《煤礦開采學(xué)》講義

《煤礦開采學(xué)》講義

緒  論

    一、我國煤礦開采技術(shù)的發(fā)展概況

       我國是世界上產(chǎn)煤最早的國家，據(jù)《山海經(jīng)》記載，遠(yuǎn)在公元前500年的春秋戰(zhàn)國時期，煤炭就已經(jīng)成為一種重要的產(chǎn)品，到唐宋時代，手工采煤有了進(jìn)一步發(fā)展，那時稱為“石炭”，元明兩代手工采煤技術(shù)已經(jīng)逐步完善，從明朝起稱為“煤炭”。據(jù)《天工開物》（17世紀(jì)中葉，明朝末宋應(yīng)星編著）一書記載，當(dāng)時的采礦過程是：開鑿立井，用木質(zhì)絞車（俗稱轆轤）提升，用打通中節(jié)的竹竿插入井內(nèi)引出井下有害氣體，以井筒為中心向四周開掘巷道進(jìn)行煤炭的開采，用木支柱支護(hù)頂板。

     但是在舊中國，由于長期的封建統(tǒng)治，其煤炭開采始終停留在手工業(yè)生產(chǎn)的水平上，19世紀(jì)五十年代，在帝國主義入侵中國以后，我國出現(xiàn)了近代工業(yè)，煤礦和其它工業(yè)一樣，才開始出現(xiàn)了機(jī)器生產(chǎn)（如提升、運輸、通風(fēng)、排水等機(jī)械）礦井。  

         在“三座大山”的壓迫下，煤礦是資本家獲取高額利潤的場所，他們不管工人的死活，不重視開采技術(shù)的提高，只求產(chǎn)量，煤礦工人受盡最殘酷的壓迫和剝削。因此，其開采技術(shù)極為落后，礦井災(zāi)害事故經(jīng)常發(fā)生，工人生命安全毫無保障，因而，長期以來在人們的印象中煤礦是最危險、最可怕的地方。加之資本家實行的是掠奪性開采，從而使我國煤炭工業(yè)遭到了嚴(yán)重地束縛和破壞。

         解放后，我國勞動人民經(jīng)過艱苦奮斗，煤炭工業(yè)有了很大發(fā)展，原煤從1949年的3240萬噸達(dá)到1988年的9.8億噸，為1949年的30倍，1990年全國原煤產(chǎn)量近11億噸，產(chǎn)量居世界首位（1949年居世界第十位，是49年的33.3倍），煤礦開采技術(shù)有了較大的發(fā)展和提高。這幾年由于國家發(fā)展規(guī)劃的調(diào)整和“關(guān)井壓產(chǎn)”、提高安全生產(chǎn)的要求，產(chǎn)量有所回落，但是煤礦開采技術(shù)和煤礦安全狀況有了明顯的變化，機(jī)械化程度的提高、百萬噸工作面和千萬噸礦井的不斷出現(xiàn)、萬噸死亡率的降低，給人們樹立起了好的煤礦形象，使人們對煤礦生產(chǎn)有了新的認(rèn)識。綜觀我國煤礦開采技術(shù)的發(fā)展過程，大致可以分為以下三個階段：

第一階段（解放初～60年代）：

         新中國成立后，黨和國家非常重視煤炭工業(yè)的發(fā)展，在很抓安全的前提下首先從改革采煤方法入手，變原來的不規(guī)則的房柱式、高落式為長壁式采煤法；變原來的手工落煤為打眼放炮落煤。同時，也開始試驗截煤機(jī)采煤。該階段被稱為“炮采階段”，從本階段發(fā)展速度上看，可分為三個時期：①1949～1958年發(fā)展較快；②1958～1962年發(fā)展較慢（受“三無”、“三邊”、“大躍進(jìn)”影響）；③1962～1964年較快（處在“三年整頓”時期）。到1957年，全國截煤機(jī)有446臺、聯(lián)合采煤機(jī)109臺，機(jī)械化程度為4.12％。

第二階段（60年代初～70年代中）：

         本階段我國主要是研制和試驗了淺截式采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)，工作面采用了金屬支柱和金屬鉸接頂梁支護(hù)，實現(xiàn)了采、裝、運的機(jī)械化，該階段被稱為“普采階段”。這一階段處在“十年動亂”之中，發(fā)展速度較慢。到70年代末，滾筒采煤機(jī)528臺、聯(lián)合采煤機(jī)190臺，機(jī)械化程度為21.31％。該階段后期又出現(xiàn)了“高檔普采”工作面。

第三階段（70年代中迄今）：

           為了徹底改變開采技術(shù)面貌，實現(xiàn)采煤機(jī)械化，這一階段我國引進(jìn)并研制了自移式液壓支架、大功率采煤機(jī)、強(qiáng)力可彎曲刮板輸送機(jī)和可伸縮膠帶運輸機(jī)。從而實現(xiàn)了采、裝、運、支的全面機(jī)械化采煤過程，因而稱該階段為“綜采階段”，本階段發(fā)展較快。目前又出現(xiàn)了“大采高綜采”（4.5m厚的煤層一次采全高）、“放頂煤綜采”、“連續(xù)采煤機(jī)”等先進(jìn)的采煤機(jī)械化設(shè)備，從而大大改善了煤礦生產(chǎn)的面貌，到1991年全國的機(jī)械化程度達(dá)到了60％。近幾年來，由于采煤方法和采煤機(jī)械化的發(fā)展和提高，一大批局、礦已經(jīng)跨入了現(xiàn)代化礦井行列（1990年就有11個局78個礦被命名為現(xiàn)代化局、礦）。

          目前，我國采煤機(jī)械化水平已達(dá)60%以上，全國74個局有機(jī)采設(shè)備，47個局131個礦有綜采，機(jī)械化程度達(dá)90～100％的有8個局（潞安、晉城、邢臺、兗州、陽泉、雙鴨山等）；達(dá)70～90％的局有8個（峰峰、大同等）；綜采達(dá)70％以上的有4個（潞安、晉城、邢臺、兗州）。1988年百萬噸工作面26個，最高達(dá)180.1萬噸。我國西北地區(qū)煤炭工業(yè)近年來發(fā)展也十分迅猛，不僅機(jī)械化程度大大提高，同時也出現(xiàn)了許多百萬噸工作面，如陜西的神東礦區(qū)、甘肅的窯街礦區(qū)、寧夏的石炭井礦區(qū)、和新疆的哈密、烏魯木齊礦區(qū)等。

          由于煤炭資源分布特征不同，煤層傾角、厚度變化很大，從而帶來了開采技術(shù)有很大的差異，同時機(jī)械化程度也差別較大。單從煤層傾角來看（緩傾斜、傾斜、急傾斜煤層分別占可采儲量的比例是：86.3％、10.1％及3.6％），可見這必然要有多種多樣的采煤方法，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前采用的采煤方法有50多種，是世界上采煤方法最多的國家之一。目前主要集中在長壁式和短壁式兩大類型上，同時還有“露天”、“水采”、“汽化”和“無人工作面”等方法（地下汽化、無人工作面正在試驗中）。正是因為煤層賦存條件非常復(fù)雜，采煤方法多樣化，我國仍有相當(dāng)一部分地區(qū)和煤礦采煤方法比較落后，其“炮采”仍占主要部分。同世界先進(jìn)采煤國家相比，我國還有很大差距，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

   1．采煤機(jī)械化程度（％）

      蘇聯(lián)96、美國99.7、西德99.2、英國94、波蘭96、中國65～70

   2．全員效率（噸/人）

     蘇聯(lián)2.52、美國8.16、西德3.36、英國2.36、中國1.092

   3．職工人數(shù)

     世界其它采煤國家總和4百多萬，我國78年號稱“5百萬大軍”

       可見，這還需要我們更加努力地學(xué)習(xí)，為振興我國煤炭事業(yè)、趕超世界先進(jìn)水平做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

   我國煤炭資源豐富，據(jù)統(tǒng)計探明儲量在9000億噸以上，已知含煤面積約55萬平方公里，遍及全國29個省市，主要產(chǎn)煤基地有：山西、山東、河北、河南、遼寧、安徽、江蘇等。按年產(chǎn)14億噸計算，我國煤炭可采600多年。顯然，我國煤炭事業(yè)的前景十分廣闊，你們將來一定會大有作為。

二、煤田開發(fā)過程及本課程（學(xué)科）內(nèi)容

1．煤田開發(fā)概述

    地質(zhì)普查——地質(zhì)詳查——地質(zhì)精查——礦井設(shè)計（預(yù)可研、可研、初設(shè)、施工設(shè)計）——礦井建設(shè)——礦井生產(chǎn)。

2．本學(xué)科研究方向和本課程內(nèi)容

    本課程是研究煤礦開采技術(shù)的綜合性技術(shù)科學(xué)，目前采礦工程學(xué)科已形成了三個研究方向，相應(yīng)的課程是：礦山壓力及其控制、煤礦開采學(xué)和礦井系統(tǒng)優(yōu)化基礎(chǔ)。煤礦開采學(xué)研究的基本內(nèi)容主要是：不同煤層賦存條件下的各種采煤方法、巷道準(zhǔn)備方式、井田開拓方式及礦井設(shè)計的有關(guān)問題。分以下幾大部分：

   ①  煤礦開采的基本概念

   ② 采煤方法

   ③ 準(zhǔn)備方式及采區(qū)設(shè)計

   ④ 開拓方式及礦井設(shè)計

   ⑤ 礦井其它開采方法

   ⑥ 露天開采

     三、本課程的任務(wù)及與其它課程的關(guān)系

          全面系統(tǒng)地掌握各種采煤方法、準(zhǔn)備方式、礦井開拓方式及其生產(chǎn)系統(tǒng)，了解煤田開發(fā)過程及特殊條件下的開采方法和開采工藝，為進(jìn)行工作面、采區(qū)和礦井設(shè)計打好基礎(chǔ)。該課程是在煤礦地質(zhì)、礦山測量、采掘機(jī)械、井巷工程、礦山壓力及其控制等課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的，因此，只有學(xué)好其前導(dǎo)課程，才能有利于本課程的學(xué)習(xí)。

    四、學(xué)習(xí)方法及考核

          由于本課程實踐強(qiáng)、空間概念難以建立，因此，除課內(nèi)認(rèn)真聽講外還應(yīng)多看有關(guān)模型及影像、圖片資料，以便逐漸加深對各種采煤方法、巷道布置、開拓方式的理解。

    考核方法：平時（作業(yè)、課堂提問）+期中考試+期末考試

五．基本要求及參考書

要求：紀(jì)律、作業(yè)、建議

參考書：《采煤學(xué)》、《中國采煤方法圖集》、《中國采煤方法》、《礦井開拓圖集》、《煤礦設(shè)計手冊》（上、下）

思考題：

1.煤礦開采技術(shù)發(fā)展分那幾個階段？

2.煤田是如何開發(fā)的？

      第一章  煤礦開采的基本概念

    我國煤田分布情況：

    全國可分為6個聚煤區(qū)：東北、華北、西北、華南、滇藏、臺灣（又可劃為89個含煤區(qū)），960萬平方公里中有55萬平方公里地下含煤，占5.73％。舉例說明我國主要產(chǎn)煤基地和各大礦務(wù)局及其大型礦井。

     ② 井田—劃歸給一個礦井或一個露天礦進(jìn)行開采的部分煤田,井田范圍大小是在礦區(qū)總體設(shè)計中來確定，一般主要考慮煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造、開采技術(shù)條件及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求等因素，根據(jù)目前我國煤礦開采技術(shù)水平，一般小型井井田走向長度不少于1500米；中型井不少于4000米；大型井不少于7000米。

  ③ 礦井—管理井田開發(fā)的行政機(jī)構(gòu)稱為礦井。

  ④ 礦區(qū)—人為地將臨近幾個礦井劃歸給一個行政管理機(jī)構(gòu)，稱這個機(jī)構(gòu)為礦區(qū)或礦務(wù)局，現(xiàn)在大部分礦務(wù)局都改制為XXX集團(tuán)公司了。 

   二．礦井生產(chǎn)能力和井型

     ① 礦井生產(chǎn)能力—礦井設(shè)計的年生產(chǎn)煤量，以萬t/a來表示。通常還有核定生產(chǎn)能力、實際生產(chǎn)能力（或稱年產(chǎn)量）。

     ② 井型—按礦井生產(chǎn)能力大小不同將礦井分為大、中、小三種類型，稱之為井型。井型也就是礦井生產(chǎn)能力。

        大型井：120、150、180、240、300、400、500萬t/a及以上的礦井，300萬t/a以上的礦井又稱為特大型礦井，目前我國也有1000萬t/a以上的礦井，過去世界上只有英國賽爾比礦生產(chǎn)能力為1000萬t/a，共有11對井筒，分區(qū)式開拓。

   三．露天開采與地下（井工）開采的概念

        露天開采的條件：剝采比—每采一噸煤需要剝離巖石的數(shù)量，用m3/t來表示。根據(jù)我國目前露天礦的開采技術(shù)條件和經(jīng)驗，最大經(jīng)濟(jì)合理剝采比對褐煤為6m3/t左右；對煙煤為8m3/t。

        地下開采：也叫井工開采，露天不能開采的條件都可采用。但難度大—作業(yè)空間、水、火、瓦斯、煤塵及圍巖（頂板），即通常所說的煤礦“五大自然災(zāi)害”。

1．2   礦山井巷名稱及井田內(nèi)劃分

一.礦山井巷名稱（繪圖說明）

<一> 按空間位置不同分類

            ①  垂直巷道:

    立井（豎井）—地面上有出口的垂直巷道，主立井、副立井、風(fēng)井等；

    暗立井（盲立井、盲豎井）—地面上沒有出口的垂直巷道，自下而上運輸；

    溜井—地面上沒有出口的垂直巷道，自上而下運輸；

  溜眼—高度、直徑較小、服務(wù)范圍小的溜井。

   ②  水平巷道：

   平峒—地面上有出口的水平巷道，主平峒、副平峒、進(jìn)（回）風(fēng)平峒等；

   階段平巷—在階段上、下部不與地面相通的水平巷道（運輸大巷、回風(fēng)大巷）；

   區(qū)段平巷—在區(qū)段上、下部不與地面相通的水平巷道（運輸順槽、回風(fēng)順槽）；

  石門—地面上沒有出口且與煤層走向垂直或斜交的水平巷道；

  煤門—在煤層內(nèi)與煤層走向垂直或斜交的水平巷道；

  硐室—斷面大、長度短的專用巷道。

 ③傾斜巷道：

斜井—地面上有出口的傾斜巷道，主斜井、副斜井、進(jìn)（回）風(fēng)斜井等；

采區(qū)上山—為一個采區(qū)服務(wù)的傾斜巷道，煤炭自上而下運輸；

采區(qū)下山—為一個采區(qū)服務(wù)的傾斜巷道，煤炭自下而上運輸；

斜巷—地面上沒有出口的傾斜巷道，如：行人、通風(fēng)、運料、運煤斜巷。

<二> 按服務(wù)范圍分類

① 開拓巷道：為全礦井、一個水平或這幾個采區(qū)服務(wù)的巷道，如：井筒、大巷等；

② 準(zhǔn)備巷道：為一個采區(qū)或幾個區(qū)段服務(wù)的巷道，如：上山、下山等；

③ 回采巷道：為一個工作面服務(wù)的巷道，只有區(qū)段平巷和開切眼。

   <三>按用途分類

    ①   運輸巷道：運輸大巷、運輸上山等；

     ②   通風(fēng)巷道：進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道等；

     ③   行人巷道：行人斜巷、通風(fēng)行人上山等。

二．井田內(nèi)的劃分

<一>井田內(nèi)劃分為階段和水平（繪圖）

階段：在井田范圍內(nèi)沿煤層傾斜方向按一定標(biāo)高劃分的長條部分；

水平：井下某一標(biāo)高的水平面，如：+100m水平、-200m水平;

開采水平：布置有井底車場、運輸大巷的水平叫開采水平。

 <二>階段內(nèi)的再劃分

     1. 分區(qū)式—在階段范圍內(nèi)沿煤層走向方向把階段劃分為若干個塊段，這每一個塊段叫采區(qū)；在采區(qū)范圍內(nèi)沿煤層傾斜方向把采區(qū)劃分為若干個長條部分，這每一個長條叫區(qū)段，在每一個區(qū)段內(nèi)布置一個工作面，這種方法分區(qū)式；

     2. 分段式—在階段范圍內(nèi)沿煤層傾斜方向把階段劃分為若干個長條部分，在每一分段布置一個工作面，這種方法分段式；

  3.分帶式—在階段范圍內(nèi)沿煤層走向方向把階段劃分為若干個傾斜條帶，在每一個條帶內(nèi)布置一個工作面，這種方法叫分帶式。

三種方式的比較： 

 1.3  礦井生產(chǎn)的基本概念

一．礦井生產(chǎn)系統(tǒng)概念

1．掘進(jìn)順序：

    ① 井筒—井底車場—主要石門—水平大巷—采區(qū)石門—采區(qū)下部車場—采區(qū)上山—與②路通；

    ② 風(fēng)井—回風(fēng)石門—回風(fēng)大巷—采區(qū)回風(fēng)石門—采區(qū)上部車場—采區(qū)絞車房—與①路通。

2．生產(chǎn)系統(tǒng)：

   ①  運煤系統(tǒng)：25—20—14—12—10—5—4—1—地面；

   ② 通風(fēng)系統(tǒng)：地面2—3—4—5—9—15—19—21—20—25—23—18—17—8 —7—6—地面（圖中通風(fēng)設(shè)施有錯指導(dǎo)學(xué)生改正）；

   ③ 排矸（運料）系統(tǒng)：23—18—15—11—9—5—4—3—2—地面（運料線路與    排矸路線相反）；

   ④  排水系統(tǒng)：25—20—21—14—10—5—4—3—2—地面；

   ⑤  行人系統(tǒng)：運煤、運料、排矸等線路中均可行人。

    二．礦井開拓、準(zhǔn)備與回采的概念

  1.開拓：為開采全礦井或一個水平（階段）所做的工作叫礦井開拓；

  2.準(zhǔn)備：為開采一個采區(qū)或幾個區(qū)段所做的工作叫準(zhǔn)備；

  3.回采：工作面進(jìn)行采取煤炭的工作叫回采。

  第一章思考題：

    ① 什么叫煤田、井田、礦區(qū)、礦井生產(chǎn)能力、采區(qū)、階段、區(qū)段？

    ② 井型分那幾類？具體怎么劃分？

    ③ 礦山井巷分那幾類？舉例說明。

    ④ 井田內(nèi)的劃分方法有那幾種？各有什么特點？

    ⑤ 礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng)有那些？開拓巷道、準(zhǔn)備巷道是指那些巷道？

重點：采煤方法的分類

難點：采煤方法概念的理解。

        目的：理解采煤方法的基本概念，掌握采煤方法的分類。 

2.1采煤方法的概念

 ① 采場（采煤工作面、回采工作面）—礦井內(nèi)直接進(jìn)行煤炭采取的場所

 ② 回采工作—采場內(nèi)為采取煤炭所進(jìn)行的一系列工作

 ③ 回采工藝—指回采工作面各種工序在時間、空間上按一定關(guān)系和順序配合下進(jìn)行生產(chǎn)的方式

 ④ 回采工藝過程—在一定時間內(nèi)按一定的順序，完成工作面各項工序的過程

 ⑤ 采煤系統(tǒng)—指采區(qū)巷道布置系統(tǒng)和采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的總稱（改正教材解釋）

 ⑥ 采煤方法—采煤系統(tǒng)和回采工藝的綜合（采煤系統(tǒng)和回采工藝的配合方式 

 ⑦  回采工藝方式—回采工作面采用的某種技術(shù)裝備進(jìn)行生產(chǎn)的方式

 ⑧ 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)—采區(qū)內(nèi)運輸、通風(fēng)、采煤、排水等環(huán)節(jié)的總稱

 2.2采煤方法的分類及應(yīng)用概況

一．采煤方法的分類（分別都應(yīng)繪圖說明）

㈠按采煤工作面長度分類：

長壁式采煤法（壁式體系采煤法）：①走向長壁、②傾斜長壁

短壁式采煤法（柱式體系采煤法）：①房式、②房柱式、③柱式

㈡．按采煤動力分類

機(jī)械采煤法（旱采）

水力采煤法（水采）：走向小階段、漏斗式

地下氣（液）化：實驗階段

㈢．按回采工藝方式分類

綜合機(jī)械化采煤法（綜采）

普通機(jī)械化采煤法（普采）

打眼放炮采煤法（炮采）

風(fēng)鎬落煤采煤法

 ㈣．按煤層厚度分類

薄及中厚煤層采煤法

厚煤層采煤法：水平分層、傾斜分層、斜切分層、放頂煤等

水平分層—將煤層劃分成若干個與水平面平行的分層；

傾斜分層—將煤層劃分成若干個與煤層層面平行的分層；

斜切分層—將煤層劃分成若干個與水平面成一定夾角的分層。

分層開采順序根據(jù)頂板管理方法決定，有上行式和下行式。

㈤．按煤層傾角分類

緩及傾斜煤層采煤法：前述一般方法  

急傾斜煤層采煤法：倒臺階、正臺階、掩護(hù)支架、倉儲式、小階段爆破、鋼絲繩鋸、深孔爆破、斜坡、地壓落煤等。

 ㈥．按采空區(qū)處理方式分類

 全部跨 落法      

 矸石（水砂）充填法

 刀柱法—每隔一定距離留煤柱

 緩慢下沉法—自然下沉法

 局部充填法—每隔一定距離用矸石充填 

 重點：三種回采工藝方式及其工藝過程

 難點：回采工藝中各工序在時間和空間上的配合關(guān)系的理解。

        目的：掌握各種回采工藝方式及其工藝過程，了解各種回采工藝方式的選擇和工作面回采工藝設(shè)計方法。 

3.1 爆破采煤回采工藝

      工作面采煤方式為爆破落煤的回采工藝稱為“炮采”，就炮采工藝的發(fā)展可分為三個階段：

第一階段（解放初～60年代初）：推行長壁式采煤法、拆移式運輸機(jī)、木支護(hù)，勞動強(qiáng)度大；

第二階段（60年代中～70年代末）：改運輸機(jī)為能力大、能整體移動、可彎曲，改木支護(hù)為摩檫式金屬支柱，效率較高、勞動強(qiáng)度降低；

    第三階段（80年代迄今）：微差爆破技術(shù)落煤，工作面設(shè)備及手段更新、加快了各工序的速度，采用防炮崩單體液壓支柱、切頂墩柱支護(hù)，采用大功率、雙速雙中鏈運輸機(jī)，并裝有鏟煤板和可移動擋煤板，可使80～90%的煤自裝，效率高、勞動強(qiáng)度低。

    爆破采煤回采工藝過程：打眼放炮落煤、人工裝煤、刮板運輸機(jī)運煤、移溜、人工支護(hù)和回柱放頂?shù)取?/p>

一．打眼放炮落煤

   包括：打眼、裝藥、填炮泥、連線、放炮等工序

   炮眼布置形式：

     單排眼—用于薄煤層或軟煤。

     雙排眼（對眼、三花眼、三角眼）—用于中厚煤層，煤質(zhì)中硬用對眼；軟煤用三花眼；煤層上部軟或頂板易破碎時用三角眼。

     三排眼（五花眼）—用于煤質(zhì)堅硬、采高大的工作面。

二．裝煤

①爆破裝煤：31～37%

②人工裝煤

③機(jī)械裝煤

三．運煤

刮板運輸機(jī)類型

移溜設(shè)備

四．支護(hù)

        設(shè)備：金屬支柱、單體液壓支柱（高檔炮采）、金屬頂梁、π型梁、滑移支架、懸移支架、切頂墩柱

            支護(hù)形式：

             二四排控頂（見四回二）、三四排控頂（見四回一）、三五排控頂（見五回二）

             齊梁齊柱、錯梁齊柱、錯梁錯柱、走向棚、傾斜棚

             柱距與排距：柱距800～1000mm，排距1.0m、1.2m

    二．裝煤

       普采工作面采煤機(jī)會自行裝煤，其裝煤過程是利用滾筒上的螺旋葉片和弧型擋煤板共同作用來完成。

    三．運煤

           刮板運輸機(jī)類型:可彎曲刮板輸送機(jī)，目前有強(qiáng)力、雙中鏈的刮板輸送機(jī)。

          移溜設(shè)備:液壓式推移千斤頂，工作面每6m 設(shè)一臺，機(jī)頭機(jī)尾各設(shè)3臺。

     四．支護(hù)

     設(shè)備：金屬支柱、單體液壓支柱（高檔炮采）、金屬頂梁、π型梁、滑移支架、懸移支架、切頂墩柱

支護(hù)形式：

    二四排控頂（見四回二）、三四排控頂（見四回一）、三五排控頂（見五回二）

    齊梁齊柱、錯梁齊柱、錯梁錯柱、走向棚、傾斜棚

    梁與柱的配合方式分為正懸臂和倒懸臂

正懸臂：支架懸臂的長段在煤壁一側(cè)

倒懸臂：支架懸臂的長段在采空區(qū)一側(cè)

柱距與排距：柱距800～1000mm，排距1.0m、1.2m

控頂距—在支護(hù)設(shè)備支撐下工作面回采空間的最大寬度

最大控頂距—工作面空間允許的最大寬度

最小控頂距—回采工作所需要的工作面最小寬度

放頂距—每次允許跨落的頂板（放頂）寬度，放頂距=最大控頂距-最小控頂距

空頂距：支護(hù)物前端到煤壁的距離

五．回柱放頂（采空區(qū)處理）

回柱機(jī)械：回柱絞車

回柱順序：依次或分段

放頂：切頂墩柱、木垛、排柱、叢柱等

支柱的選擇：

   支柱類型是根據(jù)工作面礦山壓力大小來選擇，支柱高度是根據(jù)煤層的采高來確定，保證支柱的最小支撐高度小于工作面最小采高并考慮一定的頂板下沉量和50mm的卸載高度、支柱最大支撐高度能達(dá)到最大采高加上200mm的富裕量, 則按下式計算：

            Hmax=Mmax-S1+h

            Hmin=Mmin-S2-a

        支柱的密度：n=Pt/（ηRt）

六．高檔普采

   工作面除支護(hù)采用單體液壓支柱外其余均與普采相同，目前高檔普采發(fā)展的幾個特點是：

   ①   采用雙滾筒無鏈牽引采煤機(jī)

   ②   采用封底式雙速側(cè)卸刮板輸送機(jī)

   ③   采用“∏”型長鋼梁對梁布置、滑移支架、懸移支架等

   ④   運輸機(jī)巷布置轉(zhuǎn)載機(jī)和可伸縮膠帶輸送機(jī)

3.5回采工藝方式的選擇

一．綜合機(jī)械化回采工藝適用條件

       1． 煤層地質(zhì)條件—條件好、構(gòu)造少

       2． 產(chǎn)量要求—大型礦井

       3． 經(jīng)濟(jì)條件—能裝備成套綜采設(shè)備

二．普通機(jī)械化回采工藝適用條件

    當(dāng)經(jīng)濟(jì)上達(dá)不到綜采工藝要求的大、中型礦井，

三．打眼放炮回采工藝適用條件

   在沒有產(chǎn)量要求的各種條件都可采用

3.7 回采工作面工藝設(shè)計

一．確定機(jī)采工作面開機(jī)率

計算公式：

二．確定機(jī)采工作面的生產(chǎn)能力

計算公式：

三．確定工作面的合理長度

校核公式

四．回采工作面作業(yè)規(guī)程的編制

工作制度：“三八制”、“四六制”

作業(yè)形式：“兩采一準(zhǔn)”、“三采一準(zhǔn)”、“邊采邊準(zhǔn)”、“兩班半采煤、半班準(zhǔn)備”

工作面循環(huán)作業(yè)圖的繪制方法：以時間為橫坐標(biāo)、工作面長度為縱坐標(biāo)將回采工藝各工序按一定的順序繪制在該坐標(biāo)系統(tǒng)中。

五．回采工作面勞動組織形式的選擇

勞動組織形式：

1．分段作業(yè)—

2．追機(jī)作業(yè)—

3分段接力追機(jī)作業(yè)—

重點：單一走向長壁采煤法采區(qū)巷道布置及其參數(shù)的確定

難點：采區(qū)巷道布置各巷道在空間上的配合關(guān)系的理解。

       目的：掌握單一走向長壁采煤法采區(qū)巷道有關(guān)參數(shù)的確定方法，了解各種采煤系統(tǒng)及其應(yīng)用情況。 

4.1 示例

一．巷道掘進(jìn)順序

1—3—4、5—6—2—14

3—12

4、5—7—8、9—工作面

4、5—13 

6—10—工作面

二．采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)

           1．    運煤系統(tǒng)

           2．    運料排矸系統(tǒng)

           3．    通風(fēng)系統(tǒng)

           4．    供電系統(tǒng)

           5．    壓氣和供排水系統(tǒng)

           6．    行人系統(tǒng)

 4.2 采煤系統(tǒng)分析

一．區(qū)段的參數(shù)

區(qū)段斜長=工作面長度+區(qū)段煤柱寬度+區(qū)段上、下順槽寬度

其中：工作面長度一般在80～280m（根據(jù)工藝方式來定）；

     區(qū)段煤柱寬度一般取8～15m（薄煤取下限）；

     順槽寬度普采在2.5～3.0m，綜采在4.0～4.5m。

注：采區(qū)設(shè)計時當(dāng)階段斜長確定后，區(qū)段斜長按上述方法計算后還應(yīng)該根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整（因為計算的區(qū)段長度不可能正好將階段平分完）。

二．區(qū)段平巷的坡度和方向

         一般情況下，區(qū)段軌道（回風(fēng)）平巷應(yīng)適應(yīng)礦車的運輸特點，巷道可彎曲但坡度變化不能太大，在有等高線的圖中應(yīng)該與煤層底板等高線走向一致；區(qū)段運輸（進(jìn)風(fēng)）平巷應(yīng)適應(yīng)運輸機(jī)的運輸特點，巷道坡度可起伏變化但不能彎曲，這樣，要保證巷道不離開煤層，其在有等高線的圖中應(yīng)該與分段取直。

三．區(qū)段平巷的單巷和雙巷布置

   一般情況用單巷布置，有特殊要求或綜采時用雙巷，繪圖說明各自的適用條件。

四．單工作面和雙工作面

     對拉工作面就是雙工作面，其優(yōu)點是：減少巷道掘進(jìn)量和維護(hù)量、提高回采率、生產(chǎn)集中、減少設(shè)備、便于管理、效率高。

五．回采順序

    后退式、前進(jìn)式、往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式

六．區(qū)段無煤柱護(hù)巷

   沿空留巷：沿空送巷：

七．工作面通風(fēng)方式

1．U型通風(fēng)方式

2．Z型通風(fēng)方式

3．Y型通風(fēng)方式

4．H型通風(fēng)方式

5．W型通風(fēng)方式

4.3 單一走向長壁采煤法的應(yīng)用

回采工藝模型課講解內(nèi)容：

1．介紹礦井整體模型中礦井巷道系統(tǒng)及生產(chǎn)系統(tǒng)；

2．講解三種回采工藝的設(shè)備配備及回采工藝過程；

3．講解單一走向長壁采煤法采區(qū)巷道布置系統(tǒng)。

第四章思考題：

1．采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)都包括那些內(nèi)容？

2．如何確定區(qū)段平巷的斜長？

3．區(qū)段平巷單巷與雙巷布置各有什么優(yōu)點？

4．什么是對拉工作面？它有那些特點？

  5．繪圖說明工作面的通風(fēng)方式、回采順序各有那幾種，各自的適用條件是什么？

6．沿空留巷、沿空送巷是什么意思？

重點：傾斜分層走向長壁下行垮落采煤法采區(qū)巷道布置及其參數(shù)的確定

難點：傾斜分層走向長壁下行垮落采煤法采區(qū)巷道的空間關(guān)系理解。

目的：掌握傾斜分層走向長壁下行垮落采煤法采區(qū)巷道有關(guān)參數(shù)的確定方法，了解各種分層采煤法采煤系統(tǒng)及其應(yīng)用情況。

 5.1 示例 

一．采區(qū)巷道布置

二．巷道掘進(jìn)順序

三．生產(chǎn)系統(tǒng) 

          1． 運煤系統(tǒng)

          2． 運料系統(tǒng) 

          3． 排矸系統(tǒng)及掘進(jìn)出煤系統(tǒng)

          4． 通風(fēng)系統(tǒng)

          5． 行人系統(tǒng)

5.2 采煤系統(tǒng)分析

對厚煤層進(jìn)行人為分層后在采區(qū)巷道布置形式不變的情況下，分層的開采順序一般有種形式：

             1．分層同采—在同一區(qū)段內(nèi)上下分層工作面在保持一定錯距的條件下同時進(jìn)行回采，稱為分層同采；

             2．分層分采—在同一區(qū)段內(nèi)采完上分層工作面后經(jīng)過一定時間，等跨落的頂板基本穩(wěn)定后再掘進(jìn)開采下分層區(qū)段平巷，然后進(jìn)行回采，稱為分層分采；

分層厚度的確定：一般在2～3m，應(yīng)根據(jù)回采工藝方式來定。

一．區(qū)段分層平巷的布置

       1．傾斜式布置—α⟨15～20°，可內(nèi)錯或外錯；

       2．水平式布置—α⟩20～25°；

       3.   垂直式布置—α⟨10°。

三．無區(qū)段集中平巷的布置（分層分采）

分層分采的優(yōu)缺點：

       1. 優(yōu)點：系統(tǒng)簡單、巖石工程量少、掘進(jìn)速度快、掘進(jìn)率低、有利于再生頂板的形成。

       2．缺點：開采強(qiáng)度低、增產(chǎn)潛力小、不利于搬遷、巷道維護(hù)時間長費用高、假頂時間長、不利于防止煤炭自燃。

四．跨上山回采時的巷道布置

應(yīng)注意的問題：

1．上山位置要在堅硬的巖石中，且距煤層底板要10m以上；

2．跨上山兩翼工作面要間隔一定的距離；

3．跨上山后停采線要距上山２0m以上；

4．取消區(qū)段煤柱

五．無煤柱護(hù)巷時的巷道布置

 5.3 回采工藝特點

      一.頂分層回采工藝的特點

        1．工假頂：竹笆或荊笆、金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)，說明網(wǎng)的類型和鋪設(shè)方法

        2． 再生頂板：

二．假頂下回采工藝的特點

       1．假頂下的支護(hù)及頂網(wǎng)管理

       2．假頂下的防頂工藝分層采高的控制

三．適用條件

5.4 恒底分層跨落采煤法

           一．特點：

              工藝簡單、礦山壓力小、工作面支護(hù)效果好、搬遷方便、有利于減少水患

       二．道布置和回采工藝

        1.  工作面不宜過長，120～150m

        2.  嚴(yán)格控制采高和頂煤厚度

        3．工作面要及時支護(hù)

        4．掌握好工作面滯后時間，一般2～3a

        5．加強(qiáng)煤體注水工作

        6.  加強(qiáng)通風(fēng)管理和防滅火工作

       三． 適用條件

       1． 煤層不易自燃；

       2． 瓦斯含量低；

       3． 煤層中硬、粘結(jié)性好、且易破碎；

       4． 緩傾斜及傾斜煤層、頂板彎曲性好、具有緩慢下沉特點；或頂板比較破碎難以管理的復(fù)合頂板；或頂板是含水層時恒底分層跨落采煤法較好。

第五章思考題：

1．傾斜分層走向長壁下行垮落采煤法分層同采時巷道布置有何特點？分層分采時何變化？

2．對照圖5-1說明傾斜分層走向長壁下行垮落分層同采時的運煤線路。

      3．什么是人工假頂，分層開采中為什么要鋪設(shè)人工假頂？什么是再生頂板，什么條件下能形成再生頂板？

4．人工假頂主要有那些類型，各有何特點？

   5．傾斜分層走向長壁下行垮落分層開采時區(qū)段平巷、區(qū)段集中巷布置各有那些形式？如何選擇集中巷的位置？

6．跨上山開采時應(yīng)注意那些問題？

   7．傾斜分層走向長壁下行垮落采煤法回采工藝與單一走向長壁采煤法回采工藝有何不同？

   8．假頂下回采時應(yīng)注意什么問題？

   9．恒底分層跨落采煤法有那些優(yōu)點？應(yīng)用時應(yīng)注意那些問題？適應(yīng)條件是什么？

重點：傾斜長壁采煤法巷道布置及其參數(shù)的確定

難點：傾斜長壁采煤法巷道在空間上的配合關(guān)系的理解。

目的：掌握單傾斜長壁采煤法巷道有關(guān)參數(shù)的確定方法及回采工藝的特點，了解傾斜長壁采煤法各種采煤系統(tǒng)及其應(yīng)用情況。 

6.1 示例

一．單一傾斜長壁采煤法采煤系統(tǒng)

 1.  巷道掘進(jìn)

        2. 運煤系統(tǒng)

        3. 通風(fēng)系統(tǒng)

        4. 運料排矸系統(tǒng)

二．傾斜分層傾斜長壁下行跨落采煤法采煤系統(tǒng)

        1．巷道掘進(jìn)

        2．運 煤系統(tǒng)

        3．通風(fēng)系統(tǒng)

  4.   運料排矸系統(tǒng) 

6.2 采煤系統(tǒng)分析

一．仰斜開采與俯斜開采

            1．仰斜—工作面推進(jìn)方向沿煤層傾斜方向自下而上，適用于頂板穩(wěn)定、煤質(zhì)堅硬、頂板淋水較大或煤層易自燃的條件下；

             2．俯斜—工作面推進(jìn)方向沿煤層傾斜方向自上而下，適用于煤層厚度、傾角較大、煤質(zhì)松軟、易片幫或瓦斯含量較大的條件下。

二．單工作面與對拉工作面

工作面長度穩(wěn)定、有利于對拉工作面的布置

三．前進(jìn)式、后退式和混合式回采順序

          1．前進(jìn)式：工作面自大巷向邊界方向推進(jìn)

          2.   后退式：工作面自邊界向大巷方向推進(jìn)

          3．混合式：往復(fù)式。

       四．條帶斜巷布置及其聯(lián)系方式

       五.   生產(chǎn)系統(tǒng)

 6.3 回采工藝特點

一．礦壓顯現(xiàn)及支護(hù)特點

        1．仰斜開采：頂板產(chǎn)生的分力對支架的作用指向采空區(qū)，頂板易破碎。

         2． 俯斜開采：頂板產(chǎn)生的分力對支架的作用指向煤壁，頂板連續(xù)性、穩(wěn)定性好。

二．回采工藝特點

          1．仰斜開采：水自流到采空區(qū)、工作面無積水、勞動條件好、機(jī)械設(shè)備不易受潮、裝煤效果好。但角度大時運輸機(jī)下滑、截深減少、移架困難。

  2. 俯斜開采：隨傾角的加大采煤機(jī)、運輸機(jī)事故增多、裝煤效果差，工作面積水、勞動條件差。 

            3. 對于傾斜和斜交斷層較多的區(qū)域，可采用傾斜長壁采煤法或偽傾斜長壁采煤法；

          4. 對于不同開采深度、頂板巖性及其穩(wěn)定性、瓦斯涌出量和礦井涌水量均可使用。

第六章思考題：

          1．與走向長壁采煤法相比傾斜長壁采煤法有那些優(yōu)點？

          2．傾斜長壁采煤法的回采工藝有什么特點？俯斜和仰斜開采時各應(yīng)注意那些問題？

          3.  簡述傾斜長壁采煤法的適應(yīng)條件。

     4. 試分析傾斜長壁采煤法工作面礦壓顯現(xiàn)特點。 

三．工藝方式：

           1.  滑移支架放頂煤

           2.  懸移支架放頂煤

           3．綜采放頂煤（天窗式、插腿式）

           4. π型鋼梁或十字鉸接頂梁放頂煤

7.2 放頂煤工藝特點

一．頂煤裂碎過程及影響因素

           1. 頂煤裂碎過程：初始破壞區(qū)（煤壁前3～4m以外）、破壞發(fā)展區(qū)（煤壁前3～4m至控頂區(qū)1 m以內(nèi)）、裂隙發(fā)育區(qū)（控頂區(qū)約2.5m以內(nèi)）、跨落破碎區(qū)（控頂區(qū)距煤壁約2.5m以外）

           2.  影響因素：煤層賦存條件、煤層厚度、工作面長度

二．頂煤放出規(guī)律：按近視橢球體形狀向下自然流動

三．放頂煤工藝中的幾個問題

        1.開采厚度與采放比：采高2.5～3.0m，放煤高度8～10m

        2放煤步距：一采一放（煤厚?。?、兩采一放或三采一放（煤厚大）

        3.放煤方式：①多輪、分段、順序、等量放煤；②多輪、間隔、順序、等量放煤；③單輪、間隔、多口放煤；

7.3 采煤系統(tǒng)分析

     一．回采巷道布置

上山可在煤層也可在底板巖石中或一煤一巖

     二. 工作面長度與其推進(jìn)長度：

工作面長度應(yīng)考慮頂煤破碎、頂煤放出和減少煤炭損失，在80～150m為宜，高產(chǎn)高效礦可到200m潞安王莊礦達(dá)270m；推進(jìn)度在800～1000m或更長。

     三．煤炭回收率：

初采損失、終采損失、端頭損失、采放工藝損失

7.4 適用條件及評價

一．優(yōu)點：

1．單產(chǎn)高

2．效率高

3．成本低

4．巷道少

5．搬家少

6．生產(chǎn)集中

二．適應(yīng)條件：

   1． 煤層厚度，一般認(rèn)為煤層厚度在5～12m為佳；

   2.  煤層傾角，緩傾斜特厚煤層（或急傾斜特厚煤層水平分層采煤法），煤層傾角最好小于15°，最大有25～30°（寧夏烏蘭礦）；

   3．  煤層硬度，煤的普氏系數(shù)為1～3；

   4．  煤層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、夾矸少；         

     5． 地質(zhì)構(gòu)造，地質(zhì)破壞嚴(yán)重、構(gòu)造復(fù)雜、斷層多、分層開采困難時；

     6． 瓦斯、自燃、煤塵、水文地質(zhì)條件，瓦斯低、煤不易自燃（發(fā)火期長）、煤塵爆炸指數(shù)低厚度變化大、水文條件簡單的煤層。

     7．  頂板條件，直接頂易冒落、且冒落不小于煤層厚度。

第七章思考題：

    1． 簡述放頂煤采煤法的實質(zhì)及主要應(yīng)用類型。

    2.  綜采放頂煤工作面長度應(yīng)滿足那些基本要求？

    3． 頂煤破碎一般分幾個區(qū)？主要影響因素有那些？

    4．  確定放煤步距和放煤方式的主要因素是什么？

    5． 放頂煤工作面煤炭損失包括那些？如何提高放頂煤工作面回采率？

    6．  我國綜采放頂煤工作面支架有那些類型？

    7. 綜采放頂煤采煤法的主要優(yōu)點及適應(yīng)條件是什么？ 

習(xí)題課（思考題解答）

   方法：對每章布置的思考題進(jìn)行分析，并對重點部分給予解答。

         重點：走向長壁采煤法、傾斜長壁采煤法、傾斜分層走向長壁下行垮落采煤法、放頂煤采煤法工藝特點及其采區(qū)巷道布置參數(shù)的確定。

   目的：使學(xué)生掌握各種采煤法的工藝特點、采區(qū)巷道有關(guān)參數(shù)的確定方法。 

重點：急傾斜煤層采煤方法的分類及其適應(yīng)條件。

難點：急傾斜煤層采煤方法工作面有關(guān)參數(shù)的確定。

       目的：掌握各種急傾斜煤層采煤方法有關(guān)參數(shù)的確定方法，了解各急傾斜煤層采煤方法的適應(yīng)條件。 

急傾斜煤層采煤方法的特點：

       1． 煤炭運輸能夠自溜，但會傷人、砸壞支架；

       2．頂板垂直支柱的壓力變小，頂板會沿傾斜下滑，支架穩(wěn)定性差；

       3．工作面行人、運料、采煤、支護(hù)、采空區(qū)處理和機(jī)械化應(yīng)用難度大；

       4． 巷道系統(tǒng)復(fù)雜，溜矸、運料、行人、溜煤上山須分開；

地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、圍巖條件差。 

8.1 急傾斜煤層走向長壁采煤法

一．倒臺階采煤法

1．采煤系統(tǒng)

設(shè)超前輔助平巷

工作面長：40～50m

臺階數(shù)目：2～3個

臺階長度：10～20m

臺階錯距：2～3m

2．采煤工藝

采煤：風(fēng)鎬

運煤：減緩煤流速度設(shè)護(hù)板

        支護(hù)：一梁三柱或二柱對接傾斜棚，柱距、排距在0.8～0.9m，控頂距不超過4～6排支柱，全部跨落法管理頂板。

        3．評價及適應(yīng)條件

巷道布置、通風(fēng)系統(tǒng)簡單、掘進(jìn)率低、采出率高、對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，厚度兩米左右的薄及中厚煤層有采用。

二、 俯偽傾斜走向采煤法（密集支柱采煤法）

1．采煤系統(tǒng)

工作面長：80～90m

工作面?zhèn)涡苯牵?5度

溜煤眼數(shù)目：不少于3個

溜煤眼間距：10m

密集支柱錯距：4～5m

2．采煤工藝

采煤：風(fēng)鎬、煤電鉆

運煤：自溜、漏斗式溜眼設(shè)溜槽，

支護(hù)：一梁三柱或二柱走向棚，柱距0.8 m、排距1.0m，控頂距不超過4排支柱，設(shè)密集支柱，全部跨落法管理頂板。

     優(yōu)點：勞動強(qiáng)度低、工效高、坑木消耗少

     缺點：煤炭回收率低、煤質(zhì)差、斷繩難處理

     應(yīng)用：開采厚度小于2m賦存穩(wěn)定、煤質(zhì)松軟、不粘頂?shù)?、頂板巖石穩(wěn)定

        2．普通機(jī)械化走向長壁采煤法

      工作面布置傾斜棚，增加采煤機(jī)、運輸機(jī)支架防滑設(shè)施。應(yīng)用在煤層傾角平均47度、厚度在1.8m的煤層中。

        3．綜合機(jī)械化走向長壁采煤法

   工作面?zhèn)涡辈贾茫ㄅc平巷成70度夾角），工作面長50m走向長450 m，支撐式液壓支架、雙滾筒采煤機(jī)（液壓絞車牽引、千斤頂推移），工作面采用矸石自溜充填法管理頂板、矸石來至地面和掘進(jìn)工作面。 

8.2偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法

1．采煤系統(tǒng)

區(qū)段高度：30m左右，最大可達(dá)40～60m

工作面布置：開切眼為一對斜巷，間距5～8m，沿傾斜10～15m貫通，掩護(hù)支架在回風(fēng)平巷安裝，通過開切眼逐步把支架下放到與水平面成25～30度的偽斜位置便可正?；夭?。

采煤：地溝內(nèi)打眼放炮，一般用雙排眼，分全長一次爆破和分段爆破

通風(fēng)：

運輸：溜槽

      2.掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)：由鋼梁和鋼絲繩組成，掩護(hù)支架上的鋼絲繩根數(shù)與支架寬度有關(guān)，3m以下用2～3根，大于3m時用4～5根，長20～30m。

類型：

①平板型②八字形③く字形④［字形（扁八字形）⑤7字形

8.3 水平分層及斜切分層采煤法

1．采煤系統(tǒng)

巷道布置：

運煤：

通風(fēng)：

運料：

2．回采工藝

落煤：打眼放炮或風(fēng)鎬落煤

支護(hù)：柱排距均為1m左右，57排控頂，必須鋪設(shè)假頂

頂板管理：全部跨落法

3．評價及適應(yīng)條件

優(yōu)點：對煤層厚度、傾角適應(yīng)性強(qiáng)、工作比較安全、采出率高

缺點：巷道布置及通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，回采工序多、掘進(jìn)率高通風(fēng)運料困難、勞動強(qiáng)度大、坑木消耗大機(jī)械化程度低、技術(shù)指標(biāo)較低。

應(yīng)用：不穩(wěn)定的急傾斜煤層

8.4 水平分段放頂煤采煤法

       1．采煤系統(tǒng)

      2．綜采放頂煤采煤工藝特點

       3．滑移支架放頂煤采煤工藝特點

8.5倉儲采煤法

巷道系統(tǒng)

工藝過程

使用條件

第八章復(fù)習(xí)題：

P1691～8

期中考試題

一．名詞解釋(10*4分）

井田  上山  區(qū)段  采煤工藝  倒懸壁  沿空留巷 

       分層分采   再生頂板   回采巷道   控頂距

二．回答問題（5*6分）

    1.急傾斜煤層采煤方法的特點是什么？

    2.傾斜長壁采煤法與走向長壁采煤法相比有那些優(yōu)點？

    3. 工作面通風(fēng)方式、回采順序各有那些？

    4.作業(yè)規(guī)程編制的內(nèi)容有那些？

    5.綜采放頂煤采煤法的主要優(yōu)點及適應(yīng)條件是什么？

三．作圖題（3*10分）

          1. 繪圖說明炮眼布置形式有那幾種。

       2.繪圖說明單體支柱工作面支架布置方式有那些。

       3.繪圖說明單一走向長壁采煤法采區(qū)巷道布置及其生產(chǎn)系統(tǒng)。

重點：柱式體系采煤方法的特點。

難點：柱式體系采煤方法巷道布置系統(tǒng)。

目的：掌握柱式體系采煤方法采煤方法回采工藝過程，了解各柱式體系采煤方法的巷道布置系統(tǒng)。

 9.1 柱式體系采煤法采煤工藝

          1. 打眼放炮落煤工藝

          2. 連續(xù)采煤機(jī)落煤工藝

               A.連續(xù)采煤機(jī)——梭車——轉(zhuǎn)載破碎機(jī)——膠帶輸送機(jī)

               B.連續(xù)采煤機(jī)——橋式轉(zhuǎn)載機(jī)——萬向接長機(jī)——膠帶輸送機(jī)

9.2 采煤方法特點

一、房式采煤法

            1．巷道布置

主要大巷5條、盤區(qū)準(zhǔn)備巷道3條、煤柱寬60m、區(qū)段內(nèi)6個煤房同時推進(jìn)

            2．工作面參數(shù)

房寬7m、煤柱尺寸為8m×8m、區(qū)段煤柱寬8m、房長220m（受地質(zhì)條件限制）

二、房柱式采煤法

            1． “切塊式” 采煤法

                A．袋翼式

                 B．外進(jìn)式

            2． “汪格維里” 采煤法

三、巷柱式采煤法

重點：采煤方法的選擇。

難點：影響采煤方法的因素。

目的：掌握選擇采煤方法的原則及其影響采煤方法的因素，了解高產(chǎn)高效工藝技術(shù)和采煤方法的發(fā)展方向。

10.1 選擇采煤方法的原則及影響因素分析

             一、選擇采煤方法的原則

            1.生產(chǎn)安全：合理的布置巷道、選擇正確的采煤工藝、編制嚴(yán)格的作    業(yè)規(guī)程 

            2.經(jīng)濟(jì)合理：單產(chǎn)量高、效率高、材料消耗少、煤質(zhì)好、成本低

            3.回采率高

      二、影響采煤方法原則的因素

          1．地質(zhì)因素：煤層傾角、厚度、圍巖特征、地質(zhì)構(gòu)造、自然災(zāi)害（水、火、瓦斯）。

          2．技術(shù)因素：技術(shù)發(fā)展及技術(shù)裝備水平

          3．管理因素：管理水平及工人素質(zhì)

三、煤層賦存條件與產(chǎn)量比重

10.2 采煤方法的發(fā)展方向

          1．在緩斜、傾斜煤層長壁式開采中發(fā)展機(jī)械化采煤；

    2.   在緩斜、傾斜煤層開采中發(fā)展走向長壁采煤法，煤層傾角在12度以下時推廣使用傾斜長壁采煤法；

    3.   在緩斜、傾斜厚煤層開采中推廣使用放頂煤采煤法、大采高綜采一次采全厚采煤法和傾斜分層下行垮落采煤法；

          4.   在薄及中厚煤層開采中推廣無煤柱開采技術(shù)；

     5. 急傾斜煤層開采中提倡使用柔性掩護(hù)支架采煤法、水平分段放頂煤采煤法和臺階式采煤法；

            6．發(fā)展“三下”開采技術(shù)；

            7．條件合適時推廣水力采煤法；

            8．在埋藏淺、圍巖穩(wěn)定、傾角小、不自燃的低瓦斯礦推廣連續(xù)采煤機(jī)柱式體系采煤法；

            9．推廣高產(chǎn)高效采煤工藝；

           10．發(fā)展采煤方法選擇及設(shè)計的優(yōu)化方法。

注：本章第二節(jié)、第四節(jié)由學(xué)生自學(xué)

第十章思考題

P1891～5

重點：各準(zhǔn)備方式的巷道系統(tǒng)。

難點：采區(qū)、盤區(qū)和帶區(qū)巷道在空間上的配合關(guān)系的理解。

目的：掌握采區(qū)、盤區(qū)和帶區(qū)巷道布置的特點，了解各準(zhǔn)備方式的類型及其應(yīng)用情況。

 11.1 準(zhǔn)備方式的概念及分類

             1. 概念：準(zhǔn)備巷道的布置方式叫準(zhǔn)備方式（合理的準(zhǔn)備方式需具備：①生產(chǎn)集中、能力大且有潛力；②生產(chǎn)系統(tǒng)完備、有利于機(jī)械化；③技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理；④回采率高；⑤安全條件好）

            2. 分類：

             ① 按煤層賦存條件分采區(qū)、盤區(qū)和帶區(qū)準(zhǔn)備      

             ② 按開采方式分上山采（盤）區(qū)和下山采（盤）區(qū)準(zhǔn)備

      ③ 按上（下）山的布置分單翼采區(qū)、雙翼采區(qū)和多上山采區(qū)準(zhǔn)備

       ④ 按煤層群開采時的聯(lián)系分單一采區(qū)和聯(lián)合采區(qū)準(zhǔn)備

11.2 采區(qū)式準(zhǔn)備

        1.分層準(zhǔn)備：圖11-3

       2.聯(lián)合準(zhǔn)備：圖11-4

       3. 分組聯(lián)合準(zhǔn)備：圖11-6

       4. 準(zhǔn)備方式的選擇：聯(lián)合布置的優(yōu)點（4）；分層布置的優(yōu)點（4）

       5.急傾斜采區(qū)準(zhǔn)備的特點：分層布置、上山多、軌道上山分段布置

11.3 盤區(qū)式準(zhǔn)備

        1. 上（下）山盤區(qū)分層布置

        2. 上（下）山盤區(qū)聯(lián)合布置，圖11-10

        3. 石門盤區(qū)布置圖11-11 11-12

        4. 上（下）山盤區(qū)與石門盤區(qū)布置的選擇

11.4 條帶式準(zhǔn)備

        1. 分層布置

        2.  聯(lián)合布置

第十一章思考題

P2101～6

重點：煤層群的開采順序。

難點：上下層同采時的合理錯距的確定。

目的：掌握煤層群的開采順序，了解上下層同采時的合理錯距的計算方法。

12.1 緩傾斜及傾斜煤層群開采順序

Ｘ=Ｈctgδ＋Ｌ＋b

12.2 急傾斜煤層群開采順序

        h=H1-bsinα（sinλ/sin(α-λ)）        （α＞λ時）

        h=H2-bsinα（sinβ/sin(α+β)）

第十二章思考題：

        P2181～6   

重點：柱式體系采煤方法的特點。

難點：柱式體系采煤方法巷道布置系統(tǒng)。

目的：掌握柱式體系采煤方法采煤方法回采工藝過程，了解各柱式體系采煤方法的巷道布置系統(tǒng)。

13.1 煤層群區(qū)段集中平巷的布置及層間聯(lián)系方式

        一、  機(jī)軌分煤巖巷布置

         1. 優(yōu)點：少一條巖巷、掘進(jìn)速度快、可縮短區(qū)段準(zhǔn)備時間；軌道集中巷沿煤層掘進(jìn)易探明煤層變化情況、為掘進(jìn)巖石集中巷取直創(chuàng)造條件；在下區(qū)段投產(chǎn)時可用軌道集中巷回風(fēng)、利于上下區(qū)段同采。

        2．缺點：軌道集中巷在煤層中易受采動影響、維護(hù)困難。

        3. 集中巷與超前平巷的聯(lián)系方式：水平（石門）、傾斜（斜巷）、垂直（立眼）

      4. 上山與集中巷聯(lián)系方式：軌道上山與軌道集中巷一般采用石門聯(lián)系；運輸上山與運輸集中巷廣泛采用溜眼聯(lián)系。

二.機(jī)軌雙巖巷布置

           1. 優(yōu)點：巷道壓力小、可以大量減少維護(hù)費或者不用維護(hù)；軌道、運輸集中巷與各煤層超前平巷聯(lián)系方便；有利于上下區(qū)段同時開采和提高采區(qū)生產(chǎn)能力。

           2．缺點：巖巷掘進(jìn)工程量大、掘進(jìn)費用高、采區(qū)準(zhǔn)備時間長。

           3．適用條件：開采煤層數(shù)目多、或煤層厚度大、區(qū)段生產(chǎn)時間長、煤層巷道難以維護(hù)的情況下。

           4．布置方式：同標(biāo)高和不同標(biāo)高

三、機(jī)軌合一巷布置

         1、優(yōu)點：減少了一條巷道和一部分聯(lián)絡(luò)巷、掘進(jìn)和維護(hù)工程量少；巷道選在適宜的位置可避免采動影響，節(jié)省維護(hù)費用；設(shè)備集中布置在一個巷道內(nèi)，可充分利用巷道斷面；運輸機(jī)的安裝、拆卸可利用軌道運輸，比較方便。

         2、缺點：巷道斷面大、施工相對困難、上下區(qū)段同采時通風(fēng)困難、巷道連接處存在機(jī)、軌交叉的問題、設(shè)備和線路的布置復(fù)雜。

         3、聯(lián)系方式：溜眼和斜巷相結(jié)合

四、機(jī)軌雙煤巷布置

       1、優(yōu)點：巖石工程量少、巷道掘進(jìn)容易、速度快、費用低、可縮短采區(qū)準(zhǔn)備時間；有利于上下區(qū)段同采和擴(kuò)大采區(qū)生產(chǎn)能力。

       2、缺點：受采動影響大、維護(hù)工程量大 、影響生產(chǎn)

13.2 采（盤）區(qū)上下山布置

一、采區(qū)上山的位置選擇

       1、煤層上山：

㈠優(yōu)點：掘進(jìn)容易、費用低、速度快、聯(lián)絡(luò)巷道工程量少生產(chǎn)系統(tǒng)簡單

㈡缺點：受采動影響大、生產(chǎn)期間維護(hù)困難

㈢適用條件：①單一薄及中厚煤層采區(qū)；②只有兩個分層的厚煤層采區(qū)、煤層底板巖層穩(wěn)定、煤質(zhì)中硬以上；③煤層群聯(lián)合采區(qū)，下部有條件較好的薄及中?