煤矿开采学

绪论学习目的与要求：本章主要介绍我国煤炭工业分布情况、发展历史、发展现状、发展趋势及存在问题以及煤矿开采的基本概念、研究学习方法。要求学生了解我国煤炭工业的发展在国民经济中的位置及煤矿开采学的基本内容。本章重点与难点：了解煤炭发展历程、现状、趋势以及煤矿开采学基本内容授课内容：一、我国煤炭工业分布情况煤炭工业的粮食各行各业煤炭占我国的一次能源的70%左右，水、核、石油占20%左右。储量一万亿吨以上，如果没有新的替代能源产生的话，可采150以上。神府14亿，准格尔更大，是世界上煤炭资源丰富的国家之一，发展煤炭工业具备资源条件。由于地广、煤多，分布不均衡（东南缺、西北丰、西南求略大于供、东北适度），决定了采煤方法五花八门，种类繁多。美国是柱式体系，利用煤炭的历史七千多年，解放初到80年代，是发展最迅速的时期期，增长33倍，30年的时间，年递增12%。二、我国煤碳工业的发展现状目前年产量已达19个亿，居世界首位。综采面：平均年产约100万吨，最高1000万吨，多集中在山西和陕蒙交界的神府。普采面：平均年产约40万吨，最高90万吨。炮采面：平均年产约15万吨，最高50万吨出现了5.5m厚煤层一次采全高采煤法6m以上厚煤层综采放顶煤采煤法。三、我国煤碳工业的发展存在问题及发展趋势存在问题：资源、环境、就业、发展均衡、安全等；发展趋势：安全高产高效、自动化、集约化、信息化、技术和管理科学化地位：石油逐渐短缺。煤炭是长久能源。正在发展煤的气化和液化。近几年煤炭行业发展速度加快，产量继续增加，前途光明。四、煤矿开采学的概念、内容煤炭开采学――是研究煤矿开采技术的综合性技术科学。研究：采、掘、机、运、通、排。战胜井上下的各种不利条件：暗、脏、湿、累、险。煤矿开采学的基本的基本内容：理论结合实际地阐述适应不同煤层赋存条件的各种采煤方法、准备方式、井田的开拓方式及设计等有关问题。阐述回采工作面——采面布置及系统——井田开拓之间的关系。五、作业布置及参考资料六、教学后记（课后再写，对意外发现、点滴收获以及个别疏漏而及时补充的方法等内容进行总结，以便下一次改进）第一章煤矿开采的基本概念学习目的与要求：本章介绍煤矿开采的基本知识，要求学生了解煤田开发、井田内划分、矿山井巷、矿井生产的基本概念。本章重点与难点：重点是矿山井巷名称及井田内划分，难点是矿井生产的基本概念。授课内容：第一节煤田开发的概念煤田、矿区、井田的概念（图1-1）矿井设计生产能力、核定生产能力，矿井年产量，井型的概念露天开采、地下开采的概念第二节矿井井巷名称及井田内划分井巷名称（图1-3）井田划分为阶段、条带、盘区（图1-4、1-7、1-8）阶段内划分为采区（或分段、条带）（图1-5、1-6、1-7）采区内划分为区段的划分方式（图1-5）阶段与水平的区别和联系（图1-4）第三节矿井生产的基本概念矿井开掘顺序（图1-9及动画演示）矿井主要生产系统：运煤、通风、运料、排矸、排水、供电系统（动画演示）开拓巷道、准备巷道、回采巷道的概念与范围第二章采煤方法的概念和分类一、学习目的与要求：通过本章学习，要求学生了解采煤方法的概念、分类及两大体系采煤方法的基本特征。二、本章重点与难点：采煤方法的概念。三、授课内容：第一节采煤方法的概念采场、采煤工作面（动画演示）采煤工艺、采煤系统采煤方法第二节采煤方法的分类及应用采煤方法的分类（表2-1、图2-1）两大体系采煤方法的主要类型与基本特征：1、壁式体系采煤法主要类型：（1）薄及中厚煤层单一长壁采煤法：走向长壁采煤法、倾斜长壁采煤法（图2-2、2-3）（2）厚煤层分层采煤法：倾斜分层下行垮落采煤法、倾斜分层上行充填采煤法、水平或斜切分层下行垮落采煤法（图2-4）（3）厚煤层整层采煤法等：大采高一次采全厚采煤法、综采放顶煤采煤法（或普、炮采放顶煤采煤法）、伪倾斜柔性掩护支架采煤法基本特征：(1)通常具有较长的采煤工作面长度(2)采煤工作面两端至少各有一条巷道用于通风与运输(3)随着采煤工作面推进有计划的处理采空区(4)采下的煤炭沿平行于采煤工作面的方向运出采场2、柱式体系采煤法主要类型：房式采煤法、房柱式采煤法（图2-5）基本特征：(1)一般采煤工作面长度不大，数目多，采、回设备合一，设备自行(2)采煤工作面通风条件较差(3)矿压显现较弱，可不处理采空区(4)采场内煤炭运输方向垂直工作面四、教学过程及方法（用小四号黑体）如：1、一个教学单元的知识系统和结构，其关键知识点、达到的知识目标和能力目标。2、一个知识点的教学方法，如板书、教具、多媒体、模型等的使用。3、对重点和难点部分具有特色的教授方法、逻辑思维方法、启发方法、点拨关键等。4、举例的特点作用与教授内容的配合。5、每一个知识点的学时分配。内容用小四号宋体。五、作业布置及参考资料六、教学后记（课后再写，对意外发现、点滴收获以及个别疏漏而及时补充的方法等内容进行总结，以便下一次改进）第三章单一走向长壁采煤法采煤工艺学习目的与要求：采煤工艺是采煤方法的两个组成部分之一。通过学习，学生要深刻理解炮采、普采、综采采煤工艺的定义，各种采煤工艺的主要工序过程、具体要求与适用条件，掌握采煤工作面工艺设计与作业规程的编制方法。能够根据具体条件熟练运用本章内容选择正确的采煤工艺，编制采煤工作面工艺设计与作业规程。本章重点、难点：采煤工艺的主要工序过程、作业规程的编制方法授课内容：第一节爆破采煤回采工艺一、爆破落煤1、工序：打眼，装药，添炮泥，联炮线，放炮。要求：采用不同的参数。2、炮眼布置：单排眼对眼双排眼三花眼三排眼三角眼3、炮眼角度4、炮眼深度：大于进度，进度0.8；1.0；1.2。5、装药量：150~600g/每孔6、爆破方法：串连法。二、装煤与运煤1、装煤：爆破装煤，人工装煤，机械化装煤。2、运煤：SGW—40或SGW—44型刮板运输机。移动千斤顶一台/6m，机头机尾各3台。三、支护与采空区处理1、支护顶梁：铰接顶梁、∏型钢梁、十字顶梁支柱：金属支柱、单体液压支柱支架布置形式：正悬臂齐梁直线柱、错梁三角柱（图3-5）控顶距：最小控顶距、最大控顶距加强支架：从柱、密集支柱、木垛、斜撑、切顶墩柱(图3-6)2、采空区处理全部垮落法（图3-7）回柱放顶方式：绞车、人工回柱放顶顺序：由下而上、由采空区向煤壁方向第二节普通机械化回采工艺一、工作面布置及设备（图3-8）二、单滚筒采煤机工作方式（一）滚筒位置与旋转方向（图3-10）左工作面、右螺旋滚筒、顺时针旋转：稳定、震动小、利装煤、安全、产尘小（二）割煤方式1、双向割煤、往返一刀（图3-8、3-11）：中厚煤层常用2、∞字形割煤、往返一刀（图3-12）：中厚煤层常用3、单向割煤、往返一刀（图3-13）：较薄煤层常用4、双向割煤、往返二刀（图3-14）：又称穿梭割煤，薄煤层常用（三）进刀方式1、直接推入式（图3-9）2、中部斜切进刀（即∞字形割煤）（图3-12）3、端部斜切进刀：割三角煤（图3-15）、留三角煤（图3-16）三、单体支架布置方式1、单体支架布置方式：齐梁直线柱（正悬臂支架）（图3-18）、错梁三角柱(正、倒悬臂支架相隔)2、端头支护四、普采面工艺参数分析支护强度、支护密度、排距、柱距第三节综合机械化回采工艺一、双滚筒采煤机工作方式（一）滚筒旋转方向右滚筒、右螺旋、顺时针旋转：稳定、震动小、利装煤、安全、产尘小左滚筒、左螺旋、逆时针旋转前滚筒、割顶煤；后滚筒、割底煤。特殊情况，可相反。（二）割煤方式1、往返一次割二刀：双向割煤、端部斜切进刀，条件顶板稳定2、往返一次割一刀：单向割煤、中部或端部斜切进刀，条件顶板不太稳定（三）进刀方式1、直接推入式：不常用（图3-9）2、中部斜切进刀：常用（图3-26）3、端部斜切进刀：割三角煤（图3-25）、留三角煤（图3-16）4、滚筒转入法进刀：不常用（图3-27）二、移架方式：顺序移架、分组间隔移架、成组顺序移架三、工序配合方式：及时支护方式、滞后支护方式四、综采设备配套参数分析1、尺寸配套关系采煤机最大采高、支架最小支撑高度、下切量、底托架高度、摇臂升角2、综采设备横向配套尺寸3、设备选择与生产能力配套：采煤机、输送机、支架、运输系统能力、供风量校核第四节其他条件下机采的工艺特点一、薄煤层机采的特点双滚筒，功率不小，薄机身，破岩力较强。骑溜式——类似普通采煤机，适用M0.8~0.9m；爬底式——机身在滚筒侧，M=0.6~0.8m，前底后顶；滚筒转向——对滚；运输机——转型，双边链，矮机身；“三股道”控顶距——人行道，机道，割煤道，尽量减少控顶距，滞后支护。二、大采高综采的工艺特点3.5m~5.0m，分层和放顶都不太适合，支架容易歪斜，扭转，倒架，容易出现大面积片帮。保护支架措施：加强司机培训；煤壁要直，输送机要防滑；适度带压移架；过构造有措施防片帮措施：调整工作面推进方向，推进方向和节理方向一致或交小角有利；用木锚杆加固煤壁；树脂固结三、大倾角机采的工艺特点：防止输送机下滑和液压支架防滑措施1、运输机防滑：防止没煤矸进入底槽；工作面适当伪斜；自上而下，单向移溜，下行割煤，上行装煤移溜；单体柱固定机头；锚固装置不能同时挪开。2、液压支架防倒：自下向上移架，防采空区矸石下冲支架尾部；间隔移架，并使支架保持适当迎山角；确保工作面下端头排头支架的稳定。3、采煤机防滑：16°时，设液压安全绞车；采用无链牵引采煤机，本身防滑；轻型采煤机设简单防滑杆；倾角较小时采煤机应具备下滑闭锁功能，以防溜子刮动采煤机。四、综采面调斜及旋转工艺1、确定方案：选择煤层稳定，不受采动影响，构造少，无老巷的快段，一般应以机头端为中心，旋转机尾端。2、顶板管理：采用虚旋转中心法，实质是靠近端头的支架走一个小弧线。3、调斜工艺：从长刀逐渐变为短刀，最后调直运输，调正支架，进入下一个转角工程，小角度的旋转叫调斜，转角45°—90°叫旋转。适用条件：局部地质变化，回收边角煤。主要目的：减少搬家次数。第五节采煤工艺方式的选择炮采、普采、综采的适用条件及选择第六节回采工艺的特殊技术措施一、回采工作面过地质构造的技术措施一般措施：炮采；把断层留在煤柱中；调斜；工作面甩掉一部分；搬家(一)回采工作面过断层，不搬家，因为搬家费太高，又得停产。条件：断层落差≤煤层厚度综采面：断层落层煤厚与最小采高之差，则不挑顶，不卧底；否则，挑顶卧底；采煤机割或放炮挑顶卧底时需注意：调整方向，工作面与断层走向夹角≮20o～30o预先逐步减小采高。(二）综采面过其它地质构造1、过陷落柱（直径30m）30m时，搬家。措施：1）控制爆破，采煤机清矸，清矸石后马上转移架，小步距循环。2）以最小采高通过。3）陷落柱范围内支架相对滞后。2、过褶曲带当褶曲较大时，工作面推进方向应垂直于背向斜轴。(三)综采面过旧巷道二、综采面的拆迁与安装(一)拆迁1、顶板控制：金属网加木板梁；金属网加钢丝绳；金属网加锚杆------推荐2、拆除方法：端头平巷，挑高，装平板车外运；工作面支架托地板，或者上机槽滑板；拆除方向灵活掌握(二)安装1、开切眼断面扩大及支护扩大：一次扩完、边装边扩支护：网加棚子、网加锚杆2、组装：地面、上出口3、设备进工作面的方法：拖底板；轨道滑板；机槽滑板；单轨吊※现场最常用的是平板车进工作面方式4、安装顺序：前进式——安装顺序与运送方向一致；后退式第七节回采工作面工艺设计采煤工艺设计即合理选择工作面参数、设备、工艺参数，编制采煤工作面作业规程一、工作面参数确定1、机采面开机率2、机采面生产能力3、工作面合理长度确定二、作业规程编制的内容与步骤1、工作面概况2、地质条件3、采煤方法4、循环作业图、劳动组织表、技术经济指标表5、安全技术措施三、循环作业图表的编制1、循环、循环作业、正规循环作业、正规循环率2、循环方式：单、多循环3、作业方式：一昼夜内采煤班和准备班的配合方式两采一准、边采边准、三采一准、两班半采煤半班准备、四班交叉作业4、工序安排顺序作业（流水作业）、平行作业、顺序作业与平行作业5、劳动组织分段作业、追机作业、分段接力追机作业6、循环作业图（以图3-59为