煤矿开采学教案Word格式.docx
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重点是矿山井巷名称及井田内划分,难点是矿井生产的基本概念。
第一节煤田开发的概念
煤田、矿区、井田的概念
矿井设计生产能力、核定生产能力,矿井年产量,井型的概念
露天开采、地下开采的概念
第二节矿井井巷名称及井田内划分
井巷名称
井田划分为阶段、条带、盘区
阶段内划分为采区(或分段、条带)
采区内划分为区段的划分方式
阶段与水平的区别和联系
第三节矿井生产的基本概念
矿井开掘顺序
矿井主要生产系统:
运煤、通风、运料、排矸、排水、供电系统(动画演示)
开拓巷道、准备巷道、回采巷道的概念与范围
第二章
采煤方法的概念和分类
一、学习目的与要求:
通过本章学习,要求学生了解采煤方法的概念、分类及两大体系采煤方法的基本特征。
二、本章重点与难点:
采煤方法的概念。
三、授课内容:
第一节采煤方法的概念
采场、采煤工作面(动画演示)
采煤工艺、采煤系统
采煤方法
第二节采煤方法的分类及应用
采煤方法的分类(表2-1、图2-1)
两大体系采煤方法的主要类型与基本特征:
1、壁式体系采煤法
主要类型:
(1)薄及中厚煤层单一长壁采煤法:
走向长壁采煤法、倾斜长壁采煤法(图2-2、2-3)
(2)厚煤层分层采煤法:
倾斜分层下行垮落采煤法、倾斜分层上行充填采煤法、水平或斜切分层下行垮落采煤法(图2-4)
(3)厚煤层整层采煤法等:
大采高一次采全厚采煤法、综采放顶煤采煤法(或普、炮采放顶煤采煤法)、伪倾斜柔性掩护支架采煤法
基本特征:
(1)通常具有较长的采煤工作面长度
(2)采煤工作面两端至少各有一条巷道用于通风与运输
(3)随着采煤工作面推进有计划的处理采空区
(4)采下的煤炭沿平行于采煤工作面的方向运出采场
2、柱式体系采煤法
房式采煤法、房柱式采煤法(图2-5)
(1)一般采煤工作面长度不大,数目多,采、回设备合一,设备自行
(2)采煤工作面通风条件较差
(3)矿压显现较弱,可不处理采空区
(4)采场内煤炭运输方向垂直工作面
第三章
单一走向长壁采煤法采煤工艺
采煤工艺是采煤方法的两个组成部分之一。
通过学习,学生要深刻理解炮采、普采、综采采煤工艺的定义,各种采煤工艺的主要工序过程、具体要求与适用条件,掌握采煤工作面工艺设计与作业规程的编制方法。
能够根据具体条件熟练运用本章内容选择正确的采煤工艺,编制采煤工作面工艺设计与作业规程。
本章重点、难点:
采煤工艺的主要工序过程、作业规程的编制方法
第一节
爆破采煤回采工艺
一、爆破落煤
1、工序:
打眼,装药,添炮泥,联炮线,放炮。
要求:
采用不同的参数。
2、炮眼布置:
单排眼对眼
双排眼三花眼
三排眼三角眼
3、炮眼角度
4、炮眼深度:
大于进度,进度0.8;
1.0;
1.2。
5、装药量:
150~600g/每孔
6、爆破方法:
串连法。
二、装煤与运煤
1、装煤:
爆破装煤,人工装煤,机械化装煤。
2、运煤:
SGW—40或SGW—44型刮板运输机。
移动千斤顶一台/6m,机头机尾各3台。
三、支护与采空区处理
1、支护
顶梁:
铰接顶梁、∏型钢梁、十字顶梁
支柱:
金属支柱、单体液压支柱
支架布置形式:
正悬臂齐梁直线柱、错梁三角柱(图3-5)
控顶距:
最小控顶距、最大控顶距
加强支架:
从柱、密集支柱、木垛、斜撑、切顶墩柱(图3-6)
2、采空区处理
全部垮落法(图3-7)
回柱放顶方式:
绞车、人工
回柱放顶顺序:
由下而上、由采空区向煤壁方向
第二节
普通机械化回采工艺
一、工作面布置及设备(图3-8)
二、单滚筒采煤机工作方式
(一)滚筒位置与旋转方向
(图3-10)
左工作面、右螺旋滚筒、顺时针旋转:
稳定、震动小、利装煤、安全、产尘小
(二)割煤方式
1、双向割煤、往返一刀
(图3-8、3-11):
中厚煤层常用
2、∞字形割煤、往返一刀(图3-12):
3、单向割煤、往返一刀
(图3-13):
较薄煤层常用
4、双向割煤、往返二刀
(图3-14):
又称穿梭割煤,薄煤层常用
(三)进刀方式
1、直接推入式
(图3-9)
2、中部斜切进刀(即∞字形割煤)(图3-12)
3、端部斜切进刀:
割三角煤
(图3-15)、留三角煤
(图3-16)
三、单体支架布置方式
1、单体支架布置方式:
齐梁直线柱(正悬臂支架)(图3-18)、错梁三角柱(正、倒悬臂支架相隔)
2、端头支护
四、普采面工艺参数分析
支护强度、支护密度、排距、柱距
第三节
综合机械化回采工艺
一、双滚筒采煤机工作方式
(一)滚筒旋转方向
右滚筒、右螺旋、顺时针旋转:
稳定、震动小、利装煤、安全、产尘小
左滚筒、左螺旋、逆时针旋转
前滚筒、割顶煤;
后滚筒、割底煤。
特殊情况,可相反。
1、往返一次割二刀:
双向割煤、端部斜切进刀,条件顶板稳定
2、往返一次割一刀:
单向割煤、中部或端部斜切进刀,条件顶板不太稳定
1、直接推入式:
不常用(图3-9)
2、中部斜切进刀:
常用
(图3-26)
割三角煤(图3-25)、留三角煤(图3-16)
4、滚筒转入法进刀:
不常用(图3-27)
二、移架方式:
顺序移架、分组间隔移架、成组顺序移架
三、工序配合方式:
及时支护方式、滞后支护方式
四、综采设备配套参数分析
1、尺寸配套关系
采煤机最大采高、支架最小支撑高度、下切量、底托架高度、摇臂升角
2、综采设备横向配套尺寸
3、设备选择与生产能力配套:
采煤机、输送机、支架、运输系统能力、供风量校核
第四节其他条件下机采的工艺特点
一、薄煤层机采的特点
双滚筒,功率不小,薄机身,破岩力较强。
骑溜式——类似普通采煤机,适用M>
0.8~0.9m;
爬底式——机身在滚筒侧,M=0.6~0.8m,前底后顶;
滚筒转向——对滚;
运输机——转型,双边链,矮机身;
“三股道”控顶距——人行道,机道,割煤道,尽量减少控顶距,滞后支护。
二、大采高综采的工艺特点
3.5m~5.0m,分层和放顶都不太适合,支架容易歪斜,扭转,倒架,容易出现大面积片帮。
保护支架措施:
加强司机培训;
煤壁要直,输送机要防滑;
适度带压移架;
过构造有措施
防片帮措施:
调整工作面推进方向,推进方向和节理方向一致或交小角有利;
用木锚杆加固煤壁;
树脂固结
三、大倾角机采的工艺特点:
防止输送机下滑和液压支架防滑措施
1、运输机防滑:
防止没煤矸进入底槽;
工作面适当伪斜;
自上而下,单向移溜,下行割煤,上行装煤移溜;
单体柱固定机头;
锚固装置不能同时挪开。
2、液压支架防倒:
自下向上移架,防采空区矸石下冲支架尾部;
间隔移架,并使支架保持适当迎山角;
确保工作面下端头排头支架的稳定。
3、采煤机防滑:
>
16°
时,设液压安全绞车;
采用无链牵引采煤机,本身防滑;
轻型采煤机设简单防滑杆;
倾角较小时采煤机应具备下滑闭锁功能,以防溜子刮动采煤机。
四、综采面调斜及旋转工艺
1、确定方案:
选择煤层稳定,不受采动影响,构造少,无老巷的快段,一般应以机头端为中心,旋转机尾端。
2、顶板管理:
采用虚旋转中心法,实质是靠近端头的支架走一个小弧线。
3、调斜工艺:
从长刀逐渐变为短刀,最后调直运输,调正支架,进入下一个转角工程,小角度的旋转叫调斜,转角45°
—90°
叫旋转。
适用条件:
局部地质变化,回收边角煤。
主要目的:
减少搬家次数。
第五节采煤工艺方式的选择
炮采、普采、综采的适用条件及选择
第六节回采工艺的特殊技术措施
一、回采工作面过地质构造的技术措施
一般措施:
炮采;
把断层留在煤柱中;
调斜;
工作面甩掉一部分;
搬家
(一)回采工作面过断层,不搬家,因为搬家费太高,又得停产。
条件:
断层落差≤煤层厚度
断层落层<
煤厚与最小采高之差,则不挑顶,不卧底;
否则,挑顶卧底;
采煤机割或放炮
挑顶卧底时需注意:
调整方向,工作面与断层走向夹角≮20o~30o预先逐步减小采高。
(二)综采面过其它地质构造
1、过陷落柱(直径<
30m)>
30m时,搬家。
措施:
1)控制爆破,采煤机清矸,清矸石后马上转移架,小步距循环。
2)以最小采高通过。
3)陷落柱范围内支架相对滞后。
2、过褶曲带
当褶曲较大时,工作面推进方向应垂直于背向斜轴。
(三)综采面过旧巷道
二、综采面的拆迁与安装
(一)拆迁
1、顶板控制:
金属网加木板梁;
金属网加钢丝绳;
金属网加锚杆------推荐
2、拆除方法:
端头平巷,挑高,装平板车外运;
工作面支架托地板,或者上机槽滑板;
拆除方向灵活掌握
(二)安装
1、开切眼断面扩大及支护
扩大:
一次扩完、边装边扩
支护:
网加棚子、网加锚杆
2、组装:
地面、上出口
3、设备进工作面的方法:
拖底板;
轨道滑板;
机槽滑板;
单轨吊
※现场最常用的是平板车进工作面方式
4、安装顺序:
前进式——安装顺序与运送方向一致;
后退式
第七节
回采工作面工艺设计
采煤工艺设计即合理选择工作面参数、设备、工艺参数,编制采煤工作面作业规程
一、工作面参数确定
1、机采面开机率
2、机采面生产能力
3、工作面合理长度确定
二、作业规程编制的内容与步骤
1、工作面概况
2、地质条件
3、采煤方法
4、循环作业图、劳动组织表、技术经济指标表
5、安全技术措施
三、循环作业图表的编制
1、循环、循环作业、正规循环作业、正规循环率
2、循环方式:
单、多循环
3、作业方式:
一昼夜内采煤班和准备班的配合方式
两采一准、边采边准、三采一准、两班半采煤半班准备、四班交叉作业
4、工序安排
顺序作业(流水作业)、平行作业、顺序作业与平行作业
5、劳动组织
分段作业、追机作业、分段接力追机作业
6、循环作业图(以图3-59为例,动画演示)
a.以工作面长度为纵坐标、时间(24小时)为横坐标
b.在图上用不同符号表示各工序在工作面的位置和起止时间
c.超前工序在左、滞后工序在右
d.在图下用不同符号注释说明各工序含义
该图反映循环方式、作业方式、工序安排、劳动组织等内容
7、技术经济指标表
a.工作面参数、工效、采出率、循环数、循环率
b.煤厚、倾角、可采储量
c.主要设备及其参数
d.材料消耗:
坑木、火药、金属网等
e.采煤方法、顶板管理等
第四章单一走向长壁采煤法
单一走向长壁采煤法是最简单的、我国应用最广的采煤方法,和后面的有关采煤方法有一定的联系。
通过学习,要求掌握单一走向长壁采煤法的采煤系统,能够根据具体条件熟练选择应用该采煤方法。
本章重点难点:
重点是采准顺序、生产系统;
难点是区段平巷布置,采场通风方式
第一节示例
一、适用条件
二、布置顺序(图4-1)
三、生产系统
运煤、运料、排矸、通风、供电、压气、供水系统(图4-1)
四、各类巷道
回采巷道、准备巷道的定义与范围定义与范围
第二节采煤系统分析
一、区段参数
区段斜长、区段走向长度(图4-1)
二、区段平巷坡度与方向
运输平巷、回风平巷坡度与方向(图4-2、4-3)
三、区段平巷布置
区段平巷单巷布置、双巷布置(图4-4、4-5)
四、对拉工作面
对拉工作面实质、通风方式、上、下工作面错距(图4-6)
五、回采顺序
后退式、前进式、往复式、旋转式(图4-7)
六、区段无煤柱护巷
沿空留巷、沿空掘巷(图4-7、4-8、4-9)
七、采场通风方式
U型、Z型、Y型、H型、W型通风方式(图4-10)
八、构造影响下区段平巷布置
断层影响下区段平巷布置(图4-11)
陷落柱影响下区段平巷布置(图4-12)
第三节单一走向采煤法的应用
顶板易于冒落的缓倾斜、倾斜的薄、中厚及厚煤层(5.5m以下)。
第五章
倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法
倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法是我国重要的采煤方法之一,通过学习,要求学生掌握该采煤法的概念、采煤工艺特点,能够根据具体条件熟练选择应用该采煤方法。
本章重点:
重点是该采煤法的巷道布置与生产系统、回采工艺特点;
难点是采煤系统分析
授课内容:
一、采区巷道布置
分层同采时巷道布置(图5-1)
分层分采时巷道布置(图5-10)
二、巷道掘进布置顺序
运煤、运料、排矸、通风系统(图5-1)
四、采掘接替
第二节采煤系统分析
一、区段分层平巷布置
倾斜式:
内错式、外错式、水平式、垂直式
(图5-3)
二、区段集中平巷布置
区段集中平巷布置方式:
一煤一岩(图5-1)、机轨合一(图5-4)
区段岩石集中平巷位置:
距煤层底板垂直距离h(图5-5、5-6)、压力传递影响角φ
区段分层平巷与集中平巷间的联系方式:
石门、斜巷、溜煤眼(图5-7)
三、无区段集中平巷布置
无区段集中平巷布置与有区段集中平巷布置的区别(图5-10)
四、跨上山回采时的巷道布置
有区段岩石集中平巷跨上山回采后的巷道布置与生产系统(图5-9)
无区段岩石集中平巷跨上山回采后的巷道布置与生产系统(图5-10)
五、无煤柱护巷时的巷道布置等
沿空留巷、沿空掘巷(图5-11)
第三节采煤工艺特点
一、顶分层特点
(一)人工假顶
1、假顶材料:
竹笆式,便宜,只能铺底网,寿命短;
金属网,强度高,耐腐蚀,寿命长;
塑料网,不粘手,工人不累,抗控强度高,抗剪差,延伸率大,成本高,容易出网兜
2、假顶形式:
底网、顶网
顶网优点:
1)不必把底煤全部清净即可挂网,及时支护,顶分层即可受益。
2)窜矸少,回柱方便。
3)本层浮煤在下分层可采出。
4)支柱工艺简单。
采面铺顶网方式:
长边平行于工作面
综采铺顶网方式:
长边垂直于工作面
(二)再生顶板:
灌浆、人工假顶
二、假顶下回采特点:
(一)支护及顶网管理
周期来压不明显,但破碎,
浅截深,支柱,正倒悬臂错深齐柱式,或长梁对棚。
综采,支架一般为掩护式或支撑掩护式,擦顶带压移架,滚筒距网>
100mm
(二)放顶
切顶好,最后一排的处理:
斜撑,抬棚,防止悠架
(三)分层采高控制
间隔30~50m打钻向下,分层厚度综采<
3.2,一般3.0m
普采<
2.4,一般2.0m
三、适用条件
煤层顶板不十分坚硬易于跨落,直接顶具有一定厚度的缓斜及倾斜厚煤层(不能放顶煤的,不能一次采全高的)。
自燃问题比较严重,假顶工作量大,巷道复杂,维护较困难。
<
5.5m一次采全厚,〉5.5m放顶煤。
内容用小四号宋体。
第六章
倾斜长壁采煤法
倾斜长壁采煤法是我国重要的采煤方法,通过学习,要求学生掌握倾斜长壁采煤法的概念、巷道布置特点、采煤工艺特点,能够根据具体条件熟练选择应用该采煤方法。
重点是倾斜长壁采煤法采煤系统和巷道布置特点;
难点是条带斜巷布置及联系方式、矿压显现及支护特点
第一节示例
一、单一倾斜长壁采煤法采煤系统
巷道掘进布置顺序(图6-1)
生产系统:
运煤、通风、排水、排矸、运料系统(图6-1)
二、倾斜分层倾斜长壁下行垮落采煤法采煤系统
巷道掘进布置顺序(图6-2)
运煤、运料、通风系统(图6-2)
三、倾斜长壁采煤法的巷道布置特点
倾斜长壁采煤法回采巷道直接与运输回风大巷连接,回采巷道沿倾斜方向布置,工作面沿水平布置,沿倾斜方向推进。
一、仰采与俯采(图6-3)
仰斜——顶板稳定,顶板淋水较大,易自燃,需采空区灌浆。
俯斜——煤厚及倾角较大,易片帮,瓦斯大,易自燃,注氮。
〈12º
时无所谓,可上、下山。
二、对拉工作面
对拉工作面巷道布置、适用条件(图6-1)
三、回采顺序
后退式、前进式、往复式(图6-4)
四、分带斜巷布置及其联系方式
分带岩石集中斜巷布置(图6-2)
分带岩石集中斜巷与分层斜巷联系方式:
联络斜巷、溜煤立眼
五、生产系统
系统简单,辅助运输比较困难,单轨吊车、卡轨车、齿轨车设备费高。
小绞车倒短,但还是技术经济效果比较好的一种。
通风方式也有U,Z,Y,W,H等方式。
回风大巷可设在采区上部边界。
最好还是靠近运输大巷。
第三节采煤工艺特点
一、矿压显现及支护特点(图6-5、6-6)
架型移架顶板架尾窜矸等。
仰斜:
工作面太长,煤壁片帮,运输机开不起来,移架困难,采用小步距多次移架方式,采用大拉力推移千斤顶。
选掩护式或支撑掩护式。
俯斜:
选架,顶架后壁加长,防止冲掩护架。
带压移架,梁尾拱起。
二、回采工艺特点(图6-7、图6-8)
工作面没水。
但下山采空区需设泵排水。
机身有向采空区反倒的趋势,截深不足,煤入槽底,易短链。
易震动,导向管易破碎。
装煤困难,机组易掉道或断牵引链,导向装置磨损严重,以上问题的处理有一些土办法,效率并不好。
挺困难,关键应从设备设计上解决问题。
第四节适用条件及评价
一、评价在地质条件适宜的煤层中,有如下的优点:
1、布置简单,工程少,维护少,投产快。
2、运输简单,运费低。
3、工作面易等长,可布置对拉工作面。
4、风路短。
5、成本低,效果显著。
缺点:
辅助运输困难,运煤设备无专门的设计,大巷装车点多。
二、适用条件:
1.〈12º
2、采取有效措施时可用于12º
~17º
,但是否走向长壁,要比较。
第七章
放顶煤采煤法
放顶煤采煤法是我国重要的和热点采煤方法,通过学习,要求学生掌握放顶煤采煤法的实质,采煤工艺特点,能够根据具体条件选择应用该采煤方法。
重点是该采煤法的类型、工艺特点;
难点是放顶煤工艺参数选择确定
第一节基本特点及类型
一、放顶煤采煤法的特点:
采底层,上部冒落放出,高位、中位、低位,过程,不充分碎裂体,较充分,冒落放出;
实质:
矿压作用、支架支撑
二、放顶煤采煤法的类型:
(图7-1、7-2)
一次采全厚放顶煤采煤法、预采顶分层放顶煤采煤法、预采中间分层放顶煤采煤法、倾斜分段放顶煤采煤法
第二节放顶煤开采支护设备
综采放顶煤支架:
单输送机高位放顶煤支架(图7-3)、双输送机中位放顶煤支架(图7-4)、双输送机低位放顶煤支架(图7-5)
第三节矿压显现特点及顶煤破碎机理
放顶煤矿压显现特点及顶煤破碎机理(图7-6、7-7)
顶煤破坏分区:
完整区、破坏发展区、裂隙发育区、破碎放出区(图7-8)
第四节放顶煤工艺特点
一、顶煤放出规律
放出椭球体、松动椭球体,放出漏斗、移动漏斗(图7-9)
放煤口间距与放煤效果
(图7-10、7-11)
二、放顶煤工艺
放顶煤步距:
一采一放、两采一放、三采一放(图7-12)
放顶煤方式:
单轮、顺序放煤,单轮、间隔放煤(图7-13)
多轮、顺序放煤,多轮、间隔放煤
第五节采煤系统分析
一、回采巷道布置
一般三巷布置,偏E型通风方式(图7-14)
二、放顶煤损失
初采损失、末采损失、端头损失、放顶煤工艺损失
第六节适用条件及评价
该采煤法的优点:
单产高、效率高、成本低、巷道掘进率低、维护费用少、搬家费用少、技经效果显著、对煤层厚度变化及地质构造适应性较强。
该采煤法的缺点:
煤损多、煤尘大、瓦斯易积聚、易发火的问题。
厚煤层、中硬、缓斜、地质构造较复杂、不易自然发火的煤层。
第八章
急斜煤层采煤法
要求学生了解急斜煤层采煤法的特点与主要类型,掌握伪斜柔性掩护支架采煤法,能够根据具体条件选择应用该采煤方法。
急斜煤层采煤法的主要类型
本章难点:
伪斜柔性掩护支架采煤法
急斜煤层采煤法的特点(图8-1)
急斜煤层采煤法的主要类型:
一、急斜煤层走向长壁采煤法
倒台阶采煤法(图8-2)
俯伪斜走向长壁采煤法(图8-3)
机采工艺走向长壁采煤法(图8-6、8-8、)
二、俯伪斜柔性掩护支架采煤法
采煤系统(图8-9)
柔性掩护支架结构(图8-10)
回采工艺(图8-11、8-12、8-13、8-15、8-16)
评价及适用条件
三、分层采煤法
水平分层采煤法与斜切分层采煤法(图8-24、8-25、8-26)
四、水平分段放顶煤采煤法
综采放顶煤采煤法(图8-27、8-28)
滑移支架放顶煤采煤法(图8-29)
五、仓储采煤法(图8-32)
第九章
柱式体系采煤法
学习目的与要求:
通过多媒体及教学录像片,使学生了解柱式体系采煤法的采煤工艺,柱式体系采煤法的特点,该采煤法的优缺点及应用。
本章为了解性内容。
本章重点及难点:
柱式体系的房式、房柱式采煤法的特点
柱式体系采煤法的间
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