1、煤矿开采学讲义,讲课教师 范公勤 辅导教师 张 沛,绪 论,一、我国煤矿开采技术的发展概况我国是世界上产煤最早的国家，据山海经记载，远在公元前500年的春秋战国时期，煤炭就已经成为一种重要的产品，到唐宋时代，手工采煤有了进一步发展，那时称为“石炭”，元明两代手工采煤技术已经逐步完善，从明朝起称为“煤炭”。据天工开物（17世纪中叶，明朝末宋应星编著）一书记载，当时的采矿过程是：开凿立井，用木质绞车（俗称辘轳）提升，用打通中节的竹竿插入井内引出井下有害气体，以井筒为中心向四周开掘巷道进行煤炭的开采，用木支柱支护顶板。但是在旧中国，由于长期的封建统治，其煤炭开采始终停留在手工业生产的水平上，19世纪
2、五十年代，在帝国主义入侵中国以后，我国出现了近代工业，煤矿和其它工业一样，才开始出现了机器生产（如提升、运输、通风、排水等机械）矿井。,在“三座大山”的压迫下，煤矿是资本家获取高额利润的场所，他们不管工人的死活，不重视开采技术的提高，只求产量，煤矿工人受尽最残酷的压迫和剥削。因此，其开采技术极为落后，矿井灾害事故经常发生，工人生命安全毫无保障，因而，长期以来在人们的印象中煤矿是最危险、最可怕的地方。加之资本家实行的是掠夺性开采，从而使我国煤炭工业遭到了严重地束缚和破坏。解放后，我国劳动人民经过艰苦奋斗，煤炭工业有了很大发展，原煤从1949年的3240万吨达到1988年的9.8亿吨，为1949年
3、的30倍，1990年全国原煤产量近11亿吨，产量居世界首位（1949年居世界第十位，是49年的33.3倍），煤矿开采技术有了较大的发展和提高。这几年由于国家发展规划的调整和“关井压产”、提高安全生产的要求，产量有所回落，但是煤矿开采技术和煤矿安全状况有了明显的变化，机械化程度的提高、百万吨工作面和千万吨矿井的不断出现、万吨死亡率的降低，给人们树立起了好的煤矿形象，使人们对煤矿生产有了新的认识。综观我国煤矿开采技术的发展过程，大致可以分为以下三个阶段：,第一阶段（解放初60年代）：新中国成立后，党和国家非常重视煤炭工业的发展，在很抓安全的前提下首先从改革采煤方法入手，变原来的不规则的房柱式、高落
4、式为长壁式采煤法；变原来的手工落煤为打眼放炮落煤。同时，也开始试验截煤机采煤。该阶段被称为“炮采阶段”，从本阶段发展速度上看，可分为三个时期：19491958年发展较快；19581962年发展较慢（受“三无”、“三边”、“大跃进”影响）；19621964年较快（处在“三年整顿”时期）。到1957年，全国截煤机有446台、联合采煤机109台，机械化程度为4.12。 第二阶段（60年代初70年代中）：本阶段我国主要是研制和试验了浅截式采煤机、可弯曲刮板输送机，工作面采用了金属支柱和金属铰接顶梁支护，实现了采、装、运的机械化，该阶段被称为“普采阶段”。这一阶段处在“十年动乱”之中，发展速度较慢。到7
5、0年代末，滚筒采煤机528台、联合采煤机190台，机械化程度为21.31。该阶段后期又出现了“高档普采”工作面。,第三阶段（70年代中迄今）：为了彻底改变开采技术面貌，实现采煤机械化，这一阶段我国引进并研制了自移式液压支架、大功率采煤机、强力可弯曲刮板输送机和可伸缩胶带运输机。从而实现了采、装、运、支的全面机械化采煤过程，因而称该阶段为“综采阶段”，本阶段发展较快。目前又出现了“大采高综采”（4.5m厚的煤层一次采全高）、“放顶煤综采”、“连续采煤机”等先进的采煤机械化设备，从而大大改善了煤矿生产的面貌，到1991年全国的机械化程度达到了60。近几年来，由于采煤方法和采煤机械化的发展和提高，一
6、大批局、矿已经跨入了现代化矿井行列（1990年就有11个局78个矿被命名为现代化局、矿）。目前，我国采煤机械化水平已达60%以上，全国74个局有机采设备，47个局131个矿有综采，机械化程度达90100的有8个局（潞安、晋城、邢台、兖州、阳泉、双鸭山等）；达7090的局有8个（峰峰、大同等）；综采达70以上的有4个（潞安、晋城、邢台、兖州）。1988年百万吨工作面26个，最高达180.1万吨。我国西北地区煤炭工业近年来发展也十分迅猛，不仅机械化程度大大提高，同时也出现了许多百万吨工作面，如陕西的神东矿区、甘肃的窑街矿区、宁夏的石炭井矿区、和新疆的哈密、乌鲁木齐矿区等。,由于煤炭资源分布特征不同
7、，煤层倾角、厚度变化很大，从而带来了开采技术有很大的差异，同时机械化程度也差别较大。单从煤层倾角来看（缓倾斜、倾斜、急倾斜煤层分别占可采储量的比例是：86.3、10.1及3.6），可见这必然要有多种多样的采煤方法，据不完全统计，我国目前采用的采煤方法有50多种，是世界上采煤方法最多的国家之一。目前主要集中在长壁式和短壁式两大类型上，同时还有“露天”、“水采”、“汽化”和“无人工作面”等方法（地下汽化、无人工作面正在试验中）。正是因为煤层赋存条件非常复杂，采煤方法多样化，我国仍有相当一部分地区和煤矿采煤方法比较落后，其“炮采”仍占主要部分。同世界先进采煤国家相比，我国还有很大差距，主要体现在以下
8、几个方面：1采煤机械化程度（）苏联96、美国99.7、西德99.2、英国94、波兰96、中国65702全员效率（吨/人）苏联2.52、美国8.16、西德3.36、英国2.36、中国1.0923职工人数世界其它采煤国家总和4百多万，我国78年号称“5百万大军”,可见，这还需要我们更加努力地学习，为振兴我国煤炭事业、赶超世界先进水平做出应有的贡献。我国煤炭资源丰富，据统计探明储量在9000亿吨以上，已知含煤面积约55万平方公里，遍及全国29个省市，主要产煤基地有：山西、山东、河北、河南、辽宁、安徽、江苏等。按年产14亿吨计算，我国煤炭可采600多年。显然，我国煤炭事业的前景十分广阔，你们将来一定会
9、大有作为。,二、煤田开发过程及本课程（学科）内容 1煤田开发概述地质普查地质详查地质精查矿井设计（预可研、可研、初设、施工设计）矿井建设矿井生产。 2本学科研究方向和本课程内容本课程是研究煤矿开采技术的综合性技术科学，目前采矿工程学科已形成了三个研究方向，相应的课程是：矿山压力及其控制、煤矿开采学和矿井系统优化基础。煤矿开采学研究的基本内容主要是：不同煤层赋存条件下的各种采煤方法、巷道准备方式、井田开拓方式及矿井设计的有关问题。分以下几大部分： 煤矿开采的基本概念 采煤方法 准备方式及采区设计 开拓方式及矿井设计 矿井其它开采方法 露天开采,三、本课程的任务及与其它课程的关系全面系统地掌握各种
10、采煤方法、准备方式、矿井开拓方式及其生产系统，了解煤田开发过程及特殊条件下的开采方法和开采工艺，为进行工作面、采区和矿井设计打好基础。该课程是在煤矿地质、矿山测量、采掘机械、井巷工程、矿山压力及其控制等课程的基础上开设的，因此，只有学好其前导课程，才能有利于本课程的学习。四、学习方法及考核由于本课程实践强、空间概念难以建立，因此，除课内认真听讲外还应多看有关模型及影像、图片资料，以便逐渐加深对各种采煤方法、巷道布置、开拓方式的理解。考核方法：平时（作业、课堂提问）+期中考试+期末考试,五基本要求及参考书 要求：纪律、作业、建议 参考书：采煤学、中国采煤方法图集、中国采煤方法、矿井开拓图集、煤矿设计手册（上、下） 思考题： 1.煤矿开采技术发展分那几个阶段？ 2.煤田是如何开发的？,
