明显提高;巷道掘进量降低,并减少假顶铺设;减少设备搬迁次数,节省搬迁费用;b 与综放开采相比重型设备多,辅运、搬迁、安装困难;防煤壁片帮、设备
14、防倒防滑困难,管理水平要求高。适用条件:地质构造简单,煤质较硬,厚度 3.56m ,赋存稳定,倾角小于 12,最大不超过 20 ,顶板稳定或较稳定的厚煤层。5.平硐平硐的优点:(1)煤由平硐直接外运,运输环节少,设备少,系统简单,费用低;(2)地面工业广场建筑和设施简单;(3)井内不设井底车场,减少了工程量;(4)水自流,无水仓,排水费用低;(5)施工条件好,掘进速度快。平硐开拓使用条件:平硐标高以上有足够储量的山岭地带应优先采用6.斜井:特点:沿井田内煤层倾斜方向划分为若干个阶段,每个阶段内煤层倾斜方向布置左右两个回采工作面,井田两翼同时开采。7.斜井的优点(与主井比): (1)掘进技术和设
15、备简单;(2)掘进速度快;(3)井上下设施简单;(4)多水平总石门短;(5)井筒延深方便;(6)初期投资少,建井工期短。斜井的缺点: (1)井身长,通风路线长,阻力大;(2)井筒维护工程量大,费用高;(3)绞车(串车)提升能力受限制,动力消耗大,多段提升系统复杂;(4)提升、通风、动力供应、排水等生产经营费较高;(5)对地质条件适应性差。斜井适用条件:适应大中小矿井; 煤层埋藏浅,表土层不厚,水文地质条件简单,不需特殊施工法施工的缓斜和倾斜煤层;串车提升不宜超过三段提升;胶带机发展,斜井应用范围更加广泛。7.立井:特点:以立井(主井、副井、回风井)进行开拓,装备两个井筒,主井一般用箕斗提煤,副
16、井一般用罐笼辅运、行人、进风等。立井的优点:(1)同样采深下,井身短,通过井筒的各种管线短;(2)提升速度快,机械化程度高,易自动控制,对辅助提升有利,人员提升快,对深井开采有利;(3)井筒断面大,通风阻力小,提升,排水、动力供应等生产经营费用低;(4)井筒易维护;(5)对各种地质条件适应性强,技术可靠,不受煤层倾角,CH4、水文等限制。立井的缺点:(1)井筒施工复杂,需较高技术、较多设备、速度慢;(2)井筒装备复杂,基建投资大;(3)井筒延深困难。立井适用条件:(1) 煤层埋藏深、表土厚或水文情况复杂,井筒需特殊施工;(2)开采煤层受倾角、厚度、CH4、水文等条件限制;(3) 多水平开采的急
17、斜煤层;凡不适合斜井、平硐及综合开拓方式时,均可采用立井开拓。 8 主斜井-副立井开拓方式 :斜井开拓具有许多优点,大型斜井以胶带斜井做主井,在技术上经济上均很优越,但副斜井的辅助提升比较困难,通风也不利(特别是开采深部煤层时,斜井分段提升辅助环节多,能力小;而且通风路线长、阻力大、风量小,不能满足生产要求)。而立井作为副井能弥补这方面的不足,于是就可以斜井为主井、以立井为副井,采用主斜井副立井的方式实现大型及特大型矿井的综合开拓。主斜副立可充分发挥主辅提升能力大、系统简单、通过风量大、技术经济效果好的优点,是大型、特大型矿井比较合理的开拓方式。主斜副立大型矿首选,适合赋存浅近水平或井田斜长大
18、下部煤层深的矿井主立副斜简易经济,适合井田斜长小能以一个水平开采的小型矿,如矿井有可能扩界延伸或扩型增产则不适合9 主立副斜开拓方式可用于开采煤层赋存不深的矿井,出于以下几点考虑和形成过程减小井筒掘进、投资缩短建设工期,适合于煤田浅部小型矿井采用立井开拓(大矿) ,为加大辅运能力增设安全出口,再打斜井,形成主副立井副斜井开拓方式原立井开拓小矿,扩大产能或兼并重组,利用原有开拓系统10 岩层上山适用条件:(1)岩性要求 布置于煤层底板稳定的岩层中,避免构造破坏。(2)层间距要求(h) 岩石上山应距煤层 15-30 m岩层上山特点(优缺点):(1)维护费用低; (2)煤损少。可跨上山采,加大采面连
19、续推进长度;(3)生产系统可靠,通风条件好,易封闭采空区防自燃有利;(4)不受煤层倾角影响,可定向按坡度取直掘进;(5)能合理处理上山与平巷的相交工程,绕道工程量小。(6)岩石工程量大11 煤层上山的特点:(1)掘进速度快,联络巷工程少,费用低;(2)超前探煤作用;当 变化时,坡度对输送机不利;(3)需留煤柱保护; (4)上山围岩是煤和软岩;维护条件差;(5)上山与平巷的层面交叉,多开绕道工程;(6)受采动影响。煤层上山适用条件:(1)开采薄或中厚煤层的采区,采区服务年限短; (2)浅部开采两分层的单一厚煤层,顶底板岩石比较稳定,煤质中硬以上,巷道易于维护;(3)煤层群联合准备采区,下部有维护
20、条件好的薄及中厚煤层;(4)为部分煤层或区段服务,维护年限短的辅助上山。(二) 上山布置类型双煤上山: 布置特点:双上山置于下部薄及中厚稳定煤层中;走向间距 20.25m,两侧煤柱 30 m 。适用条件:下部有薄及稳定的中厚煤层;单一薄及中厚煤层一煤一岩上山:布置特点 轨上沿煤层顶板布置;运上沿底板岩层布置。上山错距 运上距煤层 1012 m;运上、轨上走向距 20 m 。适用条件 A 小、服务年限短的采区, (t5a) 。双岩上山:布置特点:两条上山置于底板岩石中;运上距煤层 12-14m;轨上距煤层 8-10m。走向间距:2025m。适用条件:开采单一厚煤层采区;煤层群最下一层为厚煤层;C
21、H4 小的联合布置采区普遍采用。两岩一煤上山布置特点:走向间距:1-3 和 3-2 相距 1015m。层位上:1 距煤层 810m,2 距煤层 1214 m ,3 沿煤顶板此种方式:3先掘,超前勘探,为 1 和 2 取直定向;3 用于通风行人。适用条件:开采煤层数目多,厚度大,储量丰富的采区。瓦斯、水大的采区。三岩上山:布置特点:三岩上山均置于底板岩层中;走向间距:三条巷道相距 10 15m;层位上:1 和 3 位于同一层位;2 低 2 4m。适用条件:煤层多,储量丰富,瓦斯大、水大的采区。放顶煤采煤法评价:a、优点高产高效;巷道掘进率低;工作面搬家次数少;吨煤成本低;对地质条件和煤层赋存条件
22、变化适应性强 b、缺点或问题采出率低,综放面平均采出率 8183%,不留护巷煤柱,采出率可以达到国家要求的 75%,留煤柱将低于75%; 低位放煤支架为主,工作面过渡和端头支架不能满足需要顶煤破碎,大量瓦斯溢出,后方采空区集聚高浓度瓦斯自然发火严重,主要措施向采空区灌注黄泥浆、氮气等阻燃材料,加快工作面推进速度煤尘大,回采巷道控制技术不满足生产要求 c 放顶煤采煤法适用条件煤层厚度:M = 5-12m 为佳,过小易超前冒顶,过大破坏不充分; 煤层硬度:煤质松软,层理节理发育。煤质中硬,f 2 最好。个别 f = 3.1 - 3.9,层理节理发育亦可;煤层倾角: 不宜太大,缓倾斜煤层中一般 15
23、,太大影响支架的稳定性,25 -30煤层中也试验成功;煤层结构:过厚过硬的夹矸影响顶煤放落,单层夹矸厚大于 0.5m 或 f 大于 3 要采取措施顶煤中的夹矸总厚度不宜大于顶煤厚度的 10 -15%;顶板条件:顶板岩性最理想的条件是基本顶 I、 II 级,直接顶有一定厚度,采空区不悬顶,冒落后基本充满采空区;煤层埋深 煤层埋深不宜小于 100m自然发火、瓦斯及水文地质条件。发火期短、瓦斯涌出量大、煤尘有爆炸危险,采取相应的措施后可采用;水文地质条件复杂,有可能导通含水层或水体,禁止采用放顶煤开采。放顶煤的采煤工艺过程:采煤移架移前输送机放顶煤拉毅后输送机。在煤层底部的综采工作面中,采煤割煤后,液压支架及时支护并移到新的位置,推移工作前部输送机到煤帮,此后操作后部输送机专用千斤顶,将后部输送机相应前移,按规定的放煤工艺要求,打开已松碎的煤炭,待放出煤炭中矸石量超过一定限度后,及时关闭放煤口,即完成一个工艺循环。