礦大采礦學精品課件

1、礦大采礦學課件第1頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六煤炭工業(yè)以開采煤炭為目的煤炭開采 地下開采 9394% 露天開采 67%煤礦開采方法：主要講授煤礦現代地下開采的方法和基本知識。讓學生掌握煤礦現代地下開采的方法和基本知識。煤礦開采方法總論第2頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六煤礦地下開采的特點1、受資源賦存條件的制約 2、工作場所不斷移動 3、復雜的生產和管理系統(tǒng)4、必須設置人工構置物保護工作空間5、安全問題突出第3頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六專業(yè)性強；發(fā)展變化快；實踐性強；時空關系強；名詞概念多。綜合性強 運用各種科學

2、技術綜合解決煤礦地下開采的問題。教學方法：課堂講授、錄象、模型、實習、討論。掌握采礦工程師的基本理論和技能。記筆記； 閱讀參考書； 提出新采礦方法。1、煤礦地下開采方法課程的特點第4頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六2、煤礦開采方法教材第5頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六采煤學，1982年煤礦開采學，1996年煤礦開采學修訂本，1999年采礦學，2003年主干課程教材第6頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六采礦學國家級精品課程第7頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六3、煤礦開采方法主要參考書第8頁，共78頁，

3、2022年，5月20日，1點16分，星期六主要參考書第9頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六徐永圻煤礦開采學，徐州；中國礦業(yè)大學出版社，1999張寶明中國煤礦高產高效技術，徐州；中國礦業(yè)大學 出版社，2001徐永圻中國采煤方法圖集，徐州；中國礦業(yè)大學出版社， 1990陳炎光中國采煤方法，徐州；中國礦業(yè)大學出版社， 1991陳炎光中國煤礦開拓系統(tǒng)，徐州；中國礦業(yè)大學出版社， 1 996陳炎光中國煤礦開拓系統(tǒng)圖集，徐州；中國礦業(yè)大學出版 社，1992煤礦開采方法主要參考書第10頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六煤炭科技名詞審定委員會，煤炭科技名詞，科學出版

4、社，北京：19972采煤學（1979年版）煤礦開采方法主要參考書第11頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六近代社會中國的采礦業(yè)我國1876年創(chuàng)辦基隆煤礦1878年創(chuàng)辦開平煤礦1850年后 近代采礦工業(yè) 機器生產：提升、運輸、排水如開灤、撫順、淄博、萍鄉(xiāng)帝國主義對我國煤炭資源進行掠奪性的開采第12頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六半個世紀以來中國煤炭工業(yè)的發(fā)展時間（年）產量（億t）19490.32419796.3199010.79199512.92199613.74時間（年）產量（億t）199910.4420009.99200111.06200213.9

5、3200316.4200419.6199713.25199812.33200521.9200623.25第13頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六2001年，國有重點煤礦機械化程度75.4%機械化程度2000年，國有重點煤礦綜合機械化程度59.4%全國煤礦共2.8萬處(2004年前后)國有重點煤礦約587處地方國營煤礦1600多處鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦第14頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六2002年 78個綜采隊年產超過100萬噸 18個綜采隊年產超過200萬噸 9個綜采隊年產超過300萬噸神華大柳塔礦綜采隊年產803萬噸 一礦一面全礦產量920萬噸 全礦職工35

6、0人高產高效礦井第15頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六發(fā)展速度與成就舉世矚目，煤炭產量曾連續(xù)居世界第一。中國的采礦業(yè)總體來講與發(fā)達國家有不小的差距，但潛力巨大。資源人均占有量低小結第16頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六總論 General comments采煤方法 Coal winning method準備方式 prepare礦井開拓 development礦井設計 mine design二、煤礦開采方法講授的內容第17頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六煤田（coal field）同一地質時期形成，并大致連續(xù)發(fā)育的含煤巖系分

7、布區(qū)。在地質歷史發(fā)展過程中，由含炭物質沉積形成的大面積含煤地帶。礦區(qū)（mining area）統(tǒng)一規(guī)劃和開發(fā)的煤田或其一部分。開發(fā)煤田形成的社會組合。一般一個礦區(qū)開發(fā)一個煤田礦務局，礦業(yè)集團公司三、礦井開采的基本概念第18頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六中國礦區(qū)分布第19頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六華北(石炭二疊紀)聚煤區(qū)京、津、冀、晉、魯、豫、寧等省市自治區(qū)的全部或大部，甘肅的東部，內蒙古、遼寧、吉林的東部，陜西，安徽的北部和江蘇的西北部第20頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六峰峰煤田：3400 km2 神東煤田：31

8、172 km2 淮南煤田：約3000 km2 探明儲量：2263億t大屯煤田：245 km2 遠景儲量：10000億t棗莊煤田：500 km2淮北局煤田：691.2 km2鶴崗煤田：252 km2水城煤田（黔西）：7130 km2銅川煤田：387.2 km2徐州礦務局：730 km2平頂山礦務局：714 km2大同礦務局：約2550km2煤田與礦區(qū)第21頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六井田（Underground mine field）（一） 井田井田（礦田）劃歸一個礦井開采的一部分煤田或全部煤田井田大小 ： 范圍 走向長度 傾向水平投影（寬度） 井田面積大小 礦井生產

9、能力 服務年限 第22頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六煤田劃分為井田井型 井田走向長度（m）小型礦井 1500中型礦井 4000大型礦井 8000第23頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六（二）礦井生產能力和井型礦井生產能力 礦井設計生產能力，萬t /a。設計中規(guī)定礦井在單位時間（年）內采出的煤炭和其它礦產品的數量。礦井核定生產能力 礦井經過技術改造，核定后的生產能力，萬t /a。井型 根據礦井設計生產能力不同，將礦井劃分的類型，稱井型。井型分大、中、小三種。第24頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六井 型井型 生產能力（萬t /

10、 a）大型礦井： 120、150 、180 、240 、300、 400、 500及500以上 其中300萬t/a及其以上稱特大型礦井中型礦井： 45 、 60 、90 。小型礦井： 9 、 15 、 21、 30。 第25頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六礦井年產量礦井年產量 礦井實際生產的煤炭數量，萬t/a。礦井年產量與生產能力有時同義，有時不同義。第26頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六（三）礦井可采儲量和服務年限礦井可采儲量Zk 生產能力A 服務年限T可采儲量愈多，生產能力和服務年限愈大可采儲量一定，應有合理的生產能力和服務年限國外大型礦井的

11、服務年限 4050a國內大型礦井的服務年限一般不小于60a國內外礦井的生產能力有增大和服務年限有縮小的趨勢第27頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六（四）井田內的再劃分1、井田劃分為階段階段 （horizon） 沿一定標高劃分的一部分井田。 階段劃分 在井田范圍內，沿煤層傾斜方向，按一定標高將煤層劃分為若干平行于走向的并等于井田走向全長的長條形，每一個長條形叫一個階段。第28頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六階段的走向長度等于井田的走向長度階段下部布置階段運輸大巷階段上部布置階段回風大巷井田劃分為階段第29頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16

12、分，星期六第30頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六第31頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六井田劃分為階段階段的開采順序：下行式 第32頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六井田劃分為階段第33頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六水平（level ）水平（level ） 常指某一標高的水平面。表示：標高、開采順序及用途（1）0、-200、-500水平等（2）礦井生產中，表示開采順序，又稱第一水平、第二水平（3）礦井生產中，常把運輸大巷所在的水平稱運輸水平；回風大巷所在的水平稱回風水平。第34頁，共78頁，2022年

13、，5月20日，1點16分，星期六開采水平（ mining level）開采水平（簡稱水平）運輸大巷及井底車場所在的水平位置及所服務的開采范圍。布置有井底車場、階段運輸大巷，并擔負全階段運輸任務的水平。廣義的水平 布置大巷的某一標高的水平面 既包括一個水平，又包括所服務的階段階段上部 回風水平階段下部 運輸水平第35頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六（二）階段內的再劃分1 階段劃分為采區(qū)，采區(qū)劃分為區(qū)段 階段 階段 階段 階段 階段 階段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段第36頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六采區(qū)式劃分采區(qū)（district）與區(qū)段

14、（district sublevel）采區(qū)：階段或開采水平內沿走向把劃分為具有獨立生產系統(tǒng)開采塊段。 采區(qū)斜長=階段斜長（可達1000m）采區(qū)走向=400m5000m區(qū)段：在采區(qū)內沿傾斜方向劃分的開采塊段。 區(qū)段下部有區(qū)段運輸平巷區(qū)段上部有區(qū)段回風輸平巷區(qū)段平巷與采區(qū)的斜巷相連（運輸上山和軌道上山）第37頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六采區(qū)走向長壁工作面：工作面沿傾斜布置沿走推進第38頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六2 階段劃分為劃分為帶區(qū)，帶區(qū)劃分為分帶分帶沿煤層走向把階段劃分為若干長條，每一個長條叫一個分帶。由若干分帶組成，并具有獨立生產系統(tǒng)

15、的區(qū)域叫帶區(qū)傾斜向長壁工作面：工作面沿走向布置沿傾向推進第39頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六階段劃分為劃分為帶區(qū)，帶區(qū)劃分為分帶J1 階段J2 階段J3 階段J 3階段J2 階段J1 階段第40頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六3 井田直接劃分為盤區(qū)或帶區(qū)井田沿傾斜高差較小的條件下panel第41頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六為盤區(qū)或帶區(qū)盤區(qū) 近水平煤層的采區(qū)帶區(qū)傾斜分帶開采的采區(qū)第42頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)沿煤層走向的開采順序前進式：先采井筒附近的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)，后采

16、井田邊界的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)后退式：先采井田邊界的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)，后采井筒附近的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)初期工程量、投資、達產期第43頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)沿煤層走向的開采順序前進式：先采井筒附近的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)，后采井田邊界的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)后退式：先采井田邊界的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)，后采井筒附近的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)初期工程量、投資、達產期第44頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)沿煤層走向的開采順序前進式：先采井筒附近的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)，后采井田邊界的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)后退式：先采井田邊界的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)，后采井筒附

17、近的采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)J 3階段J2 階段J1 階段第45頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六（五）礦井生產系統(tǒng)的概念第46頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六礦井生產系統(tǒng)1、礦井巷道的開掘順序原則：盡量采用平行作業(yè)；盡快溝通風路。2、礦井主要生產系統(tǒng)1）運煤系統(tǒng) 2）通風系統(tǒng)3）運料排矸系統(tǒng)4）排水系統(tǒng) 5）動力供應（電、壓風）6）通訊、監(jiān)測系統(tǒng)第47頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六（六）礦井開拓、準備和回采的概念1、井巷名稱礦山井巷 為進行采礦，在地下開掘的井筒、巷道和硐室的總稱。2、井巷按傾角分類： 垂直井巷 傾斜井巷水平井巷

18、第48頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六111453666131312121229101-立井， 2-斜井， 3-平硐， 4-暗立井， 5-溜井， 6-石門， 9-上山， 10-下山11-風井 12-巖石平巷， 13-煤層平巷，礦山井巷第49頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六垂直井巷立井 （豎井） 在地層中開鑿的直通地面的 垂直巷道 主立井（主井） 用于提升煤炭。 副立井（副井）用于行人、運料、通風、排放矸石。 風井、排水井暗立井 無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 長度短，直徑小的溜井。 第50

19、頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六水平巷道平硐 在地層中開鑿的直通地面的水平巷道 主平硐，副平硐石門 無直接地面出口，垂直或斜交于煤層走向，在巖層中開掘的水平巷道煤門 無直接地面出口，垂直或斜交于煤層走向，在煤層中開掘的水平巷道第51頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六水平巷道平巷 無直接地面出口，沿煤層走向開掘的水平巷道煤層平巷 開掘在煤層中的平巷巖石平巷 開掘在巖石中的平巷第52頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六水平巷道階段大巷 為一個開采水平或階段服務的水平巷道階段大巷： 階段運輸大巷 階段回風大巷。區(qū)段平巷 為一區(qū)段服務的

20、水平巷道 區(qū)段平巷 ：區(qū)段運輸平巷 區(qū)段回風平巷第53頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六傾斜巷道斜井 在地層中開鑿的直通地面的傾斜巷道主斜井 用于提升煤炭副斜井 用于行人、提升矸石、通風第54頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六上下山采區(qū)上山采區(qū) 位于開采水平以上的采區(qū)下山采區(qū) 位于開采水平以下的采區(qū)上山 位于開采水平以上，為本水平或采區(qū)服務的傾斜巷道。下山 位于開采水平以下，為本水平或采區(qū)服務的傾斜巷道。第55頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六傾斜巷道J 3階段J2 階段J1 階段分帶斜巷： 運輸斜巷 運料斜巷第56頁，共78頁

21、，2022年，5月20日，1點16分，星期六礦井開拓、準備和回采的概念 3、按井巷作用和服務范圍分： 1）開拓巷道（development roadway）為全礦、一個水平或若干采區(qū)服務的井巷。服務時間長。1030a或以上。2）準備巷道（preparation roadway）為一個采區(qū)或數個區(qū)段服務的巷道。在采區(qū)范圍內，從掘好的開拓巷道至區(qū)段的通路。T35a。第57頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六礦井開拓、準備和回采巷道的概念3、回采巷道（gateway， entry）為回采工作面生產直接服務的巷道。T = 0.51.0a開切眼 回風巷 運輸巷 第58頁，共78頁，2

22、022年，5月20日，1點16分，星期六礦井開拓、準備和回采巷道的概念開切眼 回風斜巷運輸斜巷回采巷道第59頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六四、采煤方法（一）采煤方法分類采煤方法 采煤工藝與回采巷道布置及其在時間上、空間上的相互配合。采煤工藝采煤工作面各工序所用方法、設備及其在時間上、空間上的相互配合。Coal winning technology第60頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六水平分層采煤方法旱采水采壁式體系柱式體系柱式體系單一長壁放頂煤整層開采斜切分層水平分段放頂煤傾斜分層掩護支架分層開采整層開采整層開采房式房柱式傾斜短壁式走向短壁式走

23、向長壁傾斜長壁走向長壁傾斜長壁下行垮落上行充填垮落刀柱四、采煤方法分類第61頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六1、 壁式體系采煤法壁式體系采煤法一般特點:工作面較長，80250m工作面兩端，一般至少各有一條回采巷道一般頂板暴露面積大，礦山壓力顯現較為強烈工作面運煤的刮板輸送機與工作面平行第62頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六采煤方法分類按傾角分：根據開采技術條件煤層按傾角分類： 地下開采 近水平煤層 45 近水平煤層采煤法 緩傾斜煤層采煤法 傾斜煤層采煤法 急傾斜煤層采煤法第63頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六采煤方法分類按厚度分：根據開采技術條件煤層按厚度分類： 地下開采 (m) 薄煤層 M3.5 m 薄及中厚煤層采煤法 厚煤層采煤法 分層開采 整層開采 第64頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六采煤方法分類按采煤工藝分 ： 爆破采煤法 普通機械化采煤法 綜合機械化采煤法第65頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六單一長壁垮落采煤法(a) 走向長壁，(b) 傾斜長壁（仰斜），(c) 傾斜長壁（俯斜）按工作面推進方向與煤層走向的關系走向長壁采煤法 傾斜長壁采煤法第66頁，共78頁，2022年，5月20日，1點16分，星期六采煤方法分類按