煤礦開采技術專業(yè)實習報告

1、東北大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文）?？飘厴I(yè)實習報告學 生 學習中心 奧鵬遠程教育晉城電大專 業(yè) 煤礦開采技術層 次 高起專提交日期 2014年8月20日煤礦開采技術專業(yè)實習報告1. 實習目的或研究目的1.1采礦及相關概念采礦是從地殼中將可利用礦物開采出來并運輸?shù)降V物加工地點或使用地點的行為、過程或工作。礦山是采礦作業(yè)的場所，包括開采形成的開挖體、運輸通道和輔助設施等，開挖體暴露在地表的礦山稱為露天礦；開挖體在地下的礦山稱為地下礦。本次實習主要是了解采礦學的基本概念，并對其中包含的與我工作聯(lián)系緊密的內(nèi)容進行深入學習。1.2采礦在社會經(jīng)濟發(fā)展中的地位采礦是除農(nóng)業(yè)耕作外人類從事的最早生產(chǎn)活動，采礦

2、活動推動了人類社會的進步。每一個歷史階段，人類的生活水平和生產(chǎn)力都較前一個階段有了很大的提高，一個主要的原因就是新的、性能更優(yōu)越的礦物的開采和利用，為人類提供了效能更高的工具和燃料。工業(yè)革命以來短短200多年時間，科學技術的飛速發(fā)展、生產(chǎn)力的大幅提高和人類財富的快速積累，均是以礦產(chǎn)資源的大規(guī)模開發(fā)和創(chuàng)造性利用為基礎的。采礦業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟中的地位可以從以下兩個方面加以說明。首先，采礦工業(yè)是許多工業(yè)的基礎，為許多工業(yè)和農(nóng)業(yè)提供原材料和輔助材料。沒有采礦業(yè)，許多工業(yè)（特別是金屬冶煉和加工工業(yè)）就成為無米之炊。其次，國民經(jīng)濟的發(fā)展和人類生活水平的提高與礦產(chǎn)開發(fā)和利用有著密切的正比關系。礦產(chǎn)資源的消費

3、程度和消費特征取決于一個國家所處的經(jīng)濟發(fā)展階段。根據(jù)礦產(chǎn)資源消費生命周期理論，在工業(yè)化初期，礦產(chǎn)資源消耗強度快速增長；在工業(yè)化全面發(fā)展時期，礦產(chǎn)資源的消費強度繼續(xù)增長，進入礦產(chǎn)資源的高消費階段；在后工業(yè)化時期，礦產(chǎn)資源的消耗強度呈下降趨勢。這一由增長到成熟再到衰落的過程，形成了礦產(chǎn)資源消費生命周期的倒“u”形。我國是發(fā)展中國家，社會經(jīng)濟正處于工業(yè)化全面發(fā)展時期，也是礦產(chǎn)資源的高消費時期。1.3現(xiàn)代采礦技術發(fā)展就固態(tài)礦物而言，主要的開采方式是露天開采和地下開采。1.3.1露天開采技術的發(fā)展露天開采有兩種基本方法，即臺階式開采和條帶剝離式開采，前者主要用于開采金屬礦床及其它硬床礦床；后者主要用于開

4、采埋藏較淺的煤炭。這兩種基本露天開采方法幾十年來沒有根本性的變化。露天開采工藝的改進主要體現(xiàn)在陡工作幫和分期開采，以及不同運輸方式（鐵路、汽車和間斷連續(xù)運輸）的運用。1.3.2地下開采技術的發(fā)展為了適應不同的礦床賦存條件、礦石和圍巖性質(zhì)及開采環(huán)境，地下礦開拓和開采方法隨著開采技術的進步不斷演變，逐步形成了以豎井、斜井、平硐和斜坡道開拓為基本方式的約十種礦床開拓方式，以及空場法、充填法和崩落法三大類共二十余種典型采礦方法。地下采礦方法演進的主要特點是：木材消耗量大、工效低的采礦方法的使用比重（如支柱充填和分層崩落等）逐漸下降，如今在現(xiàn)代化礦山已基本消失；采用大孔徑深孔落礦的高效采礦方法逐漸推廣，

5、1970年代出現(xiàn)的大直徑深孔法、vcr法（垂直后退式大直徑深孔法）和分段空場法，可以說是采礦方法的一大進展；隨著采深的增加，充填法應用比重有增長的趨勢，充填法與空場法聯(lián)合工藝深孔落礦嗣后充填擴大了充填法的使用范圍；地下采礦方法結(jié)構(gòu)逐步簡化，結(jié)構(gòu)參數(shù)增大。2. 實習內(nèi)容或研究內(nèi)容采礦學是一門綜合應用性工程技術科學，其基本任務是揭示安全、經(jīng)濟、充分和無害地開采有用礦物的客觀規(guī)律，闡述有關礦床評價、規(guī)劃設計和礦床開采的理論、方法、工藝及管理知識。礦床開采的工作對象是巖體，開采過程是兩個目的相反且相互矛盾的行為，即破壞與反破壞的矛盾統(tǒng)一：一個是對巖石原始平衡狀態(tài)的破壞；另一個是對形成的開挖體的穩(wěn)定性維

6、護。要想把有用的礦物從地殼中開采出來，這兩個行為缺一不可。地殼中經(jīng)過億萬年地質(zhì)過程形成的礦產(chǎn)資源，對人類文明的短暫歷史而言，是不可再生的。所以，開采是一次性的。開采活動沒有像工廠生產(chǎn)那樣的固定場所，而是必須隨著礦產(chǎn)的存在不停地移動。另一方面，開采活動在空間上受到自然條件（如礦體賦存形態(tài)和礦巖穩(wěn)定性）的限制，必須不斷地“準備”出新的開采儲量，才能保證礦物開采的連續(xù)性進行。因此，礦床開采不同于其它生產(chǎn)過程的一個最大特點，是必須始終保持一定的動態(tài)時空發(fā)展順序。這一順序決定了礦床開采的各道工序及工藝。礦床開采程序和工藝是采礦學的核心，這也是本次實習主要研究的內(nèi)容。3. 實習結(jié)果或研究結(jié)果3.1礦床開拓

7、我所在公司的煤礦，由于礦體的上端距地表的垂直距離較大，所以一般采用地下開采方式。這種方式可分為開拓、采準、切割和回采四個步驟，其中礦床的開拓是這次實習研究的重點。礦床開拓就是通過掘進一系列井巷工程，建立地表與礦體之間的聯(lián)系，構(gòu)成一個完整的提升、運輸、通風、排水和供風、供水、動力供應系統(tǒng)，以便把地下將要采出的礦石和廢石運至地面；把新鮮空氣送入地下，并把地下污濁空氣排出地表；把礦坑水排出；把人員、材料和設備等送入地下和運出地表。為此目的而掘進的井巷，稱為開拓巷道。3.2開拓巷道按開拓巷道在礦床開采中所起的作用，可以分為主要開拓巷道和輔助開拓巷道兩類。運輸?shù)V石的主平硐和主斜坡道，提升礦石的井筒（如豎

8、井、斜井）均有直通地表的出口，屬主要開拓巷道；作為提升礦石的盲豎井、盲斜井、雖無出口直通地表，因它們與上列井、巷一樣起主要開拓作用，故也屬于主要開拓巷道。其它開拓巷道，如通風井、溜礦井、充填井等，在開采礦床中只起輔助作用，故稱為輔助開拓巷道。3.3開拓方法分類及選擇依據(jù)礦床開拓方法可以分為單一開拓和聯(lián)合開拓兩類。凡用某一種主要開拓巷道開拓整個礦床的方法，叫做單一開拓法；有的礦體埋藏較深，或礦體深部傾角發(fā)生變化，礦床的上部用某種主要開拓巷道開拓，而下部則根據(jù)需要改用另一種開拓巷道開拓，這種方法叫做聯(lián)合開拓法。單一開拓法又可按主要開拓巷道與礦體的位置關系分為各種典型的開拓法；聯(lián)合開拓法可按主要開拓

9、巷道的組合方式分為各種典型方案。常用的開拓方法見表3.1。表3.1 開拓方法分類表開拓方法主要開拓巷道的形式和位置單一開拓法平硐開拓（1）平硐沿礦體走向；（2）平硐與礦體走向相交豎井開拓（1）豎井穿過礦體；（2）豎井在礦體上盤；（3）豎井在礦體下盤；（4）豎井在礦體側(cè)翼斜井開拓（1）斜井在礦體下盤；（2）斜井在礦體內(nèi)斜坡道開拓法（1）螺旋式斜坡道開拓法；（2）折返式斜坡道開拓法聯(lián)合開拓法平硐盲豎井開拓礦體上部為平硐、深部為盲豎井平硐盲斜井開拓礦體上部為平硐、深部為盲斜井豎井盲豎井開拓礦體上部為豎井、深部為盲豎井豎井盲斜井開拓礦體上部為豎井、深部為盲斜井斜井盲豎井開拓礦體上部為斜井、深部為盲豎井

10、斜井盲斜井開拓礦體上部為斜井、深部為盲斜井主要開拓巷道是決定一個礦井開拓方法的核心，在選擇類型時要考慮到地表地形、礦床賦存條件、礦巖性質(zhì)和生產(chǎn)能力等不同因素。另外，開拓巷道施工的難易程度、工程量、工程造價和工期長短等，雖然不能作為確定開拓方案的重要依據(jù)，但絕不可忽視。尤其是小型礦山，往往存在施工力量不足和技術素質(zhì)較差、施工管理跟不上等情況。因此，在巷道類型的選擇上也應考慮施工力量和技術管理水平。3.4平硐開拓法平硐開拓法以平硐為主要開拓巷道，是一種最方便、最安全、最經(jīng)濟的開拓方法。但只有在地形允許的情況下，才能發(fā)揮其優(yōu)點，即只有礦床賦存于山嶺地區(qū)，埋藏在周圍平地的地平面以上才能使用。采用平硐開

11、拓方法，平硐以上各階段采下的礦石，一般用礦車中轉(zhuǎn)，經(jīng)溜礦井（或輔助盲豎井）下放到平硐水平，再由礦車經(jīng)平硐運出地表。上部階段廢石可經(jīng)專設的廢石溜井再經(jīng)平硐運出地表（入廢石場），或平硐以上各階段均有地表出口時，從各階段直接排往地表。3.5豎井開拓法豎井開拓法以豎井為主要開拓巷道。它主要用來開采急傾斜礦體（礦體傾角大于45）和埋藏較深的水平和緩傾斜礦體（礦體傾角小于20）。這種方法便于管理，生產(chǎn)能力較高，在金屬礦山使用較普遍。礦體傾角等是選擇豎井開拓的重要因素，但是，同其他開拓方法的方案選擇一樣，也受到地表地形的約束。由于各種條件的不同，豎井與礦體的相對位置也會有所不同，因而這種方法又可以分為穿過礦

12、體的豎井開拓、上盤豎井開拓、下盤豎井開拓和側(cè)翼豎井開拓四種開拓方案。3.6斜井開拓法斜井開拓法以斜井為主要開拓巷道，適用于開采緩傾斜礦體，特別適用于開采礦體埋藏不太深而且礦體傾角為2040的礦床。根據(jù)斜井與礦體的相對位置，可分為下盤斜井開拓方案和脈內(nèi)斜井開拓方案。這種方法的特點是施工簡便、階段石門短、基建工程量少、基建期短、見效快，但斜井生產(chǎn)能力低。因此更適用于中小型金屬礦山，尤其是小型礦山。3.7斜坡道開拓法隨著采、裝、運、卸無軌設備的投入使用，需要開掘可供無軌設備通行的斜坡道。以斜坡道為主開拓巷道的礦床開拓稱為斜坡道開拓法。當不設其他提升井筒時，連通地表的主斜坡道主要用于運輸?shù)V巖，并兼作無

13、軌設備出入、通風和運輸設備材料之用；當設提升井筒時，斜坡道主要是供無軌設備出入，并兼作通風和輔助運輸之用，此時的斜坡道變?yōu)檩o助開拓巷道。對采用無軌設備的礦山來說，階段間的輔助斜坡道幾乎是必不可少的。它不僅可以轉(zhuǎn)移鏟運機等無軌設備，同時也是行人、運料和通風的通道。3.8聯(lián)合開拓法采用聯(lián)合開拓法主要是因為礦床深部開采或者礦體深部產(chǎn)狀（尤其是傾角）發(fā)生變化而需要兩種以上單一的開拓方法的聯(lián)合使用，即礦床上部用一種主要開拓巷道，而深部則用另一種主要開拓巷道補充開拓，形成統(tǒng)一的開拓系統(tǒng)。由于地形條件、礦床賦存情況、埋藏深度等情況的多變性，聯(lián)合開拓法有很多方案。這里介紹常用的幾種聯(lián)合開拓方案。3.8.1上部

14、平硐下部盲豎井開拓方案當?shù)V床上部賦存在地平面以上山地、下部賦存在地平面以下時，為開拓方便和更加經(jīng)濟合理，礦體上部可用平硐開拓，下部可采用盲豎井開拓。這種方法是在平硐接近礦體處考慮盲豎井的位置時，應使各階段石門較短。礦石可以經(jīng)盲豎井提升，礦車在車場編組后用電機車經(jīng)平硐運出。這種方案需要在平硐增掘井下車場和卷揚機硐室等工程。如果礦體上部離地表不遠，平硐口又缺乏排棄廢石的場地時，可采用平硐豎井通地表的聯(lián)合開拓方案，這時卷揚機安設在地表，井下廢石提升到井口。然后排往井口廢石場，而各階段礦石經(jīng)豎井提升到平硐水平，經(jīng)平硐運出。3.8.2上部平硐下部盲斜井開拓方案這種方案的適用條件為：地表地形為山嶺地區(qū)，礦

15、體上方無理想的工業(yè)場地；礦體傾角為中等（即傾角在4555之間），為盲礦體且賦存于地平面以下；地平面以上有礦體，但上部已經(jīng)開采結(jié)束，且形成許多老硐者。這種方法有點是可以減少上部無礦段或已采段的開拓工程量，縮短斜井長度，從而達到增加斜井生產(chǎn)能力的目的，同時石門長度可盡量壓縮，縮短基建時間。3.8.3上部豎井下部盲豎井的開拓方案這種方案一般適用于礦體或礦體群傾角較陡，礦體一直向深部延伸，地址儲量較豐富的礦山。另外因豎井或盲豎井的生產(chǎn)能力較大，所以中型或偏大型礦山多用這種方法。這種方案的優(yōu)點是：井下的各階段石門都較短，尤其基建初期石門較短，因此可以節(jié)省初期基建投資，縮短基建期；在深部地址資料不清的情況

16、下，建設上部豎井，當深部地址資料搞清后，且礦體傾角不變時，可開掘盲豎井；兩端提升能力適當，能使礦山保持較長時間的穩(wěn)定生產(chǎn)。3.8.4上部豎井下部盲斜井開拓方案當上部地質(zhì)資料清楚且礦體產(chǎn)狀為急傾斜，上部采用豎井開拓是合理的。一旦得到深部較完善的地質(zhì)資料，且深部傾角變緩，則深部可采用盲豎井開拓方案。這樣可使上部豎井部分和下部盲斜井部分的工程量得到最大程度壓縮，所點建設時間，使開拓方案在經(jīng)濟上更為合理。3.8.5上部斜井下部盲豎井開拓方案這種開拓方案一般適用于礦體傾角緩慢，且沿傾斜方向延伸較長，或地質(zhì)儲量不大以及生產(chǎn)能力也不大的礦山。在小型礦山，由于各方面條件的限制，礦山設備的規(guī)模宜小不宜大，這就給

17、開采深部礦體帶來不便。若礦體傾角變緩，其深部開拓可采用與上部一樣的斜井，往深部形成“之”字折返下降。3.9主要開拓方法比較選擇技術上可行、經(jīng)濟上合理的開拓方法至關重要。由于開拓方法是由主要開拓巷道形式?jīng)Q定的，這里就各種主要開拓巷道從掘進費用、掘進速度、投資額、生產(chǎn)能力、運輸成本以及其他因素進行比較。3.9.1平硐與豎井比較平硐開拓的單位工程費用低。每米平硐的掘進費用比豎井低得多，且維護費用低；平硐內(nèi)安裝設施簡單，不像豎井那樣需要設鋼（木）梁、罐道、聲光信號燈設施，也不需要專設人行間以及相應的人行設施。在生產(chǎn)能力相等的情況下，每米平硐總費用還不到豎井的一半。平硐開拓的基建工程量小。不像豎井那樣需

18、要復雜的井底車場以及復雜的輔助設備；平硐口設置也簡單，不需要井架和卷揚機房，也不需要卷揚設備等。平硐設施管理方便，施工條件好。平硐掘砌速度要比豎井快得多。尤其在掘進機械化水平進步較快的今天，可極大地改善掘進工作的施工條件和成巷速度，即使是大斷面的平硐掘進，其速度也是豎井所不能比的，在同等條件下，平硐的成巷速度是豎井建井速度的23倍。因此，用平硐開拓的礦山，基建時間短，可以做到早投產(chǎn)，早見效。平硐排水費用低。平硐排水是靠平硐排水溝自流，而豎井需要設置專門的排水設施，大大地減少了礦井的排水費用。平硐運輸設備投資和運輸成本低。單位長度平硐的噸礦石的運輸費用比豎井低得多，一般為豎井提升的30%左右。平

19、硐通風容易，一般使用自然通風便可滿足生產(chǎn)需要，而且簡單。平硐的通風費用比豎井開拓低。平硐生產(chǎn)安全可靠，運輸能力遠遠大于豎井，且方便管理，不像豎井提升可能發(fā)生墜罐、礦車墜井等事故。由于平硐開拓具有較為顯著的優(yōu)點，因此在條件允許的情況下，應盡量采用。3.9.2豎井與斜井比較就基建工程而言，開拓同樣深度，斜井比豎井長得多；但斜井開拓時，一般傾角均小于礦體最終移動角，因此斜井開拓比豎井的石門長度短得多。尤其是當?shù)V體為緩傾斜時，上述兩點更為突出。斜井開拓的井底車場比豎井開拓的車場簡單，工程量少而且輔助設施少。在提升方面，豎井提升速度快，提升能力大且提升費用低。斜井不具備這一優(yōu)點，且提升鋼繩磨損較大。在地壓管理和工程支護方面，斜井承受的地壓較大，尤其在巖石不夠穩(wěn)固，服務年限較長，或礦井較深的條件下，因地壓問題突出，常用豎井開拓，這時豎井斷面常用圓形。在施工方面，豎井比斜井容易實現(xiàn)機械化，但施工設備和輔助設備較多，工作條件差，且要求技術管理水平高。斜井施工簡單，需要的設備和裝備少，一般來說，斜井的掘進速度比豎井快。從井筒裝備來看，斜井較簡單，造價較低。