中国矿业大学煤矿开采学电子教案1.docx

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中国矿业大学煤矿开采学电子教案1

采矿学（SX04—1.2）

主要参考书：

徐永圻，《煤矿开采学》，中国矿业大学出版社，1999年；

《煤矿地下开采方法》（85年版）以及《开采方法》（80年版），煤炭工业出版社。

绪论

煤是工业的粮食，在我国，一次能量消耗，煤炭占75%；产量世界之最，煤种多，储量大，在1000米深度内，有10000～20000亿吨；在1500米深度内，有多于56000亿吨；

一、煤炭的历史（地质学）

1、煤是由植物生成的

2、我国古代采煤的情况

春秋战国时期，就有煤炭的开采和利用。

石涅，涅石，石墨，石炭（炭）明朝时，才称煤炭。

记载的书，宋应星编著《天工开物》，地质、开拓、采煤、支护、通风、提升。

二、解放以后我国煤炭工业技术的发展

1、产量

49年，3243万吨；50年～52年，三年恢复时期，旧矿、旧设备、旧方法；

52年，6650万吨；

53～57年，第一个五年计划，中国经济形式变化最大。

57年，1.3亿。

58～62年，第二个五年计划，大跃进，浮夸风。

60年达到3.97亿。

采掘严重失调，62年，2.3亿。

63～65年，三年调整，产量2.1亿左右。

66～70年，第三个五年计划，70年3.5亿。

71～75年，第四个五年计划，75年4.8亿，76年，文革结束。

76～80年，第五个五年计划，77年5.5亿，78年6.18亿，79年6.35亿。

81～95年，第六、七、八个五年计划。

81年，6.2亿；82年，6.66亿；83年，7.14亿；84年，7.9亿；85年，8.7亿；86年，8.94亿；87年，9.28亿；88年，9.8亿；89年，10.5亿；90年，10.8亿；

90～95年，市场经济，产量在11～13亿之间。

2003年15.9亿，2004年19.5亿，2005年21.1亿，2006年，23.32亿；

2、单产及机械化水平

1）、建国初期，风稿落煤，人背，人拉，马拉，高强度体力劳动。

三年恢复时期，推行壁式采煤，使用刮板运输机和截煤机。

52年，4331吨/月.面。

机械化水平0.73%。

2）、第一个五年计划，引进苏联康拜因，在双鸭山岭西矿使用。

57年，5137吨/月.面，机械化水平4.12%

3）、64年，采用了浅截深滚筒式采煤机，可弯曲刮板运输机，采用摩擦式金属支柱，金属铰接顶梁，出现了正规普通机械化采煤工作面。

65年，6646吨/月.面，机械化水平8.23%。

4）、74年，我国煤炭系统成立了综合机械化采煤指挥部，引进了43套综采设备。

出现了综采机械化采煤工作面。

到78年，又引进100套综采设备和100套综掘设备（俗称双百套综合机械化设备）。

煤炭机械化水平和单产又上一新台阶。

79年，单产为11220吨/月.面；机械化水平达到32.3%。

从此正常向前发展。

到90年，全国统配煤矿单产16040吨/月.面。

其中综采45642吨，高档普采17540吨/月.面，机械水平达到65.1%。

5）、单产创记录情况

（1）、82年，大同同家梁矿创年产百万吨综采队。

到90年，已达到160队次为百万吨综采队，有连续保持9年时间，6年中，最高的产量达到180万年产。

目前，每年达到百万吨综采队的有35～45个队，并创造了放顶煤400万吨。

（2）、高档普采创单产最高达67万吨。

从82年到90年，有将近120个高档普采队超过30万吨。

（3）、炮采队也有达到50万吨的。

（4）、目前，已有许多高产高效工作面，年产1000万吨的（神华集团）。

6）、机械化水平高的局

内蒙的神华集团、山西的晋城、大同、潞安、山东的兖州、河南、河北、陕西等许多矿业集团公司的许多矿井，机械化程度都很高。

三、本课程的内容

1、煤矿开采学：

是研究煤矿开采技术的综合性科学。

2、内容：

地下开采、井田开拓、准备方式、采煤方法。

第一章煤矿开采的基本概念

§1.1煤田开发的概念

一、煤田和矿区

1、煤田：

由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带称～（自然形成）。

2、矿区：

开发煤田形成的社会组合称矿区（社会的）。

（目前，矿区和当时编书出版时的意义不一样，说明其区别）

煤田，面积大，储量多，大到数百、数千平方公里，多到数亿、数百亿吨。

小的，可以由一个矿区开发，大的,可以由几个矿区开发，有时，一个矿区还可以开发多个煤田。

北京矿务局（现在的京煤集团）开发两个煤田，如下图。

淮南矿区开发三个煤田：

舜耕山煤田，八公山煤田，潘谢煤田（书上图1-1）。

（也可以利用CAI课件中的图讲解）

二、井田

1、井田：

划分给一个矿井开采的那一部分煤田称为井田。

矿井：

组成矿区的社会单元（开发井田的社会组合）。

井田有多大？

矿区总体设计的关键。

（讲述普查、详查、精查之间的关系及内容）。

井田范围，走向长，大型（7.0km）、中型（4.0km）、小型（1.5km）。

倾斜宽（平面投影）。

2、煤田划分为井田的原则：

1）、充分利用自然条件划分。

利用大断层、褶曲、铁路、公路、河流、城镇等，如上图。

2）、有合理的尺寸

3）、有足够的储量。

与生产能力、服务年限有关。

4）、处理好相邻矿井之间的关系，如浅部、深部。

如下图。

3、煤田划分为井田的方法

1）、垂直划分。

切豆腐块

2）、水平划分。

以一定标高为界

3）、按煤组划分（近水平煤层情况）。

§1.2矿山井巷名称和井田内的再划分

一、矿山井巷名称

1、矿山井巷：

在地下开采中，为提升、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。

2、矿山井巷的分类

根据分类的不同，分成不同的类型。

（图1-3）

1）、按空间形态分：

垂直（立）

水平（平）

2）、按应用范围分：

（1）开拓巷道：

为全矿井或一个开采水平服务的巷道，如井筒、水平打巷、井底车场。

（2）准备巷道：

为一个采区或几个区段服务的运输、通风等巷道；

（3）回采巷道：

直接为采煤工作面服务的巷道。

倾斜（斜）

二、煤层的分类

根据分类的条件不同，按以下几种情况分类：

1）、按厚度分为：

（1）、薄煤层，厚度为可采厚度～1.3m；

（2）、中厚煤层，厚度为1.3～3.5m；

（3）、厚煤层，厚度为3.5～10m；

（4）特厚煤层：

厚度为10m以上。

（为什么这样分类？

）

2）、按倾角分为：

（1）、近水平煤层，倾角为00～120；

（2）、缓斜煤层，倾角为120～250；

（3）、倾斜煤层，倾角为250～450；

（4）急倾斜煤层，倾角为450～900。

（为什么这样分类？

）

3）、按煤层厚度的变化情况分为：

稳定煤层、较稳定煤层、不稳定煤层、极不稳定煤层。

（1）、稳定煤层：

在井田范围内，煤层全区发育，煤层厚度变化不大，全区可采；

（2）、较稳定煤层：

在井田范围内，煤层绝大部分发育，煤层厚度变化不太大，全区大部分可采；

（3）、不稳定煤层：

在井田范围内，煤层局部发育，煤层厚度变化较大，全区少部分可采；

（4）极不稳定煤层：

在井田范围内，煤层仅极少部分发育，煤层厚度变化极大，只为串珠状和鸡窝状的形态；

（为什么这样分类？

）

三、矿井生产能力与井型

1、矿井生产能力：

指矿井的设计年生产能力，单位用万t/a或Mt/a表示（矿井生产能力是设计计划任务书给定的，是系列化的，不能随便给定，如100万吨、75万吨，目前，按国际通用方法用Mt/a）。

2、井型：

按照矿井生产能力的大小不同，将其划分为不同的级别，以此定为不同的级别，成为不同的井型。

1）、小型井：

9、15、21、30（万t/a）；

2）、中型井：

45、60、90（万t/a）；

3）、大型井：

120、150、180、240（万t/a）；

4）、特大型井：

300、400、500、600、800、1000、1200、1500、2000、5000（万t/a）。

而1200、1500、2000、5000（万t/a）的矿井多数为露天矿井。

（转化成Mt/a）

四、露天矿开采与地下开采的概念

1、露天开采：

从散露的地表直接采出有用矿物的方法叫露天开采；（书上图1-2）

2、地下开采：

从地面开始掘进井硐通达有用矿体，然后采出它们，这样的方法称之为地下开采；（书上图1-3）

3、露天开采与地下开采相比较所具有的特点：

1）、优点：

（1）.产量大，一般可达500～1200万吨，有的可达5000万吨；

（2）.劳动效率高，一般为3.0～28.0吨/工，是井工开采的数倍，有的达到书十倍；

（3）.生产成本低，大约是井工开采的50%；

（4）.资源回收率高，达90%以上；

（5）.作业空间不受限制；

（6）.木材、电力消耗少；

（7）.建设速度快，产量有保证，生产安全，劳动条件好；

2）、缺点：

（1）.占用土地多，污染环境；

（2）受气候影响大；

（3）对矿床赋存要求严格。

五、井田内的再划分

1、非近水平煤层的划分：

1）、划分为阶段

阶段：

在井田范围内，按一定标高，沿倾斜方向每隔一定的距离，一般为500m～2000m，将井田划分为沿走向的若干个长条部分称为阶段；

2）、阶段内的划分：

（1）划分为采区

采区：

在阶段内，根据地质条件和设备水平等条件的不同，沿走向每隔1000m～4000m，划分成具有相对独立的生产系统的开采区域，叫采区，它是矿井生产的基本单元；（书上图1-5）

（2）划分为条带：

当煤层倾角比较小时，即小于150时，可以考虑采用倾斜长壁开采。

（图1-7）

条带：

在阶段内，根据地质条件和设备水平等条件的不同，沿走向每隔100m～350m，划分成可以进行开采的单元，每一个单元称为条带；

当井田的走向长度比较长时，每5～12个条带划分为一个区域，使其具有相对独立的生产系统，此区域也可以称为带区；

（3）划分为分段

分段：

当井田的走向长度比较短时，如达到4000m以下，并且沿走向没有沿倾斜方向的断层，则沿倾斜方向每隔100m～350m，划分成可以进行开采的单元，每一个单元称为一个分段；（图1-13）

3）、采区内的划分

划分为区段：

在采区范围内，按一定标高，沿倾斜方向每隔一定的距离，一般为100m～350m，将采区划分为沿走向的若干个长条部分，每一个部分称为区段；（书上图1-5）

2、近水平煤层的划分：

1）、划分为盘区

盘区：

在近水平煤层中，不能划分为阶段，在大致是煤层的倾斜方向上，在大约3000m～4000m的范围内，在中部布置开采水平大巷（可以有回风大巷），然后在大巷两侧沿大致走向方向，每隔1000m～4000m，划分成具有相对独立生产系统的单元，每一个单元称为盘区；（图1-8）（如果沿倾斜方向的距离大于5000m，可以考虑布置两条大巷）

2）划分为条带：

大巷两侧沿大致走向方向，根据地质条件和设备水平等条件的不同，沿走向每隔100m～350m，划分成可以进行开采的单元，每一个单元称为条带；（图1-7）

同样，与非近水平煤层相类似，当井田的走向长度比较长时，每5～12个条带划分为一个区域，使其具有相对独立的生产系统，此区域称为带区；

3）划分为分段

分段：

当井田的走向长度比较短时，如达到4000m以下，并且沿走向没有大致沿倾斜方向的断层，则沿倾斜方向每隔200m～350m，划分成可以进行开采的单元，每一个单元称为一个分段；

同非近水平煤层的情况一样，每一个分段布置一个工作面，沿走向从井田的一侧向另一侧推进、采煤，直到井田边界。

（图1-13）

4）、盘区内的划分

划分为区段：

在盘区范围内，沿大致倾斜方向每隔一定的距离，一般为150m～350m，将采区划分为沿走向的若干个长条部分，每一个部分称为区段；（同采区的情况）

3、划分成区域

在有些井田中，因为生产能力很大，面积也很大，不能够直接划分成阶段或盘区，而是划分成区域，每一个区域相当于一个小“井田”，煤炭的运输集中，而辅助生产各自独立。

（图1-16）