采矿学O.docx
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采矿学O
一.解释名词（20分）
1.开采水平与辅助水平
开采水平：
简称水平，运输大巷及井底车场所在的水平位置及所服务的开采范围。
布置有井底车场、阶段运输大巷，并担负全阶段运输任务的水平。
辅助水平：
在开采水平内,因生产需要而增设有运输大巷的水平位置及所服务的开采范围。
阶段：
在井田范围内平行走向按一定标高划分的一部分井田。
开采水平垂高：
开采水平上下边界之间的垂直距离。
2.采煤方法与采煤工艺
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。
3.倾斜分层采煤法与长壁放顶煤采煤法
倾斜长壁采煤法：
回采工作面沿煤层走向布置，沿倾斜（仰斜或俯斜）推进采煤。
或长壁工作面沿倾斜推进的采煤方法。
长壁放顶煤采煤法：
开采缓斜厚煤层时，先采出煤层底部长壁工作面的煤，随即放采上部顶煤的采煤方法。
4.DK615-4-12、DX918-5-2019、DC624-3-9
DK：
单开道岔DX：
渡线道岔DC：
对称道岔
第一段数：
6、9-分别代表600mm、900mm轨距；15、18、24-分别表示轨型
第二段数：
4、3、5-为辙叉号码（M）
第三段数：
前两位数-表示曲线半径；后两位数-表示轨中心距
5.煤田与矿区
煤田：
同一地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区。
矿区：
统一规划和开发的煤田或其一部分。
6.矿井生产能力与矿井核定生产能力
矿井生产能力：
矿井设计生产能力，Mt/a。
设计中规定矿井在单位时间（年）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。
7.采区与区段
采区：
阶段或开采水平内沿走向把划分为具有独立生产系统开采块段。
区段：
在采区内沿倾斜方向划分的开采块段；区段下部有区段运输平巷
8.分带与带区
分带：
沿煤层走向把阶段划分为若干长条，每一个长条叫一个分带。
带区：
由若干分带组成，并具有独立生产系统的区域叫带区。
9.盘区与带区
盘区：
近水平煤层的采区。
带区：
倾斜分带开采的采区。
10.前进式开采与后退式开采
后退式开采：
工作面由采区走向边界向采区运煤上山或盘区主要运煤巷道方向推进的开采顺序。
前进式开采：
工作面由背向采区运煤上山或背向盘区主要运煤巷道方向推进的开采顺序。
11.上行开采与下行开采
下行开采：
先采标高高的阶段，后采标高低的阶段。
上行开采：
先采标高低的阶段，后采标高高的阶段。
12.石门与煤门
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
13.阶段大巷与区段大巷
阶段大巷：
为一个开采水平或阶段服务的水平巷道
区段平巷：
为一区段服务的水平巷道
14.平硐与斜井
平硐：
在地层中开凿的直通地面的水平巷道
斜井：
在地层中开凿的直通地面的倾斜巷道
15.上山与下山
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。
16.开拓巷道与准备巷道
开拓巷道：
为全矿、一个水平或若干采区服务的井巷。
准备巷道：
为一个采区或数个区段服务的巷道。
17.井田开拓与井田开拓方式
井田开拓：
为矿井和开采水平服务所进行的井巷布置及开掘工程。
井田开拓方式：
开拓巷道在井田内的总体布置方式。
18.炮采工艺方式与普采工艺方式
炮采工艺方式：
长壁工作面用爆破方法破煤、爆破及人工装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺
普采工艺方式：
用机械化方法破煤、装煤、输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺
19.分层同采与分层分采
分层同采：
在同一区段范围内，上、下分层工作面错开一定距离同时采煤。
分层分采：
在同一区段范围内，采完一个分层后再采下一个分层。
20.及时支护与滞后支护
及时支护：
采煤机割煤后，先移架，后推移输送机。
（P139）
滞后支护：
采煤机割煤后，先推移输送机，后移架
21.采煤循环与正规循环
采煤循环：
采煤工作面完成落煤、装煤运煤、支护和处理采空区的周而复始的过程。
正规循环：
在规定的时间内保质保量地完成了循环作业图中规定任务的循环。
22.矿井开采设计步骤
矿井开采设计步骤：
（1）提出可行方案：
根据井田的地质条件和采矿技术条件，提出若干在技术上可行的方案。
（2）方案技术比较：
对可行方案进行详细的技术分析和粗略的经济比较，否定技术经济上相对明显不合理的方案；将剩余的2-3个方案取长补短，完善；如果能明显地判定出最好方案，就确定为采用的方案；若不能明显判定各方案在技术经济上的优劣，则对2-3个方案进行详细的经济比较。
（3）方案经济比较：
考虑下列费用：
①基本建设费：
井巷开凿费；建筑物及结构物的修建费及一些特殊的设备费等；②生产经营费：
巷道维护费；运输提升费；排水费；通风费等。
（4）方案的多目标综合评价优选。
（5）对方案作出详细文字说明，绘出设计图纸。
1.矿井生产系统示意图
名称：
1.主井2.副井3.井底车场4.主要运输石门5.运运输大巷6.风井7.回风石门
8.回风大巷9.采区运输10.采区下部车场底板绕道11.采区下部材料车场12．采区煤仓13.行人进风巷14.运输上山15.轨道上山16.上山绞车房17.采区回风石门
18.采区上部车场19.采区中部车场20.区段运输平巷21.下区段回风平巷22.联络巷
23.区段回风平巷24.开切眼25.采煤工作面
矿井生产系统：
由完成特定功能的设施、设备、构筑物、线路和井巷的总称，由矿井的运煤、通风、运料、排矸、排水、动力供应、通讯、监测等子系统组成。
井巷开掘顺序：
矿井巷道开掘的原则是尽量平行作业，尽快沟通风路。
平行作业：
以主井和风井为起点同时掘进
主井方向：
开拓巷道（主井、副井、井底车场、主运输石门、阶段运输大巷）-准备巷道（采区运输石门、采区上下山、采取下部车场等）-回采巷道（区段运输平巷、区段回风平巷、开切眼、联络巷）
风井方向：
开拓巷道（风井、阶段回风石门、阶段回风大巷）-准备巷道（采区回风石门、采区上部车场、采区绞车房等）
当两个方向的开拓和准备巷道均已掘通形成通风回路后，即可自采区上山向采区两翼掘进第一区段的回采巷道，开切眼完成后即可安装并调试工作面。
为保证采煤工作面正常接替，在第一区段生产期间，需要适时地开掘为第二区段生产服务的中部车场、区段平巷和开切眼。
生产系统
运煤系统：
回风巷道-准备巷道-开拓巷道-地面
通风系统：
新风：
地面-开拓巷道-准备巷道-回采巷道；乏风：
（反之）
运料排矸系统：
运料：
地面-开拓巷道-准备巷道-回采巷道；排矸与运料方向相反
排水系统：
排水系统一般与进风风流方向相反
供电系统：
地面变电所-井下中央变电所-采区变电所
开采顺序
沿井田走向方向，井田内采区、盘区或带区间开采顺序分前进式和后退式两种
阶段间开采顺序：
下行开采、上行开采
与阶段间开采顺序相同，分为区段间下行开采顺序和区段间上行开采顺序。
煤层间、厚煤层分层间及煤组间先采标高高的煤层、分层、或煤组，后采标高低的煤层分层或煤组称为下行开采顺序，反之，则称为上行开采顺序。
2.单一倾斜长壁采煤法：
单一走向长壁采煤法采区巷道布置如下图所示。
采区走向长度为1200m，开采一层煤，为薄或中厚煤层，煤层埋藏平稳，地质构造简单，瓦斯涌出量小。
采区沿倾斜划分为三个区段，采用普通机械化采煤。
名称：
1采区运输石门2采区回风石门3采区下部车场4轨道上山5运输上山6采区上部车场7、7’采区中部车场8、8’、10区段回风平巷9、9’区段运输平巷11联络巷
12采区煤仓13变电所14绞车房
说明采区巷道的掘进顺序
在采区运输石门1接近煤层处，开掘采区下部车场3。
由下部车场向上，沿煤层分别开掘轨道上山4和运输上山5，两条上山相距20m，至采区上部边界后，以采区上部车场6与采区回风石门2联通，形成通风系统。
此后，为了准备出第一区段的采煤工作面，在上山附近第一区段下部掘中部车场7，并用双巷掘进的方法掘进两翼的第二区段回风巷8和第一区段的运输巷9，其倾斜间距一般8～15m（即为区段煤柱段）。
回风巷8超前运输巷9约100～150m掘进，沿走向每隔80～100m掘联络巷11沟通两巷，8和9掘到采区边界后再掘出开切眼。
与此同时，在采区上部边界，从上部车场6向两翼开掘第一区段的回风巷10。
在掘进上述各巷道的过程中，还要开掘采区煤仓12、变电所13和绞车房14。
随着第一区段的回采，应及时开掘第二区段的中部车场7’、回风巷8’、运输巷9’和开切眼，准备出第二区段的采煤工作面，以保证工作面的正常生产接替。
同理，在第二区段回采时，准备出第三区段的有关巷道。
说明采区的运煤、运料和通风系统。
⑴运煤系统：
工作面运出的煤炭，经运输巷、运输上山到采区煤仓上口，通过采区煤仓在采区运输石门装车外运。
⑵运料系统：
物料自下部车场3，经轨道上山到上部车场6，然后经回风巷10送至采煤工作面。
区段回风巷8，8’和运输巷9，9'所需的物料，自轨道上山4经中部车场7,7'送入。
⑶通风系统：
采煤工作面所需的新鲜风流，从采区运输石门进人，经下部车场、轨道上山、中部车场7，分成两翼经平巷8、联络眼11、运输巷9到达工作面。
从工作面出来的污风，经回风巷10。
右翼直接进人采区回风石门，左翼侧需经车场绕道6进人采区回风石门。
3.立井多水平上山式开拓
两个阶段：
-300m，-480m，两个水平:
-300m，-480m采区：
每阶段布置6个采区；
开掘顺序原则：
尽快沟通风路；采用平行作业。
开掘顺序：
主井、副井、井底车场、主石门、-300m大巷（超过采区上山100m）、采区下部车场、采区运输和轨道上山。
风井、总回风巷、采区上部车场、区段回风石门。
开采顺序：
沿煤层走向：
采区前进式，区内后退式；
沿倾斜方向：
阶段下行式；区段下行式；一水平生产，二水平准备延深。
煤层间：
下行式
其他与图一相同
立井单水平上下山开拓
条件：
煤层（m1为厚煤层、12，埋藏深，表土厚）
立井单水平上下山式开拓方式；井田：
两个阶段，若干带区，一个开采水平。
开掘程序；两条大巷布置方式原则：
尽快沟通风路；采用平行作业。
主井-副井-风井-井底车场-主石门-轨道运输大巷-胶带运输大巷-回风大巷
生产系统
运煤系统：
回风巷道-准备巷道-开拓巷道-地面
通风系统：
副井进风、风井回风。
地面-开拓巷道-准备巷道-回采巷道；乏风：
（反之）
排水系统；排水系统一般与进风风流方向相反
运料：
地面-开拓巷道-准备巷道-回采巷道
排矸：
排矸与运料方向相反
开采顺序：
沿煤层走向：
分带前进式，工作面后退式；沿倾斜方向：
上下山阶段同采
4.斜井开拓方式：
条件：
m1、m2；25；埋藏深、表土层薄、无流砂层
名称：
1.主斜井2.副斜井3.+80m辅助车场4.+80m总回风道5.边界风井6.井底车场7.-100m运输大巷8.采区下部车场9.采区运输上山10.采区轨道上山11.M4区段运输平巷12.区段运输石门13.M1区段运输平巷14.M4区段回风平巷15.区段回风石门16.M1区段回风平巷
17.采煤工作面18.280m运输大巷
开拓方式：
两个阶段：
－100m，－280m；两个开采水平:
－100m，－280m，
采区：
每阶段布置6个采区；
开掘顺序：
主斜井-副斜井-井底车场-运输大巷-+80m辅助车场-风井-阶段回风石门-回风大巷
生产系统：
对通风要求（主斜井用胶带运煤，并兼作进风井，但V4m/s）
运煤要求（主斜井用胶带或用箕斗运煤，并兼作回风井，但V6m/s）
开采顺序：
沿走向：
第一水平采区前进式，区内工作面后退式；第二水平采区前进式，区内工作面后退式。
沿倾斜：
阶段下行式，区段下行式；煤层间：
下行式。
斜井开拓类型、装备和基本特点：
1、斜井开拓分：
单水平、多水平两大类，
有时局部设辅助水平。
2、准备方式：
采区式、盘区式、带区式。
又分：
上山式、上下山式和混合式。
3、大巷布置：
分层布置，集中布置或分组集中布置。
5.平硐开拓方式：
条件煤层8，山区、地形复杂。
名称：
1.主平硐2.主要运输大巷3.副井4.盘区上山下部车场5.盘区轨道上山6.盘区输送机上山7.盘区煤仓8.盘区下山上部车场9.盘区风井10.盘区输送机下山11.盘区轨道下山
开拓方式－平硐单水平盘区开拓。
主平硐垂直煤层走向，位于井田走向中央，可双翼生产，35‰的坡度。
井内不设井底车场，硐口设工业广场。
单水平：
盘区式准备，上下山盘区布置方式。
上山部分－6个盘区，下山部分－6个盘区。
开掘顺序原则：
尽快沟通风路；尽量采用平行作业。
主平硐-运输大巷-盘区风井
生产系统：
主平硐：
运煤、矸、料、进风、排水，铺设管线。
风井：
回风（斜井、立井）
6.立井刀式环形井底车场
井底车场：
位于开采水平，井筒附近的巷道和硐室的总称；是连接井筒提升与大巷运输的装载硐室；6-清理井底斜巷；7-中央变电所；8-水泵房；9-等候室；10-调度室；11-人车停车场；12-工具室；13-水仓；14-主井重车线；15-主井空车线；16-副井重车线；17-副井空车线；18-材料车线；19-绕道；20-调车线；N1，N2，N3，N4，N5，N6-道岔编号。
三．问答（30分）
1.倾斜长壁采煤法的评价及适用条件
优点：
（1）巷道布置简单，巷道掘进及维护费低，投产快。
巷道掘进工程量少15%，相应工期短。
（2）运输系统简单，占用设备少。
运输设备及辅助人员可减少30。
（3）回采巷道沿煤掘进，易固定方向，采面可等长布置，利于生产管理。
（4）通风系统简单，风路短，通风构筑物减少约1/3。
（5）对某些地质条件的适应性强，如：
倾向断层—可沿断层面布置；淋水大—仰斜开采；瓦斯大—俯斜开采；片帮严重—俯斜开采。
（6）技术经济效益显著。
采面单产增加，巷道掘进率降低，采出率增加，工效提高
缺点：
（1）长距离倾斜巷道辅运和行人困难；
（2）当前采掘运机械设备不完全适应倾斜长壁的要求；
（3）大巷装车点多，特别是当工作面单产低，同采工作面个数较多时；
（4）下行回风—注意监测。
适应条件：
（1）煤层，效果最好。
（2）采取一定技术措施，可适用于1217的煤层。
（3）可据地质构造的特点采面呈伪斜布置。
（4）不同采深、围岩特性、沼气涌出量及水涌出量均可采用倾斜长壁开采。
（5）据不同倾角，同一矿井亦可采用倾斜长壁和走向长壁配合开采。
2.综采放顶煤矿压显现及顶煤破碎放出规律、适用条件
综采放顶煤矿压显现规律:
矿山压力比想象的缓和;周期来压不明显;支架载荷没有随采厚加大而大副度增加;支架的工作阻力多未达到额定工作阻力;开采引起的支承压力对两巷的影响距离增加，影响程度降低
3.放顶煤适用条件
（1） 煤层厚度。
M=512m为佳，过小易超前冒顶，过大破坏不充分。
（2）煤层的可放性:
（即煤层硬度）煤质松软，层理节理发育容易放出；煤质中硬，f2最好；个别f=3.13.9，层理节理发育亦可。
（3）煤层倾角:
不宜太大，缓倾斜煤层中一般<15o，太大影响支架的稳定性，25o30o煤层中也试验成功，支架要加防倒防滑装备。
（4）煤层结构:
过厚、过硬的夹矸影响顶煤放落，单层夹矸厚度大于0.5m或f大于3要采取措施。
顶煤中的夹矸总厚度不宜大于顶煤厚度的1015%
（5）顶板条件:
顶板岩性最理想的条件是基本顶I、II级，直接顶有一定厚度，采空区不悬顶，冒落后松散体基本能充满采空区。
（6）地质构造:
煤层厚度变化大，地质构造复杂，断层切割块段，阶段煤柱等，无法应用分层长壁采煤法时，可放顶煤。
采面短，亦可放顶煤。
如：
回采鸡窝煤。
（7）自然发火、瓦斯及水文地质条件:
对于自然发火期较短、瓦斯量大，以及水文地质条件复杂的煤层，先要调查清楚，并有相应的措施后才能采用放顶煤开采。
4.综采放顶煤与厚煤层分层开采相比较
（1）有利于合理集中生产，单产高，效率高,巷道少，系统简单
（2）对煤层厚度变化适应性强
（3）经济效益好
（4）煤损大：
比分层开采多10%以上；
（5）采空区丢煤后易发火，易自燃；防火的难度较分层开采小；
（6）瓦斯隐患较大，要求管理严格；
（7）煤尘大：
比分层开采高1-2倍以上。
5.三种采区车场布置特点
大巷装车式下部车场：
采区煤仓的煤炭直接在大巷装入矿车或输送机；辅运由轨上与大巷间的绕道相联。
优点：
布置紧凑，工程量省；调车方便。
缺点：
影响大巷通过能力；绕道维护量大。
适用条件：
顶绕式—上山倾角12，起坡点落在大巷顶板，且顶板围岩稳定的条件。
底绕式—当上山倾角12，上山提前下扎于大巷底板变平，且底板围岩稳定的条件。
石门装车式下部车场：
在石门布置装车站
优点：
工程量小；调车方便，通过能力大，不影响大巷运输。
缺点：
石门长度有时不够长，就要将车场延伸到煤层平巷内或延长石门。
适用：
煤层群联合布置的采区。
绕道式下部车场：
开一段平行于大巷的巷道，专门布置装车线路。
优点：
不影响大巷运输能力。
缺点：
工程量大；调车时间长。
适用：
采区生产能力大，单轨大巷；矿井一翼有两个采区同时生产；不宜布置石门装车站时采用。
6.平硐开拓与斜井、立井开拓相比较
平硐的优点：
（1）运输环节少，设备少；
（2）地面工业场地建筑和设施简单；（3）不需留工业场地煤柱；（4）不设井底车场，水自流，无水仓；（5）施工条件好，掘进速度快。
平硐的缺点：
受地形及埋藏条件限制。
（只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求时，都应采用平硐开拓。
）
平硐适用条件：
平硐标高以上有足够储量的山岭地带。
最简单的开拓方式，技术上和经济上最有利。
斜井的优点：
（1）井筒施工简单；
（2）地面装备简单；（3）井底车场装备简单;（4）延深容易，对生产的干扰小；（5）胶带机的主斜井能力大,且不受长度限制（6）初期投资少.
斜井的缺点：
（1）井身长，绞车提升能力受限制；
（2）通过井筒的通风、动力供应、排水等生产经营费高；（3）井筒维护工程量大；（4）对地质条件适应性差。
斜井适用条件：
（1）适应大中小矿井；
（2）煤层埋藏浅（3）表土层不厚，水文地质条件简单，不需特殊施工法施工的缓斜和倾斜煤层。
（4）胶带机可长；串车提升不宜超过三段。
立井的优点：
（1）井身短；
（2）提升速度快，机械化程度高，对辅助提升有利，对深井开采有利；（3）井筒断面大，提升，排水、动力供应等生产经营费低；（4）井筒易维护；（5）对地质条件适应性强。
立井的缺点：
（1）井筒施工复杂，需较高技术、较多设备、速度慢；
（2）井筒装备复杂，基建投资大；（3）井筒延深困难。
立井的适用条件：
（1）煤层埋藏深、表土厚或水文条件复杂，井筒需特殊施工
（2）多水平开采的急斜煤层（3）凡不适合斜井、平硐及综合开拓方式时，均可采用立井开拓。
7.上、下山开采相比较及其应用条件
1.开拓工程量:
大（井筒、井底车场、石门、运输大巷等）;小（井筒、井底车场、石门、运输大巷等）2、基建投资:
大;小3、水平垂高：
；H=Hs+Hx4、水平服务年限及接替：
T短，井筒延深多次；接替紧张；T长；井筒延深次数少；利于接替5、运输：
煤（矸）下运，能力大，费用低；全矿有折返运输；煤（矸）上运，能力低，费用低；全矿无折返运输6、掘进：
工序简单，容易，成本低；工序复杂，装运困难，速度慢，成本高；水大时困难7、通风：
新风、泛风均向上，线路短；漏风少；通风设施少；管理方便，费用低\①两下山相距近，负压大，漏风大;②通风线路长，最困难时期比上山采区长一倍;③通风交叉点和设施多，④管理复杂，CH4大时，费用高8、排水:
水自流入仓，系统简单，费用低；①每个区段设临时水窝，安小水泵排水至大巷；②将采区下山一次掘至终深，在采区下部设水仓及硐室，安泵排水，工程量大，费用高。
9.技术上基建投资生产经营费:
优高低;可行低高
下山开采在技术上的问题随煤层倾角变小而变弱下山开采在经济上有利，上山开采在技术上优越。
下山开采的应用条件：
（l）煤层16，CH4低，涌水量小，最优；
（2）井田深部边界不一，储量不足，不宜再延深或设水平；（3）上下水平接替紧张，多水平开采的矿井（设剃头下山采区）担负生产任务；（4）煤系底板为富含水的奥灰岩，井筒不能延深，有时不得不下山开采（彩屯矿，平顶山局）；（5）用下山开采勘探井田深部煤层。
8.煤层大巷与岩层大巷相比较
1.掘进及工期:
速度快，费用低，工期长;速度慢，费用高，工期长。
2.维护:
维护困难;维护容易3.使用:
受地质构造限制性大；不利于采区煤仓布置;
能适应地质变化，利于布置采区煤仓。
4.煤损:
留煤柱保护，煤损大；不留或少留煤柱，丢煤少。
5.安全：
不利防火；有利防火
9.简述辅助水平的应用并画图说明
辅助水平（中间水平）—在开采水平内，因生产需要（局部阶段斜长过大）而增设有运输大巷的水平位置及所服务的开采范围。
辅助水平设石门、阶段大巷、不设井底车场。
辅助水平的应用：
（1）井田上部边界相差较大：
水平垂高过大处，开采水平以上的
上山斜长过大，用一个阶段开采技术上
有困难，安全上不可靠，可将开采水平
以上的煤分为两个阶段，利用辅助水平
开采上一阶段。
（2）近水平煤层：
分煤层开拓时，即在主采煤层设开采水平。
煤层距开采水平较远而储量不甚丰富，不足以设开采水平，可在主采煤层以上或以下分别设辅助水平，辅助水平和开采水平之间用溜井或暗井联系，煤经溜井下放或暗井提升。
（3）多水平上、下山开采：
在两水平之间设辅助水平，一可解
决上一水平下山采区的排水、通风及采
区辅助提升的困难；二可解决下一开采
水平的回风问题。
（4）急倾斜煤层
开采急倾斜煤层的矿井，为了延长服务
年限，增加开采水平的垂高，可在两个阶段
之间设置辅助水平，上阶段出煤利用设在井
筒附近的溜煤眼溜放到下阶段，集中提出地
面。
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