份采煤专业教案.docx

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份采煤专业教案

采煤专业6月份培训教案

§1.0煤碳基础知识

一、我国煤炭资源分布（了解内容）

我国是世界上煤炭产量最多的国家，2006年煤炭产量为23.5亿吨；煤炭资源丰富，全国绝大多数省市区都有不同数量的煤炭资源分布，已知的含煤面积约为55万平方公里，累计探明总储量为78223.4亿吨。

仅次于俄罗斯，居世界第二位。

据预测，我国煤炭资源远景储量为50592亿吨；保有储量为10025亿吨。

仅次于俄罗斯、美国，居世界第三位。

我国的三大聚煤期：

石炭二叠纪、侏罗纪、第三纪。

根据地质构造带为界，全国划分为五个聚煤区：

1.华北聚煤区：

包括山西、山东、河北、河南、甘肃、陕西、内蒙古大部、江苏北部、辽宁和吉林南部。

其煤炭资源量占全国总煤炭资源量的53％。

2.西北聚煤区：

包括新疆、青海、宁夏、内蒙古西部。

其煤炭资源量占全国33％。

3.东北聚煤区：

包括辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古东部。

其煤炭资源量占全国8％。

4.华南聚煤区：

包括贵州、广西、广东、海南、湖南、湖北、重庆、江西、福建、江苏和安徽南部、四川和云南大部。

其煤炭资源量占全国5.9％。

5.滇藏聚煤区：

包括西藏、青海南部、四川和云南西部。

煤炭资源量占全国0.1％。

二、煤炭资源赋存的主要特点：

1.成煤地质年代长。

从早古生代至第四纪，均有煤炭沉积。

具有工业价值煤层形成始于早石炭世，成煤期自老到新有：

早古生代、早石炭世、早二叠世、石炭二叠纪、晚二叠世、晚三叠世、早侏罗世、中侏罗世、白垩纪、第三纪、第四纪等十一个地质年代。

2.地质构造多，煤层赋存条件多样

按煤层厚度分：

薄煤层占17.36％，中厚煤层占37.84％，厚煤层占44.80％。

按煤层倾角分：

缓倾斜煤层占85.95％，倾斜煤层占10.16％，急倾斜煤层占3.89％。

我国资源赋存特点是缺油、少气、富煤。

全国石油、天然气探明储量仅占化石能源探明储量的6%，其余94%为煤炭。

煤炭1000米以浅保有储量约1万亿吨，其中探明可采储量1145亿吨。

煤层气35万亿立方米。

按目前生产和消费水平，可以开采使用100年以上。

而石油可采储量只有38亿吨，可采年限仅20年；天然气总资源量为38万立方米，探明剩余可采储量可开采37年。

三、煤的形成

在显微镜下观察，可以发现：

煤是由高等植物转化而来的。

1．成煤植物：

植物分为低等植物和高等植物。

由低等植物形成的煤称为腐泥煤；由高等植物形成的煤称为腐植煤。

目前开采主要是腐植煤。

2．成煤作用：

煤由植物经过漫长极其复杂生物化学、物理化学作用转变而成的。

成煤作用分为两个阶段：

泥炭化阶段、煤化阶段。

四、成煤的必要条件

1．植物条件：

植物是成煤的原始物质。

2．气候条件：

潮湿、温暖的气候是成煤的必要条件。

3．地理条件：

发生大面积沼泽化的自然条件。

4．地壳运动条件：

地壳大幅度快速下沉。

五、煤的工艺性质

1．煤的工业分析：

煤的工业分析是评价煤质的基本依据。

包括测定煤的水分、灰分、挥发分和计算固定碳等四个项目。

①水分：

分为内在水分和外在水分。

外在水分很容易蒸发。

②灰分：

煤燃烧后的残留物质。

灰分是煤中的有害物质，灰分越高，煤质越差。

按照灰分高低将煤分为六级。

特低灰煤（小于5.00％）、低灰分煤（5.01～10.00％）、低中灰煤（10.01～20.00％）、中灰分煤（20.01～30.00％）、中高灰分煤（30.01～40.00％）、高灰分煤（40.01～50.00％）。

③挥发分：

反映煤中有机质性质，煤的变质程度。

④固定碳：

焦渣减去灰分。

2．粘接性：

它是评价焦煤、动力煤的主要指标。

包括粘接指数、胶质层最大厚度、奥－阿膨胀度。

3．煤的发热量：

单位质量的煤完全燃烧产生的热量。

按照煤的发热量高低将煤分为六级。

低热值煤（8.50～12.50MJ/kg）、中低热值煤（12.51～17.00MJ/kg）、中热值煤（17.01～21.00MJ/kg）、中高热值煤（21.01～24.00MJ/kg）、高热值煤（24.01～27.00MJ/kg）、特高热值煤（大于27.00MJ/kg）。

六、最新煤炭分类国家标准：

将煤炭分为14类。

分别是：

无烟煤（WY）、贫煤（PM）、贫瘦煤（PS）、瘦煤（SM）、焦煤（JM）、1/3焦煤（1/3JM）、肥煤（FM）、气肥煤（QF）、气煤（QM）、1/2中粘煤（1/2ZN）、弱粘煤（RN）、不粘煤（BN）、长焰煤（CY）、褐煤（HM）。

七、煤层分类

1．煤层按厚度分类

①薄煤层：

地下开采厚度在1.3m以下，露天开采在3.5m以下的煤层。

②中厚煤层：

地下开采厚度在1.3m～3.5m，露天在3.5m～10m的煤层。

③厚煤层：

地下开采厚度在3.5m以上，露天在10m以上的煤层。

2．煤层按倾角分类

①近水平煤层：

地下开采倾角在8º以下，露天倾角在5º以下煤层。

②缓倾斜煤层：

地下开采倾角在8º～25º，露天倾角在5º～10º煤层。

③倾斜煤层：

地下开采倾角在25º～45º，露天倾角在10º～45º的煤层。

④急倾斜煤层：

地下或露天开采倾角在45º以上的煤层。

3．煤层按稳定性分类

①稳定煤层：

煤层厚度变化很小，变化规律明显，煤层结构简单或较简单，全区可采或基本可采的煤层。

②较稳定煤层：

煤层厚度有一定变化，变化规律较明显，煤层结构简单至复杂，全区可采或大部分可采，可采范围内厚度变化不大的煤层。

③不稳定煤层：

煤层厚度变化较大，变化规律不明显，煤层结构较复杂至复杂煤层。

④极不稳定煤层：

煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段分布零星的煤层。

4．煤炭按煤的含碳量和煤化程度分类

⑴硬煤（含无烟煤、烟煤）　⑵褐煤　⑶泥炭。

①无烟煤:

含碳量90％～98％，煤化程度较高，挥发分低，密度大，燃点高，无粘结性，燃烧时多不冒烟。

②烟煤：

含碳量75％～90％，煤化程度低于无烟煤高于褐煤，特点是挥发分产率范围宽，不结焦与强结焦均有，燃烧时有烟。

③褐煤：

含碳量60％～75％，煤化程度低，特点是外观多为褐色，光泽暗淡，含有较高内在水分和不同数量腐植酸。

④泥炭：

含碳量50％～60％，高等植物遗体，在沼泽中经泥炭化作用形成的一种松散富含水分的有机质堆积物。

八、煤炭开采带来的主要问题

1．资源有限，不可再生。

2．开采利用过程中带来的环境污染与生态破坏。

3．开采与利用的经济效益和社会效益。

4．煤炭开采中的安全问题。

5．煤炭工业的可持续发展问题。

九、我国煤炭工业发展历程（了解内容）

煤炭的用途：

工业动力、火力发电、化学工业原料、民用燃料。

我国煤炭开采历史悠久，距今有6800+/-150年的历史。

公元前2700年黄帝时代，中国出现了早期的采矿业，春秋战国时期（公元前500年）煤炭成为重要商品；17世纪中叶，宋应星编著了世界上第一部记录煤炭开采的技术著作《天工开物》。

1949年全国煤炭产量为0.32亿吨，2002年全国原煤产量为13.93亿吨。

其中：

国有重点煤矿生产7.12亿吨，国有地方煤矿生产2.63亿吨，乡镇煤矿生产4.18亿吨；2004年全国原煤产量达到19亿吨；2006年全国原煤产量达到22.5亿吨。

我国煤炭开采技术经历了七个阶段：

手镐采煤—风镐采煤—爆破采煤—普通机械化采煤（普采）—高档普通机械化采煤（高档普采）—综合机械化采煤（综采）—综合普通机械化放顶煤采煤（综放）。

2005/2006年我国能源生产、消费构成。

能源生产/消费构成

单位

05年

06年

标准煤国内生产总量以能源生产总量为100

万吨

100

100

煤炭

%

68.5/65.3

70.7/66.1

石油

%

19.4/24.3

17.2/23.4

天然气

%

3.3/2.7

3.2/2.7

水力发电

%

8.7/7.7

8.9/7.8

据专家分析，2050年我国能源结构中煤炭仍将占50%以上。

十、教学重、难点与学习方法（了解内容）

1．教学重、难点

§1井田开拓基本知识：

井田内再划分、矿井储量、生产能力和服务年限

§2井田开拓方式：

平峒、斜井、立井、综合开拓；井筒形式分析与选择。

§3井底车场：

井底车场调车方式及通过能力、井底车场形式及其选择。

§4井田开拓的基本问题：

井筒的数目及位置、开采水平的划分、开采顺序、采掘关系与三量管理、水平大巷布置、矿井开拓延深、矿井技术改造。

§5采煤方法概述：

采煤方法概念及其分类、采煤方法的选择、采煤方法发展方向。

§6采煤工作面矿山压力基本规律（选）：

矿山压力基本概念、采煤工作面围岩移动特征、采煤工作面矿山压力显现规律。

§7缓斜倾斜煤层走向长壁采煤法采煤系统：

单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采煤系统、煤层群走向长壁采煤法采煤系统、采区车场形式。

§8近水平煤层走向长壁采煤法采煤系统（选）：

井筒数目及位置、开采水平划分。

§9长壁采煤法采煤工艺：

炮采工艺、普采工艺、综采工艺、其他条件下机采工艺、倾斜长壁采煤法采煤工艺特点、采煤工艺特殊技术措施、采煤工艺方式选择。

§10采煤工作面生产技术管理：

生产组织管理、技术管理、质量管理、安全管理。

§11厚煤层放顶煤采煤法（选）:

基本特点及类型、放顶煤支护设备、放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎规律、放顶煤采煤工艺、厚煤层放顶煤采煤法技术发展展望。

§12急斜煤层采煤法：

开采特点、采区巷道布置方式、走向长壁采煤法、伪斜柔性掩护支架采煤法、水平分段放顶煤采煤法、水平分层及斜切分层采煤法、仓储采煤法。

§13柱式采煤法（选）:

柱式采煤工艺、柱式采煤法特点及适用条件。

§14其他采煤法（选）:

“三下一上”采煤方法、水力采煤法、水砂充填采煤法、深井采煤、煤炭地下气化。

§15矿井开采设计：

设计依据、程序和内容、设计方法、矿井开拓设计示例。

§16采区方案设计：

采区设计依据、程序、步骤和内容、采区参数的确定。

§17采区车场轨道线路设计：

轨道线路设计基础、采区下、中、上部车场设计。

§18采区峒室设计：

采区煤仓、采区绞车房、采区变电所、采区水泵房设计。

§1.1井田开拓基本知识

§1矿井生产概况

一、基本概念

1.煤田：

在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积形成基本连续的大面积含煤地带。

2.矿区和矿区开发

开发煤田形成的社会组合，成为矿区。

根据煤炭储量、赋存条件、煤炭市场需求量、投资环境等情况，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设顺序、确定矿区附属企业的类别、数目和生产规模、建设过程等，总称为矿区开发。

3.井田：

在矿区内，划归给一个矿井开采的部分煤田。

二、矿井巷道

矿井井巷按其所处空间位置和形状，可分为垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道。

1．垂直巷道

立井——有直接通达地面出口的垂直巷道，一般位于井田中部。

暗立井——没有直接通达地面出口的立井，装有提升设备。

溜井——担负自上而下溜放煤炭或矸石任务的暗井。

2．倾斜巷道

斜井——有直接出口通达地面的倾斜巷道。

暗斜井——没有直接通达地面的出口、用作相邻的上下水平联系的斜巷。

上山——无直接出口通往地面，位于开采水平以上，为本水平或采区服务的斜巷。

下山——位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道。

3．水平巷道

平硐——有出口直接通到地表的水平巷道称为平硐。

石门——和煤层走向正交或斜交的水平岩石巷道。

煤门——开掘在煤层中并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道。

平巷——没有出口直接通达地表，沿煤层走向开掘的水平巷道。

根据巷道服务范围及其用途，矿井巷道分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三类。

⑴开拓巷道：

为全矿井或一个开采水平服务的巷道。

⑵准备巷道：

为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道。

⑶回采巷道：

形成采煤工作面及为其服务的巷道。

三、矿井生产系统

矿井生产系统是指在煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、人员安全进出、材料设备上下井、矸石出运、供电、供气、供水等巷道线路及其设施，是矿井安全生产的基本前提和保证。

矿井生产系统包括井下生产系统和地面生产系统。

（一）井下生产系统：

运煤系统、通风系统、运料排矸系统、排水系统、（补充）供电系统、防火系统、防尘洒水系统、瓦斯抽放系统、瓦斯监控系统等。

（二）地面生产系统

地面生产系统通常包括：

地面提升系统；运输系统；排矸系统；选煤系统和管道线路系统；变电所、压风机房、锅炉房、机修厂、坑木加工厂、矿灯房、浴室及行政福利大楼等专用建筑物。

1.地面生产系统类型

（1）无加工设备的地面生产系统。

（2）设有选矸设备的地面生产系统。

（3）设有筛分厂的地面生产系统。

（4）设有洗选厂地面生产系统。

2.地面排矸运料系统：

矸石场的选址及类型，材料、设备的运输。

（1）矸石场的选址及类型。

矸石场一般选择在工业场地、居民区的下风方向，尽量不占或少占良田；距压风机房、入风井口不小于80m；距坑木场不小于50m；距居住区一般不小于700m；矸石不得堆放在水源上游和河床上。

能自燃的矸石，不能堆放在煤层露头、表土下10m以内有煤层的地面上，或采空区可能塌陷而影响到井下的范围内。

矸石场按照矸石的堆积型式可以分为平堆矸石场和高堆矸石场两种。

目前采用较广泛的是高堆矸石场，堆积高度一般为25～30m，自然坡角为40°～45°。

（补充）防止矸石场雨季出现滑坡、泥石流等地质灾害的措施：

①矸石场不能布置在山洪、河流可能冲刷到的地段。

②依山而建的矸石场要设置永久性排水系统，并保持畅通。

③矸石场四周必须设置厚度不小于1m倒梯形挡矸墙。

④矸石场中矸石堆积高度不得超过设计规定，

⑤矸石堆积坡度不得大于自然安息角（42°～45°）。

（2）材料、设备的运输。

材料、设备的运输系统都必须以副井为中心。

3.地面管线系统：

上下水道、热力管道、压缩空气管道、地下电缆、瓦斯抽放管路、灌浆管路等。

§1.2煤田划分为井田

一、井田划分的原则

1．要充分利用自然条件

在可能的条件下，尽量利用大断层等自然条件作为井田边界，或者利用河流、铁路、城镇下留设安全煤柱作为井田边界。

2．要有合理的走向长度

井田范围必须与矿井生产能力相适应，保证矿井有足够的储量和合理的井田参数，尤其是要有合理的走向长度。

在一般情况下，为便于合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜长度。

我国现阶段合理的井田走向长度一般为：

小型矿井不小于1500m；中型矿井不小于4000m；大型矿井不小于7000m；特大型矿井可达10000～15000m。

3．要处理好与相邻井田的关系

划分井田边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜延展很宽的煤田，分成浅部和深部两部分。

一般应先浅后深，先易后难，分别开发建井，以节约初期投资，避免浅、深部矿井形成复杂的压茬关系，给开采带来困难。

4.要为矿井的发展留有余地

划分井田时，应充分考虑煤层赋存条件、技术发展趋势等因素，适当将井田划得大一些或者留一个后备区，为矿井的发展留有适当的余地。

5.要有良好的安全经济效果

划分井田时，要力求使矿井有合理的开拓方式和采煤方法，便于选定井口位置和地面工业场地，有利于保护当地的生态环境，矿井井巷工程量小，投资省，建井期短，生产作业环境好，安全可靠，为煤矿企业取得最大的经济效益和社会效益打下好的基础。

6.（补充）要有利于矿井生产技术管理

在不受其它条件限制的情况下，一般采用直线或折线形式来划定井田境界线，尽量避免曲线境界线，以有利于矿井设计和生产技术管理工作。

二、井田人为境界的划分方法

人为境界划分方法，有垂直划分、水平划分、按煤组划分及按自然条件形状划分等。

1．垂直划分：

相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线两侧各留井田边界煤柱。

2．水平划分：

以一定标高的水平面为界，即以一定标高的煤层底板等高线为界，并沿该煤层底板等高线留置边界煤柱。

3．按煤组划分：

按煤层（组）间距的大小来划分矿界，即把煤层间距较小的相邻煤层划归一个矿井开采，把层间距较大的煤层（组）划归另一个矿井开采。

§1.3井田内再划分

一、井田划分成阶段

1．阶段的划分及特征

⑴阶段：

在井田范围内，沿着煤层的倾斜方向，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产系统。

⑵井田走向长度：

即为阶段的走向长度

⑶阶段垂高：

阶段上部边界与下部边界的垂直距离，一般为100～250m。

⑷阶段的倾斜长度为阶段斜长。

2．水平与开采水平的概念

①（补充）水平：

沿煤层走向某一标高布置运输大巷或总回风巷的水平面。

②开采水平：

通常将设有井底车场、阶段运输大巷，担负全阶段运输任务的水平。

③单水平上、下山开拓：

只适合倾角小于16°、倾斜长度小的井田。

④多水平开拓：

分为多水平上山、多水平上下山、多水平混合式开拓。

⑤井田内水平和阶段的开采顺序：

先上部水平和阶段，后下部水平和阶段。

二、阶段内的再划分

井田划分为阶段后，阶段范围仍然较大，通常需要再划分，以适应开采技术的要求。

阶段内的划分一般有三种方式：

采区式、分段式和带区式。

1．采区式划分

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。

采区倾向长度与阶段斜长相等。

采区走向长度一般由500m到2000m。

采区斜长一般为600～1000m。

在采区范围内，沿煤层倾向将采区划分为若干区段。

2．分段式划分

在阶段范围内不划分采区，而是沿倾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，每个分段沿斜长布置一个采煤工作面。

分段式划分仅适用于地质构造条件简单、走向长度较小的井田，在我国很少采用。

3．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，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。

在煤层倾角较小（＜12°）的条件下，带区式的应用正在扩大。

三、近水平煤层井田划分

通常，沿煤层延展方向布置大巷，在大巷两侧划分成为具有独立生产系统的盘区。

四、（补充）井田划分为开采区域

特大型矿井，井田面积很大，往往首先将井田划分为开采区域。

在开采区域内，再划分为阶段或盘区。

这种方式适用于井田范围大、储量丰富的特大型矿井。