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煤矿开采的基本概念 河南理工大学 李东印,一、煤矿地下开采的特点,受资源赋存条件的制约 工作场所不断移动 复杂的生产和管理系统 必须设置人工构置物保护工作空间 安全问题突出,煤田（coal field）—在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带 矿区（mining area）—开发煤田形成的社会组合 井田(field)—划归一个矿井开采的一部分煤田或全部煤田,二、煤田、矿区和井田,,,,平面范围,垂直范围,开采对象,井田范围内，只拥有许可煤炭资源的开发权，而不含地面土地的使用权，也不包括井田范围内其它矿产资源的开发权井田范围三要素,三、矿井生产能力和井型 （designed mine capacity and production scale of mine）,矿井生产能力 — 矿井设计生产能力，万t /a即设计中规定矿井在单位时间（年或日）内采出的煤炭和其它矿产品的数量 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 矿井实际生产能力(practical capacity) 井型 — 根据矿井设计生产能力不同，分为大、中、小三类井型 生产能力（万t / a） 大型矿井：120、150、180、240、300、400、500及500以上 中型矿井：45 、 60 、90 小型矿井：9 、 15 、 21、 30,第1阶段,第2阶段,第3阶段,第1步：井田划分为阶段,特定的标高水平面称为开采水平，简称“水平”。

＋100,＋50,四、井田划分方法,,,某井田,方法1,第2步：阶段划分为采区,煤层,第1阶段,第2阶段,第3阶段,,,＋100,＋50,,,11采区,12采区,13采区,21采区,22采区,23采区,31采区,32采区,33采区,采区的服务年限一般为5年以上某井田,阶段的长度就是所在位置的井田走向长度方法1,井田,第1阶段,第2阶段,第3阶段,11采区,12采区,13采区,31采区,32采区,33采区,,,,,,,,,,采区式划分,方法1,第1阶段,第2阶段,第3阶段,第1步：井田划分为阶段,＋100,＋50,四、井田划分方法,,,某井田,方法2,第1阶段,第2阶段,第3阶段,第2步：井田划分为分带,＋100,＋50,,,某井田,方法2,,,,,,分带,煤仓,共用一个煤仓的多个分带组成的区域-带区,,分带运输巷,分带运输巷,集中运输巷,煤仓,大巷,煤层,方法2,盘区式的划分方法-煤层角度小,panel,方法3,四、井田划分方法,注意几个重要概念,阶段：按照某一标高划分的长条形区域阶段走向长和斜长 采区：阶段内划分的具有独立生产系统的更小单元，适合走向长壁开采 区段：采区用于布置工作面的更小单元。

分带：阶段内布置倾斜长壁工作面的单元 带区：共用一个煤仓的几个分带组成的单元 开采水平：井筒落底标高，布置井底车场和大巷，担负阶段运输任务 水平（level ）— 开采水平的简称 0、-200、-500水平、第一水平、第二水平 延伸理解：阶段高度和水平高度,五、巷道名称及分类,1、井巷名称 矿山井巷 — 为进行采矿，在地下开掘的井筒、巷道和硐室的总称 2、按倾角分类： 垂直井巷 倾斜井巷 水平井巷,垂直井巷,立井（竖井）— 在地层中开凿的直通地面的 垂直巷道 主立井（主井）:用于提升煤炭 副立井（副井）:用于行人、运料、通风、排放矸石 风井、排水井 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，直径小的溜井水平巷道,平硐 — 在地层中开凿的直通地面的水平巷道.(主平硐，副平硐) 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 平巷 - 无直接地面出口，沿煤层走向开掘的水平巷道 煤层平巷 — 开掘在煤层中的平巷 岩石平巷 — 开掘在岩石中的平巷,水平巷道,阶段大巷 — 为一个开采水平或阶段服务的水平巷道 阶段大巷： 阶段运输大巷 阶段回风大巷。

区段平巷 — 为一区段服务的水平巷道 区段平巷 ：区段运输平巷 区段回风平巷,倾斜巷道,斜井 —在地层中开凿的直通地面的倾斜巷道 主斜井:用于提升煤炭 副斜井:用于行人、提升矸石、通风 上山 — 位于开采水平以上，为本水平或采区服务的倾斜巷道 下山 —位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道 上山采区 — 位于开采水平以上的采区 下山采区 — 位于开采水平以下的采区,倾斜巷道,按层位分： 岩石上下山 — 布置在岩层中的上下山 煤层上下山 — 布置在煤层中的上下山 按用途分： 运输上下山 用于运煤 运料上下山 用于运料 分带斜巷： 运输斜巷 运料斜巷,1）开拓巷道（development roadway）：为全矿、一个水平或若干采区服务的井巷服务时间长1030a或以上 2）准备巷道（preparation roadway）：为一个采区服务的巷道在采区范围内，从掘好的开拓巷道至区段的通路T35a 3)回采巷道（gateway, entry）：为回采工作面生产直接服务的巷道T = 0.5-1.0a,按井巷作用和服务范围分：,,,矿井生产系统的概念,矿井生产系统,1）运煤系统 2）通风系统 3）运料排矸系统 4）排水系统 5）动力供应（电、压风） 6）通讯、监测系统,,巷道的施工顺序,工作面,采区上山,采区煤仓,大巷,副井,风井,关注重点： 2贯通1平行,主井,与井巷工程的关系,,小贯通,主副井工区,,,,,,平行作业,主副井工区,风井工区,,大贯通,贯通位置的选择,“一”或“T”,“责任心”与“工程质量”,,,,,,,,,,四、采煤方法,（一）采煤方法分类 采煤方法 —采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合。

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 Coal winning technology,水平分层,四、采煤方法分类,1、 壁式体系采煤法,long wall system coal winning method coal mining method 壁式体系采煤法一般特点: 工作面较长，80250m 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 工作面运煤的刮板输送机与工作面平行,采煤方法分类,按倾角分： 根据开采技术条件煤层按倾角分类： 地下开采 露天开采 近水平煤层 α 45° α 45° 近水平煤层采煤法 缓倾斜煤层采煤法 倾斜煤层采煤法 急倾斜煤层采煤法,采煤方法分类,按厚度分： 根据开采技术条件煤层按厚度分类： 地下开采 (m) 露天开采(m) 薄煤层 M3.5 M 10 薄及中厚煤层采煤法 厚煤层采煤法 分层开采 整层开采,采煤方法分类,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 blast-winning technology conventionally mechanized coal winnig technology Fully -mechanized coal winnig technology,采煤方法分类,按采空区处理方法分: （老塘） 垮落采煤法 gob、 goaf 、waste 刀柱（煤柱支撑）法 充填采煤法 按推进方向分: 走向长壁采煤法 long wall mining on the strike 倾斜长壁采煤法（俯斜，仰斜） Long wall mining to the dip or to the rise,单一长壁垮落采煤法,( a) 走向长壁， ( b) 倾斜长壁（仰斜）， ( c) 倾斜长壁（俯斜）,刀柱（煤柱支撑）法,采煤方法分类,按厚煤层分层方法分： 倾斜分层 水平分层 斜切分层 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。

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30）的分层，然后逐层开采倾斜分层,厚煤层分层间开采顺序：下行式和上行式 一般为下行式,水平分层与斜切分层,厚煤层整层放顶煤开采,厚煤层整层开采： 放顶煤开采 （3.55m）下限 long wall mining with sublevel caving,2、柱式体系采煤法,（短壁体系采煤法） pillar system coal winning method shortwall system coal winning method 房式采煤法 room,chamber mining 房柱式采煤法 room and pillar mining 特点： 煤房比较窄 57m 采掘合一 煤柱支撑顶板,房柱式采煤法,（二） 采煤方法的发展与应用,采煤工艺 1954年英国开始用长壁综合机械化采煤技术 上世纪80年代开始采用大功率、高可靠性的机电一体化综合机械化采煤技术 我国主要采用长壁体系采煤法 俄罗斯、乌克兰、波兰、德国采用长壁体系 美国、加拿大、澳大利亚、南非广泛采用柱式体系,五、《煤矿开采学》分支学科,(一) 矿山压力及其控制 rook pressure and control 矿山压力显现 strata behaviors 采场矿压 巷道矿压,五、《煤矿开采学》分支学科,(二) 开采方法及采煤工艺 井巷布置 shaft and roadway layout 开采部署 采煤工艺 （三）采矿系统工程 用系统工程的方法解决采矿的问题,。