煤矿地下开采方法

煤炭工业以开采煤炭为目的煤炭开采地下开采93/94%露天开采6/7%煤矿地下开采：主要讲授煤矿现代地下开采的方法和基本知识。掌握煤矿现代地下开采的方法的基本技能和理论知识。煤矿地下开采绪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、安全问题突出半个世纪以来中国煤炭工业的发展1949年：0.324亿吨1990年：10.79亿吨1995年：12.92亿吨2000年：9.99亿吨2005年：21.9亿吨2010年：36亿吨•2000年，国有重点煤矿综合机械化程度59.4%•2001年，国有重点煤矿机械化程度75.4%•2008年，国有重点煤矿机械化程度86.3%•2010年，国有重点煤矿机械化程度95%机械化程度全国煤矿共2.8万处国有重点煤矿约587处地方国营煤矿1600多处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300万吨目前神东集团有多个综采队年产1000万吨高产高效矿井绪论Generalcomments采煤方法CoalMiningmethod准备方式prepare矿井开拓development矿井设计minedesign二、煤矿开采方法讲授的内容第一节煤田开发的概念一煤田和矿区煤田（coalfield）同一地质时期形成，并大致连续发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（miningarea）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（矿业集团公司）开发一个煤田第一章矿井开采的基本概念二、井田（Undergroundminefield）井田:划归一个矿井开采的一部分煤田或全部煤田井田范围：走向长度倾向水平投影（宽度）井田面积大小煤田划分为井田井型走向长度（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40~50a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第一节煤田开发的概念一煤田和矿区煤田（coalfield）同一地质时期形成，并大致连续发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（miningarea）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（矿业集团公司）开发一个煤田第一章矿井开采的基本概念二、井田（Undergroundminefield）井田:划归一个矿井开采的一部分煤田或全部煤田井田范围：走向长度倾向水平投影（宽度）井田面积大小煤田划分为井田井型走向长度（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40~50a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第二节矿山井巷名称和井田内划分一、矿山井巷名称根据井巷的长轴线与水平面的关系，可分为直立巷道、水平巷道和倾斜巷道。二、根据井巷的服务范围，可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。111453666131312121229101-立井，2-斜井，3-平硐，4-暗立井，5-溜井，6-石门，9-上山，10-下山11-风井12-岩石平巷，13-煤层平巷，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：用于提升煤炭、通风、行人、排水。副立井：用于辅助运输、通风、行人、排水。通风立井：用于通风、行人、排水。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。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、通风、行人、排水。副斜井：用于辅助运输、通风、行人、排水。通风斜井：用于通风、行人、排水。倾斜巷道上山采区：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：位于开采水平以上的采区倾斜巷道。下山：位于开采水平以下采区的倾斜巷道。倾斜巷道J3阶段J2阶段J1阶段分带斜巷：运输斜巷运料斜巷开拓、准备、回采巷道开拓巷道（developmentroadway）为全矿、一个水平或若干采区服务的井巷。服务时间长。T10—30a。准备巷道（preparationroadway）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。T3—5a。3、回采巷道（gateway，entry）为回采工作面生产直接服务的巷道。T0.5—1.0a二、井田内的再划分（一）井田划分为阶段和水平1、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（一）井田划分为阶段和水平二水平_+01三水平-300-150+1502一水平（一）井田划分为阶段和水平井田划分为阶段和水平2、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（开采水平）；回风大巷所在的水平称回风水平。（一）井田划分为阶段和水平3、开采水平（mininglevel）—运输大巷及井底车场所在的水。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。4、广义的水平—布置大巷的某一标高的水平面及所服务的阶段。5、阶段与水平的区别—阶段表示井田的一部分范围，水平是指布置大巷的某一标高水平面。阶段上部回风水平阶段下部运输水平（二）阶段内的再划分1、采区式划分Ⅰ阶段Ⅱ阶段Ⅲ阶段Ⅲ阶段Ⅱ阶段Ⅰ阶段1区段2区段3区段1区段2区段3区段阶段划分为采区，采区划分为区段。适用于倾角＞12°的煤层（二）阶段内的再划分采区（district）与区段（districtsublevel）采区：把阶段或开采水平沿走向划分为具有独立生产系统的开采块段。采区斜长=阶段斜长（可达1000m）采区走向=400m~5000m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上（下）山相连接。（二）阶段内的再划分26A534C11走向长壁工作面：工作面沿倾斜布置，沿走推进。（二）阶段内的再划分2、带区式划分阶段划分带区，带区划分为分带。带区：沿煤层走向把阶段划分为若干具有独立生产系统的区域，每一个区域叫一个带区。分带：沿煤层走向把带区划分为若干长条，每一长条叫一个分带。倾斜向长壁工作面：工作面沿走向布置沿倾向推进。适用于倾角＜12°的煤层。（二）阶段内的再划分J12J3J1（二）阶段内的再划分J1阶段J2阶段J3阶段J3阶段J2阶段J1阶段J1J2J3D1D2D3分段式划分J1J2J3C1C2C3Q1Q2Q3采区式划分（二）阶段内的再划分3、分段式划分在阶段内不划分采区，沿倾向划分为若干平行走向的长条带，每一个长条带称为分段，每一个分段布置一个工作面。走向长壁工作面：工作面沿倾斜布置，沿走推进。适用于井田范围较小的矿井。（三）井田直接划分为分段、盘区或带区P1PP324P井田沿倾斜高差较小的条件下（四）开采顺序1、阶段间的开采顺序二水平_+01三水平-300-150+1502一水平下行式：自上而下，用于垮落法。上行式：自下而上，用于充填法。（四）开采顺序2、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、盘区或带区比较：初期工程量、投资、达产期（四）开采顺序P1PP324P（五）矿井生产系统9241310227311523251522142120191968202523221821416172421（五）矿井生产系统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）6、通讯、监测系统第二章、采煤方法的概念和分类第一节采煤方法概念采场—用来直接大量获取煤炭的场所。采煤工作面—在采场内进行回采的煤壁。回采工作—在采场内为获取煤炭所进行的一系列工作。主要工序—破、装、运、支、处。采煤工艺—采煤工作面按一定顺序完成各工序所用方法及其在时间上、空间上的相互配合。采煤系统—回采巷道之间在时间上的配合以及在空间上的位置关系。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。水平分层采煤方法旱采水采壁式体系柱式体系柱式体系单一长壁放顶煤整层开采斜切分层水平分段放顶煤倾斜分层掩护支架分层开采整层开采整层开采房式房柱式倾斜短壁式走向短壁式走向长壁倾斜长壁走向长壁倾斜长壁下行垮落上行充填垮落刀柱第二节采煤方法分类第二节采煤方法分类一、壁式体系采煤法壁式体系采煤法一般特点:工作面较长，80--300m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：近水平煤层α8°缓倾斜煤层8°~25°倾斜煤层25°~45°急倾斜煤层α45°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方法分类按厚度分：薄煤层M1.3m中厚煤层1.3m~3.5m厚煤层M3.5m薄及中厚煤层采煤法（整层开采）分层开采厚煤层采煤法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采煤方法分类123435(a)(b)(c)(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分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）法充填采煤法采煤方法分类垮落采煤法刀柱（煤柱支撑）法6~460~40mm采煤方法分类充