1、中国矿业大学煤矿开采学电子教案1采矿学(SX041.2)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1000020000亿吨;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
2、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;5357年,第一个五年计划,中国经济形式变化最大。57年,1.3亿。5862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。6365年,三年调整,产量2.1亿左右。6670年,第三个五年计划,70年3.5亿。7175年,第四个五年计划,75年4.8亿,76年,文革结束。7680年,第五个五年计划,77年5.5亿,78年6.18亿,79年6.35亿。8195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
3、;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;9095年,市场经济,产量在1113亿之间。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
4、,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
5、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3545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
6、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
7、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)。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
8、.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1.3 m;(2)、
9、中厚煤层,厚度为 1.33.5m;(3)、厚煤层,厚度为3.510m;(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 00120;(2)、缓斜煤层,倾角为120250;(3)、倾斜煤层,倾角为 250450; (4)急倾斜煤层,倾角为450900。(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
10、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、18
11、0、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5001200万吨,有的可达5000万吨;(2).劳动效率高,一般为3.028.
12、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500m2000m,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
13、不同,沿走向每隔1000m4000m,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100m350m,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512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100m350m,划分成可以进
14、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100m350m,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 m4000m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1000m4000m,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
15、)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100m350m,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512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200m350m,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150m350m,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)
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