《煤矿开采方法》复习精炼内容

《煤矿开采方法》教案

绪 论

一、我国煤炭资源分布

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

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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. 51～17.00 MJ/kg）、中热值煤（17.01～21.00MJ/kg）、中高热值煤（21.01～24.00 MJ/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

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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

?硬煤（含无烟煤、烟煤） ?褐煤 ?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。

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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

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 标准煤国内生产总量以能源生产总量为100 煤炭 石油 天然气 水力发电 % % % 7 % 7 十、教学重、难点与学习方法 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

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单位 万吨 05年 100 68.5/65.3 19.4/24.3 3.3/2.7 8.7/7.8 06年 100 70.7/66.1 17.2/23.4 3.2/2.8.9/7.据专家分析，2050年我国能源结构中煤炭仍将占50%以上。

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§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。

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§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。

2．学习方法

煤矿开采技术课程要求理论联系实际，注重培养分析问题和解决问题的能力。主要学习方法：认真学习书本知识，记好笔记；积极参加实习实训；独立完成课程设计。

复习思考题

1．名词解释：①薄煤层 ②中厚煤层 ③厚煤层 ④近水平煤层 ⑤缓倾斜煤层⑥倾斜煤层 ⑦急倾斜煤层。 2．我国三大聚煤期和五个聚煤区域。 3．我国煤炭资源赋存的特点。 4．我国的开采技术经历的七个阶段。 5．最新煤炭分类国家标准。 6．煤炭开采带来的主要问题。

§1 井田开拓基本知识 §1.1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

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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。

?开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务的巷道。

?准备巷道：为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道。 ?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

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（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

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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

?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。

?井田走向长度：即为阶段的走向长度

?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。

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?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

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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。

§1.4 矿井储量、生产能力和服务年限

一、矿井储量

矿井储量是指矿井可采煤层的全部储量。 （一）煤炭储量的分级分类

国土资源部地质矿产行业标准DZ/T 0215—2002《煤、泥炭地质勘查规范》，自2003年3月1日起实施。对煤炭资源/储量分类及类型条件、储量估算等作了新的划分和规定，煤炭储量按可行性评价阶段分为概略研究、预可行性研究和可行性研究储量；从经济意义上分为经济的、边际经济的、次边经济的、内蕴经济的和经济意义未定的基础储量；从地质可靠程度上分为探明的、控制的、推断的、预测的储量。

1．探明的煤炭储量分类

1）可采储量（111）：探明的经济基础储量的可采部分。

２）探明的（可研）经济基础储量（111b）：同（111）的差别在于本类型是用未扣除设计、采矿损失的数量表述。

３）预可采储量（121）：同（111）的差别在于本类型只进行了预可行性研究，估算的可采储量可信度高，可行性评价结果的可信度一般。

４）探明的（预可研）经济基础储量（121b）：同（121）的差别在于本类型是用未扣除设计、采矿损失的数量表述。

５）探明的(预可研)边际经济基础储量(2M11)：在确定当时开采是不经济的，但接近盈亏边界，只有当技术、经济等条件改善后才可变成经济的。估算的基础储量和可行性评价结果可信度高。

６）探明的（预可研）边际经济基础储量（2M21）：同（2M11）的差别在于本类型只进行了预可行性研究，估算的基础储量可信度高，可行性评价结果的可信度一般。

７）探明的（可研）次边际经济资源量（2S11）：在确定当时开采是不经济的，必须大幅度提高矿产品价格或大幅度降低成本后，才能变成经济的。

８）探明的（预可研）次边际经济资源量（2S21）：只进行了预可行性研究，资源量估算可信度高，可行性评价结果的可信度一般。

９）探明的内蕴经济资源量（331）：仅做了概略研究，经济意义介于经济的至次边际经济的范围内，估算资源量可信度高，可行性评价可信度

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低。

2．控制的煤炭储量分类

１）预可采储量（122）：勘查工作程度已达详查阶段的工作程度要求，预可行性研究结果表明开采是经济的，估算的可采储量可信度较高，可行性评价结果的可信度一般。

2）控制的经济基础储量（122b）：同（122）的差别在于本类型是用未扣除设计、采矿损失的数量表述的。

3）控制的边际经济基础储量（2M22）：在确定当时开采是不经济的，但接近盈亏边界，待将来技术经济条件改善后可变成经济的。

4）控制的次边际经济资源量（2S22）：勘查工作程度达到了详查阶段工作程度要求，预可行性研究表明，在确定当时开采是不经济的，需大幅度提高矿产品价格或大幅度降低成本后，才能变成经济的。估算的资源量可信度较高，可行性评价结果的可信度一般。

5）控制的内蕴经济资源量（332）：勘查工作程度达到了详查阶段的工作程度要求。未做可行性研究或预可行性研究，仅做了概略研究，经济意义介于经济的至次边际经济的范围内，估算的资源量可信度较高，可行性评价可信度低。

3．推断的内蕴经济资源量(333)：

勘查工作程度达到了普查阶段的工作程度要求。未做可行性研究或预可行性研究，仅做了概略研究，经济意义介于经济的至次边际经济的范围内，估算的资源量可信度低，可行性评价可信度低。

4．预测的资源量（334）?

勘查工作程度达到了预查阶段的工作程度要求。在相应的勘察工程控制范围内，对煤层层位、煤层厚度、煤类、煤质、煤层产状、构造等均有所了解后，所估算的资源量。预测的资源量属于潜在煤炭资源，有无经济意义尚不确定。

固体矿产资源、储量分类表

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地质可靠程度 经济意义 探明的 可采储量（111） 基础储量经济的 （111b） 预可采储量（121） 基础储量（121b） 基础储量边际经济的 次边际经济的 内蕴经济的 （2M11） 基础储量（2M21） 资源量（2S11） （2M22） 资源量资（333） 源量（334）？ 预可采储量（122） 基础储量（122b） 基础储量 查明矿产资源 控制的 推断的 潜在矿产资源 资源量（2S21） 资源量（2S22） 资源量（331） 资源量（332） 注意:预可采储量（121）、基础储量（121b）、预可采储量（122）、基础储量（122b）可以作为小型煤矿设计依据。

（二）2003年之前曾采用的矿井储量分类分级方法： 1．矿井储量分级

根据矿井内不同块段煤层地质情况被查明的程度，把储量划分为A、B、C、D四级。

2．矿井储量分类

根据工业要求、开采条件以及储量被查明的程度，矿井储量分为： ?矿井地质储量：是指矿井技术边界范围内的全部煤炭的储量。 ?能利用的储量：指煤层的赋存情况及煤质符合当前矿井开采技术经济条件，在目前技术条件下可以开采储量。包括工业储量和远景储量。

?尚难利用储量：指因煤层灰分高、厚度薄、地质条件复杂等等，在

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目前技术条件下暂时不能开采的储量。但是随着科学的发展，开采技术提高，今后有可能开采和利用。

确定能利用储量和尚难利用储量界线的最基本条件，是煤层的厚度和灰分。在缺煤地区，对煤层最低开采厚度和最高灰分的要求可以放宽。

?工业储量：指能利用储量中的A+B+C级储量总和，可以直接作为矿井设计和投资的依据。其中，根据可以采出的程度又分为可采储量和设计损失两个部分。

?远景储量：指能利用储量中的D级储量。由于被查明的程度不够，有待于进一步勘探提高了储量级别后，才能直接利用。

?可采储量：指能利用储量中可以采出的那一部分储量。 3．对煤炭资源采出率的规定

采煤工作面采出率不得不小于：薄煤层为97%；中厚煤层为95%；厚煤层为93%。

采区采出率不得小于：薄煤层为85%；中厚煤层为 80%；厚煤层为75%。 4．储量损失：在开采过程中由于各种原因，损失一部分储量。分设计和实际损失。

①设计损失：根据煤层赋存条件、所采用的采煤方法以及保证开采安全的需要，在设计中规定永远遗留在地下的一部分储量为设计损失。设计损失分为：全矿性损失、采区损失、采煤工作面损失。

②实际损失：指在开采过程中实际发生的煤量损失。可分为采煤工作面损失、采区损失和全矿井损失。

不合理损失主要包括： 1）违反开采顺序所造成的损失

(1) 先采下层煤或下分层，破坏了上层煤或上分层所造成的损失。 (2) 先采下水平或下阶段，破坏了上水平或上阶段所造成的损失。 2）不按设计规定开采所造成的损失 (1) 超过设计规定尺寸留设煤柱的煤量。 (2) 超过设计规定厚度留设的煤皮的煤量。 (3) 超过设计规定的落煤损失量。 (4) 乱采巷道煤柱造成的损失煤量。 3）采用不合理的巷道布置所造成的损失 4）采用非正规的采煤方法所造成的损失 5）井下水灾所造成的损失

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《煤矿开采方法》教案

(1) 采区或巷道被水淹没后，不能再进行开采的煤量。

(2) 在被淹采区或巷道下部的邻近煤层，因受上部水的威胁，不能开采的煤量。

6）井下火灾所造成的损失 (1) 在火区内已被燃烧掉的煤量。 (2) 由于火灾不能开采的煤量。 7）巷道或工作面冒顶所造成的损失

(1) 巷道或工作面冒顶后，重开巷道或开切眼从而损失在新开巷道与冒顶区煤量。

(2) 采区巷道冒顶后，造成行人、通风困难，从而损失的煤量。 8）在矿区或采区内，按技术经济条件完全可以开采而未能采出的煤量。 二、矿井生产能力 1．矿井生产能力

矿井生产能力是指矿井设计生产能力，即设计中规定矿井在单位时间内采出煤炭数量。有些生产矿井或者原来没有正规设计，或者原来的生产能力需要改变，因而需要对生产矿井的各个生产环节重新进行核定，核定后年生产能力，称为矿井核定生产能力。

我国煤矿按设计年生产能力的大小划分为三类：

大型：120、150、180、240、300、400、500及500以上（万t/a） 中型：45、60、90（万t/a）

小型：3、6、9、15、21、30（万t/a）。

补充：根据国家发展和改革委员会《煤矿生产能力管理办法》、《煤矿生产能力核定标准》的规定：煤矿生产能力分为设计生产能力和核定生产能力。

（1）煤矿生产能力是指在一定时期内煤矿各生产系统所具备的煤炭综合生产能力，以万吨/年为计量单位。

（2）设计生产能力是指由依法批准的煤矿设计所确定、施工单位据以建设竣工，并经验收合格，最终由煤炭生产许可证颁发管理机关审查确认，在煤炭生产许可证上予以登记的生产能力。

根据煤炭工业小型矿井设计规范：矿井最小井型为3万t/a。 2．矿井生产能力的确定

矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。

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《煤矿开采方法》教案

3．大巷运输系统的改造。

4．井底车场的改造及设置井底缓冲煤仓。 5．辅助运输环节的改造。 6．通风系统的改造。 7．排水系统的改造。

§5 采煤方法概述 §5.1 采煤方法概念及分类

一、基本概念

1．采场：在采区内，用来直接大量开采煤炭资源的场所。 2．采煤工作面：采煤作业的场地。

3．采高：采煤工作面煤层被直接采出的厚度。

4．采煤工作：在采场内，为了开采煤炭资源所进行的一系列工作。采煤工作包括破、装、运、支、处等基本工序和辅助工序。

5．采煤工艺：在采煤工作面内各道工序按照一定顺序完成的方法及其相互配合。

主要采煤工艺：①爆破采煤工艺。②普通机械化采煤工艺。③综合机械化采煤工艺、综合机械化放顶煤采煤工艺。④水力采煤工艺。

6．采煤系统：指采区内的巷道布置系统以及为了正常生产而建立的采区内用于运输、通风等目的的生产系统。

7．采煤方法：指采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间上、空间上的相互配合。

二、采煤方法分类

煤矿开采方法分类表

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煤矿开采方法地下开采方法旱采采煤法分水平分层采煤法层开《煤矿开采方法》教案 采斜切分层采煤法 煤法倾斜长壁采煤法 柱式体系采煤法 水平分段放顶煤采煤法 房式采煤法 柱式采煤法 房柱式采煤法 露天开采方法水力采煤法1．壁式体系采煤法

? 壁式体系采煤法的主要特点

①采煤工作面两端各至少布置一条巷道，构成完整生产系统。 ②采煤工作面长度较长。

③采煤工作面多用全部垮落法或充填法处理采空区。 ④随着采煤工作面推进，矿压显现较为强烈。 ? 壁式体系采煤法的类型

①按煤层倾角分：缓斜煤层采煤法、倾斜煤层采煤法、急斜煤层采煤法。

②按煤厚分：薄煤层采煤法、中厚煤层采煤法、厚煤层采煤法。 ③按工作面布置和推进方向不同分：走向长壁采煤法、倾斜长壁采煤法。

④按工作面采煤工艺不同分：爆破采煤法、普通机械化采煤法、综合机械化采煤法。

⑤按采空区处理方法不同分：全部垮落采煤法、煤柱支撑采煤法、充填采煤法。

⑥按煤层开采方式不同分：整层采煤法和分层采煤法。

整层采煤法又分为单一长壁采煤法、放顶煤采煤法、掩护支架采煤法。 分层采煤法又分为：倾斜分层采煤法、水平分层采煤法、斜切分层采煤法、水平分段放顶煤采煤法。

⒉柱式体系采煤法：以房、柱间隔采煤为主要特征。常用的有：巷柱式、房式、房柱式采煤法。

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《煤矿开采方法》教案

柱式体系采煤法的特点：采煤工作面一般为10～30ｍ，工作面数目较多；工作面内煤的运输方向垂直于煤壁；生产过程中无采空区处理工序；工作面通风条件差。

适用条件：煤层倾角小、围岩稳定、瓦斯涌出量低，无自然发火倾向薄及中厚煤层。

§5.2 采煤方法的选择

一、选择采煤方法的原则：安全、经济、煤炭采出率高。

1．安全：必须贯彻“安全第一，预防为主”的方针，符合国家安全生产法律、法规的要求，做到采煤工艺先进、采煤系统可靠、技术措施完善。

2．经济：指高产、高效、低耗、低成本、煤质好。

3．煤炭采出率高：尽量减少煤柱损失，减少采煤工作面留煤损失和泼洒损失，最大限度地提高资源采出率，以达到国家要求。

二、影响采煤方法选择的因素 1．地质因素：

①煤层倾角。煤层倾角变化直接影响工作面推进方向、破煤方式、运煤方式、采长、支护方式和采空区处理方法等。

②煤层厚度。直接影响工作面长度、采煤工艺等。 ③煤层特征及顶底板稳定性。

④煤层地质构造。直接影响工作面采煤方法的选择。 ⑤煤层含水性。开采过程中必须采取防治水措施。 ⑥煤层瓦斯含量。直接影响采区巷道布置、工作面参数等。 ⑦煤层自然发火倾向性。 ⑧（补充）煤层突出危险性。 2．技术发展及装备水平。

3．矿井管理水平。推广应用先进技术时，要先易后难，循序渐进。 4．矿井经济效益。

在选择采煤方法时，要研究拟采用采煤方法的投入产出关系，考虑企业的投资能力和采煤方法的经济效果。

§5.3 采煤方法发展方向

一、 改进采煤工艺、因地制宜地发展先进的机械化采煤技术。 综合机械化采煤是我国煤炭工业机械化的发展方向，是我国煤矿高产高效安全生产的一项成熟技术，其技术装备水平和工艺技术已达到国际先进水平。

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《煤矿开采方法》教案

要继续研究三硬、三软、大倾角、大采高等复杂条件下综采新工艺和新方法。

三硬:顶板坚硬、底板坚硬、煤层坚硬。 三软:顶板软、底板软、煤层软。 大倾角：煤层倾角大于15°。 大采高：煤层厚度大于4.5m。

二、扩大走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法的应用范围。

三、缓斜、倾斜厚煤层推行倾斜分层下行垮落采煤法和放顶煤采煤法。 四、大力推广无煤柱护巷技术。

五、急斜煤层开采要进一步探索采煤机械化的发展途经。 六、“三下一上”采煤技术有广泛的发展空间。

“三下一上”是指建筑物下、铁路下、水体下采煤和承压水上煤层开采。 七、适度发展水力采煤技术。

八、柱式体系采煤法应用范围将不断扩大。 九、煤炭地下气化技术前景光明。

煤炭地下气化技术是一种特殊的采煤方法，对地下煤炭进行控制燃烧，通过煤的热化学作用产生可燃性气体。

十、采煤方法是一个发展着的系统工程。

采煤方法核心是采煤工艺，改善采煤工艺依赖于采煤技术的进步和采煤装备的改进，同时依赖于作业人员素质和管理水平的提高。

§6 采煤工作面矿山压力基本规律

§6.1 矿山压力基本概念

一、矿山压力的概念

矿山压力是指存在于采掘空间周围岩体内和作用在支护物上的力。 二、矿山压力的来源

1．自重应力：地下深部原岩承受着上覆岩层自重引起的应力。

σ1=γH σ2=σ3=μσ1/（1-μ） 2．构造应力：由地壳构造运动在岩体中引起的应力。

构造应力特征：①构造应力以水平应力为主，水平应力以压应力为主。②在构造应力场中，主应力大小和方向可能有很大变化；两个方向水平应力通常不等。③水平应力大于垂直应力。④构造应力在坚硬岩层中表现明显。

三、 矿山压力显现

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《煤矿开采方法》教案

1．矿山压力显现：在矿山压力作用下，围岩和支架所表现的力学宏观现象。

2．矿山压力显现的主要形式：工作面顶板下沉、支架变形与折断、顶板破碎或大面积冒落、煤壁片帮、支柱插入底板、底鼓等。

3．矿压控制：所有人为调节、改变和利用矿山压力的各种技术措施。

§6.2 采煤工作面围岩移动特征

一、顶板与底板

1．顶板：赋存在煤层之上的邻近岩层。

①伪顶：直接位于煤层之上厚度在0.3～0.5m以下,随采随落的软弱岩层。

②直接顶：直接位于煤层或伪顶之上的一层或数层岩层，厚度不定,一般能够随放顶在采空区及时垮落。

③基本顶：位于直接顶之上厚而坚硬岩层，在采空区可以大面积悬露而不及时垮落。

⒉底板：赋存在煤层之下的邻近岩层。

①伪底：直接位于煤层之下厚度在0.3～0.5m以下,随采随落的软弱岩层。

②直接底：直接位于煤层或伪底之下的一层或数层岩层，厚度不定,一般能够随放顶在采空区及时滑落。

③基本底：位于直接顶之下厚而坚硬岩层，在采空区可以大面积悬露而不及时滑落。

二、直接顶初次垮落

1．直接顶初次垮落：采煤工作面自开切眼推进一定距离后，直接顶悬露达到一定跨度，需对采空区顶板进行初次放顶，使直接顶垮落下来的过程。

2．初次垮落距：直接顶初次垮落的跨距。一般为6～12m。 3．初次垮落距影响因素：直接顶岩层强度、分层厚度和直接顶节理裂隙发育程度。

4．碎胀系数：岩层破碎后的体积与原来体积之比。 三、基本顶的初次垮落

1．基本顶的初次垮落前的岩层结构：呈板状结构。 2．基本顶的初次垮落与初次来压

①基本顶的初次垮落：基本顶的第一次垮落。

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《煤矿开采方法》教案

②基本顶的初次来压：基本顶在垮落前12h采空区上方可能有轰隆隆巨响，煤壁出现片帮、顶板掉碴、顶板下沉量及下沉速度增加，支架荷载增高。

3．基本顶的初次来压步距的确定

基本顶的初次来压步距的大小取决于基本顶的强度、厚度等因素。 ①一般情况下，视基本顶为两端固定梁。 ②浅部煤层情况下，近似视基本顶为两端简支梁。

我国主要矿区基本顶的初次来压步距为：54%的矿10～30m，37.5%的矿30～50m，其余为55～160m。

三、基本顶的周期来压

1．基本顶的周期来压前的状态：采煤工作面处于基本顶悬臂保护下。 2．基本顶的周期来压及矿压显现特征

①基本顶周期来压：基本顶的周期性破断失稳对工作面产生的周期性的来压显现。

②基本顶周期来压的主要表现形式：顶板下沉速度急剧增大，顶板下沉量变大，支柱载荷增加，煤壁片帮、支柱折断、顶板发生台阶状下沉。

3．周期来压步距的确定

①来压周期：基本顶两次周期来压的间隔时间。

②周期来压步距的经验数据：在6～30m之间，一般为10～15m。 ⒋周期来压分析（略） 四、 工作面上覆岩层移动规律

根据岩层移动特征，可将上覆岩层分为：冒落带、裂缝带、弯曲下沉带。

1．冒落带：一般为采高的2～4倍。

2．裂缝带：其范围随岩性、采高变化而变化。 3．弯曲下沉带：在地表形成采矿塌陷盆地。

§6.3 采煤工作面矿山压力显现规律

一、采煤工作面四周支承压力显现规律

采煤工作面四周支承压力是指采煤工作面前后方、两侧煤柱或采空区大于原岩应力的矿山压力。

支承压力显现特征用支承压力分布范围、峰值位置和应力集中系数表示。

1．采煤工作面前后方支承压力分布特点：

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《煤矿开采方法》教案

①工作面前方支承压力远比工作面后方大。 ②前后方支承压力随采煤工作面推进而移动。 ③采煤工作面处于减压范围。 2．采煤工作面两侧支承压力分布：

采煤工作面两侧支承压力是指工作面两侧煤柱或煤体上的支承压力。 采煤工作面两侧支承压力分布特点：①采煤工作面两侧支承压力剧烈影响区位于煤体边缘有一定距离的地带。②采煤工作面两侧煤壁边缘处于应力降低区，支承压力低于原岩应力。③采煤工作面两侧支承压力从形成到向煤体深部转移要经过一段时间。

二、支承压力在底板中的传递

为避免巷道布置在应力增高区的两种控制方法：①巷道与煤层底板的垂直距离不小于一定数值。②巷道布置在煤柱向底板传递力的影响角以外。

§6.4 采煤工作面顶板分类

一、直接顶分类

共分为四类：不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板、坚硬顶板。 采用的指标：岩石单向抗压强度、节理裂隙间距、分层厚度综合而成的强度指标，以直接顶初始垮落步距进行检验。

二、基本顶分级为四级：不明显、明显、强烈、非常强烈。

§6.5 （补充）冲击地压

一、冲击地压

矿山井巷或采掘工作面周围矿体和围岩由于变形能的释放而产生的以急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。

发生冲击地压时，常伴有很大的声响、岩体震动和冲击波，在一定范围内可以感到地震；有时向采空区空间抛出大量碎煤或岩块；有时还会排出大量瓦斯。

二、冲击地压发生的原因 1．冲击地压的成因

在三向高应力作用下的岩体积聚大量的弹性能，部分岩体接近极限平衡状态，当采掘工作接近时，岩体内的高应力值瞬时降到最低值，岩体（煤体）发生脆性破坏，产生冲击性的动力现象。

2． 煤层的冲击倾向

常以煤样的总破坏时间DT作为煤层冲击指标，预测煤层在开采时出现冲击地压的可能性和危险程度。

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《煤矿开采方法》教案

DT≤50ｍｓ时，为冲击倾向严重煤层；50﹤DT≤500ｍｓ时，为冲击倾向中等煤层；DT﹥500ｍｓ时，为无冲击倾向煤层。

煤样动态破坏时间是指煤样在常规单向压缩实验条件下，煤样从极限强度到完全破坏所经历的瞬态延续时间。

三、冲击地压的影响因素 1．矿山地质因素

?开采深度。岩体内原岩应力随开采深度的增加而增加。我国多数煤矿在开采深度超过200ｍ，才发生冲击地压。

?煤层和顶底板岩石性质。坚硬岩石易于形成较大支承压力，积聚较多弹性能。

?地质构造因素。冲击地压多发生在地质构造带，该区域存在构造运动的残余应力。 2．开采技术条件

开采技术条件可以促使冲击地压的发生。主要体现在人为地形成应力集中，增大发生冲击地压的危险性，改变应力状态和产生震动，诱发冲击地压。

?采煤方法。柱式体系采煤方法易形成支承压力叠加，容易发生冲击地压。

?煤柱。煤柱是发生应力集中的地点，在煤柱附近最容易发生冲击地压。

?采掘顺序。采掘工作面相向推进，容易形成应力叠加。

?爆破作业。爆破作业可以引起动载荷，具有诱发冲击地压的作用。 ?顶板控制方法。非正规采煤法的采区冲击地压次数最多，全部垮落法次数最少。

四、冲击地压的防治措施 1．降低应力集中程度

?开采保护层。?无煤柱开采。?合理安排开采顺序。 2．改变煤层物理力学特性

?高压注水。包括预注高压水、卸压注水。 ?卸载爆破。包括松动爆破、震动爆破。

?孔槽卸压：用大直径钻孔使煤体松动，达到卸压效果。

§7 缓斜倾斜煤层走向长壁采煤法采煤系统 §7.1 缓斜倾斜煤层走向长壁采煤法采煤系统概述

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《煤矿开采方法》教案

采区准备方式：采区（或盘区）的准备巷道布置方式。 一、按采区开采方式，分为上山采区与下山采区准备。

煤层倾角小于16°时，可利用水平大巷分别开采上山采区和下山采区。 煤层倾角大于16°时，只开采上山采区。

二、按采区上山布置位置，分为单翼采区、双翼采区和跨多上山采区准备。

1．单翼采区准备方式的特点：采区上（下）山布置在采区的一侧，采区上（下）山的单翼布置采煤工作面进行开采。

2．双翼采区准备方式的特点：采区上（下）山布置在采区走向的中央，采区上（下）山的两翼分别布置采煤工作面进行开采。

3．跨多上山采区准备方式的特点：沿煤层走向每隔一段距离，在煤层底板岩层中布置一组上（下）山，采煤工作面跨几组上（下）山连续推进。

三、按煤层群开采时的联系方式，分为单层准备和联合准备。 1．单层准备；在各煤层中分别布置准备巷道，形成各自独立的生产系统。

2．联合准备：在几层煤层中布置一组共用的集中准备巷道，形成一套联合开采的采区生产系统。

3．选择适宜采区准备方式应遵循的原则：

①有利于合理集中生产。②安全生产条件好。③有完善的生产系统。④尽量简化巷道系统。⑤有利于提高资源采出率。

§7.2 单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采煤系统 一、采区巷道布置 二、采区生产系统 1．运煤系统 2．运料排矸系统

3．通风系统：①采煤工作面通风。②掘进工作面通风。③硐室通风。 4．动力供给系统 5．供水系统 三、采煤系统分析 1．采区上（下）山坡度 ①运输上（下）山和自溜上山：

坡度小于15°的上山，可用带式输送机或刮板输送机运煤；坡度在15～25°的上山，可用刮板输送机运煤；坡度在30～35°的上山，可安设

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《煤矿开采方法》教案

溜槽自溜。

②轨道上山：坡度在6～25°均可用绞车盘提升。 2．区段参数：主要指区段走向长度和区段斜长。

①区段走向长度不小于：炮采400m，普采500m，综采1000m。 ②区段斜长不小于：炮采80～150m，普采120～150m，综采150～200m。③区段煤柱宽度：厚煤层大于30m，其他煤层8～15m。

3．区段平巷坡度和方向

为满足排水需要，区段平巷坡度一般为0.5%～1.0%。 ①双直线式布置。②折线—弧线式布置。③双弧线式布置。 4．区段平巷的布置方式：①平巷的双巷布置。②平巷的单巷布置。 5．区段无煤柱护巷

①沿空留巷：在采煤工作面采过后，将区段平巷用专门的支护材料进行维护，作为下区段平巷。 巷旁支护种类：木垛、密集支柱、矸石带、人工砌块和刚性充填带等。

②沿空掘巷：在上区段采煤工作面采过后，经过一定时间待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿上区段运输平巷采空冒落区边缘，掘进下区段工作面的区段回风平巷。

（补充）沿空掘巷方法：根据煤层赋存、地质条件及所采取的技术措施不同，沿空掘巷有三种方式：完全沿空掘巷、留窄小煤柱沿空掘巷、局部保留上区段巷道沿空掘巷。

6．采煤工作面布置形式：单工作面和双工作面。

双工作面又称对拉工作面：利用三条区段平巷准备出两个采煤工作面。用于倾角在15°以内，顶板中等稳定，瓦斯含量不大煤层。

注意：双工作面与双翼工作面的区别。双工作面是利用三条区段平巷准备出两个采煤工作面，共用运输平巷。双翼工作面拥有各自独立的生产系统，共用运输上山。

7.采煤工作面回采顺序：后退式、前进式、往复式、旋转式。

§7.3 厚煤层倾斜分层走向长壁采煤法采煤系统

对于缓斜和倾斜厚煤层，通常采用倾斜分层采煤法。所谓倾斜分层，就是将厚煤层沿倾斜分成几个平行于煤层层面的分层，在各分层分别布置采准巷道进行采煤。分层的厚度，要按照煤层埋藏条件和开采技术的要求合理选取。

分层开采顺序有下行式和上行式两种。下行式一般采用全部垮落法来

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《煤矿开采方法》教案

控制顶板，上行式则采用充填法控制顶板。目前我国除了少数矿区采用倾斜分层上行式充填采煤法之外，绝大多数缓斜、倾斜厚煤层采用倾斜分层下行垮落采煤法。下行分层开采的第一分层回采后，下分层是在垮落的矸石下进行回采工作的，为保证下分层采煤工作面的安全，上分层开采期间必须铺设人工假顶或形成再生顶板。

同一区段内上下分层的开采方式，有分层分采和分层同采两种。分层分采是在采完上分层后，工作面搬迁到另一区段采煤，经过一段时间待顶板垮落基本稳定后，掘进下分层平巷然后进行回采的方式。分层同采是在同一区段内上下分层之间保持一定错距的条件下同时进行采煤的方式。

一、分层同采的采区巷道布置 （一）采区巷道布置

由于上下分层同采，需在每一个区段布置各分层共用的区段运输集中平巷和区段轨道集中平巷，并通过联络石门、联络斜巷及溜煤眼与各分层平巷联系。

（二）采区巷道掘进顺序

当水平运输大巷和回风大巷掘过采区上山位置一定距离后，在采区走向的中部，从运输大巷开掘采区下部车场，由下部车场向上在煤层底板岩层中开掘采区运输上山和轨道上山，两者沿煤层走向的间距一般为15～25m，距煤层底板约10～15m，为避免巷道之间的相互交叉，两条上山一般不在同一层位上，垂直相距约2～5m。两条上山掘至采区上部边界后，轨道上山以上部车场与回风大巷相通，而运输上山则直接与回风大巷相连接，形成通风系统。

在采煤工作面开始生产后，随着工作面的推进应继续掘进分层工作面的超前运输平巷和回风平巷，以保证工作面的安全正常生产。

（三）采区生产系统 1．运煤系统

在采煤工作面和分层运输平巷内铺设刮板输送机，在区段运输集中平巷和运输上山内铺设胶带输送机。工作面的运煤路线是：分层工作面→分层超前运输平巷→溜煤眼→区段运输集中平巷→区段溜煤眼→运输上山→采区煤仓→大巷装车运出采区。

2．通风系统

采煤工作面的新鲜风流，自运输大巷→下部车场→轨道上山→中部车场→运输集中平巷和轨道集中平巷→联络斜巷和溜煤眼→分层运输平巷→

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《煤矿开采方法》教案

采煤工作面。从工作面出来的污风→分层回风平巷→回风石门→回风大巷排到井外。

在上下区段分别有工作面在同时采煤时，上、下区段必须实行独立通风。

3．材料运输系统

采煤工作面所需的材料，自运输大巷→采区下部车场→轨道上山→上部车场→回风大巷→回风石门→分层回风平巷→分层工作面。

分层运输平巷掘进所需材料，自轨道上山→中部车场→轨道集中平巷→联络斜巷运至掘进工作面。

4．排矸及掘进出煤系统

由于区段集中平巷设置煤层底板岩层中，还要开掘许多岩石溜煤眼和联络石门，有较多的矸石需要外运。为了不使生产期间出煤与排矸相互干扰，不因岩巷掘进工程进展缓慢而影响生产准备，一般应使一个区段内的岩石巷道尽量在投产前全部掘好，这样在该区段回采期间就不再排运矸石。

二、分层分采的采区巷道布置

分层分采的采区巷道布置，就是没有共用的区段集中平巷，每一分层的区段平巷都是单独准备的。分层平巷不是利用集中平巷随采煤工作面推进超前掘进的，而是当上分层采完并待顶板垮落基本稳定之后，才在上分层铺设的假顶（或再生顶板）之下全长掘出下一分层平巷。分层分采的采区上（下）山一般也是布置在煤层底板岩层中，为各分层开采服务。采区上（下）山通过采区车场及石门、斜巷或立眼与各分层平巷联系。

分层分采的优点是，采区巷道布置简单，取消了岩石区段集中平巷及联络巷等岩石巷道，工程量少，有利于减少掘进率和加快掘进速度，缩短采区和区段的准备时间。由于上、下分层工作面采煤间隔时间较长，有利于形成再生顶板，有利于下分层巷道的掘进和维护。厚煤层分层分采，其各个分层的采煤和掘进工作面都具有独立通风系统，通风系统简单，有利于通风管理，而且采掘相互干扰小，运输环节少。

分层分采在工作面单产较低的情况下，存在以下缺点： （1）不能实现同一区段内上下分层同采，开采强度低。

（2）为了在上分层顶板垮落稳定的采空区下掘进下分层巷道，同一区段内下分层工作面不能及时接替上分层工作面。尤其是当采区内有两个以上工作面采煤时，相邻区段之间难以及时接替，必须采用两翼倒替或区段间隔“跳采”才能保证工作面的正常接替，因而造成采掘工作分散，生产

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不集中，采掘设备搬迁距离远等问题。

（3）由于上下分层采煤间隔时间长，容易造成人工顶板材料腐朽，不利于下分层的掘进和采煤。如果煤层自然发火期短，则增加了煤炭自燃的危险。

（4）沿煤层走向开掘的分层平巷，必须一次性掘出巷道全长，巷道维护长度大，维护时间长，维护费用高。

随着高产高效综合机械化采煤的发展，采煤工作面单产不断提高，采区内只需一、两个工作面生产即可达到产量的要求，不存在采区开采强度低的问题。同时综采工作面推进速度较快，使分层巷道维护时间有所缩短，近几年巷道支护和维护技术的发展，使得分层巷道维护困难的问题基本得以解决。目前，随着采煤机械化工艺和矿井防灭火技术的不断发展，分层分采的优越性也越来越明显，厚煤层分层分采的开采技术得到进一步推广和发展。

三、采煤系统分析 （一）采煤方法主要参数 1. 厚煤层倾斜分层厚度

由于多数煤层厚度在采区范围内有变化，而且人工顶板和再生顶板的下沉量都比较大，必须保证在开采底分层时有一定的采高，因此各分层厚度不一定要等分。在当前开采技术条件下，普采、炮采分层厚度一般为2m左右，最大不超过2.4m，综采一般为3m左右，最大不超过3.5m。

2. 工作面长度

确定分层开采工作面长度时，除了与单一长壁工作面长度影响因素相同之外，还要考虑到增加铺网工序和在网下作业带来的影响。由于大多采用分层平巷内错式布置，使得同区段下分层工作面长度小于上分层。

3. 分层同采上下分层工作面之间的错距

同一区段内上、下分层同采时，采煤工作面必须有一定的错距。错距的大小主要取决于上分层采后顶板垮落及稳定情况，下分层工作面必须处在上分层采空区冒落稳定区域，以减小工作面承受的支承压力，保证安全生产。通常下分层采煤工作面滞后时间不少于4个月。直接顶厚度较小而基本顶坚硬时，由于基本顶来压较强烈，上、下分层工作面应有较大的错距。相反，若直接顶厚度较大且松软易落，基本顶又不十分坚硬时，可适当缩短错距和间隔时间。至于第二分层以下各分层工作面的错距，由于人工顶板为已松散的岩块，易于稳定，上、下错距也可适当缩短。

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（二）采区上（下）山的布置

开采厚煤层的采区上（下）山可布置在煤层底板岩层中，也可布置在煤层中。当煤层厚度较大，采区储量较丰富，采区上（下）山服务年限较长时，如果将采区上（下）山布置在煤层中，不仅巷道维护较为困难，维护费用较高，而且要留设很大尺寸的煤柱，增大煤柱损失。因此，一般将采区上（下）山布置在距煤层底板以下10~15m的岩层中。只有当煤层厚度不大，采深较浅，顶板和底板岩层稳定，煤质较硬，煤层自然发火危险小，或者是在煤层底板之下有一层含水量较大的岩层，或煤层底板为厚度较大的松软岩层，布置岩巷有困难的情况下，才考虑将上（下）山布置在煤层中。

（三）区段集中平巷的布置

分层同采开采厚煤层时，需要布置区段集中平巷。区段集中平巷包括区段运输集中平巷和区段轨道（回风）集中平巷。

1. 区段运输集中平巷的布置

区段运输集中平巷中一般铺设胶带输送机，集中运输本区段内各分层采煤工作面的煤炭。在采完上区段之后，应及时撤去输送机改铺轨道，作为下区段各分层采煤时的集中轨道（回风）平巷。

区段运输集中平巷一般布置在煤层底板岩层中，所在位置应避开底板岩层中的应力升高区，巷道布置在压力传递影响角φ以外，使集中平巷不受或少受煤层采动影响。应根据围岩性质选择集中平巷距离煤层的适宜法线距离，尽量缩短岩石联络巷道长度，减少岩巷掘进工程量。根据我国一些煤矿的经验，巷道与煤层底板之间的最小垂直距离一般为8～12m，影响角φ值要根据煤层倾角和底板岩性而定，一般介于25～55o之间。

如果煤层厚度不大，采区走向短，分层层数较少时，为了减少岩石掘进工程量，运输集中平巷也可以布置在煤层中。但要注意加强巷道的支护和维护工作，注意防止煤层自然发火。

2. 区段轨道集中平巷的布置

开采缓斜、倾斜厚煤层时，区段轨道集中平巷一般尽量沿煤层顶板布置。轨道集中平巷布置在煤层中，可减少岩石工程量，掘进施工容易，超前于岩石集中平巷掘进还可以探明煤层走向变化情况，有利于岩石集中平巷的定向取直，此外还有利于采掘工作面的通风。但煤层集中平巷在开采期间要多次受到分层工作面的采动影响，巷道维护工程量大，需加大巷道两侧的煤柱尺寸。

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（四）区段分层平巷的布置

厚煤层倾斜分层开采时，各区段分层平巷的相互位置对于巷道的使用和维护状况影响较大。根据煤层倾角的大小和分层层数，各分层平巷的相互位置主要有以下三种基本布置形式。

1. 水平式布置

各分层工作面运输平巷和回风平巷分别布置在同一标高上，区段煤柱呈平行四边形。水平式布置一般适用于倾角大于20o～25o的煤层。

2. 倾斜式布置

倾斜式布置，分为内错式和外错式两种。

内错式布置就是使下分层工作面运输平巷和回风平巷置于上分层平巷的内侧，即处于上分层采空区下方，形成正梯形的区段煤柱。各分层平巷内错半个到一个巷道宽度，一般是在缓斜厚煤层中，各分层工作面回风平巷采用水平布置，而运输平巷之间采用内错式布置。

外错式布置就是将下分层平巷布置在上分层平巷的外侧， 处于上分层煤柱的下面，形成倒梯形煤柱。这种布置方式的下分层巷道处于固定支承压力区内，维护困难，并且在下分层工作面的上、下出口没有人工假顶，给采煤和支护工作带来困难。采用这种方式布置分层平巷的比较少。

3. 垂直式布置

各分层平巷沿垂直方向呈重叠式布置，区段煤柱呈平行四边形。这种布置方式在煤层倾角小于8o～10o的煤层，特别是在近水平厚煤层条件下，可减小区段煤柱尺寸，分层平巷受支承压力的影响也较小，易于维护。同时，下分层平巷沿上分层平行铺设的假顶下掘进，容易掌握方向。但对上分层平巷的假顶铺设质量要求严格，否则造成下分层平巷不好掘进和维护。 （五）分层平巷和区段集中平巷之间的联系方式

区段集中平巷与分层平巷之间的联系方式，主要根据煤层倾角、层间距离、分层平巷的布置形式以及联络巷的用途和运输方式、掘进工程量的大小、采区巷道布置的合理性等因素来确定。一般有石门、斜巷和立眼三种基本方式。

当煤层倾角较大，分层工作面平巷为水平布置时，一般常采用石门联系，如图7-17所示。石门联系方式的优点是掘进施工、运料和行人比较方便。但当煤层倾角不大时，石门长度较长，掘进工程量大，而且石门用做运煤时不能实现煤炭重力运输，与立眼联系方式相比，石门中要铺设输送机，多占用设备。这种联系方式一般用于倾角大于15o～20o的煤层。

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倾角小于15o～20o的缓斜厚煤层，为了减少掘进工程量和煤柱宽度，常采用斜巷联系方式。斜巷联系方式的优点是联络巷道工程量少，煤炭可以自溜下送，占用设备少。但掘进施工比较困难，辅助运输和行人不便。为便于排矸、运送材料设备和行人，斜巷坡度一般选用，溜煤眼坡度为35°左右。

倾角很小或为近水平厚煤层，分层平巷采用垂直式布置时，分层平巷与集中平巷之间多采用立眼联系方式。其优点是煤炭可自溜，煤柱损失少。但立眼施工困难，为解决辅助运输，还要开掘运料、行人等斜巷。

在实际选择联络巷的形式时，往往要根据联络巷的用途、煤层倾角、地质条件、采区巷道布置的总体合理性等因素进行综合考虑，将上述的三种联系方式组合应用。

对煤层倾角适宜的缓斜厚煤层，可在分层运输平巷与运输集中平巷之间采用溜煤斜巷联系，而在分层回风平巷与集中平巷之间采用石门联系。当煤层倾角较大、分层运输平巷和回风平巷均为水平布置时，分层运输平巷和集中平巷之间可采用石门与溜煤眼相结合的联系方式，分层回风平巷与集中平巷之间采用石门联系。当煤层倾角较小、分层平巷均为倾斜式布置时，可采用倾斜溜煤眼重力运煤，采用石门和斜巷相结合的方式联系分层回风平巷与集中平巷。当煤层倾角很小或为近水平厚煤层、分层平巷为垂直布置时，采用溜煤眼重力运煤，而运送材料、设备及行人采用斜巷联系。斜巷的水平投影基本上与集中平巷相平行。

(六)区段平巷的无煤柱护巷

厚煤层倾斜分层下行垮落采煤法，在上、下区段平巷之间一般都留有护巷煤柱，并起到隔离采空区的作用。但这些煤柱不仅造成大量的煤炭资源损失，且留下自然发火的隐患，并且分布在区段煤柱上的支承压力大，使分层平巷不易维护。因此，不少厚煤层采区采用了无煤柱护巷的方法，即区段间不留煤柱。

由于分层平巷要经受上下区段分层工作面的多次采动影响，加上分层平巷位于厚煤层中，维护十分困难，采用沿空留巷的方法技术复杂，对支护材料要求高，维护费用高。因此，厚煤层无煤柱护巷通常采用沿空掘巷的方法，即沿着上区段采空区边缘掘进下区段的分层平巷，或保留上区段的分层运输平巷用作下区段的分层回风平巷。

§7.4 煤层群走向长壁采煤法采煤系统

一、煤层群单层开采

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二、多煤层联合布置

⒈采区集中上（下）山联合布置 ①采区巷道掘进顺序。

②采区生产系统：运煤、通风、运料排矸、供电、供水系统。 ③巷道布置的优缺点及适用条件

⒉集中上（下）山、上层煤无区段集中平巷、下层煤有区段集中平巷的联合布置。

①采区巷道掘进顺序。

②采区生产系统：运煤、通风、运料排矸、供电、供水系统。 ③巷道布置的优缺点及适用条件 三、煤层群分组集中采区联合布置 四、联合布置采区巷道分析 ⒈采区上（下）山的数目和位置

① 采区上（下）山数目确定：一般条件需两条，特殊条件需三条。 ② 采区上（下）山位置确定：一煤一岩上（下）山、两条岩石上（下）山、两条煤层上（下）山、两岩一煤上（下）山、三条岩石上（下）山。 ③上（下）山间的位置关系

布置岩石上（下）山时，水平间距为20～25m；布置煤层上（下）山时，水平间距为25～30m。

⒉区段集中平巷的布置：①机轨分煤岩巷布置。②机轨双岩巷布置。③机轨合一巷布置。④机轨双煤巷布置。

§7.5 采区车场形式

采区车场是采区上（下）山与运输大巷、回风大巷或区段平巷联结处的一组巷道和硐室的总称，是采区巷道布置系统中的重要组成部分。采区车场的巷道包括甩车道、存车线及一些联络巷道，硐室主要有煤仓、绞车房、变电所和采区水仓等。

一、采区上部车场

采区上部车场是采区上山与采区上部区段回风平巷之间的一组联络巷道和硐室。基本形式有平车场、甩车场和转盘式车场。

1. 采区上部平车场

采区上部平车场是将采区绞车房布置在阶段回风水平，采区轨道上山以一段水平巷道与区段回风平巷（或石门）联结，并在这条水平巷道内布置车场调车线和存车线。

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2. 采区上部甩车场

采区上部甩车场是将采区绞车房布置在阶段回风水平以上的位置，绞车将矿车沿轨道上山提至甩车道标高以上，然后经甩车道下甩入上部区段回风平巷。甩车场可以在平巷中设置存车线和调车线。按甩车方向可分为单向甩车场和双向甩车场。

3. 转盘车场

采区上部转盘车场就是将上山轨道以一段水平巷道与区段回风平巷联结，并在水平巷道与区段回风平巷或回风大巷的交叉处设置转盘，矿车从轨道上山提到上部平台之后，经转盘将矿车直接转向平巷。这种形式的上部车场，巷道工程量省，调车简单，但体力劳动强度大，车场通过能力小。适合在小型煤矿或生产能力小的采区应用。 二、采区中部车场

联结采区上山和区段下部平巷的一组巷道称为采区中部车场。采区中部车场一般为甩车场，无极绳运输时可采用平车场。，一个采区由于巷道布置、区段划分不同，一般要设置多个中部车场。中部车场按甩入地点不同，分为平巷式、石门式和绕道式三种。

1. 绕道式中部车场

在采区某个区段下部，甩车道线路由上山斜面进入与平巷同一平面后，经顶板绕道到达上山的两翼巷道，即为绕道式中部车场。

2. 平巷式中部车场

薄及中厚煤层采区，一般可将轨道上山布置在煤层中，这时可在采区各区段下部，利用甩车道将上山提上来的矿车直接甩入区段平巷，并在平巷中设置存车线，这就是所谓的甩入平巷式中部车场。

3. 石门式中部车场

煤层群联合布置采区，由于区段石门较长，若在其中能布置车场存车线和调车线，可以从采区轨道上山用甩车道直接将矿车甩入石门，即为石门式中部车场。

三、采区下部车场

采区下部车场是采区上山与阶段运输大巷相联结的一组巷道和硐室的总称。采区下部车场通常设置有装车站、绕道、辅助提升车场和煤仓等。根据装车站的地点不同，分为大巷装车式、石门装车式和绕道装车式三种形式；按轨道上山的绕道位置不同，分为顶板绕道式和底板绕道式两种。

1. 大巷装车式下部车场

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采区煤仓的煤炭直接在大巷由采区煤仓装入矿车或输送机。辅助运输由轨道上山，通过顶板绕道或底板绕道与大巷联接。当上山坡度大于12o，上山起坡点落在大巷顶板，且顶板围岩条件较好时，可采用顶板绕道式下部车场。当上山坡度小于12o，上山通常提前下扎，并在大巷底板逐步变平，围岩条件较好，可采用底板绕道式下部车场。

大巷装车式下部车场的优点是，调车方便，线路布置紧凑，工程量少。但巷道维护量大，影响大巷通过能力。

2. 石门装车式下部车场

煤层群联和布置的采区，通常具有较长的采区石门。在布置下部车场时，可在下部采区石门内布置装车站，利用绕道将轨道上山同采区石门相连接。

采区石门装车站下部车场的优点是，车场工程量较小，调车方便，通过能力大，装车站和轨道上山下部车场都远离运输大巷，不影响大巷的正常运输。通常应用在煤层群联合布置的采区中。

3. 绕道装车式下部车场

在运输大巷的一侧，开掘与大巷向平行的绕道作为采区下部装车站，运输上山通过煤仓与绕道联系。在大巷另一侧布置材料车场甩车道和绕道，轨道上山则通过材料车场甩车道和绕道与大巷相联。

绕道装车式下部车场的优点是，装车站装煤对大巷的运输通过能力没有影响。主要缺点是工程量大，调车时间较长，适用于采区石门短，不宜布置装车站或者是产量高的大型矿井的采区。

§8 近水平煤层长壁采煤法采煤系统

通常把倾角在8o以下的煤层称作近水平煤层。由于煤层倾角小，井田内再划分时不能再按阶段垂高来划分成阶段，一般是把水平大巷布置在井田倾斜的中央，利用大巷将井田分成上、下两个部分，再在每一部分内划分出盘区（或带区）分别进行准备和开采。近水平煤层的开采方式有走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。

§8.1 近水平煤层走向长壁采煤法采煤系统

在井田内，把近水平煤层划分为上、下两部分之后，按照一定的走向长度划分成盘区。在盘区内按照走向长壁采煤法巷道布置特点和方法，布置盘区准备巷道和回采巷道，相成独立的盘区生产系统。

走向长壁采煤法的盘区巷道布置类型，主要有上（下）山盘区和石门盘区。根据盘区内开采煤层层数的多少和层间距大小，又分为单层布置盘

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区和联合布置盘区。

一、上（下）山盘区 1. 上（下）山盘区单层布置

开采近水平薄及中厚煤层，可采用上（下）山盘区走向长壁采煤法。一般情况下，将盘区上（下）山布置在围岩条件好的稳定煤层中，两条上（下）山之间相距15～20m，两侧各留20～30m宽的煤柱。

由于煤层倾角小，将区段布置成规则的矩形。区段平巷均沿中线掘进，两条平巷相互平行，使采煤工作面保持固定长度。盘区内各区段的开采顺序不受限制，可以采用上行或下行开采，也可以实行跳采。

2. 盘区集中上（下）山联合布置

当开采的近距离煤层群煤层层数较多或为厚煤层时，根据条件可将盘区上（下）山不止在煤层底板岩层中，采用盘区集中上（下）山和区段集中平行联合布置的方式。

二、石门盘区

目前，近水平煤层走向长壁采煤法较广泛地采用盘区石门布置方式，这种布置的盘区称石门盘区。

三、石门盘区与上山盘区的比较及选择

石门盘区布置方式与上山盘区布置方式的差别，主要是将盘区运煤上山的倾斜运输变成盘区石门的水平运输。

由于盘区石门内可采用电机车运输，减少了盘区运输与大巷运输之间的环节，运输能力大，有利于提高盘区生产能力和合理集中生产。盘区石门位于煤层底板岩层中，巷道维护条件好。各煤层工作面采出的煤炭，通过区段煤仓在石门内装车外运，区段煤仓可起到缓冲和调节运输作用，有利于工作面连续生产。但这种布置方式的缺点是，石门和溜煤眼的岩石掘进工程量大，盘区准备时间长。当煤层倾斜长度大，倾角也大时，石门盘区煤仓的垂高随之增大。

上山盘区布置方式的优缺点：盘区上山布置方式具有工程量较小，不受大巷运输方式限制等优点，为了改善盘区上山的维护条件，可采用岩石上山盘区布置方式，在上山内铺设胶带输送机，同时加大盘区煤仓容量，以便提高盘区生产能力。

在生产实践中，石门盘区和上山盘区均得到广泛应用。通常在近水平煤层、埋藏稳定、地质构造简单、煤层储量丰富、技术装备水平高、有一定的岩石巷道施工力量、盘区生产能力较大的大中型矿井，适宜采用盘区

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