煤礦生產(chǎn)技術(shù)知識培訓(xùn)課件

煤礦生產(chǎn)技術(shù)知識韓小剛濟礦集團職工培訓(xùn)中心2021/10/10星期日1講課提綱第一章我國煤礦資源現(xiàn)狀第二章煤礦地質(zhì)基礎(chǔ)知識第三章井田開拓第四章礦井開拓方式第五章礦山壓力及其控制第六章采煤方法第七章井巷掘進2021/10/10星期日2第一章中國煤炭資源分布除上海外各省和自治區(qū)均有，北部占探明儲量的86%，南部占探明儲量的14%儲量超過了5000億t的省：新疆、內(nèi)蒙、山西儲量超過1千億t的省：陜西、寧夏、甘肅、貴州、河北、山東、安徽2021/10/10星期日3山東省煤炭儲量：已探明儲量：311億噸可采儲量：81億噸經(jīng)濟可采儲量：40億噸維持20年2021/10/10星期日4煤與人民生活息息相關(guān)人均能耗：每人每年的能源平均消耗量t

（人．年）是衡量國家經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的綜合指標維持最低生活，需要：0.4t標準煤豐衣足食的現(xiàn)代化生活:1.2

1.6t標準煤高級現(xiàn)代化生活:2

3t標準煤。國家美國蘇聯(lián)西德英國法國日本中國世界平均t/P.y12.65.95.75.45.14.51.21.22021/10/10星期日5第二章煤礦地質(zhì)基礎(chǔ)知識第一節(jié)地球的結(jié)構(gòu)及地殼的組成

一、地球是一個巨大的橢球體，其赤道半徑為6378.2km，極半徑為6356.8km。地球的南北兩半球不對稱，南極較北極離地心要近一些，在北極凸出18.9m，在南極凹進25.8m；18.9＋25.8＝44.7m。我們一般只用6371km的平均半徑數(shù)據(jù)。地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一同心狀圈層構(gòu)造，由地心至地表依次分化為地核、地幔、地殼。二、地球的最外層是堅固的外殼，稱為地殼，平均厚度約為20km。地殼主要由巖石組成，組成巖石的是礦物，而礦物則是由各種化學(xué)元素所組成。因此，在地殼中蘊藏著非常豐富的礦產(chǎn)資源。

2021/10/10星期日62021/10/10星期日7三、地殼的組成物質(zhì)（一）元素組成地殼的元素達百余種，但占主要地位的是氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫等，而以氧(46.6%)和硅(27.7%)為最多。（二）礦物礦物是地殼中一種或多種元素在各種地質(zhì)作用下形成的自然產(chǎn)物，具有比較固定的化學(xué)成分和一定的物理性質(zhì)與形態(tài)。自然界中已發(fā)現(xiàn)的礦物有兩千多種，絕大多數(shù)呈固態(tài)，也有的呈液態(tài)（如水、石油和汞等）和氣態(tài)（如沼氣）。但組成巖石的常見礦物并不多，主要的僅20余種。（三）巖石巖石是礦物的集合體，可包含一種或多種礦物。2021/10/10星期日8四、地史及地層的概念地球的形成已有四十五億年以上的歷史。為了便于研究，通常根據(jù)地殼運動和古生物的發(fā)展，將地殼的歷史從古到今，劃分為太古代、元古代、古生代、中生代和新生代等五個大的時期。為了反映更短的時間間隔內(nèi)地殼的變化，代以下分為若干紀，紀以下又分為世。代、紀、世是國際統(tǒng)一的劃分地質(zhì)時代的單位。2021/10/10星期日9第二節(jié)地質(zhì)作用與巖石分類一、地質(zhì)作用1、內(nèi)力地質(zhì)作用：由地球內(nèi)部能量引起的地殼物質(zhì)成分、內(nèi)部構(gòu)造、地表形狀發(fā)生變化的地質(zhì)作用。2、外力地質(zhì)作用：由地球以外的太陽輻射能、日月引力等所引起的地質(zhì)作用。內(nèi)力作用地殼運動-地殼變形變位，上升、下降。巖漿活動-有噴出，侵入。變質(zhì)作用-高溫高壓作用下的化學(xué)變化。地震作用-引起地表形態(tài)的變化。2021/10/10星期日10外力地質(zhì)作用風(fēng)化-巖石在原地遭到日曬、風(fēng)吹雨打破壞、破碎、分解、融化的過程。剝蝕-以風(fēng)雨、流水等流動物質(zhì)為動力，對巖石進行破壞并把破壞的產(chǎn)物剝離開的過程。搬運-風(fēng)化和剝蝕作用的產(chǎn)物，由風(fēng)、流水等搬運到別的地方的過程。沉積-被搬運的物質(zhì)隨著搬運力量消失，逐漸在低洼處沉積的過程。固結(jié)成巖-松散的沉積物逐步變成堅硬的沉積物的過程。2021/10/10星期日11二、巖石的分類自然界的巖石按其生成的原因不同，可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。1、巖漿巖-又稱為火成巖，地球內(nèi)部高溫熔融狀態(tài)的巖漿沿地殼薄弱地帶侵入地殼或噴出地表后逐漸冷卻、凝固而形成的巖石。主要礦物成分是二氧化硅（石英）。（如花崗巖、玄武巖）2、變質(zhì)巖-原有巖漿巖、沉積巖或變質(zhì)巖在地殼中受到高溫、高壓及化學(xué)性質(zhì)活潑的氣體或液體的影響，變成一種新的巖石，稱為變質(zhì)巖。（如石灰?guī)r變成大理巖）3、沉積巖-是在地殼表層環(huán)境中形成的巖石。（如砂巖、頁巖、石灰?guī)r、煤炭）2021/10/10星期日12三、沉積巖的特征煤礦生產(chǎn)中所遇見的巖石90%以上都是沉積巖。1、層狀構(gòu)造及層理-先后沉積的物質(zhì)因成分、粒度、顏色、形狀等方面的差異，沉積巖表現(xiàn)出明顯的成層現(xiàn)象，稱為層狀構(gòu)造。水平層理波狀層理斜層理

2、層面結(jié)構(gòu)-在沉積巖層面上保留有自然作用產(chǎn)生的一些痕跡，統(tǒng)稱層面構(gòu)造。如波痕、泥裂等，稱為層面結(jié)構(gòu)。2021/10/10星期日13四、沉積巖分類和主要沉積巖沉積巖按物質(zhì)成分和成因可分為：碎屑巖類、粘土巖類、化學(xué)巖類和生物化學(xué)巖類。煤礦常見的巖石有（1）角礫巖（2）礫巖（3）砂巖（4）粉砂巖（5）泥巖和頁巖（6）石灰?guī)r角礫巖礫巖2021/10/10星期日14第三節(jié)煤的形成及煤系一、煤的形成煤是由地質(zhì)歷史上植物遺體演變而形成的。遠在距今約0.03～3.2億年間，即地質(zhì)史上稱為第三紀、侏羅紀、二迭紀和石炭紀等時代，地球上許多地區(qū)布滿了湖泊、沼澤，當(dāng)時氣候溫暖潮濕，植物生長茂盛。

高等植物泥炭褐煤長焰煤不粘煤弱粘煤氣煤肥煤焦煤廋煤貧煤無煙煤泥炭化作用（腐泥化）成煤作用煤化作用變質(zhì)作用低等植物腐泥成巖作用腐泥煤2021/10/10星期日15二、煤系的慨念

煤系-含煤巖系的簡稱。一般是按其形成的時代命名的。如石炭二疊紀煤系。

煤系的顏色-由植物變炭，以灰色、灰黑色、灰綠色、黃綠色為主。

煤系的巖石-粉砂巖、砂巖、泥巖、石灰?guī)r和礫巖層。

成煤條件-古植物、氣候、地理、環(huán)境和地殼運動，有地區(qū)性和時間性。三、評價煤質(zhì)的主要指標

水分和灰分、揮發(fā)分、固定碳、膠質(zhì)層厚度、發(fā)熱量、硫、磷、含矸率2021/10/10星期日16第四節(jié)煤層結(jié)構(gòu)和埋藏特征一、煤層結(jié)構(gòu)

煤層特征主要是指煤層厚度、結(jié)構(gòu)、傾角、穩(wěn)定性、埋藏深度及頂?shù)装鍑再|(zhì)，對開拓方式的確定和采煤方法的選擇是重要依據(jù)。

煤層結(jié)構(gòu)-根據(jù)煤層中含有夾矸層數(shù)，分為：

簡單結(jié)構(gòu)煤層-一般沒有夾矸或偶有1一2層穩(wěn)定夾矸。

復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層-含有很多夾矸層、層位、厚度及巖性變化大。2021/10/10星期日17二、煤層的分類1、按厚度劃分極薄煤層：0.3-0.5米薄煤層：0.5-1.3米中厚煤層：1.3-3.5米厚煤層：3.5-6米特厚煤層：大于6米。2、按煤層傾角劃分近水平煤層：小于5-8度緩傾斜煤層：8-25度傾斜煤層：25-45度急傾斜煤層：大于45度2021/10/10星期日18三、煤層的頂板與底板1、煤層的頂板一般分為：偽頂、直接頂、基本頂（老頂）。偽頂：通常為炭質(zhì)頁巖、頁巖等組成。直接頂：通常由砂質(zhì)頁巖、泥巖、粉砂巖等組成?；卷敚和ǔＳ蓤杂驳纳皫r、礫巖和石灰?guī)r等組成。2、煤層的底板一般分為：直接底、老底。直接底：通常由泥巖、炭質(zhì)頁巖和黏土巖等組成。老底：通常由砂巖、石灰?guī)r等組成。2021/10/10星期日192021/10/10星期日20第五節(jié)地質(zhì)構(gòu)造

礦井地質(zhì)構(gòu)造是井田邊界及其范圍內(nèi)的褶皺、斷層、節(jié)理和層間滑動等地質(zhì)構(gòu)造的統(tǒng)稱。一、單斜構(gòu)造一定范圍內(nèi)煤層或巖層大致向一個方向傾斜這樣的構(gòu)造稱為單斜構(gòu)造。常用產(chǎn)狀三要素走向、傾斜、傾角來描述。傾向a-傾角傾角的大小反映了煤層的傾斜程度，傾角的變化范圍在0-90度之間。傾角越大開采難度越大。傾斜2021/10/10星期日21

二、斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造裂隙斷層原生裂隙次生裂隙壓力裂隙正斷層逆斷層平移斷層根據(jù)斷層走向和巖層走向的相對關(guān)系走向斷層傾向斷層斜交斷層2021/10/10星期日22

（一）斷層

斷層是影響礦井安全生產(chǎn)的最主要的地質(zhì)構(gòu)造。斷層要素：斷層面、斷盤、斷層線（斷層交面線）、斷距（1）斷層面：斷層的斷裂滑動面稱為斷層面。走向、傾向、傾角。（2）斷盤：位于斷層面兩側(cè)的巖塊稱為斷盤。（3）斷層線和斷層交面線：斷層線是指斷層在地表的出露線，也就是斷層面與地面的交線，它反映了斷層的延展方向。斷層面與巖層面的交線稱為交面線。斷層面與煤層底板面的交線稱煤層交面線，或斷煤交線。（4）斷距：斷距指斷層兩盤相對錯開的距離，包括：真斷距、地層斷距、鉛直斷距和水平斷距。2021/10/10星期日232021/10/10星期日24ab——總斷距或真斷距hi——地層斷距dg——鉛直斷距或稱落差gn——水平斷距2021/10/10星期日252021/10/10星期日26（二）裂隙

裂隙又稱為節(jié)理，指沿斷裂面兩側(cè)沒有發(fā)生明顯位移的斷裂。2021/10/10星期日27三、褶皺構(gòu)造巖層和煤層在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的一系列連續(xù)的彎曲稱為褶皺構(gòu)造。每一個單獨的彎曲稱為褶曲：有2種基本形式:

向斜：巖層向下彎曲，核部是老巖層，兩翼是新巖層

背斜：巖層向上彎曲，核部是新巖層，兩翼是老巖層褶曲要素（基本組成部分）：

核部、翼部、軸面、樞紐2021/10/10星期日28背斜向斜2021/10/10星期日292021/10/10星期日30四、陷落柱

巖溶陷落柱是煤系地層下部可溶性巖石在地下水和重力作用下所產(chǎn)生的塌陷現(xiàn)象。2021/10/10星期日31地形圖山頭-地形剖面圖鞍部地形等高線2021/10/10星期日32煤層底板等高線2021/10/10星期日33斷層在煤層底板等高線圖上的表示2021/10/10星期日34第三章井田開拓

基本概念：礦床開采分地下開采和露天開采。

生產(chǎn)系統(tǒng)-由開采、運輸、通風(fēng)、排水、提升、供電、照明和安全、技術(shù)、生產(chǎn)、措施構(gòu)成。

井田-劃歸一個煤礦開采的范圍稱井田。

礦井-在一個井田上進行開采的煤礦稱礦井。

井田開拓-礦井主要巷道工程的總體布置和有關(guān)參數(shù)叫井田開拓。2021/10/10星期日35第一節(jié)煤田的劃分一、煤田劃分的步驟煤田-劃分為若干個井田-礦井-合并歸一個行政機構(gòu)管理為礦區(qū)。二、劃分的原則1、合理的技術(shù)開采條件-每個井田有合理的邊界和尺寸，有足夠的儲量。2、充分利用自然條件-井下構(gòu)造，地面建筑設(shè)施。3、統(tǒng)籌兼顧全面規(guī)劃-要考慮井田深部與淺部、大井與小井、新井與老井的關(guān)系。淺部建小井。2021/10/10星期日36三、井田劃分方法1、垂直劃分-煤層傾角較小或近水平煤層劃分。2、水平劃分-煤層傾角較大或及傾斜煤層劃分。+652+452+4001礦3礦2礦2021/10/10星期日37第二節(jié)礦井儲量、生產(chǎn)能力和

服務(wù)年限一、礦井儲量礦井儲量遠景儲量工業(yè)儲量-礦井建設(shè)，設(shè)計的重要依據(jù)?？刹蓛α?工業(yè)儲量減去固定煤柱損失的部分?；夭陕?采出煤量與可采煤量的比值稱回采率。采區(qū)損失-采區(qū)煤柱損失和開采損失?；夭陕实囊?guī)定厚煤層不低于75%中厚煤層不低于80%薄煤層不低于85%2021/10/10星期日38二、礦井生產(chǎn)力1、礦井生產(chǎn)力-一年內(nèi)生產(chǎn)煤炭的總量，也叫礦井年產(chǎn)量或井型。2、井型的種類

大型-120、150、180、240、300、400萬噸/年及以上。（其中300萬噸/年以上的又稱特大型）

中型-45、60、90萬噸/年。

小型-9、15、21、30萬噸/年。3、各井型特點大型建井時間長，投資大成本低。小型見煤快，產(chǎn)量低，效率低，不穩(wěn)定。2021/10/10星期日39三、礦井服務(wù)年限礦井從投產(chǎn)到報廢的開采年限稱礦井服務(wù)年限。服務(wù)年限、生產(chǎn)能力、礦井儲量之間關(guān)系T=Zk/AKT——礦井設(shè)計服務(wù)年限，aA—礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，t/aZk——礦井可采儲量，tk—礦井儲量備用系數(shù)各類井型服務(wù)年限:特大型服務(wù)70年以上。大型服務(wù)60年以上。中型服務(wù)50年以上。小型服務(wù)年限各省自定。大型第一水平服務(wù)年限不低于30a（礦井設(shè)計按年工作日300天計算）2021/10/10星期日40濟寧礦業(yè)集團落陵煤礦1970年動工，1977年投產(chǎn)設(shè)計生產(chǎn)能力21萬t/年2021/10/10星期日41濟寧市太平煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力30萬t/年2021/10/10星期日422021/10/10星期日43礦井井田面積20.5平方公里，為獨立井田，煤層賦存平穩(wěn)，地質(zhì)儲量1.48億噸，可采儲量6000萬噸，設(shè)計生產(chǎn)能力60萬噸/年，服務(wù)年限71年。井田地質(zhì)構(gòu)造簡單，可采煤層厚度10.46米2021/10/10星期日442021/10/10星期日45濟寧礦業(yè)集團陽城煤礦2004年4月動工2007年12月投產(chǎn)設(shè)計生產(chǎn)能力180萬t/年2021/10/10星期日46濟寧礦業(yè)集團花園煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力45萬t/年2021/10/10星期日47井田井田劃分為階段（使用最廣泛）井田劃分為盤區(qū)井田分區(qū)域劃分階段內(nèi)再劃分分區(qū)式布置（應(yīng)用最多）分帶式布置分段式布置整階段布置第三節(jié)井田再劃分2021/10/10星期日48關(guān)于幾個定義

1、階段：在井田范圍內(nèi)，沿煤層傾斜方向按一定標高將井田劃分成若干長條，每一個叫階段。

2、水平：一般用水平面作為階段上、下邊界，稱作水平。（階段與階段之間的水平分界面）

3、開采水平：布置有井底車場和主要運輸大巷，并擔(dān)負該水平開采范圍內(nèi)的主要運輸任務(wù)的水平。

4、單水平開拓：當(dāng)僅設(shè)一個開采水平即可開采整個井田范圍煤炭時。

5、多水平開拓：當(dāng)設(shè)兩個及以上開采水平時才能開采整個井田范圍煤炭時。2021/10/10星期日49一、井田劃分為階段55035015050123h1h2h3以傾斜方向劃分。合理階段垂高為:緩傾斜、傾斜150m-250m急傾斜100m-150m。階段高度是礦井開拓的重要參數(shù)。2021/10/10星期日50階段的走向長等于井田的走向長階段下部布置運輸大巷,階段上部布置回風(fēng)大巷井田劃分為階段主井副井風(fēng)井運輸大巷回風(fēng)大巷階段2021/10/10星期日51二、井田劃分為盤區(qū)

（針對近水平煤層來劃分）盤區(qū)邊界盤區(qū)運輸巷主運輸大巷盤區(qū)上盤下盤一般主運輸大巷沿走向布置，沿傾向分上盤和下盤，下盤的斜長比上盤短。每個盤區(qū)構(gòu)成獨立系統(tǒng)。2021/10/10星期日52panel2021/10/10星期日53三、井田分區(qū)域劃分副井主井分區(qū)界線階段界線特大型礦井采用區(qū)域劃分，各分區(qū)可同時建井，縮短建井工期，也可分期建井，分期投產(chǎn)，減少初期投入。采用集中提升，分區(qū)域輔助提升和通風(fēng)模式。降低成本，提高效率。尤其通風(fēng)困難的大型礦井宜采用此法。2021/10/10星期日54四、階段內(nèi)再劃分1、分區(qū)式布置：一階段二階段三階段一水平三水平二水平采區(qū)采區(qū)采區(qū)-階段沿走向劃分為采區(qū)。采煤工作面-采區(qū)沿傾斜方向劃分為采煤工作面。階段內(nèi)劃分適應(yīng)性較強，各采區(qū)有獨立的生產(chǎn)系統(tǒng)，在階段內(nèi)可布置多個采區(qū)同時開采。采區(qū)內(nèi)又可同時布置幾個工作面同時開采，對地質(zhì)變化適應(yīng)性強。采煤工作面2021/10/10星期日55Ⅰ階段Ⅱ階段Ⅲ階段Ⅲ階段Ⅱ階段Ⅰ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)段采區(qū)階段劃分為采區(qū)，采區(qū)劃分為區(qū)段2021/10/10星期日562、分帶式布置：6421357‖aιba.b-階段序號1、2分帶序號（1）分帶式布置是將整個階段沿走向劃分為若干個傾斜長條帶，每個條帶布置一個采煤工作面，傾斜長度等于階段長度，工作面沿傾斜方向推進。這種方法為傾斜長壁采煤法。（2）分帶式布置對煤層平緩（傾角小于12—16度）薄及中厚煤層，地質(zhì)構(gòu)造簡單的井田。（3）分帶式布置不需要采區(qū)（上）下山及其生產(chǎn)環(huán)節(jié)，系統(tǒng)簡單，井巷工程少。下山掘進較為困難。2021/10/10星期日57J1階段J2階段J3階段J3階段J2階段J1階段帶區(qū)分帶立體圖平面圖階段劃分為帶區(qū)，帶區(qū)劃分為分帶2021/10/10星期日583、分段式布置這種方式將整個階段看成一個采區(qū)沿傾斜方向劃分若干個區(qū)段，每個區(qū)段為一個工作面。適應(yīng)小井田，地質(zhì)構(gòu)造簡單。4、整階段布置

井田較小時，可分成一個采區(qū)，沿傾斜方向分成若干個塊段，每個塊段是一個工作面。這種布置生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，工程量小。2021/10/10星期日59第四節(jié)井田內(nèi)開采順序一、煤層沿傾斜的開采順序煤層大多為傾斜狀賦存，多層煤時先采上層后采下層。同一煤層由上向下開采成為下行式開采，反之稱為上行式開采。二、煤層沿走向的開采順序煤層沿走向開采有前進式和后退式。原則上開拓工程為前進式，區(qū)內(nèi)回采為后退式。2021/10/10星期日60第五節(jié)巷道分類一、按空間特征分類垂直巷道立井-由出口直接通道地面的巷道，又稱豎井。主井副井風(fēng)井暗立井-沒有通道地面的垂直巷道。溜井-流放煤的垂直巷道。水平巷道平洞-由出口直接通地面的水平巷道。平巷-不通地面，沿走向開掘水平巷道。石門-在巖石中開掘的巷道。煤門-與煤層走向垂直或斜交的平巷。運輸石門進風(fēng)石門回風(fēng)石門階段石門采區(qū)石門運輸平巷行人平巷進風(fēng)回風(fēng)平巷階段平巷2021/10/10星期日61傾斜巷道斜井-由出口直接通地面的傾斜巷道按用途-主斜井、副斜井、回風(fēng)井按巖層-沿層斜井、煤層斜井按空間-順層斜井、穿層斜井、反斜井偽斜井暗斜井-不通地面的斜巷上下山-聯(lián)絡(luò)進風(fēng)和回風(fēng)巷得斜巷行人斜巷聯(lián)絡(luò)斜巷溜煤斜巷二、按用途劃分開拓巷道-為全礦、一個水平或若干采區(qū)服務(wù)的井巷。服務(wù)時間長，10

30a或以上。準備巷道-為一個采區(qū)服務(wù)的巷道。在采區(qū)范圍內(nèi)，從掘好的開拓巷道至區(qū)段的通路。T>3

5a。回采巷道-為回采工作面生產(chǎn)直接服務(wù)的巷道。T=0.5

1.0a井筒井底車場運輸大巷回風(fēng)大巷上下山車場采區(qū)石門區(qū)段平巷開切眼2021/10/10星期日62開切眼

回風(fēng)巷

運輸巷

1301工作面2021/10/10星期日63第四章礦井開拓方式礦井開拓方式：開拓巷道在井田內(nèi)的布置形式。主要以井筒的形式為依據(jù)分為斜井開拓、立井開拓、平硐開拓、綜合開拓。建井的原則：有條件建平硐先建平硐，無條件建平硐建斜井，無條件建斜井建立井。2021/10/10星期日64第一節(jié)斜井開拓

斜井開拓方式斜井單水平分區(qū)式斜井單水平分帶式斜井多水平分區(qū)式斜井多水平分段式2021/10/10星期日65斜井開拓2021/10/10星期日66一、片盤斜井開拓將井田沿傾斜方向劃分成若干個階段，每個階段傾斜寬度布置采煤工作面，在井田走向中央沿煤層傾向由地面向下開鑿斜井筒，以井筒為中心由上向下開采。AA40MA—A切面圖123456781-主斜井2-副斜井3-階段回風(fēng)巷4-聯(lián)絡(luò)巷5-輔巷（護巷）6-階段運輸巷7開切眼（工作面）8-風(fēng)井9-護井筒煤柱89生產(chǎn)系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)運輸系統(tǒng)2021/10/10星期日67二、斜井單水平分區(qū)開拓由斜井進入煤層由一個水平開采整個井田。階段沿走向劃分為采區(qū)。井田可分為一個或兩個階段。123456789101112181413201722211-主斜井、2-副斜井、3-井底車場、4-階段運輸平巷、5-階段輔巷、6-采區(qū)運輸上山、7-采區(qū)軌道上山、8-區(qū)段運輸平巷、9區(qū)段回風(fēng)巷、10-采煤工作面、11-階段回風(fēng)巷、12-回風(fēng)井、13-采區(qū)運輸上山、14、采區(qū)軌道下山、18-專用回風(fēng)上山、19-采區(qū)煤倉、20-井底煤倉、21-行人進風(fēng)上山、22-回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷2021/10/10星期日68125120411風(fēng)門密閉調(diào)節(jié)風(fēng)門新風(fēng)乏風(fēng)生產(chǎn)系統(tǒng)運輸系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)三、斜井形式選擇1、井筒傾角來決定選擇提升設(shè)備串車提升a≤25度；箕斗提升、20度＜a＜35度；無級繩提升a≤10度；帶式運輸機提升a≤17度。2、斜井由空間位置和煤層賦存條件決定（1）煤層斜井-見效快，井筒保護困難。（2）底板斜井-井筒易維護，不需要保護煤柱。（3）穿層斜井-減少水平石門工程量。2021/10/10星期日69第二節(jié)立井開拓一、立井開拓除井筒形式外，其它開拓巷道布置與斜井相同。立井多水平分區(qū)式開拓示意圖132467895ab1-主井、2-副井、3-井底車場4-運輸大巷5-回風(fēng)井6-二水平運輸大巷7-二水平主要石門、8-回風(fēng)石門、9-回風(fēng)大巷、a、b-煤層+100-100+3002021/10/10星期日70二、立井開拓的特點1、特點-可以適應(yīng)各種水平的劃分方式和階段內(nèi)的布置形式。2、優(yōu)點-井筒短、提升速度快、提升能力大、較易維護。3、缺點-井筒施工技術(shù)要求高，掘進速度慢，基建投資大。2021/10/10星期日71第三節(jié)平硐開拓石門平硐大巷平硐平硐平硐acba-位于煤層地扮演始終的走向平硐、b-垂直（斜交）平硐、c-階梯平硐一、平硐的特點減少提升設(shè)備，開采上山煤時不需要排水系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)簡單。二、采用平硐的條件（1）硐口地勢平緩，有足夠的面積布置工業(yè)廣場。（2）硐口交通要便利，利于運輸。（3）硐口要安全，不受洪水、滑坡、雪崩的威脅。2021/10/10星期日72垂直（斜交）平硐走向平硐階梯平硐2021/10/10星期日73第四節(jié)綜合開拓綜合開拓立井-斜井斜井-立井平硐-斜井平硐-立井斜井-平硐立井-平硐主、副井可采用不同的井筒形式組合稱為綜合開拓。2021/10/10星期日74一、井田位置及數(shù)目確定（一）數(shù)目

礦井至少要有主、副井兩口井，主井擔(dān)負煤的提升，副井其輔助提升任務(wù)（人員上下、矸石提升、物料下放等）。（二）井筒位置確定（筒的主要作用：聯(lián)系井上和井下）一）地面因素1、充分利用地形，使地面生產(chǎn)系統(tǒng)和工業(yè)廣場的布置合理。2、地面工業(yè)廣場地應(yīng)盡少占或不占良田。3、井口的標高應(yīng)高于當(dāng)?shù)貧v年來最高洪水位。4、井口所在地的地質(zhì)條件要好，避免滑坡、崩坍、地表沉陷的影響。第五節(jié)井田開拓中的幾個主要問題2021/10/10星期日755、距林區(qū)較近時，要有足夠的防火距離，免受森林火災(zāi)的影響。6、要考慮各種人為因素。二）地下因素1、井筒穿過的巖層應(yīng)有好的地質(zhì)條件，避免穿過流沙層、強含水層和地質(zhì)破壞劇烈?guī)?，否則不利于掘進和維護。2、井筒落底位置應(yīng)能保證各水平井底車場和硐室處于堅硬完整的巖層中。3、井筒應(yīng)避采空區(qū)及其垮落巖層的影響。4、井筒應(yīng)盡可能布置在薄煤層或不受采動影響的井田邊界之外，減少工業(yè)場地煤柱損失。5、井筒位置應(yīng)保證井筒延深時能順利進行。2021/10/10星期日76三）技術(shù)經(jīng)濟因素1、井筒落底位置應(yīng)盡可能使井下運輸、提升等生產(chǎn)環(huán)節(jié)簡單。2、井筒落底位置應(yīng)盡可能使開拓工量小，建井快，出煤早。3、井筒落底盡可能降低井下噸煤運輸成本。四）井筒落底位置確定的原則1、井筒落底位置在井田儲量沿走向分布的中央。2、沿傾向井筒落底位置應(yīng)分布在中下方。3、急傾斜特厚煤層井筒落底位置應(yīng)布置在底板巖石上。2021/10/10星期日77二、開采水平的確定1、采區(qū)上、下山開采一個水平只開采上山階段，水平和階段一樣，用于傾斜、急傾斜煤層。一個水平開采上下山階段，一個水平為兩個階段服務(wù)，減少開拓工程量，降低井巷工程費用，用于近水平或緩傾斜煤層。2、開采水平的確定開采水平的數(shù)目取決于階段數(shù)目和是否采用下山開采，階段的高度取決于采煤方法。三、階段大巷布置1、階段大巷包括階段運輸大巷和階段回風(fēng)大巷。2、階段大巷橫貫井田走向，服務(wù)年限長，工程量大。3、階段運輸大巷的運輸有軌道運輸和帶式輸送機運輸。2021/10/10星期日78一）、運輸大巷布置1、分層運輸大巷布置（示意圖）AA12ba7348a4b565A-A1-主井、2-副井、3-主要石門4-分層運輸大巷5-分層回風(fēng)巷6-回風(fēng)石門7-回風(fēng)井8-含水巖層a、b-煤層2、集中運輸大巷布置（示意圖）AA456214213A--A1-主井、2-副井3-井底車場4-主要石門5-集中運輸巷6-采區(qū)石門7-集中回風(fēng)巷8-回風(fēng)井2021/10/10星期日793、分主運輸大巷的布置（示意圖）12ba76581-主井、2-副井、3-主要石門、4-井底車場5-a組煤集中運輸大巷6-b組煤集中運輸大巷7-回風(fēng)井、8-回風(fēng)大巷a-煤層組b-煤層組34二）集中運輸大巷的特點1、減少大巷的掘進量和維護量，實現(xiàn)合理集中生產(chǎn)。2、當(dāng)采用巖石集中大巷時，大巷的彎道可以減少，提高機車的運輸能力和機械運輸水平，不留大巷煤桂，提高回采率。3、分組集中布置兼顧了分層布置和集中布置的特點。2021/10/10星期日80三）運輸大巷的位置1、當(dāng)服務(wù)年限長，集中大巷和分組集中大巷，一般布置在不受采動影響的煤層或煤層組低板的巖石上。2、當(dāng)服務(wù)年限短，煤質(zhì)堅硬，圍巖穩(wěn)定且自燃傾向不嚴重布置在煤層底板上。四）階段回風(fēng)巷布置1、本水平的運輸大巷是下水平的回風(fēng)大巷。2、一般第一階段的回風(fēng)巷布置在穩(wěn)定煤層的底板巖石上。3、當(dāng)井田含水豐富時，井田上部邊界必須留設(shè)防水煤柱，第一階段回風(fēng)巷應(yīng)布置防水煤柱中。4、近水平煤層，瓦斯高，為避免下行風(fēng)，回風(fēng)巷可布置在煤層頂板或頂板巖石中，并與運輸大巷重疊布置，減少護巷煤柱損失。2021/10/10星期日81第六節(jié)礦井開拓延深-100-250-100-250-100-2501324主副井直接延深暗立井延深暗斜井延深新開主井延深1-主井2-副井3-延深副井4-新開主井2021/10/10星期日82第七節(jié)井底車場

井底車場：井筒與井下主要巷連接處的一組巷道和硐室的總稱。

任務(wù)：礦井煤矸、物料、設(shè)備、人員的運轉(zhuǎn)，又為礦井通風(fēng)、排水、供電服務(wù)，是連接井下運輸和井筒提升的樞紐。

井底車場的形式：環(huán)行式和折返式兩種。2021/10/10星期日83組成形式（根據(jù)礦車在車場內(nèi)運行的特點）2021/10/10星期日84一、環(huán)行式井底車場（示意圖）14423433221176675a-臥式車場b-立式車場c-斜式車場1-主井、2-副井3-主井重車線4-主井空車線5-調(diào)車線6-回車繞道7-主要運輸大巷7562021/10/10星期日852021/10/10星期日86二、折返式井底車場（示意圖）21457136275436立井梭式車場立井盡頭式車場1-立井重車線2-立井空車線3-副井重車線4-副井空車線5-材料車線6-調(diào)車線7-通過線2021/10/10星期日87第五章礦山壓力及其控制第一節(jié)礦山壓力及控制一、礦山壓力：因圍巖移動而產(chǎn)生的壓力。1、采動—在煤或巖層中開掘巷道和進行回采工作稱為對煤巖的采動。2、采動空間——采動后，在煤（或巖層）中形成的空間。3、圍巖——采動空間周圍的巖體統(tǒng)稱為圍巖。4、礦山壓力——采動后，作用于巖層邊界上存在于巖層中促使圍巖向已采空間運動的力（促使圍巖運動的力）。2021/10/10星期日88二、礦山壓力的來源采動前原巖中已存應(yīng)力是礦山壓力產(chǎn)生的根源。原巖中各點主應(yīng)力的大小、方向、垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力之間的比值等決定了采動后圍巖應(yīng)力重新分布的規(guī)律。采動前原巖中各點的應(yīng)力，其主要來源有：(1)覆蓋巖層的重力；(2)構(gòu)造運動的作用力；(3)巖體膨脹的作用力，包括巖體因溫度升高或遇水膨脹而產(chǎn)生的力等。

礦山壓力隨采深的增加而增加是不確切的。

2021/10/10星期日89三、礦山壓力顯現(xiàn)1、礦山壓力顯現(xiàn)的概念及顯現(xiàn)的基本形式

(1)礦山壓力顯現(xiàn)的概念采動后，在礦山壓力的作用下通過圍巖運動與支架受力所表現(xiàn)出的礦山壓力現(xiàn)象。

(2)礦山壓力顯現(xiàn)的基本形式2021/10/10星期日902021/10/10星期日91四、礦山壓力與礦山壓力顯現(xiàn)的關(guān)系1、礦山壓力的存在是絕對的，而顯現(xiàn)是相對的。2、壓力顯現(xiàn)強烈的部位不一定是壓力高峰的位置，但對某一點是相關(guān)的（例:煤壁前方值承壓力與下沉兩關(guān)系）。2021/10/10星期日92

支架的作用在于幫助圍巖穩(wěn)定，把礦山壓力顯現(xiàn)控制在要求的范圍內(nèi)。五、關(guān)于支護的作用問題2021/10/10星期日93六、工作面頂板壓力顯現(xiàn)（一）支承壓力最強烈沖擊地壓沖擊地壓是礦山壓力顯現(xiàn)中最猛烈的形式。是煤和巖層在礦壓作用下急劇地被破碎和被拋出地現(xiàn)象。產(chǎn)生條件a、頂、底板厚而堅硬b、煤質(zhì)堅硬c、開采深度較大形成很大的支承壓力2021/10/10星期日94沖擊地壓災(zāi)害顯現(xiàn)（現(xiàn)場圖片）2021/10/10星期日95（二）工作面初次來壓通常把采空區(qū)基本頂?shù)谝淮未竺娣e垮落稱為初次垮落。由于基本頂初次垮落，使工作面壓力增大，故稱為初次來壓。

初次來壓步距L1與基本頂巖性、厚度以及地質(zhì)構(gòu)造等因素有關(guān)，一般為20m～35m，少數(shù)為50m～70m。2021/10/10星期日96（三）工作面周期來壓基本頂?shù)目迓渑c來壓隨工作面推進而周期性的出現(xiàn)，稱為基本頂周期垮落和周期來壓。兩次周期來壓之間的距離稱為周期垮落（來壓）步距。其與基本頂巖性有關(guān)，一般為6m～30m，多數(shù)為10m～15m。2021/10/10星期日97（四）采空區(qū)上覆巖層移動情況在工作面推進過程中，采空區(qū)不斷擴大，上覆巖層移動下沉而破壞。根據(jù)破壞的特征，上覆巖層自下而上分為三帶：冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶。

其中，冒落帶和裂隙帶直接關(guān)系到工作面的頂板管理，彎曲下沉帶對工作面沒有多大影響。2021/10/10星期日982021/10/10星期日99第二節(jié)采煤工作面支架一、支架類型（一）木材支架（二）摩擦式金屬支柱和鉸接頂梁型號有急增柱式（HZJA型）和微增阻（HZWA型）兩種。（三）單體液壓支柱

1、分為外注式和內(nèi)注式。2、頂梁的種類常用的頂梁為金屬鉸接頂梁，用礦用鋼軌制成。2021/10/10星期日1003、單體支柱的選擇選擇因素是頂?shù)装逖匦院兔簩雍穸龋ú筛撸?）頂厚而松軟，選用強度（工作阻力）較大的支柱。（2）松軟底板，采用穿鞋帶帽。（3）遇水膨脹的底板選用內(nèi)注式液壓支柱。（四）自移式液壓支架1、特點-自移式液壓支架使支護頂板、移架、切頂、推移輸送機工序一起完成。2、優(yōu)點-液壓支架具有支護性能好，強度高，移設(shè)速度快，安全可靠。3、種類-支承式、掩護式、支承掩護式。2021/10/10星期日101采煤工作面支架工作面支架（按組合形式）單體支架液壓自移式支架懸臂支架或棚子支架帶帽頂柱（點柱）支撐式掩護式支撐掩護式（按其對頂板的支護方式和結(jié)構(gòu)特點不同）以高壓液體為動力，能實現(xiàn)支撐、降架、移架、切頂和推移輸送機等工序全部機械化。特種支架端頭支架放頂煤支架鋪網(wǎng)支架2021/10/10星期日102二、工作面支架布置方式1、帶帽點柱2、棚子3、懸梁4、特種支架（垛盤、抬棚、一兩三柱）支承式支承掩護式掩護式2021/10/10星期日103第六章采煤方法第一節(jié)基本慨念一、采場、掌子面、采煤工作面：用來直接大量采取煤炭的場所稱采場，在采場內(nèi)進行采煤的煤壁稱采煤工作面或掌子面，一般為同義語。二、采煤工序落煤：鎬刨、爆破、機割、水采。裝煤：自溜、鐵锨裝、裝載機。運煤：手推車、礦車、刮板運輸機、皮帶輸送機。支護：無支護支護、木支護、金屬支架、單體支柱、液壓支架。采空區(qū)處理：全部跨落法、局部充填法、煤柱支撐法、緩慢下沉法、全部充填法、強制放頂法2021/10/10星期日104三、采煤工藝1、按照一定順序完成各項工序的方法及其配合稱為采煤工藝。2、在一定時間內(nèi)，按照一定順序完成采煤工作各項工序的過程。

爆破式采煤工藝采煤工藝

普通機械化采煤工藝

綜合機械化采煤工藝

放頂煤開采等四、采煤系統(tǒng)采煤巷道掘進，相互之間的時間關(guān)系，相互之間的位置關(guān)系配合稱為采煤系統(tǒng)。采煤系統(tǒng)

走向長壁開采

傾斜長壁開采2021/10/10星期日105五、采煤方法采煤系統(tǒng)與采煤工藝相結(jié)合構(gòu)成采煤方法。2021/10/10星期日106（一）對采煤方法的基本要求一）保證安全生產(chǎn)1、巷道布置合理，有良好的通風(fēng)、行人、運輸及預(yù)防和處理各種災(zāi)害事故的系統(tǒng)和設(shè)施。2、回采工藝合理，頂板支護可靠和采空區(qū)處理及時，防止冒頂、片幫。3、開采順序合理，不要給臨近煤層開采造成困難。4、認真編制采區(qū)設(shè)計和切實可行的作業(yè)規(guī)程，保證采煤方法切實實行。2021/10/10星期日107二）提高經(jīng)濟效益1、產(chǎn)量高：提高工作面產(chǎn)量的主要途徑是提高機械化程度，選擇合理的工作面長度，加強生產(chǎn)組織管理。2、效率高：提高勞動生產(chǎn)率用噸/工表示，選用合理的回采工藝和勞動組織。3、煤質(zhì)好：加強頂板管理，防止矸石灰分混入煤中。4、材料消耗少：加強生產(chǎn)管理，認真組織正規(guī)循環(huán)作業(yè)，是降低成本的重要手段。2021/10/10星期日108三）提高回采率1、作用：減少煤炭損失，防止煤的自然發(fā)火，減少井下火災(zāi)，保持和延長工作面開采期的重要措施。2、途徑：合理布置巷道和開采程序，正確制定回采工藝，采用無煤柱或減少煤柱采煤法。2021/10/10星期日109四）采煤方法主要經(jīng)濟技術(shù)指標1、工作面單產(chǎn)噸/日2、勞動生產(chǎn)率噸/工.班3、坑木、炸藥、金屬支柱萬噸消耗量4、原煤成本元/噸5、回采率（%）6、準備巷道萬噸掘進率米/萬噸2021/10/10星期日110（二）壁式體系采煤法是目前我國采用最廣泛的采煤方法。1、按工作面推進方向可分為（1）走向長壁采煤法（2）傾向長壁采煤法2、按厚度可分為（1）薄及中厚煤層---單一長壁采煤法（2）厚煤層---分層長壁采煤法2021/10/10星期日1113、壁式采煤法的特點（1）具有較長的回采工作面。（2）回采工作面兩端有兩條巷道，供通風(fēng)和運輸。（3）可有計劃的處理采空區(qū)。（4）才落的眉眼平行與會采工作面的方向運出采區(qū)。2021/10/10星期日112（三）柱式體系采煤法

1、房式、房柱式采煤法其實質(zhì)是在煤層內(nèi)開掘一些煤房，煤房之間以聯(lián)絡(luò)巷相通，回采在煤房中進行，煤柱可留下來不采，或者煤房采完后，再采煤柱，前者叫房式采煤法，特點是房寬柱窄。后者叫房柱式采煤法，特點是房窄柱寬。

2、巷柱式采煤法其實質(zhì)是在煤層內(nèi)開掘大量的巷道，將煤層切割成6*6---20*20米的方形煤柱，然后有計劃地回采，采空地帶的頂板任其自行跨落。2021/10/10星期日1133、柱式體系采煤的特點（1）一般回采工作面長度較短，但數(shù)目較多。（2）回采工藝過程中沒有采空區(qū)處理的工序，支架工作簡單。（3）采區(qū)內(nèi)煤的運輸方式垂直于回采工作面。（4）回采工作面的通風(fēng)條件較壁式采煤法差。目前新疆大多采用該方法。2021/10/10星期日114（四）影響選擇采煤方法的因素一）地質(zhì)因素1、煤層傾角，對選擇采煤方法影響很大，其影響可利用自重自溜免裝運工序，由于坡度大地板可能移動，給采空區(qū)處理帶來困難。2、煤層厚度，是影響對采煤方法選擇的主要因素3、煤層的硬度影響回采機械的選擇。4、在沼氣涌出較大的煤層中巷道布置較復(fù)雜，有時必須預(yù)先抽放瓦斯的開采方法。5、煤層層數(shù)與組合形式不同，也影響巷道的布置。2021/10/10星期日115二）技術(shù)因素由于采煤技術(shù)的不斷發(fā)展，采煤方法也不斷改進和發(fā)展。當(dāng)采用綜合機械化采煤時，使落煤、裝煤、支柱、移溜、回柱放頂全部由機械來完成，保證了安全，產(chǎn)量得到大幅度提高，提高了勞動生產(chǎn)率。選擇采煤方法應(yīng)綜合考慮煤層厚度、傾角、頂?shù)匕鍘r性和機械化程度。2021/10/10星期日116三）提高回采率1、作用：減少煤炭損失，防止煤的自然發(fā)火，減少井下火災(zāi)，保持和延長工作面開采期的重要措施。2、途徑：合理布置巷道和開采程序，正確制定回采工藝，采用無煤柱或減少煤柱采煤法。2021/10/10星期日117第二節(jié)爆破采煤工藝炮采工藝：打眼、放炮落煤、裝煤、刮板運輸機運煤、人工支架、回柱放頂。一、爆破落煤爆破落煤：打眼、裝藥、填炮泥、聯(lián)線、放炮等工序。1、炮眼布置單排眼-用于薄煤層和中厚煤層雙排眼-三花眼、對眼、三角眼三排眼-五花眼2021/10/10星期日118二、炮采裝煤1m1m爆破裝煤可達到31%---37%的裝煤率三、運煤2021/10/10星期日119四、工作面支護（1）木支護2021/10/10星期日120（2）金屬摩擦支柱2021/10/10星期日121（3）單體液壓支柱2021/10/10星期日122（4）金屬鉸接頂梁2021/10/10星期日123（5）懸臂式支護2021/10/10星期日124（6）工作面支護aba-正懸臂齊梁直線柱布置b-正懸臂錯梁三角柱布置2021/10/10星期日125五、采空區(qū)處理adcba最小控頂距式支架形式b第一次推進后支架形式c放頂前（最大控頂距）支架形式d放頂后恢復(fù)到最小控頂狀態(tài)

全部跨落法適用于直接頂易于跨落或具有中等穩(wěn)定性頂板。最小控頂距一般為3排支柱，最大控頂距為5排支柱，最大與最小控頂距之差為放頂步距。全部跨落法處理采空區(qū)簡單可靠，費用少，一般常采用此方法。2021/10/10星期日126第三節(jié)普同機械化采煤工藝一、普采工作面：是以采煤機割煤和支柱支護配合回采的工作面。二、采煤機割煤方式雙向割煤，往返一刀。8字型割煤，往返一刀。單向割煤，往返一刀。2021/10/10星期日127三、普通機械化采煤工藝示意圖2021/10/10星期日128第四節(jié)綜合機械化采煤工藝一、綜采工作面：是以采煤機割煤和液壓支架支護配合回采的工作面。二、雙滾筒割刀方式1，往返一次割兩刀，用于煤層穩(wěn)定，傾角不大。2、往返一次割一刀，用于頂板穩(wěn)定性差，煤層傾角大。三、采煤機進刀方式1、直接推入法進刀。2、工作面端部斜切進刀。3、綜采面中部斜切進刀。4、滾筒鉆入法進刀四、