PAGEPAGE1煤礦開采學(xué)講義主要參考書：徐永圻，《煤礦開采學(xué)》，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999年；《煤礦地下開采方法》（85年版）以及《開采方法》（80年版），煤炭工業(yè)出版社。緒論煤是工業(yè)的糧食，在我國，一次能量消耗，煤炭占75%；產(chǎn)量世界之最，煤種多，儲量大，在1000米深度內(nèi)，有10000～20000億噸；在1500米深度內(nèi)，有多于56000億噸；一、煤炭的歷史（地質(zhì)學(xué)）1、煤是由植物生成的2、我國古代采煤的情況春秋戰(zhàn)國時期，就有煤炭的開采和利用。石涅，涅石，石墨，石炭（炭）明朝時，才稱煤炭。記載的書，宋應(yīng)星編著《天工開物》，地質(zhì)、開拓、采煤、支護(hù)、通風(fēng)、提升。二、解放以后我國煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展1、產(chǎn)量49年，3243萬噸；50年～52年，三年恢復(fù)時期，舊礦、舊設(shè)備、舊方法；52年，6650萬噸；53～57年，第一個五年計劃，中國經(jīng)濟(jì)形式變化最大。57年，1.3億。58～62年，第二個五年計劃，大躍進(jìn)，浮夸風(fēng)。60年達(dá)到3.97億。采掘嚴(yán)重失調(diào)，62年，2.3億。63～65年，三年調(diào)整，產(chǎn)量2.1億左右。66～70年，第三個五年計劃，70年3.5億。71～75年，第四個五年計劃，75年4.8億，76年，文革結(jié)束。76～80年，第五個五年計劃，77年5.5億，78年6.18億，79年6.35億。81～95年，第六、七、八個五年計劃。81年，6.2億；82年，6.66億；83年，7.14億；84年，7.9億；85年，8.7億；86年，8.94億；87年，9.28億；88年，9.8億；89年，10.5億；90年，10.8億；90～95年，市場經(jīng)濟(jì)，產(chǎn)量在11～13億之間。2003年15.9億，2004年19.5億，2005年21.1億，2006年，23.32億；2、單產(chǎn)及機(jī)械化水平1）、建國初期，風(fēng)稿落煤，人背，人拉，馬拉，高強(qiáng)度體力勞動。三年恢復(fù)時期，推行壁式采煤，使用刮板運(yùn)輸機(jī)和截煤機(jī)。52年，4331噸/月.面。機(jī)械化水平0.73%。2）、第一個五年計劃，引進(jìn)蘇聯(lián)康拜因，在雙鴨山嶺西礦使用。57年，5137噸/月.面，機(jī)械化水平4.12%3）、64年，采用了淺截深滾筒式采煤機(jī)，可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)，采用摩擦式金屬支柱，金屬鉸接頂梁，出現(xiàn)了正規(guī)普通機(jī)械化采煤工作面。65年，6646噸/月.面，機(jī)械化水平8.23%。4）、74年，我國煤炭系統(tǒng)成立了綜合機(jī)械化采煤指揮部，引進(jìn)了43套綜采設(shè)備。出現(xiàn)了綜采機(jī)械化采煤工作面。到78年，又引進(jìn)100套綜采設(shè)備和100套綜掘設(shè)備（俗稱雙百套綜合機(jī)械化設(shè)備）。煤炭機(jī)械化水平和單產(chǎn)又上一新臺階。79年，單產(chǎn)為11220噸/月.面；機(jī)械化水平達(dá)到32.3%。從此正常向前發(fā)展。到90年，全國統(tǒng)配煤礦單產(chǎn)16040噸/月.面。其中綜采45642噸，高檔普采17540噸/月.面，機(jī)械水平達(dá)到65.1%。5）、單產(chǎn)創(chuàng)記錄情況（1）、82年，大同同家梁礦創(chuàng)年產(chǎn)百萬噸綜采隊。到90年，已達(dá)到160隊次為百萬噸綜采隊，有連續(xù)保持9年時間，6年中，最高的產(chǎn)量達(dá)到180萬年產(chǎn)。目前，每年達(dá)到百萬噸綜采隊的有35～45個隊，并創(chuàng)造了放頂煤400萬噸。（2）、高檔普采創(chuàng)單產(chǎn)最高達(dá)67萬噸。從82年到90年，有將近120個高檔普采隊超過30萬噸。（3）、炮采隊也有達(dá)到50萬噸的。（4）、目前，已有許多高產(chǎn)高效工作面，年產(chǎn)1000萬噸的（神華集團(tuán)）。6）、機(jī)械化水平高的局內(nèi)蒙的神華集團(tuán)、山西的晉城、大同、潞安、山東的兗州、河南、河北、陜西等許多礦業(yè)集團(tuán)公司的許多礦井，機(jī)械化程度都很高。三、本課程的內(nèi)容1、煤礦開采學(xué)：是研究煤礦開采技術(shù)的綜合性科學(xué)。2、內(nèi)容：地下開采、井田開拓、準(zhǔn)備方式、采煤方法。第一章煤礦開采的基本概念§1.1煤田開發(fā)的概念一、煤田和礦區(qū)1、煤田：由含炭物質(zhì)沉積形成的大面積含煤地帶稱～（自然形成）。2、礦區(qū)：開發(fā)煤田形成的社會組合稱礦區(qū)（社會的）。（目前，礦區(qū)和當(dāng)時編書出版時的意義不一樣，說明其區(qū)別）煤田，面積大，儲量多，大到數(shù)百、數(shù)千平方公里，多到數(shù)億、數(shù)百億噸。小的，可以由一個礦區(qū)開發(fā)，大的,可以由幾個礦區(qū)開發(fā)，有時，一個礦區(qū)還可以開發(fā)多個煤田。北京礦務(wù)局（現(xiàn)在的京煤集團(tuán)）開發(fā)兩個煤田，如下圖?；茨系V區(qū)開發(fā)三個煤田：舜耕山煤田，八公山煤田，潘謝煤田（書上圖1-1）。（也可以利用CAI課件中的圖講解）二、井田1、井田：劃分給一個礦井開采的那一部分煤田稱為井田。礦井：組成礦區(qū)的社會單元（開發(fā)井田的社會組合）。井田有多大？礦區(qū)總體設(shè)計的關(guān)鍵。（講述普查、詳查、精查之間的關(guān)系及內(nèi)容）。井田范圍，走向長，大型（7.0km）、中型（4.0km）、小型（1.5km）。傾斜寬（平面投影）。2、煤田劃分為井田的原則：1）、充分利用自然條件劃分。利用大斷層、褶曲、鐵路、公路、河流、城鎮(zhèn)等，如上圖。2）、有合理的尺寸3）、有足夠的儲量。與生產(chǎn)能力、服務(wù)年限有關(guān)。4）、處理好相鄰礦井之間的關(guān)系，如淺部、深部。如下圖。3、煤田劃分為井田的方法1）、垂直劃分。切豆腐塊2）、水平劃分。以一定標(biāo)高為界3）、按煤組劃分（近水平煤層情況）?！?.2礦山井巷名稱和井田內(nèi)的再劃分一、礦山井巷名稱1、礦山井巷：在地下開采中，為提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、動力供應(yīng)等需要而開掘的井筒、巷道和硐室總稱為礦山井巷。2、礦山井巷的分類根據(jù)分類的不同，分成不同的類型。（圖1-3）1）、按空間形態(tài)分：垂直（立）水平（平）2）、按應(yīng)用范圍分：（1）開拓巷道：為全礦井或一個開采水平服務(wù)的巷道，如井筒、水平打巷、井底車場。（2）準(zhǔn)備巷道：為一個采區(qū)或幾個區(qū)段服務(wù)的運(yùn)輸、通風(fēng)等巷道；（3）回采巷道：直接為采煤工作面服務(wù)的巷道。傾斜（斜）二、煤層的分類根據(jù)分類的條件不同，按以下幾種情況分類：1）、按厚度分為：（1）、薄煤層，厚度為可采厚度～1.3m；（2）、中厚煤層，厚度為1.3～3.5m；（3）、厚煤層，厚度為3.5～10m；（4）特厚煤層：厚度為10m以上。（為什么這樣分類？）2）、按傾角分為：（1）、近水平煤層，傾角為00～120；（2）、緩斜煤層，傾角為120～250；（3）、傾斜煤層，傾角為250～450；（4）急傾斜煤層，傾角為450～900。（為什么這樣分類？）3）、按煤層厚度的變化情況分為：穩(wěn)定煤層、較穩(wěn)定煤層、不穩(wěn)定煤層、極不穩(wěn)定煤層。（1）、穩(wěn)定煤層：在井田范圍內(nèi)，煤層全區(qū)發(fā)育，煤層厚度變化不大，全區(qū)可采；（2）、較穩(wěn)定煤層：在井田范圍內(nèi)，煤層絕大部分發(fā)育，煤層厚度變化不太大，全區(qū)大部分可采；（3）、不穩(wěn)定煤層：在井田范圍內(nèi)，煤層局部發(fā)育，煤層厚度變化較大，全區(qū)少部分可采；（4）極不穩(wěn)定煤層：在井田范圍內(nèi)，煤層僅極少部分發(fā)育，煤層厚度變化極大，只為串珠狀和雞窩狀的形態(tài)；（為什么這樣分類？）三、礦井生產(chǎn)能力與井型1、礦井生產(chǎn)能力：指礦井的設(shè)計年生產(chǎn)能力，單位用萬t/a或Mt/a表示（礦井生產(chǎn)能力是設(shè)計計劃任務(wù)書給定的，是系列化的，不能隨便給定，如100萬噸、75萬噸，目前，按國際通用方法用Mt/a）。2、井型：按照礦井生產(chǎn)能力的大小不同，將其劃分為不同的級別，以此定為不同的級別，成為不同的井型。1）、小型井：9、15、21、30（萬t/a）；2）、中型井：45、60、90（萬t/a）；3）、大型井：120、150、180、240（萬t/a）；4）、特大型井：300、400、500、600、800、1000、1200、1500、2000、5000（萬t/a）。而1200、1500、2000、5000（萬t/a）的礦井多數(shù)為露天礦井。（轉(zhuǎn)化成Mt/a）四、露天礦開采與地下開采的概念1、露天開采：從散露的地表直接采出有用礦物的方法叫露天開采；（書上圖1-2）2、地下開采：從地面開始掘進(jìn)井硐通達(dá)有用礦體，然后采出它們，這樣的方法稱之為地下開采；（書上圖1-3）3、露天開采與地下開采相比較所具有的特點(diǎn)：1）、優(yōu)點(diǎn)：（1）.產(chǎn)量大，一般可達(dá)500～1200萬噸，有的可達(dá)5000萬噸；（2）.勞動效率高，一般為3.0～28.0噸/工，是井工開采的數(shù)倍，有的達(dá)到書十倍；（3）.生產(chǎn)成本低，大約是井工開采的50%；（4）.資源回收率高，達(dá)90%以上；（5）.作業(yè)空間不受限制；（6）.木材、電力消耗少；（7）.建設(shè)速度快，產(chǎn)量有保證，生產(chǎn)安全，勞動條件好；2）、缺點(diǎn)：（1）.占用土地多，污染環(huán)境；（2）受氣候影響大；（3）對礦床賦存要求嚴(yán)格。五、井田內(nèi)的再劃分1、非近水平煤層的劃分：1）、劃分為階段階段：在井田范圍內(nèi)，按一定標(biāo)高，沿傾斜方向每隔一定的距離，一般為500m～2000m，將井田劃分為沿走向的若干個長條部分稱為階段；圖圖1-4分成階段2）、階段內(nèi)的劃分：（1）劃分為采區(qū)采區(qū)：在階段內(nèi)，根據(jù)地質(zhì)條件和設(shè)備水平等條件的不同，沿走向每隔1000m～4000m，劃分成具有相對獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)的開采區(qū)域，叫采區(qū)，它是礦井生產(chǎn)的基本單元；（書上圖1-5）（2）劃分為條帶：當(dāng)煤層傾角比較小時，即小于150時，可以考慮采用傾斜長壁開采。（圖1-7）條帶：在階段內(nèi)，根據(jù)地質(zhì)條件和設(shè)備水平等條件的不同，沿走向每隔100m～350m，劃分成可以進(jìn)行開采的單元，每一個單元稱為條帶；圖1-7分帶式布圖1-7分帶式布置（3）劃分為分段分段：當(dāng)井田的走向長度比較短時，如達(dá)到4000m以下，并且沿走向沒有沿傾斜方向的斷層，則沿傾斜方向每隔100m～350m，劃分成可以進(jìn)行開采的單元，每一個單元稱為一個分段；（圖1-13）3）、采區(qū)內(nèi)的劃分劃分為區(qū)段：在采區(qū)范圍內(nèi)，按一定標(biāo)高，沿傾斜方向每隔一定的距離，一般為100m～350m，將采區(qū)劃分為沿走向的若干個長條部分，每一個部分稱為區(qū)段；（書上圖1-5）2、近水平煤層的劃分：1）、劃分為盤區(qū)盤區(qū)：在近水平煤層中，不能劃分為階段，在大致是煤層的傾斜方向上，在大約3000m～4000m的范圍內(nèi)，在中部布置開采水平大巷（可以有回風(fēng)大巷），然后在大巷兩側(cè)沿大致走向方向，每隔1000m～4000m，劃分成具有相對獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)的單元，每一個單元稱為盤區(qū)；（圖1-8）（如果沿傾斜方向的距離大于5000m，可以考慮布置兩條大巷）2）劃分為條帶：大巷兩側(cè)沿大致走向方向，根據(jù)地質(zhì)條件和設(shè)備水平等條件的不同，沿走向每隔100m～350m，劃分成可以進(jìn)行開采的單元，每一個單元稱為條帶；（圖1-7）同樣，與非近水平煤層相類似，當(dāng)井田的走向長度比較長時，每5～12個條帶劃分為一個區(qū)域，使其具有相對獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)，此區(qū)域稱為帶區(qū)；3）劃分為分段分段：當(dāng)井田的走向長度比較短時，如達(dá)到4000m以下，并且沿走向沒有大致沿傾斜方向的斷層，則沿傾斜方向每隔200m～350m，劃分成可以進(jìn)行開采的單元，每一個單元稱為一個分段；