煤矿开采学课件绪论第一章煤矿开采基本概念

1、煤矿开采学煤矿开采学 绪绪 论论煤炭的地位煤炭的地位l新中国成立近新中国成立近60年来，煤炭在我国一次能源年来，煤炭在我国一次能源消费结构中的比重一直占消费结构中的比重一直占70%左右。左右。2008年年国内煤炭消费国内煤炭消费27.4亿亿t左右，占国内能源消费左右，占国内能源消费量的量的70% 。截至。截至2006年底，我国已探明的煤年底，我国已探明的煤炭储量约为炭储量约为1145亿亿t，煤炭储量居世界第三位，煤炭储量居世界第三位，我国煤层赋存条件多种多样，开采条件各具不我国煤层赋存条件多种多样，开采条件各具不同。我国开采利用煤炭已有几千年的历史，是同。我国开采利用煤炭已有几千年的历史，是世

2、界上开采和利用煤炭最早的国家之一。世界上开采和利用煤炭最早的国家之一。 特别是改革开放特别是改革开放30年来，煤炭工业发展取得了更年来，煤炭工业发展取得了更为显著的成果，截至为显著的成果，截至2008年年9月，全国月，全国120万吨万吨以上的生产矿井以上的生产矿井315座，产量座，产量8.64亿吨，其中超亿吨，其中超千万吨的大型现代化矿井千万吨的大型现代化矿井15座；到座；到2010年，采年，采煤机械化水平达到煤机械化水平达到80%以上，新建和改扩建一批以上，新建和改扩建一批大中型高产高效安全现代化矿井，全国建成十三大中型高产高效安全现代化矿井，全国建成十三个大型煤炭生产基地，大型矿井全部达到

3、个大型煤炭生产基地，大型矿井全部达到“双高双高”（即高产高效矿井）水平，中型矿井（即高产高效矿井）水平，中型矿井80%达到达到“双高双高”标准。标准。 采煤方法变迁采煤方法变迁l我国煤层赋存条件多种多样，决定了我国采煤我国煤层赋存条件多种多样，决定了我国采煤方法必然是多样化的。据不完全统计，我国目方法必然是多样化的。据不完全统计，我国目前的采煤方法有前的采煤方法有50多种，是世界上采煤方法多种，是世界上采煤方法最多的国家之一。最多的国家之一。l新中国成立初期，绝大多数煤矿设备设施极其新中国成立初期，绝大多数煤矿设备设施极其简陋，采煤方法多采用无支护的穿硐式和高落简陋，采煤方法多采用无支护的穿硐

4、式和高落式。式。 l在三年经济恢复时期（在三年经济恢复时期（19491952年）推行年）推行以壁式体系为主的采煤方法以壁式体系为主的采煤方法 。l1952年，国有煤矿采用了以长壁式为主的正规年，国有煤矿采用了以长壁式为主的正规采煤方法，其煤炭产量比重已由采煤方法，其煤炭产量比重已由1949年的年的12.51%迅速增长到迅速增长到72.4%。 l第一个五年计划期间（第一个五年计划期间（19531957年），继年），继续开展采煤方法改革续开展采煤方法改革 ，1953年，全国采煤机年，全国采煤机械化程度达到械化程度达到12.75%，以长壁式为主的正规，以长壁式为主的正规采煤方法所占的产量比重已经达到

5、采煤方法所占的产量比重已经达到92.27%，并创造性地发展了一批适合我国国情的采煤方并创造性地发展了一批适合我国国情的采煤方法。法。l1964年，我国首次在鸡西矿务局小恒山煤矿成年，我国首次在鸡西矿务局小恒山煤矿成功地使用了浅截深采煤机功地使用了浅截深采煤机 。l1974年开始采用综合机械化采煤技术年开始采用综合机械化采煤技术 。l在在“五五五五”计划期间（计划期间（19761980年），在年），在大力推广走向长壁采煤法机械化采煤的同时，大力推广走向长壁采煤法机械化采煤的同时，因地制宜地积极推广倾斜长壁采煤法、柔性掩因地制宜地积极推广倾斜长壁采煤法、柔性掩护支架采煤法、对拉工作面采煤法、无煤柱

6、护护支架采煤法、对拉工作面采煤法、无煤柱护巷采煤法和水力采煤法等。巷采煤法和水力采煤法等。l20世纪世纪80年代以来，年代以来， 3.55.5 m厚煤层大采厚煤层大采高一次采全厚采煤法，高一次采全厚采煤法，5 m以上厚煤层综合机以上厚煤层综合机械化放顶煤采煤法等进一步得到改进和完善，械化放顶煤采煤法等进一步得到改进和完善，趋于成熟趋于成熟 。 课程的结构课程的结构l煤矿开采学是学习和掌握煤矿开采技术的综合煤矿开采学是学习和掌握煤矿开采技术的综合性技术课程。其基本内容是：理论结合实际地性技术课程。其基本内容是：理论结合实际地阐述不同煤层赋存条件下的井田开拓部署、采阐述不同煤层赋存条件下的井田开拓

7、部署、采区巷道方案设计、采煤工艺设计、采区单项工区巷道方案设计、采煤工艺设计、采区单项工程施工设计和采煤工作面生产技术管理等实践程施工设计和采煤工作面生产技术管理等实践能力和专业理论知识。能力和专业理论知识。 第一节第一节 煤田开发的概念煤田开发的概念一、一、 煤田、矿区和井田煤田、矿区和井田1.1.煤田煤田 在地质历史发展的过程中，含碳物质沉积形成的基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。本连续的大面积含煤地带称为煤田。2.2.矿区和矿区开发矿区和矿区开发 开发煤田形成的社会区域，成为矿区。开发煤田形成的社会区域，成为矿区。 矿区根据储量、赋存条件、煤炭

8、市场需求量和投资矿区根据储量、赋存条件、煤炭市场需求量和投资环境等情况，确定矿区规模、划分井田，规划井田环境等情况，确定矿区规模、划分井田，规划井田开采方式，规划矿井或露天矿建顺序，确定矿区附开采方式，规划矿井或露天矿建顺序，确定矿区附属企业的类别、数目和生产规模，建设过程等，总属企业的类别、数目和生产规模，建设过程等，总称为矿区开发。称为矿区开发。3.井田井田 在矿区内，划归给一个矿井开采的那一部分煤田。在矿区内，划归给一个矿井开采的那一部分煤田。铜川矿区的井田划分铜川矿区的井田划分二、矿井生产能力和井型二、矿井生产能力和井型l矿井生产能力亦称井型，是指矿井设计生产能力，以矿井生产能力亦称井

9、型，是指矿井设计生产能力，以万万t/a表示。表示。l核定后的矿井生产能力，称为矿井核定生产能力。核定后的矿井生产能力，称为矿井核定生产能力。l矿井年产量是矿井每年生产出来的煤炭数量以万矿井年产量是矿井每年生产出来的煤炭数量以万t/a表表示。示。l大型矿井大型矿井：1.2mt/a、1.5mt/a、1.8mt/a、2.4mt/a、3.0mt/a、4.0mt/a、5.0mt/a及及5.0mt/a以上的矿井，以上的矿井，其中其中3.0mt/a及其以上的矿井又称为特大型矿井；及其以上的矿井又称为特大型矿井；l中型矿井中型矿井：45万万t/a、60万万t/a、90万万t/a的矿井；的矿井；l小型矿井小型矿

10、井：9万万t/a、15万万t/a、21万万t/a、30万万t/a矿井。矿井。 第二节矿山井巷名称和井田内划分第二节矿山井巷名称和井田内划分一、矿山井巷一、矿山井巷l为了进行矿井开采，在地下开掘的井筒、为了进行矿井开采，在地下开掘的井筒、巷道和硐室的总称。巷道和硐室的总称。 （一）按空间位置和形状可分为：（一）按空间位置和形状可分为： 1.1. 垂直巷道立井、暗立井、溜井垂直巷道立井、暗立井、溜井 2 2倾斜巷道斜井、暗斜井、上山、下山倾斜巷道斜井、暗斜井、上山、下山 3 3水平巷道平硐、石门、煤门、平巷水平巷道平硐、石门、煤门、平巷矿井巷道示意图矿井巷道示意图9上山，10下山，11风井，12岩

11、石平巷，13煤层平巷1立井，2斜井，3平硐，4暗立井，5溜井，6石门（二）按服务范围及其用途可分为：（二）按服务范围及其用途可分为： 1.1.开拓巷道开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务的：为全矿井或一个开采水平服务的巷道。巷道。 2.2.准备巷道准备巷道：为采区、一个以上区段、分段服：为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道。务的运输、通风巷道。 3.3.回采巷道回采巷道：形成采煤工作面及为其服务的巷：形成采煤工作面及为其服务的巷道。道。 二、井田内划分二、井田内划分（一）、井田划分为阶段和水平（一）、井田划分为阶段和水平 在井田范围内，沿煤层倾斜方向，按一定标高把煤层划分为在井田范围

12、内，沿煤层倾斜方向，按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分具有独立的生若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分具有独立的生产系统，称之为一个产系统，称之为一个阶段阶段。 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，称务的水平，称“开采水平开采水平”简称简称“水平水平”。 阶段与水平联系和区别：阶段与水平联系和区别： 阶段阶段井田一部分，强调开采范围和储量井田一部分，强调开采范围和储量 水平水平强调巷道布置强调巷道布置 二者联系是用水平上的巷道开采阶段内的煤炭资源二者联系是用水平上的巷道开采阶段内的煤炭

13、资源（二）、阶段内再划分（二）、阶段内再划分1 1、采区式划分、采区式划分l在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干个具有在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干个具有独立生产系统的块段，每一块段称为独立生产系统的块段，每一块段称为采区采区。如下图，井田沿倾向划分为如下图，井田沿倾向划分为3 3个阶段，每个阶段个阶段，每个阶段又沿走向划分为又沿走向划分为4 4个采区。个采区。l在采区范围内，沿煤层倾斜方向将采区划分为若在采区范围内，沿煤层倾斜方向将采区划分为若干个长条部分，每一块长条部分称为干个长条部分，每一块长条部分称为区段区段。阶段划分为采区阶段划分为采区2332cac1cqq1q32jjc1j4

14、l采区划分为区段采区划分为区段26a534c112 2、分段式划分、分段式划分 在阶段范围内沿倾斜方向将煤层划分为若干平行在阶段范围内沿倾斜方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，每个分段沿于走向的长条带，每个长条带称为分段，每个分段沿倾斜布置一个采煤工作面。倾斜布置一个采煤工作面。3、带区式划分、带区式划分 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，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，带区内又划分成为若干个倾斜分带，每个分带布置一个采煤工作带区内又划分成为若干个倾斜分带，每个分带布置一个采煤工作面。分带内采煤工作面沿煤层倾斜推进。面。分带内采

15、煤工作面沿煤层倾斜推进。（三）井田直接划分为盘区或带区（三）井田直接划分为盘区或带区l近水平煤层，井田沿倾斜方向高差很小。通常沿煤层近水平煤层，井田沿倾斜方向高差很小。通常沿煤层延展方向布置大巷，在大巷两侧划分为具有独立生产延展方向布置大巷，在大巷两侧划分为具有独立生产系统的块段，这样的块段称为盘区或带区。系统的块段，这样的块段称为盘区或带区。l盘区内巷道布置及生产系统与采区基本相同；带区则盘区内巷道布置及生产系统与采区基本相同；带区则与阶段内带区布置基本相同。与阶段内带区布置基本相同。l采区、盘区、带区的开采顺序一般采用前进式，先开采区、盘区、带区的开采顺序一般采用前进式，先开采井田中央井筒

16、附近的采区或盘区、带区，以有利于采井田中央井筒附近的采区或盘区、带区，以有利于减少初期工程量及初期投资，使矿井尽快投产。减少初期工程量及初期投资，使矿井尽快投产。第三节矿井生产的基本概念第三节矿井生产的基本概念一、矿井生产系统一、矿井生产系统l在煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、在煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、人员安全进出、材料设备运送及上下井、矸石出人员安全进出、材料设备运送及上下井、矸石出运、供电、供气、供水等巷道线路及其设施，是运、供电、供气、供水等巷道线路及其设施，是矿井安全生产的前提和保证。矿井安全生产的前提和保证。井下生产系统示意图井下生产系统示意图24131073

17、115232515221421201919682025232218214161724219井下生产系统示意图注井下生产系统示意图注释释l1主井；主井；2副井，副井，3井底车场；井底车场；4主要运输石门；主要运输石门；5阶段运输大巷；阶段运输大巷； 6回风井；回风井；7回风石门；回风石门；8回风大巷；回风大巷；9采区运输石门；采区运输石门；10采区下部车场底采区下部车场底板绕道；板绕道；11采区下部车场；采区下部车场；12采区煤仓；采区煤仓；13行行人进风巷；人进风巷；14运输上山；运输上山；15轨道上山；轨道上山；16上山上山绞车房；绞车房；17采区回风石门；采区回风石门；18采区上部车场；采

18、区上部车场；19采区中部车场；采区中部车场；20区段运输平巷；区段运输平巷；21下区段回下区段回风平巷；风平巷；22联络巷；联络巷；23区段回风平巷；区段回风平巷；24开切开切眼；眼；25采煤工作面采煤工作面1、运煤系统：、运煤系统：25201412105431 2、通风系统：新鲜风流从地面、通风系统：新鲜风流从地面123451115192025；污风；污风2317876排入大气。排入大气。 3、运料排矸系统：、运料排矸系统：2345911152325 4、排水系统：采掘工作面涌水，由区段运输平巷、采区上、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，由中央水泵房排到巷道的排水沟，自流到井底车场水仓，