采矿学介绍.doc

采矿学（SX051.2） 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1500米深度内，有多于56000亿吨；而73.5的储量在1000米以下。 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；2007年，预计能够达到25亿吨。 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（4.0 km）、小型（1.5 km）。（目前井田尺寸要求的变化，因单产的提高） 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、大褶曲、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） 倾斜（斜） 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、水平大巷、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。 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～1.3 m； （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10 m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； 图1-4 分 成 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； 图1-7 分 带 式 布 置 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3000 m～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5000 m，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） 复习思考题 1、说明煤田和矿区开发的概念。 2、绘图表示并说明下列井巷名称1 立井、暗立井；2 斜井、暗斜井；3 平硐、岩石平巷、石门；4 采区上山、采区下山。 3、绘图说明阶段和水平的概念。 4、阶段内的再划分有哪几种方式，各适用于何种条件 5、绘图说明矿井的主要生产系统。 14