煤礦開采學(xué)課件緒論第一章煤礦開采基本概念

1、煤礦開采學(xué)煤礦開采學(xué) 緒緒 論論煤炭的地位煤炭的地位l新中國成立近新中國成立近60年來，煤炭在我國一次能源年來，煤炭在我國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重一直占消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重一直占70%左右。左右。2008年年國內(nèi)煤炭消費(fèi)國內(nèi)煤炭消費(fèi)27.4億億t左右，占國內(nèi)能源消費(fèi)左右，占國內(nèi)能源消費(fèi)量的量的70% 。截至。截至2006年底，我國已探明的煤年底，我國已探明的煤炭儲量約為炭儲量約為1145億億t，煤炭儲量居世界第三位，煤炭儲量居世界第三位，我國煤層賦存條件多種多樣，開采條件各具不我國煤層賦存條件多種多樣，開采條件各具不同。我國開采利用煤炭已有幾千年的歷史，是同。我國開采利用煤炭已有幾千年的歷史，是世

2、界上開采和利用煤炭最早的國家之一。世界上開采和利用煤炭最早的國家之一。 特別是改革開放特別是改革開放30年來，煤炭工業(yè)發(fā)展取得了更年來，煤炭工業(yè)發(fā)展取得了更為顯著的成果，截至為顯著的成果，截至2008年年9月，全國月，全國120萬噸萬噸以上的生產(chǎn)礦井以上的生產(chǎn)礦井315座，產(chǎn)量座，產(chǎn)量8.64億噸，其中超億噸，其中超千萬噸的大型現(xiàn)代化礦井千萬噸的大型現(xiàn)代化礦井15座；到座；到2010年，采年，采煤機(jī)械化水平達(dá)到煤機(jī)械化水平達(dá)到80%以上，新建和改擴(kuò)建一批以上，新建和改擴(kuò)建一批大中型高產(chǎn)高效安全現(xiàn)代化礦井，全國建成十三大中型高產(chǎn)高效安全現(xiàn)代化礦井，全國建成十三個(gè)大型煤炭生產(chǎn)基地，大型礦井全部達(dá)到

3、個(gè)大型煤炭生產(chǎn)基地，大型礦井全部達(dá)到“雙高雙高”（即高產(chǎn)高效礦井）水平，中型礦井（即高產(chǎn)高效礦井）水平，中型礦井80%達(dá)到達(dá)到“雙高雙高”標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 采煤方法變遷采煤方法變遷l我國煤層賦存條件多種多樣，決定了我國采煤我國煤層賦存條件多種多樣，決定了我國采煤方法必然是多樣化的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國目方法必然是多樣化的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國目前的采煤方法有前的采煤方法有50多種，是世界上采煤方法多種，是世界上采煤方法最多的國家之一。最多的國家之一。l新中國成立初期，絕大多數(shù)煤礦設(shè)備設(shè)施極其新中國成立初期，絕大多數(shù)煤礦設(shè)備設(shè)施極其簡陋，采煤方法多采用無支護(hù)的穿硐式和高落簡陋，采煤方法多采用無支護(hù)的穿硐

4、式和高落式。式。 l在三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期（在三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期（19491952年）推行年）推行以壁式體系為主的采煤方法以壁式體系為主的采煤方法 。l1952年，國有煤礦采用了以長壁式為主的正規(guī)年，國有煤礦采用了以長壁式為主的正規(guī)采煤方法，其煤炭產(chǎn)量比重已由采煤方法，其煤炭產(chǎn)量比重已由1949年的年的12.51%迅速增長到迅速增長到72.4%。 l第一個(gè)五年計(jì)劃期間（第一個(gè)五年計(jì)劃期間（19531957年），繼年），繼續(xù)開展采煤方法改革續(xù)開展采煤方法改革 ，1953年，全國采煤機(jī)年，全國采煤機(jī)械化程度達(dá)到械化程度達(dá)到12.75%，以長壁式為主的正規(guī)，以長壁式為主的正規(guī)采煤方法所占的產(chǎn)量比重已經(jīng)達(dá)到

5、采煤方法所占的產(chǎn)量比重已經(jīng)達(dá)到92.27%，并創(chuàng)造性地發(fā)展了一批適合我國國情的采煤方并創(chuàng)造性地發(fā)展了一批適合我國國情的采煤方法。法。l1964年，我國首次在雞西礦務(wù)局小恒山煤礦成年，我國首次在雞西礦務(wù)局小恒山煤礦成功地使用了淺截深采煤機(jī)功地使用了淺截深采煤機(jī) 。l1974年開始采用綜合機(jī)械化采煤技術(shù)年開始采用綜合機(jī)械化采煤技術(shù) 。l在在“五五五五”計(jì)劃期間（計(jì)劃期間（19761980年），在年），在大力推廣走向長壁采煤法機(jī)械化采煤的同時(shí)，大力推廣走向長壁采煤法機(jī)械化采煤的同時(shí)，因地制宜地積極推廣傾斜長壁采煤法、柔性掩因地制宜地積極推廣傾斜長壁采煤法、柔性掩護(hù)支架采煤法、對拉工作面采煤法、無煤柱

6、護(hù)護(hù)支架采煤法、對拉工作面采煤法、無煤柱護(hù)巷采煤法和水力采煤法等。巷采煤法和水力采煤法等。l20世紀(jì)世紀(jì)80年代以來，年代以來， 3.55.5 m厚煤層大采厚煤層大采高一次采全厚采煤法，高一次采全厚采煤法，5 m以上厚煤層綜合機(jī)以上厚煤層綜合機(jī)械化放頂煤采煤法等進(jìn)一步得到改進(jìn)和完善，械化放頂煤采煤法等進(jìn)一步得到改進(jìn)和完善，趨于成熟趨于成熟 。 課程的結(jié)構(gòu)課程的結(jié)構(gòu)l煤礦開采學(xué)是學(xué)習(xí)和掌握煤礦開采技術(shù)的綜合煤礦開采學(xué)是學(xué)習(xí)和掌握煤礦開采技術(shù)的綜合性技術(shù)課程。其基本內(nèi)容是：理論結(jié)合實(shí)際地性技術(shù)課程。其基本內(nèi)容是：理論結(jié)合實(shí)際地闡述不同煤層賦存條件下的井田開拓部署、采闡述不同煤層賦存條件下的井田開拓

7、部署、采區(qū)巷道方案設(shè)計(jì)、采煤工藝設(shè)計(jì)、采區(qū)單項(xiàng)工區(qū)巷道方案設(shè)計(jì)、采煤工藝設(shè)計(jì)、采區(qū)單項(xiàng)工程施工設(shè)計(jì)和采煤工作面生產(chǎn)技術(shù)管理等實(shí)踐程施工設(shè)計(jì)和采煤工作面生產(chǎn)技術(shù)管理等實(shí)踐能力和專業(yè)理論知識。能力和專業(yè)理論知識。 第一節(jié)第一節(jié) 煤田開發(fā)的概念煤田開發(fā)的概念一、一、 煤田、礦區(qū)和井田煤田、礦區(qū)和井田1.1.煤田煤田 在地質(zhì)歷史發(fā)展的過程中，含碳物質(zhì)沉積形成的基在地質(zhì)歷史發(fā)展的過程中，含碳物質(zhì)沉積形成的基本連續(xù)的大面積含煤地帶稱為煤田。本連續(xù)的大面積含煤地帶稱為煤田。2.2.礦區(qū)和礦區(qū)開發(fā)礦區(qū)和礦區(qū)開發(fā) 開發(fā)煤田形成的社會區(qū)域，成為礦區(qū)。開發(fā)煤田形成的社會區(qū)域，成為礦區(qū)。 礦區(qū)根據(jù)儲量、賦存條件、煤炭

8、市場需求量和投資礦區(qū)根據(jù)儲量、賦存條件、煤炭市場需求量和投資環(huán)境等情況，確定礦區(qū)規(guī)模、劃分井田，規(guī)劃井田環(huán)境等情況，確定礦區(qū)規(guī)模、劃分井田，規(guī)劃井田開采方式，規(guī)劃礦井或露天礦建順序，確定礦區(qū)附開采方式，規(guī)劃礦井或露天礦建順序，確定礦區(qū)附屬企業(yè)的類別、數(shù)目和生產(chǎn)規(guī)模，建設(shè)過程等，總屬企業(yè)的類別、數(shù)目和生產(chǎn)規(guī)模，建設(shè)過程等，總稱為礦區(qū)開發(fā)。稱為礦區(qū)開發(fā)。3.井田井田 在礦區(qū)內(nèi)，劃歸給一個(gè)礦井開采的那一部分煤田。在礦區(qū)內(nèi)，劃歸給一個(gè)礦井開采的那一部分煤田。銅川礦區(qū)的井田劃分銅川礦區(qū)的井田劃分二、礦井生產(chǎn)能力和井型二、礦井生產(chǎn)能力和井型l礦井生產(chǎn)能力亦稱井型，是指礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，以礦井生產(chǎn)能力亦稱井

9、型，是指礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，以萬萬t/a表示。表示。l核定后的礦井生產(chǎn)能力，稱為礦井核定生產(chǎn)能力。核定后的礦井生產(chǎn)能力，稱為礦井核定生產(chǎn)能力。l礦井年產(chǎn)量是礦井每年生產(chǎn)出來的煤炭數(shù)量以萬礦井年產(chǎn)量是礦井每年生產(chǎn)出來的煤炭數(shù)量以萬t/a表表示。示。l大型礦井大型礦井：1.2mt/a、1.5mt/a、1.8mt/a、2.4mt/a、3.0mt/a、4.0mt/a、5.0mt/a及及5.0mt/a以上的礦井，以上的礦井，其中其中3.0mt/a及其以上的礦井又稱為特大型礦井；及其以上的礦井又稱為特大型礦井；l中型礦井中型礦井：45萬萬t/a、60萬萬t/a、90萬萬t/a的礦井；的礦井；l小型礦井小型礦

10、井：9萬萬t/a、15萬萬t/a、21萬萬t/a、30萬萬t/a礦井。礦井。 第二節(jié)礦山井巷名稱和井田內(nèi)劃分第二節(jié)礦山井巷名稱和井田內(nèi)劃分一、礦山井巷一、礦山井巷l為了進(jìn)行礦井開采，在地下開掘的井筒、為了進(jìn)行礦井開采，在地下開掘的井筒、巷道和硐室的總稱。巷道和硐室的總稱。 （一）按空間位置和形狀可分為：（一）按空間位置和形狀可分為： 1.1. 垂直巷道立井、暗立井、溜井垂直巷道立井、暗立井、溜井 2 2傾斜巷道斜井、暗斜井、上山、下山傾斜巷道斜井、暗斜井、上山、下山 3 3水平巷道平硐、石門、煤門、平巷水平巷道平硐、石門、煤門、平巷礦井巷道示意圖礦井巷道示意圖9上山，10下山，11風(fēng)井，12巖

11、石平巷，13煤層平巷1立井，2斜井，3平硐，4暗立井，5溜井，6石門（二）按服務(wù)范圍及其用途可分為：（二）按服務(wù)范圍及其用途可分為： 1.1.開拓巷道開拓巷道：為全礦井或一個(gè)開采水平服務(wù)的：為全礦井或一個(gè)開采水平服務(wù)的巷道。巷道。 2.2.準(zhǔn)備巷道準(zhǔn)備巷道：為采區(qū)、一個(gè)以上區(qū)段、分段服：為采區(qū)、一個(gè)以上區(qū)段、分段服務(wù)的運(yùn)輸、通風(fēng)巷道。務(wù)的運(yùn)輸、通風(fēng)巷道。 3.3.回采巷道回采巷道：形成采煤工作面及為其服務(wù)的巷：形成采煤工作面及為其服務(wù)的巷道。道。 二、井田內(nèi)劃分二、井田內(nèi)劃分（一）、井田劃分為階段和水平（一）、井田劃分為階段和水平 在井田范圍內(nèi)，沿煤層傾斜方向，按一定標(biāo)高把煤層劃分為在井田范圍

12、內(nèi)，沿煤層傾斜方向，按一定標(biāo)高把煤層劃分為若干個(gè)平行于走向的長條部分，每個(gè)長條部分具有獨(dú)立的生若干個(gè)平行于走向的長條部分，每個(gè)長條部分具有獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)，稱之為一個(gè)產(chǎn)系統(tǒng)，稱之為一個(gè)階段階段。 通常將設(shè)有井底車場、階段運(yùn)輸大巷并且擔(dān)負(fù)全階段運(yùn)輸任通常將設(shè)有井底車場、階段運(yùn)輸大巷并且擔(dān)負(fù)全階段運(yùn)輸任務(wù)的水平，稱務(wù)的水平，稱“開采水平開采水平”簡稱簡稱“水平水平”。 階段與水平聯(lián)系和區(qū)別：階段與水平聯(lián)系和區(qū)別： 階段階段井田一部分，強(qiáng)調(diào)開采范圍和儲量井田一部分，強(qiáng)調(diào)開采范圍和儲量 水平水平強(qiáng)調(diào)巷道布置強(qiáng)調(diào)巷道布置 二者聯(lián)系是用水平上的巷道開采階段內(nèi)的煤炭資源二者聯(lián)系是用水平上的巷道開采階段內(nèi)的煤炭

13、資源（二）、階段內(nèi)再劃分（二）、階段內(nèi)再劃分1 1、采區(qū)式劃分、采區(qū)式劃分l在階段范圍內(nèi)，沿走向把階段劃分為若干個(gè)具有在階段范圍內(nèi)，沿走向把階段劃分為若干個(gè)具有獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)的塊段，每一塊段稱為獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)的塊段，每一塊段稱為采區(qū)采區(qū)。如下圖，井田沿傾向劃分為如下圖，井田沿傾向劃分為3 3個(gè)階段，每個(gè)階段個(gè)階段，每個(gè)階段又沿走向劃分為又沿走向劃分為4 4個(gè)采區(qū)。個(gè)采區(qū)。l在采區(qū)范圍內(nèi)，沿煤層傾斜方向?qū)⒉蓞^(qū)劃分為若在采區(qū)范圍內(nèi)，沿煤層傾斜方向?qū)⒉蓞^(qū)劃分為若干個(gè)長條部分，每一塊長條部分稱為干個(gè)長條部分，每一塊長條部分稱為區(qū)段區(qū)段。階段劃分為采區(qū)階段劃分為采區(qū)2332cac1cqq1q32jjc1j4

14、l采區(qū)劃分為區(qū)段采區(qū)劃分為區(qū)段26a534c112 2、分段式劃分、分段式劃分 在階段范圍內(nèi)沿傾斜方向?qū)⒚簩觿澐譃槿舾善叫性陔A段范圍內(nèi)沿傾斜方向?qū)⒚簩觿澐譃槿舾善叫杏谧呦虻拈L條帶，每個(gè)長條帶稱為分段，每個(gè)分段沿于走向的長條帶，每個(gè)長條帶稱為分段，每個(gè)分段沿傾斜布置一個(gè)采煤工作面。傾斜布置一個(gè)采煤工作面。3、帶區(qū)式劃分、帶區(qū)式劃分 在階段內(nèi)沿煤層走向劃分為若干個(gè)具有獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)的帶區(qū)，在階段內(nèi)沿煤層走向劃分為若干個(gè)具有獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)的帶區(qū)，帶區(qū)內(nèi)又劃分成為若干個(gè)傾斜分帶，每個(gè)分帶布置一個(gè)采煤工作帶區(qū)內(nèi)又劃分成為若干個(gè)傾斜分帶，每個(gè)分帶布置一個(gè)采煤工作面。分帶內(nèi)采煤工作面沿煤層傾斜推進(jìn)。面。分帶內(nèi)采

15、煤工作面沿煤層傾斜推進(jìn)。（三）井田直接劃分為盤區(qū)或帶區(qū)（三）井田直接劃分為盤區(qū)或帶區(qū)l近水平煤層，井田沿傾斜方向高差很小。通常沿煤層近水平煤層，井田沿傾斜方向高差很小。通常沿煤層延展方向布置大巷，在大巷兩側(cè)劃分為具有獨(dú)立生產(chǎn)延展方向布置大巷，在大巷兩側(cè)劃分為具有獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)的塊段，這樣的塊段稱為盤區(qū)或帶區(qū)。系統(tǒng)的塊段，這樣的塊段稱為盤區(qū)或帶區(qū)。l盤區(qū)內(nèi)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)與采區(qū)基本相同；帶區(qū)則盤區(qū)內(nèi)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)與采區(qū)基本相同；帶區(qū)則與階段內(nèi)帶區(qū)布置基本相同。與階段內(nèi)帶區(qū)布置基本相同。l采區(qū)、盤區(qū)、帶區(qū)的開采順序一般采用前進(jìn)式，先開采區(qū)、盤區(qū)、帶區(qū)的開采順序一般采用前進(jìn)式，先開采井田中央井筒

16、附近的采區(qū)或盤區(qū)、帶區(qū)，以有利于采井田中央井筒附近的采區(qū)或盤區(qū)、帶區(qū)，以有利于減少初期工程量及初期投資，使礦井盡快投產(chǎn)。減少初期工程量及初期投資，使礦井盡快投產(chǎn)。第三節(jié)礦井生產(chǎn)的基本概念第三節(jié)礦井生產(chǎn)的基本概念一、礦井生產(chǎn)系統(tǒng)一、礦井生產(chǎn)系統(tǒng)l在煤礦生產(chǎn)過程中的提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、在煤礦生產(chǎn)過程中的提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、人員安全進(jìn)出、材料設(shè)備運(yùn)送及上下井、矸石出人員安全進(jìn)出、材料設(shè)備運(yùn)送及上下井、矸石出運(yùn)、供電、供氣、供水等巷道線路及其設(shè)施，是運(yùn)、供電、供氣、供水等巷道線路及其設(shè)施，是礦井安全生產(chǎn)的前提和保證。礦井安全生產(chǎn)的前提和保證。井下生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖井下生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖24131073

17、115232515221421201919682025232218214161724219井下生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖注井下生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖注釋釋l1主井；主井；2副井，副井，3井底車場；井底車場；4主要運(yùn)輸石門；主要運(yùn)輸石門；5階段運(yùn)輸大巷；階段運(yùn)輸大巷； 6回風(fēng)井；回風(fēng)井；7回風(fēng)石門；回風(fēng)石門；8回風(fēng)大巷；回風(fēng)大巷；9采區(qū)運(yùn)輸石門；采區(qū)運(yùn)輸石門；10采區(qū)下部車場底采區(qū)下部車場底板繞道；板繞道；11采區(qū)下部車場；采區(qū)下部車場；12采區(qū)煤倉；采區(qū)煤倉；13行行人進(jìn)風(fēng)巷；人進(jìn)風(fēng)巷；14運(yùn)輸上山；運(yùn)輸上山；15軌道上山；軌道上山；16上山上山絞車房；絞車房；17采區(qū)回風(fēng)石門；采區(qū)回風(fēng)石門；18采區(qū)上部車場；采

18、區(qū)上部車場；19采區(qū)中部車場；采區(qū)中部車場；20區(qū)段運(yùn)輸平巷；區(qū)段運(yùn)輸平巷；21下區(qū)段回下區(qū)段回風(fēng)平巷；風(fēng)平巷；22聯(lián)絡(luò)巷；聯(lián)絡(luò)巷；23區(qū)段回風(fēng)平巷；區(qū)段回風(fēng)平巷；24開切開切眼；眼；25采煤工作面采煤工作面1、運(yùn)煤系統(tǒng)：、運(yùn)煤系統(tǒng)：25201412105431 2、通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流從地面、通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流從地面123451115192025；污風(fēng)；污風(fēng)2317876排入大氣。排入大氣。 3、運(yùn)料排矸系統(tǒng)：、運(yùn)料排矸系統(tǒng)：2345911152325 4、排水系統(tǒng)：采掘工作面涌水，由區(qū)段運(yùn)輸平巷、采區(qū)上、排水系統(tǒng)：采掘工作面涌水，由區(qū)段運(yùn)輸平巷、采區(qū)上山排到采區(qū)下部車場，經(jīng)水平運(yùn)輸大巷、主要運(yùn)輸石門等山排到采區(qū)下部車場，經(jīng)水平運(yùn)輸大巷、主要運(yùn)輸石門等巷道的排水溝，自流到井底車場水倉，由中央水泵房排到巷道的排水溝，自流到井底車場水倉，