1、采矿学电子教案能源科学与工程学院 采矿系2006年10月,煤炭工业以开采煤炭为目的 煤炭开采 地下开采 9394%露天开采 67% 煤矿开采方法：主要讲授煤矿现代地下开采的方法和基本知识。 让学生掌握煤矿现代地下开采的方法和基本知识。,煤矿开采方法总论,煤矿地下开采的特点,1、受资源赋存条件的制约 2、工作场所不断移动 3、复杂的生产和管理系统 4、必须设置人工构置物保护工作空间 5、安全问题突出,专业性强；发展变化快；实践性强；时空关系强；名词概念多。 综合性强 运用各种科学技术综合解决煤矿地下开采的问题。 教学方法：课堂讲授、录象、模型、实习、讨论。 掌握采矿工程师的基本理论和技能。 记笔
2、记； 阅读参考书； 提出新采矿方法。,1、煤矿地下开采方法课程的特点,2、煤矿开采方法教材,采煤学，1982年 煤矿开采学，1996年 煤矿开采学修订本，1999年 采矿学，2003年,主干课程教材,采矿学国家级精品课程,3、煤矿开采方法主要参考书,主要参考书,徐永圻煤矿开采学，徐州；中国矿业大学出版社，1999 张宝明中国煤矿高产高效技术，徐州；中国矿业大学 出版社，2001 徐永圻中国采煤方法图集，徐州；中国矿业大学出版社， 1990 陈炎光中国采煤方法，徐州；中国矿业大学出版社， 1991 陈炎光中国煤矿开拓系统，徐州；中国矿业大学出版社， 1 996 陈炎光中国煤矿开拓系统图集，徐州；
3、中国矿业大学出版 社，1992,煤矿开采方法主要参考书,煤炭科技名词审定委员会，煤炭科技名词，科学出版社，北京：19972 采煤学（1979年版）,煤矿开采方法主要参考书,近代社会中国的采矿业,我国1876年创办基隆煤矿 1878年创办开平煤矿 1850年后近代采矿工业机器生产：提升、运输、排水 如开滦、抚顺、淄博、萍乡 帝国主义对我国煤炭资源进行掠夺性的开采,半个世纪以来中国煤炭工业的发展,2001年，国有重点煤矿机械化程度75.4%,机械化程度,2000年，国有重点煤矿综合机械化程度59.4%,全国煤矿共2.8万处(2004年前后) 国有重点煤矿约587处 地方国营煤矿1600多处 乡镇煤
4、矿,2002年 78个综采队年产超过100万吨18个综采队年产超过200万吨9个综采队年产超过300万吨 神华大柳塔矿综采队年产803万吨一矿一面全矿产量920万吨全矿职工350人,高产高效矿井,发展速度与成就举世瞩目，煤炭产量曾连续居世界第一。 中国的采矿业总体来讲与发达国家有不小的差距，但潜力巨大。 资源人均占有量低,小结,总论 General comments 采煤方法 Coal winning method 准备方式 prepare 矿井开拓 development 矿井设计 mine design,二、煤矿开采方法讲授的内容,煤田（coal field）同一地质时期形成，并大致连续发
5、育的含煤岩系分布区。 在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带。 矿区（mining area）统一规划和开发的煤田或其一部分。 开发煤田形成的社会组合。 一般一个矿区开发一个煤田 矿务局，矿业集团公司,三、矿井开采的基本概念,中国矿区分布,华北(石炭二叠纪)聚煤区,京、津、冀、晋、鲁、豫、宁等省市自治区的全部或大部，甘肃的东部，内蒙古、辽宁、吉林的东部，陕西，安徽的北部和江苏的西北部,峰峰煤田：3400 km2 神东煤田：31172 km2 淮南煤田：约3000 km2 探明储量：2263亿t 大屯煤田：245 km2 远景储量：10000亿t 枣庄煤田：500 km2 淮北
6、局煤田：691.2 km2 鹤岗煤田：252 km2 水城煤田（黔西）：7130 km2 铜川煤田：387.2 km2 徐州矿务局：730 km2 平顶山矿务局：714 km2 大同矿务局：约2550km2,煤田与矿区,井田（Underground mine field）,（一） 井田 井田（矿田）划归一个矿井开采的一部分煤田或全部煤田井田大小 ：范围 走向长度 倾向水平投影（宽度）井田面积大小矿井生产能力服务年限,煤田划分为井田,井型 井田走向长度（m） 小型矿井 1500 中型矿井 4000 大型矿井 8000,（二）矿井生产能力和井型,矿井生产能力 矿井设计生产能力，万t /a。设计中规
7、定矿井在单位时间（年）内采出的煤炭和其它矿产品的数量。 矿井核定生产能力 矿井经过技术改造，核定后的生产能力，万t /a。 井型 根据矿井设计生产能力不同，将矿井划分的类型，称井型。 井型分大、中、小三种。,井 型,井型 生产能力（万t / a） 大型矿井： 120、150 、180 、240 、300、400、 500及500以上其中300万t/a及其以上称特大型矿井 中型矿井： 45 、 60 、90 。 小型矿井： 9 、 15 、 21、 30。,矿井年产量,矿井年产量 矿井实际生产的煤炭数量，万t/a。 矿井年产量与生产能力有时同义，有时不同义。,（三）矿井可采储量和服务年限,矿井可
8、采储量Zk 生产能力A 服务年限T 可采储量愈多，生产能力和服务年限愈大 可采储量一定，应有合理的生产能力和服务年限 国外大型矿井的服务年限 4050a 国内大型矿井的服务年限一般不小于60a 国内外矿井的生产能力有增大和服务年限有缩小的趋势,（四）井田内的再划分,1、井田划分为阶段 阶段 （horizon） 沿一定标高划分的一部分井田。 阶段划分 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的并等于井田走向全长的长条形，每一个长条形叫一个阶段。,阶段的走向长度等于井田的走向长度 阶段下部布置阶段运输大巷 阶段上部布置阶段回风大巷,井田划分为阶段,井田划分为阶段,阶段的开
9、采顺序：下行式,井田划分为阶段,水平（level ）,水平（level ） 常指某一标高的水平面。 表示：标高、开采顺序及用途 （1）0、-200、-500水平等 （2）矿井生产中，表示开采顺序，又称第一水平、第二水平 （3）矿井生产中，常把运输大巷所在的水平称运输水平；回风大巷所在的水平称回风水平。,开采水平（ mining level）,开采水平（简称水平）运输大巷及井底车场所在的水平位置及所服务的开采范围。 布置有井底车场、阶段运输大巷，并担负全阶段运输任务的水平。 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,阶段上部 回风水平 阶段下部 运输水平,（二）
10、阶段内的再划分 1 阶段划分为采区，采区划分为区段, 阶段, 阶段, 阶段, 阶段, 阶段, 阶段,1区段,2区段,3区段,1区段,2区段,3区段,采区式划分,采区（district）与区段（district sublevel） 采区：阶段或开采水平内沿走向把划分为具有独立生产系统开采块段。采区斜长=阶段斜长（可达1000m） 采区走向=400m5000m 区段：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 区段上部有区段回风输平巷 区段平巷与采区的斜巷相连（运输上山和轨道上山）,采区,走向长壁工作面： 工作面沿倾斜布置 沿走推进,2 阶段划分为划分为带区，带区划分为分带,分带沿
11、煤层走向把阶段划分为若干长条，每一个长条叫一个分带。 由若干分带组成，并具有独立生产系统的区域叫带区,倾斜向长壁工作面： 工作面沿走向布置 沿倾向推进,阶段划分为划分为带区，带区划分为分带,J1 阶段,J2 阶段,J3 阶段,J 3阶段,J2 阶段,J1 阶段,3 井田直接划分为盘区或带区,井田沿倾斜高差较小的条件下,panel,为盘区或带区,盘区 近水平煤层的采区 带区倾斜分带开采的采区,采区、盘区或带区沿煤层走向的开采顺序,前进式：先采井筒附近的采区、盘区或带区，后采井田边界的采区、盘区或带区 后退式：先采井田边界的采区、盘区或带区，后采井筒附近的采区、盘区或带区,初期工程量、投资、达产期
12、,采区、盘区或带区沿煤层走向的开采顺序,前进式：先采井筒附近的采区、盘区或带区，后采井田边界的采区、盘区或带区 后退式：先采井田边界的采区、盘区或带区，后采井筒附近的采区、盘区或带区,初期工程量、投资、达产期,采区、盘区或带区沿煤层走向的开采顺序,前进式：先采井筒附近的采区、盘区或带区，后采井田边界的采区、盘区或带区 后退式：先采井田边界的采区、盘区或带区，后采井筒附近的采区、盘区或带区,（五）矿井生产系统的概念,矿井生产系统,1、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。 2、矿井主要生产系统 1）运煤系统 2）通风系统 3）运料排矸系统 4）排水系统 5）动力供应（电、压风
13、） 6）通讯、监测系统,（六）矿井开拓、准备和回采的概念,1、井巷名称 矿山井巷 为进行采矿，在地下开掘的井筒、巷道和硐室的总称。 2、井巷按倾角分类： 垂直井巷 倾斜井巷 水平井巷,矿山井巷,垂直井巷,立井 （竖井） 在地层中开凿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、运料、通风、排放矸石。风井、排水井 暗立井 无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 长度短，直径小的溜井。,水平巷道,平硐 在地层中开凿的直通地面的水平巷道主平硐，副平硐 石门 无直接地面出口，垂直或斜交于煤层走向，在岩层中开掘的水平巷道
14、煤门 无直接地面出口，垂直或斜交于煤层走向，在煤层中开掘的水平巷道,水平巷道,平巷 无直接地面出口，沿煤层走向开掘的水平巷道 煤层平巷 开掘在煤层中的平巷 岩石平巷 开掘在岩石中的平巷,水平巷道,阶段大巷 为一个开采水平或阶段服务的水平巷道 阶段大巷： 阶段运输大巷阶段回风大巷。 区段平巷 为一区段服务的水平巷道区段平巷 ：区段运输平巷区段回风平巷,倾斜巷道,斜井 在地层中开凿的直通地面的倾斜巷道 主斜井 用于提升煤炭 副斜井 用于行人、提升矸石、通风,上下山采区,上山采区 位于开采水平以上的采区 下山采区 位于开采水平以下的采区 上山 位于开采水平以上，为本水平或采区服务的倾斜巷道。 下山
15、位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道。,倾斜巷道,分带斜巷：运输斜巷运料斜巷,矿井开拓、准备和回采的概念,3、按井巷作用和服务范围分： 1）开拓巷道（development roadway） 为全矿、一个水平或若干采区服务的井巷。 服务时间长。1030a或以上。2）准备巷道（preparation roadway） 为一个采区或数个区段服务的巷道。 在采区范围内，从掘好的开拓巷道至区段的通路。T35a。,矿井开拓、准备和回采巷道的概念,3、回采巷道（gateway， entry） 为回采工作面生产直接服务的巷道。 T = 0.51.0a,运输巷,矿井开拓、准备和回采巷道的概念,运输斜
16、巷,回采巷道,四、采煤方法,（一）采煤方法分类 采煤方法 采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合。采煤工艺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。 Coal winning technology,水平分层,四、采煤方法分类,1、 壁式体系采煤法,壁式体系采煤法一般特点: 工作面较长，80250m 工作面两端，一般至少各有一条回采巷道 一般顶板暴露面积大，矿山压力显现较为强烈 工作面运煤的刮板输送机与工作面平行,采煤方法分类,按倾角分： 根据开采技术条件煤层按倾角分类：地下开采近水平煤层 45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,采煤
17、方法分类,按厚度分： 根据开采技术条件煤层按厚度分类：地下开采 (m)薄煤层 M3.5 m 薄及中厚煤层采煤法厚煤层采煤法 分层开采 整层开采,采煤方法分类,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,单一长壁垮落采煤法,( a) 走向长壁， ( b) 倾斜长壁（仰斜）， ( c) 倾斜长壁（俯斜）,按工作面推进方向与煤层走向的关系,走向长壁采煤法 倾斜长壁采煤法,采煤方法分类,按采空区处理方法分: 垮落采煤法 刀柱（煤柱支撑）法 充填采煤法,刀柱（煤柱支撑）法,充填采煤法,采煤方法分类,按厚煤层分层方法分：倾斜分层 水平分层 斜切分层,倾斜分层,厚煤层分层间开采顺序： 下行式
18、和上行式 一般为下行式,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,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。,水平分段,与斜切分层,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。,厚煤层整层放顶煤开采,厚煤层整层开采： 放顶煤开采 （3.55m）下限,2、柱式体系采煤法,房式采煤法 房柱式采煤法 特点：煤房比较窄 57m采掘合一煤柱支撑顶板,房柱式采煤法,采煤方法的发展与应用,采煤工艺 1954年英国开始用长壁综合机械化采煤技术 上世纪80年代开始采用大功率、高可靠性的机电一体化综合机械化采煤技术 我国主要采用长壁体系采煤法 俄罗斯、乌克兰、波兰、德国采用长壁体系 美国、加拿大、澳大利亚、南非广泛采用柱式体系,
