煤矿开采复习资料.doc

煤矿开采方法重点第一章 井田开拓煤田：在地质历史发展的过程中，含碳物质沉积形成的基本连续的大面积含煤地带称为煤田。井田：在矿区内，划归给一个矿井开采的那一部分煤田。矿井巷道按服务范围及其用途可分为： 1.开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务的巷道。 2.准备巷道：为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道。 3.回采巷道：形成采煤工作面及为其服务的巷道。 1主井；2副井，3井底车场；4主要运输石门；5阶段运输大巷； 6回风井；7回风石门；8回风大巷；9采区运输石门；10采区下部车场底板绕道；11采区下部车场；12采区煤仓；13行人进风巷；14运输上山；15轨道上山；16上山绞车房；17采区回风石门；18采区上部车场；19采区中部车场；20区段运输平巷；21下区段回风平巷；22联络巷；23区段回风平巷；24开切眼；25采煤工作面1、运煤系统：25201412105431 2、通风系统：新鲜风流从地面123451115192025；污风2317876排入大气。3、运料排矸系统：23459111523254、排水系统：采掘工作面涌水，由区段运输平巷、采区上山排到采区下部车场，经水平运输大巷、主要运输石门等巷道的排水沟，自流到井底车场水仓，由中央水泵房排到地面。井田划分的原则： 1、要充分利用自然条件； 2、要有合理的走向长度：井型井田走向长度（m）：小型矿井1500m；中型矿井4000m；大型矿井7000m。 3、要处理好相邻井田的关系； 4、要为矿井的发展留有余地； 5、要有良好的安全经济效果。井田人为境界的划分方法：（一）垂直划分（二）水平划分（三）按煤组划分通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平，称“开采水平”简称“水平”。阶段与水平联系和区别：阶段井田一部分，强调开采范围和储量水平强调巷道布置二者联系是用水平上的巷道开采阶段内的煤炭资源。阶段内的再划分： 1.采区式划分 2.分段式划分 3.带区式划分矿井生产能力的确定影响因素： 1.井田储量：井田储量是确定矿井生产能力的一个重要因素。通常，储量越大，生产能力应越大。 2.开采条件：可采煤层的层数、层间距离、煤层厚度及稳定程度、煤层倾角、地层的褶曲等 3.技术装备水平：决定矿井生产能力的最主要因素是采掘技术和机械装备。 4.安全生产条件：主要指瓦斯、通风、水文地质等。井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。井田开拓方式的分类按井筒形式分：（1）立井开拓（2）斜井开拓（3）平硐开拓（4）综合开拓确定井田开拓方式的原则： 1、多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿井创造条件，集中，简单 2、按规程完善通风条件，良好生产条件 3、减少煤柱损失，提高回采率，减少维护量 4、减少工程量，降低投资，减少建工工期 5、新技术机械化、自动化的推广创条件 6、考虑煤质、煤种井田开拓的主要问题：1.合理确定矿井生产能力，井田范围，进行井田内的划分，确定井田开拓方式，井筒数目及位置2.选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式3.确定井筒延伸方式及井田开采顺序。第2章 井底车场联结井筒和主要运输大巷的一组巷道和硐室的总称，称井底车场。调车方式：（1） 顶推调车法（2） 甩车调车法（3） 专用设备调车法按照矿车在井底车场内的运行特点，井底车场可分为环行式的折返式两大类型。第3章 井田开拓的基本问题一、 井筒数目1、双提升井筒，准备两个提升井，一个为主井，担负提煤；一个为副井，担负人员、设备、材料、矸石等的辅助提升。2、多提升井筒开拓。在一个井田中，装备两个以上的提升井筒开拓整个井田。3、单提升井筒开拓。装备一个井筒提升，另设一个通达地面的安全出口。二、 井筒位置 （一） 对井下开采合理的井筒位置. 井筒沿井田走向的位置在井田中央；当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央。避免井筒偏于一侧，造成单翼开采不利局面。 （二）对掘进与维护有利的井筒位置1、井筒应尽可能不通过或少通过流砂层、较厚的冲积层及较大的含水层。2、井筒位置应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进与维护。 （三） 便于布置地面工业场地的井筒位置1、井筒位置必须为合理布置地面工业场地创造有利条件；2、符合下列条件：（1）要有足够的便于布置矿井地面生产系统及其工业建筑物和构筑物的场地；（2）有较好的工程地质条件；（3）便于矿井供电、给水和运输，并使附近有便于建设居住区、排矸设施的地点；（4）井筒位置应高于当地最高洪水位；（5）充分利用地形，使地面生产系统、工业场地总平面布置及地面运输合理，并尽可能使平整场地的工程量较少。运输大巷的运输方式：1.轨道运输大巷轨距一般有600mm、900mm两种2、带式输送机运输大巷带式输送机运煤优点：实现大巷连续化运输，运输能力大；操作简单，比较容易实现自动化；装卸设备少，卸载均匀。运输大巷的布置方式：. 分层运输大巷 . 集中运输大巷. 分组集中运输大巷“采掘并举、掘进先行”是煤炭行业的一项技术政策。巷道掘进工程计划：. 工作面接替提前，完成接替工作面安装；.采区减产前的.月，完成下个采区和接替工作面的安装；.开采水平减产前的.，下个开采水平的安装。为了及时掌握和检查各矿井的采掘关系正常与否，按开采准备程度，将矿井计划开采的可采储量划分为开拓煤量、准备煤量、回采煤量简称三量。第4章 采煤方法采煤工作面 在采场内进行采煤的煤层暴露面称为煤壁，又称为采煤工作面。在实际工作中，采煤工作面就是采煤作业的场地，与采场是同义语。采煤工作 在采场内，为了开采煤炭资源所进行的一系列工作，称为采煤工作。采煤工作包括破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理等基本工序及其辅助工序。采煤工艺 采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。采煤系统 采煤系统是指采区内的巷道布置系统以及为了正常生产而建立的采区内用于运输、通风等目的的生产系统。采煤方法 采煤方法是指采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间、空间上的相互配合。 近水平煤层 45 薄煤层 M3.5 按采煤工艺分 ： 爆破采煤法 普通机械化采煤法 综合机械化采煤法按采空区处理方法分: 全部垮落采煤法 煤柱支撑(刀柱)采煤法 充填采煤法按工作面布置和推进方向分: 走向长壁采煤法 倾斜长壁采煤法（俯斜，仰斜）“三下一上”采煤是指：铁路下、建筑下、水体下及承压水体上煤炭的开采。第5章 矿山压力矿山压力就是由于井下采掘工作破坏了岩体中原岩应力平衡状态，引起应力重新分布，我们把存在于采掘空间周围岩体内和作用在支护物上的力称为矿山压力。矿山压力来源：（一）自重应力（二）构造应力（三）膨胀应力在矿山压力作用下，围岩和支架所表现出来的力学宏观现象，如围岩变形，离层，破坏和冒落，支架受力变化和折损，煤（岩）突出，充填物产生压缩和地面塌陷等，称为矿山压力显现，简称矿压显现。采煤工作面矿压显现的主要形式：工作面顶板下沉、支架变形与折损、顶板破碎或大面积冒落、煤壁片帮、支柱插入底板、底板膨胀鼓起等。顶板分类伪顶：位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层，厚度一般0.30.5m以下；直接顶：位于伪顶或直接位于煤层之上，具有一定稳定性，随移架或回柱放顶后能自行垮落的岩层；基本顶：位于直接顶或煤层之上，厚而坚硬难垮落的岩层。采煤工作面自切眼推进一段距离后，直接顶悬露达到一定跨度，就要对采空区顶板进行初次放顶，使直接顶垮落下来，这一过程称作直接顶的初次垮落。随着采煤工作面的推进，基本顶“稳定失稳再稳定”现象，将周而复始地出现，使采煤工作面矿山压力周期性明显增大，这种基本顶的周期性破断失稳对工作面产生的周期性的来压显现，称为基本顶的周期来压。基本顶两次周期来压间隔时间称为来压周期。在来压周期内采煤工作面推进的距离称为周期来压步距。根据岩层移动特征，可将煤层的上覆岩层分为冒落带、裂缝带、弯曲下沉带。第六章 缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法采煤系统一、按采区开采方式，分为上山采(盘)区准 备与下山采(盘)区准备二、按采区上（下）山的布置位置，分为单翼采区、双翼采区和跨多上山采区准备三、按煤层群开采时的联系方式，分为单层准备和联合准备区段平巷布置方式:1、双巷布置：上区段机巷与下区段风巷统一布置 双巷同时一次掘出，轨巷超前 双巷布置的优点：1）掘进通风容易； 2）安全好 进出掘进面有两个出口，对回采也有避灾出口；3）可超前勘探煤层变化，利于为机巷定向；4）泄水方便；5）易送物料到机巷（安装维修）；6）为上、下采面及时接替创造条件 。双巷布置缺点： 1）下区段风巷受采动影响，维护时间长且困难；2）若设备放在下区段风巷内，需重新移置电路和油管等。3） 损失区段煤柱2、 单巷布置 设备在机巷，要求机巷大断面。 区段护巷方式：1. 留煤柱护巷2. 沿空留巷3. 沿空掘巷采区上部车场形式（1） 采区上部平车场 顺向平车场车辆进入储车线方向与提车线方向一致优点：车辆运行顺利，调车方便缺点：巷道端面大，易出现跑车现象 适用条件：运输量大，绞车房位置受限制时，采用顺向平车场逆向平车场车辆进入储车线方向与提车线方向相反优点：不会跑车，操作安全性好。缺点：调车时间长，通过能力小。适用条件：绞车房位置与车场变坡点之间距离较大，另有采区回风石门与煤层阶段回风大巷相联系 。（2） 采区上部甩车场（3） 转盘车场采区中部车场形式（一）绕道式中部车场（二）平巷式中部车场（三）石门式中部车场采区下部车场形式按装车地点不同，采区下部车场可分为：大巷装车式；石门装车式；绕道装车式。 按轨道上山的绕道位置不同，可分为：顶板绕道式；底板绕道式。第7章 倾斜长壁采煤倾斜长壁采煤法：回采工作面沿煤层走向布置,沿倾斜（仰斜或俯斜）推进采煤。倾斜长壁采煤法按工作面推进方向分类： 1）仰斜开采 采面沿倾斜从下向上推进采煤。特点：仰斜开采时,水可以自动流向采空区。工作面无积水,劳动条件好,机械设备不易受潮,装煤效果好。当煤层倾角小于 10左右时,采煤机及输送机工作稳定性尚好。如倾角较大,采煤机在自重影响下,截煤时偏离煤壁减少了截深；输送机也会因采下的煤滚向溜槽下侧,易造成断链事故。 2）俯斜开采 采面沿倾斜自上向下推进采煤。特点：在俯斜开采时,随着煤层倾角的加大采煤机和输送机的事故也会增加,装煤率降低。由于采煤机的重心偏向滚筒,俯斜开采将加剧机组的不稳定,易出现机组掉道或断牵引链的事故,并且采煤机机身两侧导向装置磨损严重。倾斜长壁采煤法的优点：（1）巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，准备时间短、投产快。（2）运输系统简单，占用设备少，运输费用低。（3）由于倾斜长壁采煤法工作面的回采巷道可以沿煤层掘进，有能够保持固定方向，可保持采煤工作面的长度不变，给工作面创造了优良的开采技术条件，有利于综合机械化采煤。（4）通风线路短，通风构筑物少，漏风少，通风效果好。（5）对地质条件的适应性较强。（6）技术经济效果好，工作面单产、巷道掘进率、煤炭采出率、劳动生产率和吨煤成本等指标，都比走向长壁采煤法有明显的提高和改善。倾斜长壁采煤法存在的问题：长距离的倾斜巷道，使得掘进、辅助运输和行人比较困难；现有的采煤工作面设备都是按走向长壁工作面的开采条件设计和制造的，不能完全适应倾斜长壁工作面的生产要求；每24个分带布置一个煤仓与大巷联系，大巷装车点较多，特别是当同时开采的工作面数目较多时，相邻分带之间的大巷运输干扰较大；有时还存在着污风下行的问题。倾斜长壁采煤法的适用条件：1）倾斜长壁采煤法一般应用于煤层倾角小于12o的煤层。煤层倾角越小越有利。2）当对采煤工作面设备采取较有效的技术措施之后，倾斜长壁采煤法可适用在12o17o的煤层。3）对于倾斜或斜交断层比较发育的煤层，在能大致划分成比较规则的带区情况下，可采用倾斜长壁采煤法或伪斜长壁采煤法。4）对于不同开采深度、顶底板岩石性质极其稳定性、矿井瓦斯涌出量和矿井涌水量小的条件，均可采用倾斜长壁采煤法。 第8章 长壁采煤法采煤工艺三种工艺：爆破采煤工艺，简称“炮采”，其特点是爆破落煤，爆破及人工装煤，机械化运煤，用单体支柱支护工作空间顶板。普通机械化采煤，简称“普采”，其特点是用采煤机同时完成落煤和装煤工序，而运煤、顶板支护和采空区处理与炮采工艺基本相同。综合机械化采煤工艺，简称“综采”，即破、装、运、支、处五个生产工序全部实现机械化，因此综采是目前最先进的采煤工艺。炮采常用炮眼布置有以下三种：单排眼：一般用于薄煤层或煤质软、节理发育的煤层。双排眼：有对眼、三花眼和三角眼等；一般用于采高较小的中厚煤层。三排眼（五花眼）：用于煤质坚硬或采高较大的中厚煤层。常采用三、四排或三、五排控顶。炮采工作面各种特种支护形式：丛柱、密集支柱、木垛、斜撑支柱。放顶步距：相邻两次放顶间隔的距离放顶步距等于最大控顶距与最小控顶距之差。爆破落煤技术要求：保证规定进度、工作面平直、不留顶煤和底煤，不破坏顶板，不崩倒支柱和不崩翻工作面输送机，崩落煤炭高度和块度适中，尽量降低电雷管和炸药消耗。爆破的安全技术措施1）装药使用与矿井瓦斯等级相适应的矿用许可炸药，合格的煤矿施用毫秒雷管，15段总延期量不超过130ms。2）爆破：炮眼间采用串联，爆前要检查爆破网路的导通情况，一个工作面只能同时使用一台发爆器。3）通风管理。工作面要有足够的风量，设好防尘水管，放炮前后都要洒水降尘。4）顶板控制。放炮前，支柱必须保质保量支设好。5）不同厂家、不同发火参数的毫秒雷管不得混用。滚筒的位置和旋转方向：前顶后底，前顺后逆。采煤机的割煤方式1. 、双向割煤、往返一刀2、 “ ”字形割煤、往返一刀3、 单向割煤、往返一刀4、 双向割煤 ,往返两刀采煤机的进刀方式1、直接推入进刀2、滚筒转入法进刀3、中部斜切进刀4、端部斜切割三角煤进刀5、端部斜切留三角煤进刀。普采工作面单体支架（一）支架布置方式1、齐梁直线柱布置 全正悬臂2、错梁直线柱布置 正倒悬臂相间（二）普采工作面端头支护双钩、双楔铰接梁支护 迈步走向抬棚支护 基本支架加迈步走向抬棚支护综采面液压支架的移架方式单架依次顺序式：支架依次前移，移动步距等于截深，操作简单，保证质量，适应不稳定顶板。分组间隔交错式：移架速度快，适用于稳定顶板。成组整体依次顺序式：成组控制，适应煤层地质条件好，采煤机快速牵引割煤（交流电牵引大功率采煤机）液压支架的支护方式1、及时支护方式采煤机割煤后，支架依次或分组随机立即前移。支护顶板，输送机随移架逐段移向煤壁。2、滞后支护方式割煤后输送机首先逐段移向煤壁，支架随输送机前移。综采面端头支护单柱加长梁（迈步抬棚）：适应性强，利于排头支架的稳定，但支设麻烦、费工费时。自移式端头支架：移架速度快，但对平巷条件适应性差。用工作面支架支护端头：适用于煤层倾角较小的工作面。采煤机的防滑工作面倾角大于15o，滚筒采煤机，必须有可靠的防滑装置。有链牵引必须设置安全绞车，防止断链和下滑外，并为采煤机上行割煤时提供缠绕力，增加割煤牵引力。厚煤层倾斜分层顶分层采煤工艺（一）人工假顶1竹笆(或荆笆)假顶2金属网假顶3塑料网假顶 (二)再生假顶向采空区内注水或灌浆，一段时间后能重新胶结成为具有一定稳定性和强度的再生顶板。采煤工作面过地质构造的措施（一）采煤工作面过断层方法1、落差小于煤层厚度和支架最小支撑高度之差，综采面过断层时不必挑顶或下切，可直接通过断层；2、若断层落差大于二者之差，可用采煤机截割顶底板岩石通过断层，当顶底板岩层坚硬、采煤机截割不动时，则可采用爆破方法挑顶或下切穿过断层。过断层技术措施：1）适当调整工作面方向；2）按断层性质确定采用挑顶和下切或同时采用两种方法；3）当岩石f4时，采煤机直接割岩；4）过断层时要预先减小采高；5）当断层地段需下切或侧斜时，应使顶底板形成平缓侧斜变化；6）在断层附近采取加强支护等措施（二）综采面过其他地质构造1、过陷落柱（一般强行通过）1）控制爆破、采煤机清矸的方法；2）在陷落柱范围内降低采高；3）在陷落柱和工作面正常地段间，保持一段采高逐渐变化的长度；4）陷落柱两侧的工作面正常地段，提前移架；陷落柱范围内适当滞后移架，进行特殊支护。2、过褶曲带使工作面的推进方向垂直于背、向斜轴，使工作面内沿煤壁方向没有大的起伏，有利于液压支架处于良好工作条件。（三）综采面通过旧巷道将旧巷内的支架修好，加密支柱。当矿压不强烈时，直接通过；当矿压显现强烈时，先将工作面调成与旧巷斜交，逐渐通过。综采面的拆迁和安装（一）综采面设备拆除1、拆除期间的顶板控制有三种方法： 1）金属网加木板梁； 2）金属网加钢丝绳； 3）金属网加钢丝绳加锚杆。2、综采设备的拆除方法综采工作面设备拆除顺序: 双滚筒采煤机、工作面刮板输送机 、 可伸缩胶带输送机、桥式转载机、液压支架液压支架拆除法1）后退式从运输巷拆到回风巷，上端头处刷大，挑高，架设吊架、 挖装卸地槽2）前进式从回风平巷拆至运输平巷（二）综采工作面的安装液压支架的组装方式1）地面组装，整架下井，运到工作面该方式广泛采用，要求井巷断面够。2）地面解体工作面附近组装要求有组装硐室组装硐室一般在回风平巷中切眼附近棚子支护 起吊钢梁 双轨调车线设备安装顺序 液压支架、输送机溜槽、采煤机、输送机机头机尾支架安装顺序1）前进式安装安装顺序与支架的运送方向一致，安装始终在支架掩护下进行，架尾朝前，边扩巷边安装，每段3050m缺点：导向差，转向困难，用在顶板破碎的条件下。2）后退式安装开切眼一次掘好，支架由里向外安装。第9章 厚煤层放顶煤采煤法放顶煤采煤法基本特点 放顶煤采煤法就是在厚煤层中，沿煤层（或分段）底部布置一个采高23m的长壁工作面，用综合机械化采煤工艺进行回采，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法使支架上方的顶煤破碎成散体后由支架后方（或上方）放出，并予以回收的一种采煤方法。放顶煤采煤法基本类型1、一次采全厚放顶煤开采一般适用于厚度612 m 的煤层。 优点：掘进量小，设备少，系统简单，生产集中。缺点：煤质软时，两巷维护困难。2、预采顶分层网下放顶煤开采优点：由于顶层铺设金属网，可以减少放煤的含矸量。缺点：开采顶分层后一般矿山压力减弱，不利于顶煤的破碎，常有大块煤需要人工预裂。一般适用于12m以上、直接顶坚硬、瓦斯大的煤层。3、倾斜分层放顶煤开采 当煤层超过1520m以上时，可将煤层自顶板至底板分成812m的分段，然后自上而下依次进行放顶煤开采。一般适用于15m以上的缓斜煤层。放顶煤液压架分类1、按支架类型：掩护式、支掩式