煤礦生產(chǎn)技術

煤礦生產(chǎn)技術第一節(jié)煤礦地質基本知識一、煤層埋藏特征煤層的賦存特征主要指煤層的厚度、傾角、層數(shù)、層間距離及頂?shù)装鍘r性等，這些特征與煤礦開采工作最為密切。而其中煤層的厚度和傾角是確定開采方法的最主要因素。由于受成煤時期的地質條件和地殼運動的影響，不同地層的煤層的形態(tài)、結構、厚度差別是很大的。(一)煤層的形態(tài)煤在地下通常是呈層狀埋藏的，但也有似層狀和非層狀煤層。層狀煤層有顯著的連續(xù)性，厚度變化有一定的規(guī)律；似層狀煤層，形狀象藕節(jié)、串珠或瓜藤，層位有一定的連續(xù)性，厚度變化較大；非層狀煤層，形狀象雞窩或扁豆等，層位連續(xù)性不明顯，常有大范圍尖滅。煤層的形態(tài)直接影響開采方法和工藝的選擇。請在此輸入您的標題(二)煤層的結構煤層的結構是指煤層中有無夾石層。不含夾石或夾石很少的煤層稱為簡單結構煤層；含有夾石較多的煤層稱為復雜結構煤層。復雜結構煤層中所含夾石層層數(shù)不一，少則一至數(shù)層，多則十幾層，甚至可達幾十層。夾石層的厚度可以從幾厘米到幾十厘米。常見夾石層有炭質泥巖、泥質巖、粉砂巖，有時也能見到油頁巖、砂巖及薄層石灰?guī)r等。夾石層一般稱為夾矸，它可使煤的灰分和含矸率增加，并給采掘工作造成困難。(三)煤層的厚度煤層的厚度，是指煤層頂?shù)装逯g的垂直距離。煤層厚度差異很大，有的煤層只有幾厘米厚，而有的煤層厚度可達幾十米甚至百余米。煤層厚度是確定采煤方法的最基本因素。在復雜結構的煤層中，煤層厚度可分為總厚度和有益厚度?？偤穸仁前▕A矸在內的全厚，有益厚度是除去夾矸的純煤厚度。在實際工作中，根據(jù)開采技術特點，請在此輸入您的標題將煤層厚度分為3類：薄煤層——厚度小于1.3m；中厚煤層——厚度1.3～3.5m；厚煤層——厚度3.5m以上。生產(chǎn)工作中，有時習慣上將厚度大于6m的煤層稱為特厚煤層。(四)煤層的產(chǎn)狀煤層的產(chǎn)狀是指其在地殼中的產(chǎn)出狀態(tài)，包括它們的賦存狀態(tài)和所在空間的位置。煤層與其他沉積巖一樣，在開始形成時，它們的賦存狀態(tài)大都是水平或大致水平的；由于地層受到各種地質作用，破壞了原來的狀態(tài)，由水平狀態(tài)變成傾斜狀態(tài)、彎曲狀態(tài)。為了說明傾斜煤層的空間位置和分布，就要用產(chǎn)狀要素來表示。產(chǎn)狀要素包括煤層的走向、傾向和傾角，如圖2—1所示。(1)走向。煤層層面與水平面的交線稱為走向線，走向線兩端所指的方向就是煤層的走向。走向表示傾斜煤層沿水平線伸展的方向。(2)傾向。在煤層層面上與走向線垂直直線叫做傾斜線，傾斜線由高向低的水平投影所指的方向稱為傾向。(3)傾角。煤層層面與水平面之間的夾角叫做傾角。傾角大小反映煤層的傾斜請在此輸入您的標題程度-傾角的變化在0°---90°之間，煤層傾角越大，開采難度就越大。根據(jù)采煤技術的特點，煤層按傾角大小不同，分為4類：近水平煤層——傾角小于8°；緩傾斜煤層——傾角80～25°；傾斜煤層——傾角25°～45°；急傾斜煤層——傾角大于45°。要想合理布置巷道，就必須掌握巖層和煤層的產(chǎn)狀要素。同時，煤層傾角的大小也是決定采煤方法的重要依據(jù)。(五)煤層的頂?shù)装迕簩禹數(shù)装鍘r性和厚度是礦井巷道布置和頂板管理的依據(jù)。煤層頂?shù)装鍘r層一般是由砂巖、粉砂巖、泥巖、頁巖、粘土巖或石灰?guī)r等組成。由于巖性和厚度等不同，在回采過程中破裂、冒落的情況也不一樣。根據(jù)頂板巖層變形和垮落的難易程度，可將煤層頂板分為偽頂、直接頂和老頂。煤層的底板可分為直接底和老底。請在此輸入您的標題1．頂板(1)偽頂。偽頂是指緊貼在煤層之上、極易垮落的薄巖層。其厚度一般在0．5m以下，常由炭質頁巖、泥質頁巖等硬度較低的巖層所組成。偽頂在回采時隨落煤而同時垮落。(2)直接頂。直接頂位于偽頂或煤層(無偽頂時)之上，一般由一層或幾層厚度不定的泥巖、頁巖、粉砂巖等比較容易垮落的巖層所組成，通常能夠隨回柱放頂在采空區(qū)及時垮落。(3)老頂。老頂一般指位于直接頂之上(有時也直接位于煤層之上)厚而堅硬的巖層。常由砂巖、石灰?guī)r、砂礫巖等巖層所組成。老頂能在采空區(qū)維持很大的懸露面積后才折斷垮落。多數(shù)煤層同時具有偽頂、直接頂和老頂，但有的煤層只有直接頂和老頂，而沒有偽頂，也有的煤層沒有偽頂、直接頂，煤層上面直接就是老頂。請在此輸入您的標題2．底板(1)直接底。直接底是指直接位于煤層之下厚度較小(約0.2～0.4m)的巖層。常由泥巖、頁巖、粘土巖等組成。直接底為粘土巖時，遇水、風容易膨脹發(fā)生底臌，支架容易插入，在傾角大的工作面由于底板容易滑落，往往引起工作面支架傾倒而發(fā)生冒頂。(2)老底。老底位于直接底之下，一般由砂巖或石灰?guī)r等堅固巖層所組成。有的煤層下面沒有直接底，緊貼著老底。二、地質構造及其對巷道掘進的影響由于煤炭資源的形成和分布是由各種地質因素控制的，因此煤田或多或少都要受到地質因素的影響。其中斷層、褶曲、煤層厚度的變化及礦井水的影響較為普遍。這些地質因素的影響，使同一煤田的每個煤層的厚度、傾角都發(fā)生了變化，使其完整性受到了破壞。地質構造通常包括褶皺、斷層和節(jié)理。斷層和節(jié)理統(tǒng)稱為斷裂構造。請在此輸入您的標題(一)褶皺構造1．褶皺的形成煤層在生成初期，一般是呈水平狀態(tài)的，由于地殼變動的結果，使煤層和它周圍的巖層發(fā)生變形和變位。當巖層受到水平方向的擠壓力或由地心緩慢上升的壓力，巖層被擠壓成彎曲狀，但也沒有失去原有的連續(xù)性，這種構造形態(tài)叫褶皺構造。褶皺構造中，巖層每一個彎曲的部分，就叫做褶曲。褶曲的形態(tài)有背斜和向斜兩種。巖層層面向上凸起的彎曲叫背斜，巖層層面向下凹的彎曲叫向斜。但要注意背斜和向斜不完全以巖層的高低位置來判斷，而是以彎曲的核部和兩翼的新老巖層的位置來判斷的。當一個向斜(或背斜)構造的范圍較大時，它的一翼又可叫做單斜構造，不少礦井開采的煤層就是一個單斜構造。請在此輸入您的標題2．褶皺對巷道掘進的影響(1)大型向斜的軸部頂板壓力常有增大的現(xiàn)象，必須加強支護，否則容易發(fā)生冒頂事故，給頂板管理帶來很大困難。(2)有瓦斯突出的礦井，向斜軸部是瓦斯突出的危險區(qū)。由于向斜軸部頂板壓力大，再加上強大的瓦斯壓力，向斜軸部極容易發(fā)生瓦斯突出。(二)斷裂構造煤(巖)層受地殼運動產(chǎn)生的地應力作用發(fā)生斷裂，就失去了連續(xù)性和完整性，出現(xiàn)斷裂面，形成斷裂構造。如果斷裂面兩側的煤(巖)層沒有發(fā)生顯著的位置錯動，稱為節(jié)理或裂隙；如果發(fā)生了顯著的位置錯動，即稱為斷層。1．斷層1)斷層要素及分類。斷層的性質及其在空間的位置和形態(tài)，可用斷層要素來表示，它包括：斷層面、斷層線、斷盤及斷距等。(1)斷層面：巖層被斷層切斷時，兩部分巖體總是沿著破裂面發(fā)生相對位移的，斷裂后產(chǎn)生相對位移的破裂面稱為斷層面。斷層面有的是較規(guī)則的平面，大多數(shù)則是由破碎巖石構成的所謂斷層破碎帶。請在此輸入您的標題(2)斷層線：斷層面與水平面的交線。(3)斷盤：斷層面兩側的巖體稱為斷盤。位于斷層面上方的巖體稱為上盤，斷層面下方的巖體稱為下盤。上盤相對下降，下盤相對上升的斷層，叫正斷層；上盤相對上升，下盤相對下降的斷層，叫逆斷層；如果兩盤巖塊沿斷層面作水平移動，叫平移斷層。在井下采掘過程中斷層往往成群出現(xiàn)，由于它們不同的組合而成為地塹、地壘、階梯狀斷層等。(4)斷距：斷層上盤沿斷層面相對位移的距離叫斷距。常用斷距有垂直斷距(又叫落差)和水平斷距。2)斷層出現(xiàn)的征兆。(1)煤層的走向與傾斜發(fā)生較大的變化。(2)煤層頂、底板出現(xiàn)嚴重凹凸不平，頂、底板巖石裂隙增多，而且越接近斷層裂隙越多。(3)煤層厚度發(fā)生顯著變化，煤層松軟，光澤變暗，滑動面和摩擦痕增加。(4)破碎帶有滴水或涌水出現(xiàn)，瓦斯涌出量增大。請在此輸入您的標題3)斷失煤層的尋找方法。(1)斷層擦痕處痕跡細而深，移動方向寬而淺；用手摸時，感覺順向光滑，逆向粗糙刺手。(2)牽引現(xiàn)象。牽引是斷層滑動面附近巖層變彎變薄，可以據(jù)其觀察斷盤移動方向。(3)導脈。在斷層夾縫里出現(xiàn)厚度幾厘米的碎煤，叫導脈，也叫煤線。根據(jù)煤線分布可以分析斷層錯動的方向。(4)小斷層類比法。主要斷層附近有一系列小斷層，觀察小斷層的動向，與主要斷層是一致的，由此可判斷出主要斷層。(5)對比分析法。分析鄰近巷道或采區(qū)中已查明的斷層，比較其狀況是否一致，在圖紙上是否連接，從而判斷斷層方向。(6)煤巖層的層位對比法。根據(jù)斷層兩側的煤巖層，確定斷層的性質，尋找斷失的煤巖層。請在此輸入您的標題2．裂隙根據(jù)裂隙形成的原因，裂隙可分為如下3類：(1)原生裂隙。在沉積作用階段，主要由于沉積物脫水收縮而形成，一般肉眼不容易發(fā)現(xiàn)。煤層中都有原生裂隙。(2)構造裂隙。受構造變動作用力所形成。在煤層中和圍巖中常見，且與原生裂隙斜交。在斷層附近，常有與斷層面平行或斜交的裂隙發(fā)育。(3)壓力裂隙。由礦山壓力作用而產(chǎn)生，又叫地壓裂隙。壓力裂隙平行于工作面而略向采空區(qū)傾斜，與其他裂隙斜交。壓力裂隙與埋藏深度關系密切，深度越大，裂隙分布越廣泛。3．斷裂構造對巷道掘進的影響(1)煤(巖)層受斷層、裂隙的影響，巖石破碎，壓力增大，容易造成冒頂、片幫。(2)在煤巷掘進中如遇斷層，煤層就失去連續(xù)性甚至斷失。為了尋找斷失的煤層就需要掘進一些探巷或停產(chǎn)打探眼，這會造成一些廢巷及盲巷；形成瓦斯庫，增加掘進量和安全管理的復雜性。(3)斷層破碎帶和向、背斜結構能聚積大量瓦斯，裂隙則是釋放瓦斯的通道。巷道通過這些地區(qū)時，瓦斯涌出量會突然增加，不僅會出現(xiàn)瓦斯超限、停產(chǎn)，而且可能發(fā)生瓦斯爆炸事故。在瓦斯突出礦井，揭露突出煤層或在突出煤層中掘進時，由于構造破碎帶的煤巖強度低，在瓦斯壓力和地壓的共同作用下，可能發(fā)生煤與瓦斯突出事故，應采取防突措施。請在此輸入您的標題(4)在背斜軸部、張性破碎帶及裂隙發(fā)育的巖層中，往往是地下水的富水區(qū)。斷層溝通地表和各含水層，使巷道涌水量增加，甚至會造成突水事故；導水斷層的存在，可能使防水閘、墻完全失效；掘進工作面淋水加大，積水增多，惡化作業(yè)條件；有的巖石，如凝灰?guī)r、粘土巖，遇水膨脹而底臌，更增加支護和維修的困難。因此，在巷道掘進施工前，要查明地質構造的情況，采取相應對策；在施工中慎重對待，防止頂板、瓦斯及水災事故的發(fā)生。請在此輸入您的標題三、陷落柱與巖漿巖侵人體(一)陷落柱1．陷落柱的形成在煤層的下部如果分布有厚度很大的奧陶紀石灰?guī)r，被水溶解并發(fā)育成溶洞時，就會引起上部巖層和煤層的塌陷垮落，形成陷落柱，使局部煤層消失。陷落柱一般是上小、下大，平面上呈圓形或橢圓形，直徑大的可達幾十至幾百米。柱內都是由一些不規(guī)則的大大小小的破碎巖塊組成，有時可見有煤的碎塊。陷落柱邊緣很陡，一般為50°～85°。陷落柱附近的煤層和頂、底板巖層裂隙發(fā)育，有時有出水現(xiàn)象。陷落柱的發(fā)育與分布，主要受地質構造和水文地質條件的影響。陷落柱發(fā)育地帶，多是或曾是地下水強徑流帶，常沿斷裂尤其是不同斷裂的交叉處發(fā)育。2．陷落柱對巷道掘進的影響在陷落柱發(fā)育的礦區(qū)，煤層遭到破壞，煤炭儲量減少，會造成井巷服務年限縮短或提前報廢的嚴重后果。主要開拓巷道遇到無水陷落柱時，為避免巷道拐彎，便于運輸和通風，一般情況下按原計劃施工，直接穿過陷落柱，因此，給巷道支護和頂板管理增加了困難，同時也增加了巷道的維修費用。特別在水文地質條件復雜的礦區(qū)，陷落柱可能成為采掘場所與地下水的通道，給生產(chǎn)和人員人身安全帶來嚴重威脅，甚至造成突水淹井事故。請在此輸入您的標題(二)巖漿巖侵入體1．巖漿巖侵入體的形成由于巖漿的侵入，可使煤層遭到破壞、被吞蝕或者使煤發(fā)生強烈變質，甚至變成天然焦。在煤礦井下常見的有巖墻和巖床等小型侵入巖體。巖墻：形狀如墻，是地下巖漿沿著斷層或裂隙上沖，形成的垂直或斜交煤層比較陡立的板狀侵入體，平面呈條帶狀分布，寬度由幾十厘米至幾米，長度不一，可達幾十米至幾千米。巖墻往往成組出現(xiàn)，彼此方向大致相同，并與主要斷裂走向一致。巖床：巖漿沿著煤層層面方向侵入的層狀侵入體。巖漿在煤層中常沿節(jié)理或裂隙延伸、穿插、尖滅。巖體界限不規(guī)則，常呈串珠狀或樹枝狀，對煤層破壞較大。2．巖漿巖侵入體對煤礦生產(chǎn)的影響不同產(chǎn)狀的巖漿巖體對煤層、煤質的影響也是不一樣的。巖墻對煤層、煤質影響較小，而巖床與煤層的接觸面要比巖墻大得多，所以對煤層、煤質的影響也較大，往往給采掘工作帶來極大困難。一般以規(guī)模較大的巖漿帶作為采區(qū)或采煤工作面的邊界。請在此輸入您的標題四、巖石的工程分級及圍巖分類巖石按其生成原因，可分為巖漿巖、沉積巖和變質巖3大類。煤系地層大多屬于沉積巖，主要有礫巖、砂巖、頁巖、石灰?guī)r和煤等。其明顯特征是具有層狀構造和層理，含多種生物化石，硬度較小，風化后巖石較松軟。(一)巖石力學性質巖石的力學性質是指巖石在靜力或動力的作用下所產(chǎn)生的巖石的變形特征，如：應力一應變一時間關系的全過程；巖石的強度特性，如抗壓強度、抗剪強度；巖石的破壞性能，如抗工具壓入性能和抗炸藥破壞性能。這些性能不僅取決于巖石的成分、結構等因素，還與巖石的受力條件有很大關系。1．巖石的變形特征巖石的變形特征反映巖石在載荷作用下改變自己的形狀或體積直至破壞的情況。巖石在載荷作用下，首先發(fā)生變形，當載荷增大或者超過某一數(shù)值(極限強度)時，就會導致巖石的破壞。就是說，變形階段包含著巖石破壞因素，而破壞則是不斷變形的結果。請在此輸入您的標題由于受力情況不同，巖石的變形有以下幾種：(1)彈性變形。巖石在載荷作用下，改變自己的形狀或體積，當去掉載荷以后，又能恢復其原來形狀或體積，這種變形叫做彈性變形。如井下石灰?guī)r頂板受壓彎曲，在巖層折斷后，會出現(xiàn)彈性恢復。(2)塑性變形。巖石在載荷作用下發(fā)生變形，當去掉載荷后變形不能恢復。如在軟巖石中掘進巷道時出現(xiàn)的底臌，就是明顯的塑性變形。(3)脆性破壞。巖石在載荷作用下，沒有明顯的塑性變形就突然破壞，這種破壞叫脆性破壞，這種巖石叫脆性巖石。煤礦井下大部分巖石均為脆性巖石。(4)彈、塑性變形。巖石同時具有彈性變形和塑性變形，稱巖石的彈、塑性變形。煤礦巷道、硐室周圍的煤或巖體處于三向(或雙向)受力狀態(tài)，發(fā)生破壞后，雖然其結構發(fā)生了變化，但仍然保留一定的承載能力，其側向應力愈大，其殘余強度也愈大。這個規(guī)律對于在井下控制煤柱和巖體的穩(wěn)定性很有現(xiàn)實意義。(5)流變。許多巖石的變形并非在一瞬間完成，它與時間有密切關系。通常把巖石在長期載荷作用下的應力、應變隨時間變化的性質稱為巖石的流變性。不同的巖石，其流變速率差異很大。如位于軟巖中的巷道，由于軟巖流變速率大，開掘后，巷道斷面很快就會縮小到難以通行；而位于堅硬巖石(如石灰?guī)r)中的巷道可以不設支護，也能保證安全生產(chǎn)。請在此輸入您的標題2．巖石的強度特性巖石的強度特性反映巖石抵抗破壞的能力，用單位面積上所受的力的大小來表示，其單位為Pa(帕)。巖石強度的大小，一般按下列順序排列：三向等壓>三向非等壓>雙向壓力>單向壓力>剪切>彎曲>單向拉伸一般巖石的單向抗拉強度僅為單向抗壓強度的1／15～1／30，雙向抗壓強度為單向抗壓強度的1．5～2．0倍。巖石的強度越高，其抵抗外力使其變形、破壞的能力越強，則巷道就越穩(wěn)定。有的巷道處在強度較高的圍巖中，不支護就可維持巷道的穩(wěn)定。3．巖石的破壞特性巖石的破壞方式主要是拉斷、剪斷、塑性變形等。在井巷掘進施工中，常見的破壞方式有：較軟巖體出現(xiàn)曲線形破裂面，堅硬巖體沿結構面滑動，脆性巖體出現(xiàn)突然巖塊式張拉破裂；堅固巖層內夾有軟巖層時，軟弱夾層呈現(xiàn)塑性擠出的破壞。(二)巖石的工程分級為了能有效地破巖和合理地進行井巷維護，就必須在研究巖石與巖體的物理性質的基礎上制定出巖石的工程分級，并以此作為選擇破巖和井巷維護方法的科學依據(jù)。巖石工程分級方法較多。我國煤礦常用的是按巖石堅固性對巖石進行分級，即普氏分級法。普氏認為，巖石的堅固性對于各種破巖方法的表現(xiàn)是趨于一致的，因此普氏提出一個表示巖石堅固性的綜合指標“巖石的普氏系數(shù)f”，并以此來表示巖石破壞的相對難易程度。請在此輸入您的標題f值在數(shù)值上等于巖石單向抗拉強度Rc(MPa)的10％，即f=Rc／10根據(jù)f值的大小，將巖石分為10級共15種。為了簡化，我國煤炭系統(tǒng)按巖石堅固性將煤巖分類為：I．相當軟的巖石，f=1.5。如：碎石土，破碎的頁巖，結塊的卵石和碎石，堅硬的煤，硬化的粘土。Ⅱ．中硬巖石，f=2~3。特征為：軟頁巖與軟的石灰?guī)r，凍土、無煙煤，普通的泥灰?guī)r，破碎的砂巖，膠結的卵石和砂礫、摻石土以及各種不堅硬的頁巖，致密的泥灰?guī)r。Ⅲ．相當硬的巖石，f=4~6。如：硬質粘土頁巖，不堅硬的砂巖和石灰?guī)r，軟的礫石，砂質頁巖，片狀砂巖，普通砂巖，鐵礦石。Ⅳ．硬巖石，f=8~10。如：堅硬的石灰?guī)r，不硬的花崗巖，硬的砂巖，硬大理石，黃鐵礦，白云巖；緊密的花崗巖，花崗質巖石，很硬的砂巖和石灰?guī)r，石英質礦脈，硬的礫巖，很硬的鐵礦石。Ⅴ．很硬巖石，f=12~14。Ⅵ.堅硬巖石，f=15~20。如：很硬的花崗巖，石英斑巖，硅質頁巖，最硬的砂巖和石灰?guī)r，很硬、很致密與韌性最大的石英巖與玄武巖，及其他特堅硬的巖石。實際工作中，可根據(jù)巖石分級確定鉆眼爆破的各項參數(shù)、選擇器具等。請在此輸入您的標題(三)圍巖的分類為了區(qū)分在各種巖層中支護的難易程度，并為巷道支護提供科學依據(jù)，將各類巖層按圍巖穩(wěn)定性分為5類：第Ⅰ類：穩(wěn)定巖層。整體性和堅硬性良好，構造影響輕微，偶有小斷層；層間結合良好，一般不出現(xiàn)不穩(wěn)定塊體。第Ⅱ類：穩(wěn)定性較好巖層。為塊狀結構和層間結合較好的中厚層或厚層狀結構，構造影響較重，有少量斷層；結構面較發(fā)育，層間結合較好，偶有層間錯動和層面張開現(xiàn)象。第Ⅲ類：中等穩(wěn)定巖層。層間結合良好的薄層和軟硬巖互層結構及碎裂鑲嵌結構，構造影響較重；結構面發(fā)育，層間結合良好，少數(shù)有軟弱夾層或泥質充填、層間錯動和層面張開現(xiàn)象，但塊體間牢固咬合。第Ⅳ類：穩(wěn)定性較差巖層。巖體結構為碎裂狀結構，層間結合不良的薄層、中厚層和軟硬巖層結構，散塊狀結構等。構造影響嚴重，結構面發(fā)育，層間結合不良，多數(shù)夾泥，層間錯動明顯，多數(shù)為斷層破碎帶或風化帶等。第Ⅴ類：不穩(wěn)定巖層。散體狀結構，構造影響很嚴重，多數(shù)為破碎帶、嚴重風化帶。塊體間多數(shù)為泥質充填，甚至呈石英土狀或土夾石狀等。根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性程度分類，選擇不同用途、服務年限和斷面巷道的支護類型和參數(shù)，以及在巷道掘進中制定加強頂板管理的措施。

第二節(jié)井田開拓一、井田及其再劃分在地質運動中，由于炭質物的沉積而形成大面積的含煤地帶，這些含煤地帶稱為煤田。煤田的面積可達數(shù)十到數(shù)千平方公里，儲量可達數(shù)百億噸，煤層數(shù)目也有的多至幾十層，層間距也從幾厘米至數(shù)十米或百余米以上不等。如果由一個礦井來開采這樣大且埋藏特征多變的煤田，不但在經(jīng)濟上不合理，在技術上也是不可能的。因此，在開發(fā)煤田時，特別是開發(fā)大煤田時，應當把煤田劃分為若干井田來開采。這樣劃規(guī)一對礦井開采的那部分煤田稱為井田。煤田劃分為井田后，每一個井田的范圍仍然很大，還需要把井田劃分為許多更小的部分，以便有計劃按照一定順序開采。請在此輸入您的標題(一)井田劃分為階段和水平當開采傾斜或部分緩傾斜煤層時，通常在井田范圍內，沿傾斜方向按一定標高將井田劃分成若干條帶，每個條帶稱為階段。階段走向長度等于井田的走向長度；階段垂高一般為150～250m；階段設有階段運輸大巷和階段回風大巷，每個階段有獨立的運輸和通風系統(tǒng)。巷道和硐室一般布置在某一標高的水平面上，這一水平面簡稱為水平。設有井底車場及主要運輸大巷的水平稱為開采水平，設有主要回風巷道的水平稱為回風水平。水平常用水平標高、開采順序和用途來表示。根據(jù)煤層賦存條件，一個井田可以用一個水平開采，或者用幾個水平開采。前者稱為單水平開拓，后者稱為多水平開拓。單水平開拓是用一個開采水平把井田沿傾斜劃分為兩個階段。在水平以上的階段，稱為上山階段，采出的煤炭向下運到開采水平。在水平以下的階段，稱為下山階段，采出的煤炭向上運到開采水平。請在此輸入您的標題單水平開拓一般用在煤層傾角較小(16°以下)，傾斜長度也比較小的井田；多水平開拓是用兩個以上開采水平開采整個井田，一般用于煤層范圍較大的井田。(二)階段內的劃分階段內的劃分一般可分為3種方式，即分區(qū)式、分段式和分帶式。1．分區(qū)式在階段范圍內，沿走向把階段劃分為若干塊段，每一塊段稱為一個采區(qū)。采區(qū)的斜長即階段斜長。階段的斜長往往很大，有時長達1000~1500m。在這樣的斜長范圍內，通常再沿煤層傾斜劃分成若干長條部分，每一個長條部分稱為區(qū)段。每一個區(qū)段布置一個采煤工作面，區(qū)段的斜長等于采煤工作面長度加上區(qū)段平巷和區(qū)段煤柱寬度。2．分段式在階段范圍內不再劃分采區(qū)，而是沿煤層的傾斜方向將煤層劃分成若干個走向條帶，每個條帶布置一個采煤工作面。采煤工作面沿走向方向由井田中央向井田邊界推進，或者由井田邊界向井田中央連續(xù)推進。分段的傾斜長度和區(qū)段斜長相同，分段的走向長度等于井田走向全長。分段式與分區(qū)式比較，減少了采區(qū)上(下)山及其硐室的工程量，采煤工作面可以連續(xù)推進，減少了搬家次數(shù)；采煤工作面數(shù)量少，生產(chǎn)系統(tǒng)簡單。但分段式布置方式易受地質條件限制。請在此輸入您的標題3．分帶式在階段內沿煤層走向將階段劃分若干個傾斜條帶，每個條帶布置1～2個采煤工作面，在分帶內采煤工作面沿煤層傾斜方向(仰斜或俯斜)連續(xù)推進。分帶式布置的優(yōu)點是巷道布置簡單，掘進工程量少，投資少，建井期短，見效快。主要缺點是傾斜巷道長，掘進比較困難，掘進效率低，下山開采時掘進工作面生產(chǎn)環(huán)境差。請在此輸入您的標題(三)井田劃分為盤區(qū)或區(qū)域在開采傾角較小的近水平煤層時，按標高劃分井田已無實際意義。這時，沿煤層主要延展方向布置水平大巷，主要水平大巷兩側劃分成若干個采掘區(qū)，每一個采掘區(qū)叫做一個盤區(qū)。每個盤區(qū)類似于采區(qū)，有獨立的運輸系統(tǒng)和通風系統(tǒng)。近年來，為了實現(xiàn)采煤現(xiàn)代化，合理集中生產(chǎn)，在地質條件好的地方，將井田范圍有意加大，走向長度可達數(shù)十公里，傾斜長度也可達lOkm以上。為了合理開發(fā)煤炭，將井田劃分為不同的幾個區(qū)域，各區(qū)域有自己獨立的通風和輔助提升系統(tǒng)，共用一個運輸系統(tǒng)，稱為分區(qū)域開拓。區(qū)域可按井田劃分方法繼續(xù)細分。請在此輸入您的標題二、井田開拓方式在井田范圍內，從地面向地下開掘一系列巷道進入煤層，為開采水平服務所進行的井巷布置和開掘工程，稱井田開拓。這些井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系稱為開拓方式。開拓方式的內容包括通到地下的井硐形式、水平數(shù)目以及階段內的布置方式等。無論哪一種井硐形式，都可用單水平或多水平開采，以及分區(qū)式、分段式或分帶式布置。所以，通常按井硐形式把井田開拓方式分為斜井開拓、立井開拓、平硐開拓和綜合開拓。(一)斜井開拓在埋藏較淺的緩傾斜煤層中，可以用斜井開拓。常用的斜井開拓方式有片盤斜井開拓和多水平分區(qū)式開拓。請在此輸入您的標題1．井巷開掘順序在井田走向中央，從地面沿煤層底板巖層開掘一對斜井。兩井相距30~40m。主、副井掘到第一階段下部邊界(第一水平)，開掘井底車場，然后向井田兩翼開掘階段運輸大巷，階段運輸大巷開在巖層中。同時在井田上部邊界中央開掘回風井，當回風井掘至回風水平后，沿底板巖層向井田兩翼開掘回風大巷，然后用回風石門與煤層聯(lián)系。當階段運輸大巷開掘到采區(qū)的中部位置時，開掘采區(qū)石門進入煤層，然后沿煤層掘進運輸上山和軌道上山。待上山掘到回風水平后，與回風石門連通，形成通風系統(tǒng)。隨后，在區(qū)段內掘進區(qū)段運輸平巷以及開切眼，并安裝設備準備回采。2．生產(chǎn)系統(tǒng)采煤工作面采出的煤炭，經(jīng)區(qū)段運輸平巷、運輸上山運至采區(qū)煤倉，在階段運輸大巷中裝車，電機車牽引煤車至井底車場，把煤卸入主井煤倉后，由主井提至地面。請在此輸入您的標題材料和設備由副井下放至井底車場，經(jīng)運輸大巷、采區(qū)石門、軌道上山和區(qū)段回風平巷，運至采煤工作面。副斜井內使用絞車運輸材料和矸石。主斜井的提升設備種類較多，當?shù)V井產(chǎn)量不大時，可用絞車(串車提升，井筒傾角不大于25°)或無極繩絞車(井筒傾角不大于15°)；當?shù)V井產(chǎn)量較大時，采用帶式輸送機(井簡傾角不大于17°)或箕斗(井筒傾角不大于35°)。近年來，一些大型斜井，在井筒中使用鋼絲繩膠帶輸送機，這種輸送機的運輸量大(每小時可達1000t)，運輸距離長，還可乘坐人員。帶式輸送機的不斷發(fā)展為斜井開拓開辟了廣闊的前景。為了供給井下人員呼吸的空氣，排除井下的有害氣體，在回風斜井的風硐出口裝有主要通風機。一般情況下，多利用副井作進風井，如果采用裝有帶式輸送機(或箕斗)的主井作進風井，必須有可靠的降塵措施，以防止風流揚起大量煤塵。新鮮風流經(jīng)副井、井底車場、階段運輸大巷、軌道上山、區(qū)段運輸平巷到達采煤工作面；乏風經(jīng)區(qū)段回風平巷、采區(qū)回風石門、階段回風巷大巷、回風斜井和風硐，由通風機排至地面。請在此輸入您的標題(二)立井開拓當井田埋藏很深時，如果采用斜井開拓，則井筒長度過大，維護比較困難，井筒的提升能力除用帶式輸送機外將受到限制；或者，煤層埋藏雖不深，但上覆巖層中有很厚的流砂層或表土，開鑿斜井困難時，也不宜采甩斜井開拓。這時，就需要采用立井開拓。在井田走向的中央，向地下開掘一對立井。主井用來提升煤炭，提升設備一般采用箕斗；副井用來提升矸石、運送材料和升降人員，提升設備為罐籠，此外，副井還作為入風井。當井筒掘至第一水平標高后，開掘井底車場及主要運輸大巷，進行采區(qū)(盤區(qū))的準備工作，其內容與斜井開拓基本相同。立井開拓根據(jù)地形地質條件可分為單水平上下山開拓、多水平上下山開拓等。立井開拓的適應范圍廣，因而是廣泛采用的一種開拓方式。但立井井筒的施工技術比較復雜，鋼材消耗量也大，建井費用高，施工速度慢。請在此輸入您的標題(三)平硐開拓在山嶺和丘陵地區(qū)，可以直接從地表采用水平大巷進行開拓，這時的水平大巷叫做平硐。根據(jù)地表地形和煤層埋藏條件，垂直和斜交煤層走向開掘的平硐，分別稱之為垂直平硐和斜交平硐；沿煤層走向開掘的平硐稱為走向平硐。采用平硐開拓時，可以在某一標高開掘一條或一對平硐，建立一個開采水平，實行平硐上下山開拓。如果井田斜長較大，特別是在傾斜、急傾斜煤層中開采平硐水平以下部分時，應當考慮設置輔助水平，用暗井或溜煤井與平硐水平相聯(lián)系。當井田傾斜長度過大時，若地形允許，也可以在不同的標高分別開鑿平硐并設置開采水平，這種開拓方案，稱為階梯式多平硐開拓。每個平硐都可以構成獨立的生產(chǎn)系統(tǒng)，也可以將上平硐的煤炭下放到下平硐再運出硐外，或者將上平硐的煤炭先運出硐外，再順山坡溜放到下平硐的儲煤倉中。與斜井、立井開拓相比，平硐開拓是在技術上簡單、經(jīng)濟上便宜的一種開拓方式。因為煤炭從平硐直接運出，礦井生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，生產(chǎn)能力大，運輸及排水以及通風等費用低，是煤礦開拓方式的首選。但平硐開拓只適用于山嶺起伏的地區(qū)。請在此輸入您的標題(四)綜合開拓井田開拓中，通常主副井都是采用一種井硐形式。在某些具體條件下，采用單一的井硐形式不能滿足通風、安全、輔助提升等不同需要，或在技術上有困難，經(jīng)濟上又不合理時，可以根據(jù)地質條件，結合地面布置，采用不同的井硐形式進入煤體，這種開拓方式叫做綜合開拓。常見的綜合開拓方式有平硐與立井、斜井與立井、平硐與斜井等。在實際應用時，應結合具體條件，綜合全面考慮，使每種井硐的優(yōu)越性得到充分發(fā)揮。由于礦井瓦斯大，所需風量大，但平硐較長，通風阻力大，為保證礦井通風需要，另開鑿了進風立井和回風小斜井，同時立井還可作為平硐以下水平開采時的提升井，將煤提至主平硐運出地面。請在此輸入您的標題三、采區(qū)巷道布置方式采區(qū)巷道布置根據(jù)煤層地質條件和所用采煤方法的不同有不同的布置方式。(一)走向長壁采煤法的采區(qū)巷道布置走向長壁采煤法的采區(qū)巷道布置有雙面采區(qū)和單面采區(qū)兩種方式。雙面采區(qū)的特點是采區(qū)上山(或下山)布置在采區(qū)中部，采區(qū)走向長度較大，在采區(qū)上(下)山兩側分別布置回采工作面，采區(qū)上(下)山為兩翼的回采工作面服務。1．單一煤層采區(qū)巷道布置單一煤層一次采全高的采區(qū)巷道的掘進順序是：在采區(qū)運輸石門靠近煤層處開掘采區(qū)下部車場，由下部車場向上沿煤層開掘軌道上山和運輸上山，兩條上山相距20m，掘到采區(qū)上部邊界與上部車場及采區(qū)回風石門連通。然后在第一區(qū)段下部掘出中部車場，并由此掘進兩翼的軌道平巷和運輸平巷，軌道平巷超前運輸平巷50~60m，沿走向每隔50~60m掘聯(lián)絡巷，到采區(qū)邊界掘開切眼。與此同時，在采區(qū)上部邊界，從上部車場向兩翼開掘軌道回風平巷。在布置回采工作面巷道的同時，應開掘出采區(qū)煤倉、變電所和絞車房等巷道及硐室。這些巷道及硐室構成了采區(qū)的生產(chǎn)系統(tǒng)。隨著第一區(qū)段的回采，應及時開掘第二區(qū)段的中部車場、軌道平巷、運輸平巷及開切眼，保證工作面能夠及時接替生產(chǎn)。請在此輸入您的標題2．近距離煤層群的聯(lián)合采區(qū)巷道布置當采區(qū)內煤層層數(shù)較多，距離較近，可采用共用上(下)山，上下區(qū)段同時開采的巷道布置方式。近距離煤層群聯(lián)合采區(qū)巷道布置順序是：(1)在階段下部采區(qū)石門處開掘下部車場的材料車場繞道和裝車站繞道，在階段上部開掘上部車場及第一區(qū)段回風石門，并與采區(qū)總回風道相通。(2)采區(qū)內煤層總厚度大，故將軌道上山和運輸上山均布置在煤層的底板巖層中，運輸上山距煤層15m左右，軌道上山距煤層18~20m。為了利于通風，在煤層中布置一條通風行人上山，該巷下部與運輸大巷連通，上部通過小石門與絞車房連通。為開采靠近大巷各區(qū)段，開掘一條(下)回風上山與有關回風巷道連接；運輸上山上部連接采區(qū)煤倉，下部與采區(qū)石門連通。(3)在各區(qū)段下部，布置中部車場后，開掘回風斜巷和溜煤斜巷，貫通所有的開采煤層。接著開掘區(qū)段開采煤層的運輸平巷和回風平巷雙巷掘進，每隔一定距離由聯(lián)絡巷貫通。在階段上部第一區(qū)段的回風小石門內，開掘煤層回風平巷，各煤層回風平巷均為單巷掘進。掘至采區(qū)邊界后，開掘開采煤層的開切眼。(4)在相應的地點開掘采區(qū)煤倉、絞車房、變電所和壓風機站。請在此輸入您的標題(二)傾斜長壁采煤法巷道布置當煤層傾角在10°以下，可俯斜或仰斜布置傾斜長壁工作面，也就是自水平大巷按回采工作面長度的要求，每隔一定距離沿煤層傾斜向上(或向下)開掘工作面左右兩側的運輸巷道和回風巷道，直至開采水平的上(下)部邊界。當開采厚煤層或近距離煤層群時，運輸巷道及回風材料巷道服務于幾個分層或數(shù)層煤時，其集中巷道同樣可布置在煤層底板巖石或煤組下部適合的薄及中厚煤層中，而平行集中巷道在煤層中布置超前斜巷，構成工作面的巷道系統(tǒng)。當煤層賦存平緩，傾角一般在8°以下，礦井傾斜長度不大時，采用傾斜長壁巷道布置方式比較適宜。當煤層頂板破碎、淋水較大時，回采工作面采用仰斜推進；當煤層片幫嚴重，瓦斯含量較大時，宜采用俯斜推進。此外，在選擇回采工作面推進方向時，還必須結合回風大巷所在位置，作統(tǒng)一安排。從有利于工作面的通風和運輸，回風巷道的易于維護考慮，回采工作面一般都應向回風大巷方向推進。請在此輸入您的標題(三)急傾斜煤層開采采區(qū)巷道布置開采急傾斜煤層的礦井，一般采用立井多水平采區(qū)石門開拓方式。采區(qū)走向長度較短，單翼采區(qū)一般200～300m，雙翼采區(qū)為400～600m，階段垂高為100～150m。采區(qū)巷道布置和緩傾斜、傾斜煤層的采區(qū)相比有如下特點：采區(qū)內上山數(shù)目多，采用重力運煤，上山裝備比較簡單，區(qū)段內聯(lián)系比較簡單；沿煤層開掘的巷道傾角大，常稱為立眼，采區(qū)上山稱作上山眼。采區(qū)上山眼(采區(qū)上山)在煤層中沿傾斜布置，各上山眼間的距離主要根據(jù)安裝通風和防塵設施(如風門、防塵擋板)的需要確定，一般為10～15m。在滿足安全生產(chǎn)的情況下，應盡可能縮小上山眼之間的距離，以減少煤柱