煤矿开采学2.doc

1，矿井生产能力的确定：主要根据 矿井地质条件，煤层赋存情况，储量，开采条件，设备供应以及国家需煤等因素确定。2，合理集中生产（四集中）：水平集中、采区集中、采面集中、矿井集中。3，回采工艺：在回采工作面内所进行破、装、运、支、处等工序在时间上和空间上的安排和配合。4，循环：工作面完成破、装、运、支、处等全部工序而周而复始的整个过程。5，区段集中平巷的布置方式：机轨双煤巷，机轨双岩巷，机轨煤岩巷，机轨和巷。6，煤田：在地质历史发展过程中，同一地质时期形成并大致连续发育的含煤岩系分布区称煤田。7，矿区；统一规划和开发的煤田或其一部分。8，井田：划给一个矿井（露天矿）开采的那一部分煤田称井田或矿田。矿田的范围：指井田沿煤层走向的长度和倾向的水平投影宽度。 9，根据井巷的长轴线与水平面的关系，可分为直立巷道、水平巷道和倾斜巷道。10，直立巷道有：立井、暗立井、溜井。 水平巷道：平硐、大巷、平巷、石门。倾向巷道：斜井、暗斜井、上、下山斜巷。立井 （竖井）：在地层中开凿的直通地面的垂直巷道 暗立井：无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：长度短，直径小的溜井。斜井：在地层中开凿的直通地面的倾斜巷道暗斜井：不与地面直接相通的斜井。 平巷：无直接地面出口，沿煤层走向开掘的水平巷道平硐：在地层中开凿的直通地面的水平巷道。 石门：无直接地面出口，垂直或斜交于煤层走向，在岩层中开掘的水平巷道煤门：无直接地面出口，垂直或斜交于煤层走向，在煤层中开掘的水平巷道11，采（盘）区上下山：服务与一个采区或盘区的倾斜巷道。上山：用于开采水平以上的采区倾斜巷道。下山：用于开采水平以下采区的倾斜巷道。12，矿井生产能能力：一般是指矿井的设计生产能力，以Mta表示。13，矿井年产量：矿井实际生产的煤炭数量，万t/a。14，矿井生产能力 ： 矿井设计生产能力，万t /a。设计中规定矿井在单位时间（年）内采出的煤炭和其它矿产品的数量。15，矿井核定生产能力 ：矿井经过技术改造，核定后的生产能力，万t /a。16，井型 ： 根据矿井设计生产能力不同，将矿井划分的类型，称井型。井型分大、中、小三种。17，矿山井巷：在煤矿地下开采中，为了提升，运输，通风，排水，动力供应等需要而开掘的井筒，巷道和硐室总称为矿山井巷。18，水平 常指某一标高的水平面。 开采水平：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，称为“开采水平”，简称“水平”。19，阶段：沿一定标高划分的一部分井田。 阶段划分：在井田范围内，沿煤层倾斜方向，按一定标高将煤层划分为若干平行于走向的并等于井田走向全长的长条形，每一个长条形叫一个阶段。 阶段内再划分：一般有三种形式，采区式、分段式、带区式。在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干具有独立生产系统的块段，每一块段称为采区；在阶段范围内不划分采区，而是沿倾向将煤层划分为若干平行于走向的长条带，每个长条带称为分段；在阶段内沿煤层走向划分为若干个具有独立生产系统的带区；阶段与水平的区别：阶段表示井田的一部分，水平是指布置大巷的某一高标水平面 。广义的水平不仅表示一个水平面，同时也是指一个范围，即包括所服务的相应阶段。20，矿井主要生产系统：运煤系统、通风系统、运料排矸系统、排水系统。21，巷道系统中，按其作用和服务的范围不同，可将矿山井巷分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道；22，开拓巷道：一般说来，为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷、主要风井，称为。23，准备巷道：为一个采区或数个区段服务的巷道，如采区上下山、采区车场、采区硐室称为。24，回采巷道：仅为采煤工作面生产服务的巷道，如区段运输平巷、区段回风平巷、开切眼叫做。25，采场：采场用来直接大量采取煤炭的场所，称为采场。26，采煤工作面在采场内进行回采的煤壁，称为采煤工作面（也称为回采工作面）。实际工作中，采煤工作面与采场是同义语。27，回采工作面：回采工作面在采场内，为获取煤炭所进行的一系列工作，称为回采工作面。回采工作面可分为基本工序和辅助工序。破煤：把煤从整体煤层中破落下来，称为煤层的破落，简称破煤。装煤：把破落下来的煤装入采场中的运输工具内，称为装煤。运煤：煤炭运出采场的工序，称为运煤。28，工作面支护：煤的破、装、运是回采工作面中的基本工序。为了使基本工序顺利进行，必须保持采场内有足够的空间，这就要用支架来维护采场，这项工序称为工作面支护。29，采空区处理：煤炭采出后，被废弃的空间称为采空区。为了减轻矿山压力对采场的作用，以保证回采工作面顺利进行，在大多数情况下，必须处理采空区的顶板，这项工作称为采空区处理。30，主要工序：破、装、运、支、处。31，采煤工艺：采煤工作面按一定顺序完成各工序所用方法及其在时间上、空间上的相互配合，称为采煤工艺。32，采煤系统：回采巷道之间在时间上的配合以及在空间上的位置关系，称为回采巷道布置系统，也即采煤系统。33，采煤方法就是采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间和空间上的相互配合。采煤方法分类依据：不同矿山地质及技术条件。采煤方法分类：（1）壁式体系采煤法：壁式体系采煤法一般特点:工作面较长，80-300m；工作面两端，一般至少各有一条回采巷道；一般顶板暴露面积大，矿山压力显现较为强烈；34，根据开采技术条件煤层按倾角分类：近水平煤层 45按厚度分：薄煤层M3.5 m35，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工作面推进方向与煤层走向的关系分：走向长壁采煤法；倾斜长壁采煤法按采空区处理方法分:垮落采煤法；刀柱（煤柱支撑）法；充填采煤法；按厚煤层分层方法分：倾斜分层；水平分层；斜切分层；36，倾斜分层将厚煤层分成若干与煤层层面相平行的分层，然后逐层开采。厚煤层分层间开采顺序：下行式和上行式，一般为下行式水平分层将厚煤层分成若干与水平面相平行的分层，然后逐层开采。斜切分层将厚煤层分成若干与水平面成一定角度（25度-30度）的分层，然后逐层开采37，柱式体系采煤法 ：房柱式采煤法包括房式采煤发和房柱式采煤法，特点：煤房比较窄 5-7m，采掘合一，煤柱支撑顶板 ，通风条件差，采出率低，矿山压力显现较弱。38，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。39，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。40，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。41，综采、普采、炮采（优、缺点，适应条件）：综采优点；高产，高效，安全，低耗以及劳动条件好，劳动强度小。缺点：综采设备价格昂贵，综采生产优势的发挥有赖于全矿井良好的生产系统，较高和煤层赋存条件以及较高的操作和管理水平。适应条件：煤层地质条件好，构造少，上综采后很快获得高产，高效；某些地质条件特殊，但上综采后仍有把握取得较好的经济效益：一般新建或改扩具有前述条件的大中型矿井。普采优点：设备便宜，对地质变化的适应性强，工作面搬迁容易，对推进距离短，形状不规则，小断层和褶曲较发育的工作面普采可保持较好效果，普采操作技术易掌握，组织生产比较容易炮采优点：技术装备投资少，适应性强，操作技术容易掌握，产生技术管理比较简单。缺点：炮采单产和效率低，劳动条件差42，普采工艺方式用机械化方法破煤、装煤、刮板输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺43，综合机械化采煤工艺方式：采煤工作面破煤、装煤、运煤、支护和处理采空区全部实现机械化的采煤工艺。44，综采采用双滚筒采煤机割煤时怎样确定滚筒的位置和转向？答：当我们面向煤壁站在综采工作面时，通常采煤机的右滚筒应为左螺旋，割煤时顺时针旋转；左滚筒应为左旋转，割煤时逆时针旋转。采煤机正常工作时，一般其前端的滚筒沿顶板割煤，后端滚筒沿底板割煤。这种布置方式司机操作安全，煤尘少，装煤效果好。45，说明综采采用双滚筒采煤机的割煤、进刀方式及其使用条件。答：割煤方式是综合考虑顶板管理、移架与进刀方式、端头支护等因素确定的，主要有如下两种：（1）往返一次割两刀。多用于煤层赋存稳定、倾角较缓的综采面，工作面为端部进刀。（2）往返一次割一刀，即单项割煤，工作面中间或端部进刀。适用于：顶板稳定性差的综采面；煤层倾角大、不能自上而下移架，或输送机易下滑、只能自下而上推移的综采面；采高大而滚筒直径小、采煤机不能一次采全高的综采面；采煤机装煤效果差、需单独牵引装煤行程的综采面；割煤时产生煤尘多、降尘效果差，移架工不能再采煤机的回风平巷一端工作的综采面。进刀方式：1，直接推入法进刀；2，工作面端部斜切进刀； 3，综采面中部斜切进刀；4滚筒钻入法进刀；46，综采面有那几种移架方式？不同移架方式对工作面整体移架速度和顶板管理有什么影响？答：单架依次顺序式、分组间隔交错式、成组整体依次顺序式。 移架速度取决于泵站流量及阀组和管路的乳化液通过能力、支架所处的状态及操作方便程度、人员操作技术水平因素。 顶板管理：一般说来，单架依次顺序移架虽然速度慢，但卸载面积小，顶板下沉量比后两种小得多，适于稳定性差的顶板，即使顶板稳定性好，采用后两种移架方式时，同时前移的支架数N也不宜大于3，以防顶板情况恶化。47，综采面设备的选择与生产能力配套：1，采煤机的选型与生产能力；2，综采面输送机的选型与生产能力；3，液压支架移架方式与综采面生产能力相适应；4，平巷、上（下）山运输系统以及采区车场能力都要和综采面生产能力相适应；5，综采面生产能力要和供风量相一致。48，综采工作面工序配合方式：及时（采煤、移架、推溜）、滞后（采煤、推溜、移架）、超前（移架、采煤、推溜）支护方式。49，准备方式分为：按煤层赋存条件 采区式、盘区式及带区式准备。按开采方式 上山采（盘）区与下山采（盘）区准备。按采区内上下山的布置单、双翼采区、采区与跨多上山采区准备。按煤层群开采时的联系 单层准备与联合准备。50，采区式准备特点： 1）一组上山、硐室和车场只为一个煤层服务2）和大巷相联的采区石门贯穿若干煤层3）解决的问题：采区走向长度、合理布置上山（位置）、划分区段、采区车场形式等。应用：层间距较远的单一薄、中厚和厚煤层。盘区式准备特点：区段划分为规则矩形（区段巷道沿中线掘进，工作面等长）；区段间开采顺序可不受限制；轨道上下山可用无极绳绞车运输；煤层间联络巷多用立眼或斜巷联系；大巷与上山多用联络斜巷联系； 带区式准备特点：按地质条件划井田为若干区域；每个区域划分为多个分带；多分带共用一个煤仓和车场；各煤层分带单独准备；少开岩石集中巷，准备时间短；适用条件：综采。 51，开拓方式：在一定的井田地质、开采技术条件下，矿井开拓巷道可有多种布置方式，开拓巷道的布置方式统称为开拓方式。开拓方式的分类：按井筒型分；平硐开拓，立井开拓，斜井开拓、综合开拓；按开采水平数目分：单水平开拓，多水平开拓；按开采水平大巷布置分：分煤层大巷（对应于分煤层布置），集中大巷（对应于全煤组布置），分组集中大巷（对应于分煤组布置）4。按开采准备方式：上山式、上下山式、混合式52，确定井田开拓方式的原则（一）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，井筒数目及井筒和工业广场的位置2.合理确定开采水平的数目和位置3.选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式4.确定矿井开采程序，做好开采水平的接替5.确定井筒延伸方式及井田开采顺序53，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 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54，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。55，矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。56，立井开拓类型、装备和基本特点：以立井（主井、副井有时设回风井）进行开拓，装备两个井筒，主井一般用箕斗提煤，副井一般用罐笼辅运、行人、进风等。57，立井开拓的优缺点和适用条件：优点：不受其他地质条件影响，适应能力强，提升速度快，能力大，可扩大断面，装备两套提升设备缺点：施工难度大，设备投资大、要求高。适用条件：煤层埋藏较深，表土层厚，瓦斯、水文情况复杂等条件。斜井开拓的优缺点和适用条件：优点：（与立井相比）施工简单，工期短，井筒装备简单，投资少，掘进速度快。缺点：井筒斜度大，提升能力低，维护费用高，倾斜度大时，环节多，煤柱损失大。适用条件：埋藏不深，表层不厚，缓斜和倾斜煤层。平峒开拓方式的优缺点及适用条件：优点：1.开拓形式最简单、最有利；2.出煤不需提升转载，环节少，系统简单，设备少，地面设施简单（无井架、绞车房）；3.不需较大的井底车场及其硐室；4.施工速度快，建井快；5.无需排水设备，利于预防水灾。适用条件：地形条件合适、煤层赋存位置较高的山岭、丘陵、沟谷。综合开拓：采用立井、斜井、平硐等任何两种以上井硐形式开拓的方式。综合开拓的适应条件：对于地面形式和煤层赋存条件复杂的井田，如果主、副井筒均为一种形式，可能会给井田开拓造成生产技术上的困难，或者是经济上不合理。在这种情况下可采用综合开拓的方式多井筒分区域开拓：将井田划分为若干个分区，每个分区内可采用采区式、盘区式或带区式准备，每一分区有各自的辅助井筒，担负进风和回风任务，有时还担负辅助提升工作。井下出煤则由服务于全矿的主井集中提出。优点：既能充分发挥主井集中提升煤效率高的优点，又能解决特大型矿井通风和辅助提升困难的问题。使矿井生产更为集中，以获得更好的技术经济效果，也便于分区开拓分期建设，加快矿井建设速度。适用条件：矿井生产能力大于3.00Mt/a，井田走向长度大于10km，以及瓦斯大，开采深度大于600m，或通风线路长的矿井。58，合理的水平垂高：合理的区段数目（缓倾斜煤层35，倾斜，急倾斜煤层23）；合理的阶段斜长；有利于采区正常接替；保证开采水平有合理的服务年限以及足够的储量；经济上有利的水平垂高。59，上下山开采的比较：上山开采时，煤向下运输，上山的运输能力大，输送机的铺设长度较长，倾角较大时还可以采用自溜运输，运输费用较低，但从全矿看它有折返运输。下山开采时，向上运煤，没有折返运输，总的运输工作量较少。上山开采时，井下涌水可直接流入井底水仓，排水系统简单。下山开采时，各采区都要解决采区内的排水问题。此外，如排水系统发生故障，将影响下山采区的生产，而上山开采则没有这个问题。下山掘进的装载、运输、排水等工序比较复杂，因而掘进速度较慢、效率较低、成本较高，尤其当下山坡度较大、涌水量大时，下山掘进更为困难。而上山掘进则方便的多。上山开采时，新鲜风流由进风上山进入采区，清洗工作面后的污风经回风上山流入回风道，新风和污风均向上流动，沿倾斜方向的风路较短；而下山开采时，新鲜风流由进风下山进入采区，清洗采煤工作面后的污风经回风下上回到风道，风流在进风下山和回风下山内流动的方向相反，采区范围内沿倾斜方向的风路长，再通风最困难时，约比上山采区长一倍。60，下山开采的主要优点：充分利用原有开采水平的井巷和设施，节省开拓工程量和基建投资，可延长水平服务年限，推迟矿井下一水平延伸的期限。61，下山开采的使用条件：1，对倾角小于16的缓斜煤层，瓦斯及水的涌出量不太大，下山开采的缺点并不明显，其节约工程量的优点较突出。2，井田深部受自然条件限制，储量不多、深部境界不一、设置开采水平有困难或不经济时，可在最终水平一下设一部分下山采区。3，一些多水平开采的矿井，由于开采强度大、井田走向长度短、水平接替紧张、原有生产水平保证不了矿井产量时，可在井田中央部分布置一个或几个下山采区。62.运输大巷布置方式：单煤层布置（称分煤层运输大巷）、分煤组布置（称分组集中运输大巷）、全煤组集中布置（称集中运输大巷）。 大巷的主要任务：负担煤矸、物料和人员的运输，以及通风、排水、敷设管线。 对大巷的基本要求：便于运输、利于掘进和维护、能满足矿井通风安全的需要。 大巷的断面要满足运输、通风、行人和管缆敷设的需要，符合煤矿安全规程的规定。运输大巷集中布置方式比较内容：1、各方案的开拓工程量；2、各方案的巷道维护长度和时间，计算维护工作量和费用，其计算的范围与前期工程量的计算应一致；3、各方案的运输工作量和费用；4、各方案的煤柱损失。63.分煤层大巷和主要石门布置：优点：在各可采煤层中都布置大巷，相应的在各煤层单层准备采区，就每一个采区来说，工程量较小，各分煤层大巷之间只开一条主石门，石门工程量不大，由于建井时可首先进行上部煤层的开拓和准备，初期工程量较少，加以沿煤层掘进、施工技术及装备均较简单，初期投资较少，建井速度较快。缺点：每个煤层均布置大巷，总的开拓工程量较大，相应的轨道、管线的占用量也较多；各煤层布置采区、总的采区数目多，生产采区比较分散，因而井下运输、装载也分散，占用辅助生产人员多，生产管理也不方便。由于大巷的数目多，总的维护工作量大，如大巷沿煤层布置，则维护大巷较困难；每条大巷均需留设护巷煤柱，故煤柱损失大。适用条件：只有在距大，集中布置在技术上有困难、经济上不合理时才考虑这种方式。64.集中大巷和采区石门布置：优点：开采水平内只布置一条或一对集中运输大巷，故总的大巷开拓工程量、占用的轨道管线均较少；大巷一般布置在煤组底板岩层或最下部较坚硬的薄及中厚煤层中，维护较易，维护的大巷少，总的开拓巷道维护工程量较少；生产区域比较集中，有利于提高井下的运输效率；由于以采区石门贯穿各煤层，可同时进行若干个煤层的准备和回采，开采顺序较为灵活，开采强度可较大。缺点：矿井投产前要掘主石门、集中运输大巷、采区石门，才能进行上部煤层的准备于回采，煤组厚度大师，初期建井工程量较大、建井期较长；每一采区要掘采区石门，如煤层的间距大，采区石门就很长，总的石门工程量就更大，可能造成经济上的不合理。适用条件：煤层层数较多、厚间距不大的矿井。65.分组集中大巷和主要石门布置：这种方式可以看做是前两种方式的综合，它兼有前两种方式的部分特点。使用时必须伴随解决如何划分煤组。适用条件：当井田内各煤层的间距有大有小，全部煤组用单一的集中运输大巷有困难或不经济时，可以根据各煤层的远近及组成，将所有的煤层分为若干煤组，每一煤组布置分组集中运输大巷。66.对煤层群进行分组应注意：1、层间距较近的煤层可以划为一组，以减少采区石门的掘进工程量；2、有些煤层的间距虽然较大，但煤层受断层切割或赋存不稳定，只有局部块段可采，储量较少，不宜单独设大巷，可根据情况与其相邻煤层划为一组；3、根据国家需要和用户要求，对不同煤种和煤质的煤层可分别划组，以便分采分运分别提升，保证原煤质量；4、对瓦斯涌出量差异很大的几个煤层，有技术安全上的必要时，可分别划组，以便于风量分配和管理；对涌水量大、有突水威胁的煤层，可分层布置，便于采取防治水患的措施；5、为实现合理集中生产，同时生产的煤组一般不多于两个。67.运输大巷位置选择：一般将运输大巷设在煤组的底板岩层中有条件是，也可设在煤组底部煤质坚硬、围岩稳固的薄及中厚煤层中。（68）回风大巷布置：上水平的运输大巷常作为下水平的回风大巷；对于采极斜、倾斜和大多数缓斜煤层的矿井，根据煤层和围岩情况及开采要求，回风大巷可设在煤组稳固的底板岩层中；有条件时，可设在煤组下部煤质坚硬、围岩稳固的薄或中厚煤层中。 当井田上部冲击层厚和含水丰富时，要在井田上部沿煤层侵蚀带留置防水煤柱。在这种情况下，可将回风大巷设在防水煤柱内。 为便于总回风大巷的掘进和维护，全井田回风大巷的标高宜一致。当井田上部边界标高不一致时，回风大巷可按不同标高分段布置，兼做运料时分段间设必要的辅助运提设备，但段数不宜分的过多。 对开采近水平煤层的矿井，回风大巷可位于大巷一侧平行并列布置，或设在下部煤层中，或设在下部岩层中。其选定的原则与运输大巷布置原则相同。对于采用采区小风井通风的矿井，第一水平可不设回风大巷。多井筒分区式的矿井也不设全矿性的回风大巷。 对于一些多水平生产的矿井，为使上水平的进风与下水平的回风互不干扰，有时要在上水平布置一条与集中运输大巷平行的下水平回风大巷。该回风大巷有时也可利用运输大巷的配风巷。 68.井底车场：是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉。69.固定式矿车运煤时井底车场形式：1，环形式井底车场（立井环形式井底车场、斜井环形式井底车场）2，折返式井底车场（立井折返式井底车场、斜井折返式井底车场）70.立井斜式环形式井底车场：其主要特点是主副井存车线与主要运输巷道斜交。右翼来重列车可顶推入主井重车线，比较方便；左翼驶来的重列车需在大巷调车线调车。当井筒距运输大巷较近且地面出车方向要求与大巷斜交时，可采用这种车场。71.立井立式环形井底车场：主副井存车线与主要运输巷道垂