煤矿概念知识

第一章 煤矿开采的基本概念

1.1煤田开发的概念 1.1.1煤田和矿田

煤田――在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带。 矿田――开发煤田形成的社会组合称矿田。

有时几个矿田开发一个煤田，有时一个矿区开发几个煤田。 矿区由多个矿井（或露天矿）组成。

1.1.2 井田

井田――划分给一个矿井或露天矿开采的那一部分煤田叫做井田。 井田范围――井田的长与宽。

井田合理走向长度： 大型>7000km 中型>4000km 小型>1500km

1.1.3 矿井生产能力

小型——0.09、0.15、0.21、0.3兆吨 井型 中型——0.45、0.6、0.9兆吨

大型——1.2、1.5、1.8、2.4、3.0兆吨及以上；其中3.0兆吨及以上的矿井也叫特大型矿井，以1兆吨为递升单位。

注意:设计时，不能出现规定值以外数值。 矿井实际年产量与生产能力概念不同。

1.1.4.露天开采与地下开采的概念

剥采比——每采一吨煤，需剥离岩石的立方数。 褐煤剥采比小于6m3/t、烟煤剥采比8m3/t时，露天开采合理。

1.2矿山井巷名称及井田内划分 1.2.1 矿山井巷名称(自学) 1.2.2 井田内划分

一.井田内划分为阶段和水平

把井田分成几条，条的走向平行于煤层的走向，每一条那就是一个阶段。 上下山开采时一个水平含有两个阶段。 （一）阶段内的再划分

1、采区式划分——采区走向400—2000m，斜长 600—1000m； 2、分段式划分——只适合于走向短的井田，很少用； 3、条带式划分——<12度时应积极采用，一条一面。 二.井田直接划分为盘区或条带

分成块，每块叫盘区，类似采区。 煤层倾角小，煤层沿倾斜高差小，一个水平开拓

分成条，每块叫条带。

1.3 矿井生产的基本概念 1.3.1矿井生产系统的概念

运输系统，通风系统，运料排矸系统，排水系统。

1.3.2矿井开拓、准备与回采的概念

为全矿井服务的巷道称开拓巷道，为采区服务的巷道称采区巷道，为回采工作面服务的巷道称回采巷道。

第二章 采煤方法的概念及分类

2.1 采煤方法的概念

采煤方法——采煤系统与回采工艺的综合

2.2 采煤方法的分类及应用情况

分两种体系：

壁式体系——产量94%，广泛应用。

柱式体系——很少应用。 适用条件：埋藏浅(压力小)，近水平(机械化柱式采煤)。 薄及中厚煤层，顶板较好，沼气少，三下一上采煤。 房打通了就是联络巷，矿压显现较弱。

第三章 单一走向长壁采煤法回采工艺

三种：

1、炮采——爆破落煤，爆破及人工装煤， 机械化运煤，单体柱支护。

2、普采——采煤机落煤，机械及人工装煤，机械化运煤，单体柱支护。

3、综采——采煤机落煤，机械及人工装煤，机械化运煤，液压支架支护。

3.1 爆破采煤回采工艺 3.1.1 爆破落煤

一、工序：打眼，装药，添炮泥，联炮线，放炮。

要求：

采用不同的参数。

二、炮眼布置： 单排眼 对眼

双排眼 三花眼

三排眼 三角眼

三、炮眼角度

四、炮眼深度：大于进度，进度0.8；1.0；1.2。

五、装药量：150~600g/每孔

六、一次起爆数：几个到几十个不等。顶板不好，间隔爆破。采用串联法。

3.1.2装煤与运煤

一、装煤： 爆破装煤，人工装煤，机械化装煤。

二、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。

3.1.3工作面支护和采空区处理

一、工作面支护

1、 支柱类型：单体支柱和金属摩擦支柱。

2、 布置形式

a、 正悬臂齐梁直线柱，常用。

b、 正悬臂错梁三角柱，很少用。

3、 控顶排数：最小三排，最大五排，推进一次或两次放顶一次。

4、 特种支柱： 切顶墩柱

木支柱：丛柱，密集，木垛，斜撑

二、采空区处理：尽量采用全部跨落法。

1、 全部跨落法——当工作面从开切眼推进一定距离后，主动撤除采煤工作空间以外的支架，使直接顶自然垮落，以后，随着工作面推进，每隔一定距离就按计划回柱放顶。一般是三、五排放顶或三、四排放顶。

2、 最大控顶距——工作空间达到的允许最大宽度。

3、 最小控顶距——回采工作所需要的最小宽度。

4、 两者之差是放顶步距。

5、 放顶方法

回柱绞车回拄——木支柱。

人工回柱——单体柱或金属柱。

回柱顺序——自下而上，自采空区侧向煤壁。

3.2 普通机械化回采工艺 3.2.1 普采单滚筒采煤机工作方式

一. 滚筒位置和旋转方向

1.位置——靠下巷，下缺口长度短，利于下巷及端头支护，煤不从采机下放过，利于工作面管理。

2.旋转方向

左工作面——面向回风平巷 左→左

右工作面——面向回风平巷 右→右

单滚筒：左旋——右面→左旋→逆时针

右旋——左面→右旋→顺时针

上述方式的优点——上行割顶煤，煤反力方向合理，顶板不震动，煤块不打司机。

下行割底煤，煤反力方向合理，底板不震动，煤块不打采机。

二.采煤机割煤方式——割煤及与其他方式的合理配合。 4种

1、双向割煤，往返一刀。煤层厚度大于滚筒直径。

A 上行割顶煤，下行割底煤。

B 下行割顶煤，上行割底煤。

上下端头要打缺口。

该方式适用中厚煤层单滚筒采煤机。 2、“∞”字形割煤 往返一刀

3、单向割煤往返一刀

自下而上割底煤，顶煤人工清理，下行装浮煤，移溜，支柱。

适用条件：采高1.5米以下，滚筒直径接近采高，顶板较稳定，煤厚较均匀。

4、双向割煤 往返二刀

适用条件：薄煤层1.3米以下，直径接近采高。

双滚筒采煤机下节叙述。

三.单滚筒采煤机的进刀方式——采煤机的运行与推移运输机的配合关系

进刀——滚筒进入煤体的过程

进刀方式：

直接进刀 缺点：开缺口费时 费力 费料 效率不好 推溜困难

自行进刀 ∞字形

斜切进刀 分为 割三角煤和留三角煤

割三角缺点：1）15~20米范围内运输机不能贴近煤壁 支护费力

2）需待移机头和重新架设端头支架

留三角优点：1）支护省力

2）进刀与移机头、端头支护互不干扰，平行作业，不等待。

3.2.2 普采面单体支架

一. 支架布置方式：

三角柱（少）

直线柱：齐梁式 梁长等于截深的两倍

梁长等于截深的一倍

错梁式 梁长两倍于截深

各自特点：

齐梁式，梁长等于截深的两倍：一般为正悬臂，移溜后，在割煤之前，对机道的保护比短梁好，割一刀不挂梁，二刀，挂梁、支柱，工人工作量不均衡。

齐梁式，梁长等于截深的一倍：正悬臂，每刀都挂梁移柱，移柱频繁。

错梁式 梁长两倍于截深：一架正，一架倒，第一刀，倒悬臂挂梁，二刀，正悬臂挂梁。

优点：每班工作量少 各班之间工作量平衡 切顶线处支柱不易被埋。

缺点：切顶不利 侧悬梁易损坏。

二. 普采端头支护 单体柱加铰接顶梁 大跨度处加一根双勾双楔梁

对长梁迈步抬棚

上述混用

端头平巷内可用顺向托梁、十字铰接顶梁或单纯用支柱。

3.2.3 普采面工艺参数分析

一. 柱距.排距的确定

排距——0.8、1.0、1.2米 根据截深 人为确定

柱距 a=nrtN /(Nb+F)Pt

缺口尺寸 长度 上缺口 6~10米 下缺口3~4米

宽度 B=0.8或1.0米时， 为2~3B B——截深

B=0.5或0.6米时 ＞3B

3.2.4 普采设备的新发展

一. 双滚筒采煤机，不必人工爆破开缺口，顶底煤一刀下来，采煤机自开缺口，机道上方顶板支护及时。

二.封底式双速侧卸式刮板运输机 对应的优点 减阻 运行和推溜 启动 开缺口。

三.┳┳型长刚梁 每架是个整体 一梁两柱 两架一组 实现迈步。

3.3 综合机械化回采工艺

3.3.1 综采面双滚筒采煤机工作方式

一．滚筒转向和位量

A．前顶后底 右顺左逆――常用，注意与单滚相反

B．前底后顶 右逆左顺――中部夹矸易破碎

C．前底后顶 （课后思考）――特殊型号薄煤层采煤机

D．前底后顶 右顺左逆――过构造、后滚筒过后，马上稳架，防止碎矸垮落

二．割煤方式 往返一次割两刀 工作面端部斜切进刀

适用条件：煤层稳定，倾角较缓，常用

往返一次割一刀 工作面中间或端部进刀

适用条件：1.顶板差

2.煤层倾角大，有能自上而下移架（支架相互摩擦）或输送机下滑，只能自下而上移架

3.双滚筒不能一次采全高，煤层厚，贴顶煤人工处理下不，采煤机装一次

4.装煤效果差，装煤单需一程

5.煤尘大，回风端不能移架作业

三．综采面采煤机的进刀方式

1.直接推推入法进刀（开缺口） 很少采用――放炮崩 设备重

2.工作面端部斜切进刀 割三角煤 往返一次割两刀 采煤机需等待移机头

往返一次割一刀 斜切折返

留三角煤 往返一次割一刀 斜切不折返，不等待移架，空牵引， 移架跟不上

3.工作面中部斜切进刀 往返一次割一刀，斜切不折返，不等待，空间和时间的配合较好

4.滚筒钻入法进刀，较少用

3.3.2 综采面液压支架的移架方式

一．移架方式 单架依次顺序式 一架一架移 简单，适用不稳定顶板，应用较多，移架时卸载面积小，顶板下沉量小

分组间隔交错式 沿采煤机行走方向移架速度快，适用顶板较稳定，每次不超过3架

成组整体依次顺序式 一组/次 2～3架/组

二．移架方式时移架速度的影响

一次移支架 Vz=N3l/(te+Ntd) 一次移单架 Vz=lz/(te+td)

说明 一次移多架比一次移一架在供液量相等的条件下，移架速度加快。可适应采煤机快速行走，加大产量。

3.3.3 综采工作面工序配合方式

及时支护方式：割煤――移架－－推溜 利于行人，运料，通风，适用直接顶不好，老顶周期压不大。

滞后支护：割煤――移溜――移架，我国较少用。

3.3.4 综采面端头作业

一．端头支护方式 单体柱

端头支架（专门的）

工作面支架

二．平巷断面与综采面的相对位量

运输平巷断面应卧底掘进。移动变电站布置在同一侧，皮带运输机应在远离工作面一侧，应采用斜顶梯形断面断面，支护用可缩支架或锚杆。

3.3.5 综采设备配套参数

煤层最大厚度一般应小于采煤机最大采高

支架顶梁底面应高于采煤机面200mm

端面距T=150~350mm，采高小取下限，采高大取上限

移架千斤顶的行程应比采煤机截深大100~200mm

设备配套有成套设备手册，设备样本

上、下山运输设备能力>=平巷运力>=工作面能力。

3．4 其它条件下机采工艺的特点 3．4．1薄煤层机采的特点

我国薄煤层产量不到储量比重的一半，因为经济效益不好，不愿采。

一．薄煤层滚筒采煤机采煤的特点：

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M>0。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．刨煤机采煤特点：

截深小，功率较小，粉尘较小，司机可在平巷操作，移溜和支护工人位置相对固定。

托钩刨——掌板压在输送机下方，直接托底板，稳定性好，阻力大；

滑行刨——取消掌板，用滑架；

托钩滑行刨——有掌板，掌板下增加滑板，减少摩擦力；

刨煤能力 Qb=3600M Vb Hr ck M——采高 c——工作面回采率。

脆性煤，或裂隙发育

顶板较稳定，底板平整

适用条件 断层少，硬结核和夹矸少

一般采高<1—4m

煤层倾角<15°

3．4．2 大采高综采的特点

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。

加强司机培训

煤壁要直，输送机要防滑

保护支架措施 适度带压移架 过构造有措施

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

防片帮措施 用木锚杆加固煤壁

树脂固结

3．4．3 大倾角机采面特点（主要防滑，当>12°）

防止没煤矸进入底槽

工作面适当伪斜

一．运输机防滑 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

二．液压支架防倒防滑

自下向上移架，防采空区矸石下冲支架尾部

1．防倒 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

>16°时，设液压安全绞车

2．采煤机防滑 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，新产品都有

3．4．4综采面调斜与旋转工艺

一．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。

二．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。

三．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。

1．单产效率低，旋转期长，6—8个月，支架损坏较严重，一般不用

2．作业环境要求高 <2。5m <12°

问题 3．对设备要求高

4． 对人员要求高

3．5回采工艺方式的选择 3．5．1综采适用条件

煤层较厚>2。0m，有适当的可推进长度1000 m，倾角较缓，一般<15°。

贯彻以经济效益为中心的思想。

3．5．2普采适用条件

适用条件广泛，尽量采用，炮采面尽量少用。

3．6 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： 1、炮采

2、把断层留在煤柱中

3、调斜

4、工作面甩掉一部分

5、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 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

3.7 回采工作面工艺设计

一、确定机采工作面的开机率

确定方法：现场统计

采煤机开机率K——采煤机运转时间占每日可利用的采煤作业时间的百分比，平均20%

二、机采面生产能力，T/a

Qr=NLMBrC

三、确定工作面合理长度

(一)影响工作面长度的技术因素

1、设备条件：150~180M

2、地质条件：当断层多，煤层薄，倾角大，采高大，顶板过硬，过碎时，适当缩短

3、通风条件：当瓦斯大时，用下式进行较核

L=60vMSG/90BPN

设计时要用到。

(二)影响工作面长度的经济因素分析(现场统计时才能用到)

四、回采工作面作业规程的编制及步骤

只讲循环图表

首先确定工作面作业形式 两采一准，一天两循环(普采)

边采边准，一天三循环(普采)

三采含半准，一天多循环(综采)

三采一准，一天多循环(综采)

四班交叉 (炮采)

五、劳动组织形式的选择

组织形式 分段作业：每段一组，综合分组

追机作业：整面一段，专业分组

跳段接力作业——推荐

二、机采面生产能力，T/a

Qr=NLMBrC

三、确定工作面合理长度

(一)影响工作面长度的技术因素

1、设备条件：150~180M

2、地质条件：当断层多，煤层薄，倾角大，采高大，顶板过硬，过碎时，适当缩短

3、通风条件：当瓦斯大时，用下式进行较核

L=60vMSG/90BPN

设计时要用到。

(二)影响工作面长度的经济因素分析(现场统计时才能用到)

四、回采工作面作业规程的编制及步骤

只讲循环图表

首先确定工作面作业形式 两采一准，一天两循环(普采)

边采边准，一天三循环(普采)

三采含半准，一天多循环(综采)

三采一准，一天多循环(综采)

四班交叉 (炮采)

五、劳动组织形式的选择

组织形式 分段作业：每段一组，综合分组

追机作业：整面一段，专业分组

跳段接力作业——推荐

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/um2.html