采矿工程生产实习报告

1、1 了解整个矿井各个生产系统布置1.1 模型介绍2013年12月4日下午3：40，王文老师带领第二组成员到T2114教室观看了模型，模型简介如下：矿井为立井多水平开拓，立井卧式井底车场，中央分列式通风。井筒右翼为带区式布置，倾斜长壁综合机械化采煤法；右翼为采区式布置，走向长壁综合机械化采煤法，个别区域采用综采放顶煤采煤法。1.2 知识补充矿井生产系统是指在煤矿生产过程中为提升、运输、排水、通风、人员安全出入、材料设备的上下升降、矸石排运、供气、供电、供水等而形成的线路和设施的总称。矿井生产系统：如图下图所示的矿井生产系统，其矿井巷道的开掘顺序如下:首先自地面开凿主井1、副井2、进人地下；当井筒

2、开凿到第一阶段下部边界开采水平标高时，即开凿井底车场3、主要运输石门4、(垂直煤岩层走向布置的巷道称为石门)，向井田两翼掘进开采水平阶段运输大巷5、直到采区运输石门位置后，由运输大巷5开掘采区运输石门9通达煤层；到达预定位置后，开掘采区下部车场10、采区下部材料车场11；然后，沿煤层自下而上掘进采区运输上山14和轨道上山15。与此同时，自风井6、回风石门7，开掘回风大巷8；向煤层开掘采区回风石门17、采区上部车场18,绞车房16与采区运输上山14及轨道上山15相联通。当形成通风网路后，即可自采区上山向采区两翼掘进第一区段的区段运输平巷20、区段回风平巷23、下区段回风平巷21、当这些巷道掘到采

3、区边界后，即可掘进开切眼24形成采煤工作面安装好机电设备和进行必需的准备工作后，即可开始采煤，采煤工作面 25向采区上山后退回采，与此同时需要适时地开掘第二区段的运输平巷和开切眼，保证采煤工作面正常接替。图1 矿井生产系统示意图1、运煤系统从采煤工作面25采下的煤，经区段运输平巷2.0 ,采区运输上山14,到采区煤仓12,在采区下部车场10内装车，经开采水平运输大巷5,主要运输石门4运到井底车场3,由主井1提升到地面。2、通风系统新鲜风流从地面经副井2进人井下，经井底车场3、主要运输石门4，运输大巷5、采区下部材料车场11采区轨道上山15,区段运输平巷20进入采煤工作面25，清洗工作面后，污浊

4、风流经区段回风平巷23 ,采区回风石门17 ,回风大巷8、回风石门7，从风井6排出井外。3、运料排矸系统采煤工作面所需材料、设备，用矿车由副井2下放到井底车场3，经主要运输石门4，运输大巷5、采区运输石门9、采区下部材料车场1l，由采区轨道上山15提升到区段回风平巷23, 再运到采煤工作面25采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石，用矿车经由与运料系统相反的方向运至地面。4、排水系统排水系统一般与进风风流方向相反，由采煤工作面、经由区段运输平巷、采区上山、采区下部车场、开采水平运输大巷、主要运输石门等巷道一侧的水沟，直流到井底车场水仓，再由水泵房的排水泵通过副井的排水管道排至地面。2

5、 了解井下巷道掘进工序、巷道断面选形及依据、工作面设备选型及依据2.1 模型介绍2013年12月4日下午4点50，王文老师带领第二组成员到T2110教室观看了模型，模型简介如下：1、道岔2、巷道断面形状3、双滚筒采煤机4、进刀方式5、割煤方式6、液压支架2.2 知识补充1、交岔点：是指巷道相交或分岔地点的那段巷道。（1）交岔点类型：结构类型：行车交岔点（单开道岔交岔点，对称道岔交岔点）非行车交岔点（直交交岔点，垂直交岔交岔点，斜交岔交岔点）支护类型：砌碹支护，锚喷支护（优点施工安全、简单、速度快、效率高），棚式支护（金属棚、木棚支护、设抬棚，T短），混合支护（料石墙配合钢梁）碹岔结构：牛鼻子交

6、岔点（应用广泛，支护效果好），穿尖交岔点（长度短，拱部低、工程量小、施工简单、通风阻力小，承载能力低。用于坚固稳定岩层，宽度5m，转角45的交岔点。（2）道岔的概念道岔的结构 道岔的类型和尺寸是涉及交岔点的重要依据之一。道岔的作用是把巷道交岔处的轨道相互衔接起来，使车辆能由一条线路转驶到另一条线路上。 道岔组成 岔尖、基本轨、护轨、辙岔、曲轨、轨枕、转辙机构。各构件作用岔尖：引导车辆左向或右向运行构件，应具有足够强度防止冲击。面向前进方向右移左行、左移右行。辙岔：由岔心和翼板焊接而成，防止矿车掉道。保证矿车轮缘顺利通过，并引导车辆行驶的一组轨道。曲轨：是岔尖和辙岔之间的一段曲轨。其曲率半径取决

7、于道岔的型号辙岔角：辙岔角是道岔最重要参数，辙岔角越小，道岔 曲率半径和长度就较大。车辆通过就平稳，反之平稳就差。 护轨：是防止矿车在辙岔上脱轨的一段内轨。道岔的类型单开道岔：DK615412；对称道岔：Dc618312；渡线道岔：DX61841213道岔选择的原则：与基本轨的轨距相适应；与基本轨轨型相适应；与行驶车辆的类型相适应；与行车速度相适应。2、巷道断面形状巷道断面设计：主要是选择巷道断面形状和确定断面尺寸。其合理与否直接影响到煤矿生产的安全和经济效果。设计原则：在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面，降低造价，并有利于加快施工速度。设计依据：巷道层位的地质资料；巷

8、道的用途、服务年限；运输设备类型，常规尺寸；巷道内的装备、管道和电缆的规格尺寸；施工技术及其装备条件。巷道断面形状按其轮廓线可分为：折变形（矩形，梯形，不规则形）和曲边形（半圆拱形，圆弧拱形，三心拱形，封闭拱形，椭圆形，圆形）。巷道断面尺寸主要取决于：巷道的用途、存放或通过其机械、器材或运输设备的数量与规格，人行道宽度、安全间隙，最后用风量校验是否合适。设计程序：根据安全规程和设计规范的要求，首先定出巷道的净断面尺寸，并进行风速验算；然后根据支护参数、道床参数计算出巷道掘进断面尺寸，并考虑超挖值；最后绘制出巷道断面图（含水沟在内）、编制巷道特征表、每米巷道工程量及材料消耗量表。3、双滚筒采煤机

9、滚筒的转向和位置滚筒转向：当面向煤壁站在采场时，采煤机的右滚筒（右螺旋）割煤时顺时针转，左滚筒（左螺旋）割煤时逆时针转。滚筒位置：一般为双滚筒采煤机，滚筒安装在采煤机的两头。朝向哪侧割煤，那侧为前滚筒，另侧为后滚筒。一般前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤。滚筒螺旋：在工作面布置图上，若滚筒螺旋叶片方向是自右上方到左下方为右螺旋，自左上方到右下方为左螺旋。采煤机的几何尺寸 采煤机的采高可用下式计算： 式中： Mm采煤机最大采高；A机面高度；C机身厚度；L摇臂长度；摇臂向上的最大仰角；D滚筒直径；4、进刀方式直接推入式进刀：需开缺口，推移困难，使用较少。工作面端部斜切进刀：割三角煤、留三角煤进刀，机头机尾

10、伸到上下平巷中。割三角煤端部斜切进刀 图2 工作面端部割三角煤斜切进刀工作面中部斜切进刀：工作面中部设弯曲段，半段割煤，半段空牵引返回。 图3 综采面中部斜切进刀滚筒钻入法进刀：采煤机割到距端部35m处停止牵引，滚筒继续转动，推移运输机，钻进煤壁。滚筒端部（面）有截齿和排煤口，不能用挡煤板。5、割煤方式综采面采煤机割煤方式是综合考虑顶板管理、移架、进刀方式、端头支护等因素确定的。往返一次割两刀：赋存稳定、倾角缓、端部进刀。往返一次割一刀：顶板稳定性差，煤层倾角大，上行移架、移溜补偿下滑量；采高大，滚筒直径小，不能一次割全高；采煤机装煤效果差，单独牵引装煤；煤尘大，降尘差，移架工不能在回风侧工作

11、。 6、液压支架支架形式：支撑式；掩护式；支撑掩护式移架方式单架依次顺序式：操作简单，易保正质量，使用较多。适应不稳定顶板。分组间隔交错式：移架速度快，适用于顶板较稳定的高产面。成组整体依次顺序式：按顺序每次移一组，一组23架。由大流量电液阀控制；适用于地质条件好，牵引速度快。移架方式对移架速度的影响移架速度取决于泵站流量。阀组和管路的乳化液通过能力，支架所处状态及操作方便程度，人员操作技术水平等。这些因素相同时，决定移架速度关键是移架方式。如单架前移和同时多架前移，操作时间相同，故同时多架前移速度快。移架方式对顶板管理的影响 同时推移支架数不能超过3架，以防顶板状态恶化。依次顺序移架在采煤机

12、工作范围内移架，割煤和移架同时进行。悬顶面积大，对顶板管理不利。采煤和移架要保持合理距离。分组间隔交错式移架支架能较快达到额定工作阻力，矿压显现较依次顺序式为缓和。单双向割煤对应的单、双向移架单向移架间隔时间长，支架易达到额定工作阻力，对顶板管理有利。双向移架端头间隔时间短，支架两次移动间隔时间短，支架长时间处于初撑状态，对顶板管理不利。带压移架和卸压移架 带压及部分卸压移架对控制顶板有利，尽量采用。分段依次顺序移架段与段之间的结合部位在时间和空间上交叉，导致顶板下沉量叠加，易造成顶板破碎、煤壁片帮和倒架。3 了解采区（带区）准备方式及巷道空间位置关系3.1 模型简介2013年12月6日下午3

13、:40，关玉顺老师带领第二组成员到A3203教室观看了模型，模型简介如下：1、单一煤层采区巷道布置2、近距离煤层群采区联合准备方式3、近水平煤层带区联合布置准备方式3.2 知识补充1、准备方式：准备巷道的布置方式称准备方式。准备方式的分类：按煤层赋存的条件采区式、盘区式与带区式准备。分段式准备只在小型井使用。12时一般采用采区式准备； 12时一般优先考虑带区式准备或分带式准备；58时可考虑用盘区式准备；分带式（带区式）准备两个分带组成一个采准系统，即对拉工作面的布置形式。组成一个系统，用一个煤仓和吊料斜上（同采或不同采）；相邻多个分带（46个）组成一个采准系统，共用一条运煤平巷、煤仓和吊料斜巷

14、。盘区式准备上山盘区准备：上山阶段下山盘区准备：下山阶段（要有排水措施）石门盘区准备：上山阶段按开采方式上山采区与下山采区准备上山采区准备回采开采水平以上的煤。采出的煤向下运至开采水平大巷，为上山采区准备。下山采区准备回采开采水平以下的煤，采出的煤向上运至 开采水平大巷为下山准备。下山采区配合上山采区而应用。按采区上山的位置单翼采区、双翼采区与跨上山采区准备 双翼采区 上山位于采区走向中央，将采区分成两翼可同时生产。优点：生产集中，产量高，减少上山及车场工程量 单翼采区 上山位于采区一侧边界，单翼生产。优点：采区范围小，管理方便，适应性强。缺点：产量低，阶段内生产分散，同采采区数多，准备巷道工

15、程量增加。跨上山采区 综采出现以后，为发挥采煤机连序推进，减少搬迁次数，增加推进长度，便于通风和运输。按煤层群开采时的联系单层准备与联合准备 单一煤层布置采区 为开采一个煤层准备巷道（单一薄及中厚煤层）煤群联合布置采区 共用上山联合布置采区：煤层间距2030m； 共用上山和共用区段平巷：煤层间距1015m；采区联合布置时联系方式区段集中巷与煤层平巷（分层平巷）联系方式 水平（石门）联系 轨中巷与回风平巷间石门联系；运中巷与运输平巷间石门和溜煤眼联系。优点：施工、行人、运料、通风均方便；缺点：煤层倾角小时，石门较长，运煤需设运输机，增加运输设备和运输环节。适用于：煤层倾角1520。倾斜联系 优点

16、：煤层倾角小时，斜巷比石门长度短，运输可自溜，省运输设备，运输环节少；运煤时，斜巷倾角30；缺点：施工、运料、行人、通风不方便；适用于：倾角15的煤层。垂直联系 优点：与斜巷联系相同缺点：施工、运料、行人、通风不方便；适用于：煤层倾角58经上述分析看出：区段平巷与共用平巷间的联系方式应根据煤层倾角及煤层间距等情况，按掘进量的大小使用方便等原则进行选择。联络巷间距：100150m；实际生产中运煤一般用斜巷联系（倾角小时用立眼），回风、运料、行人一般用石门联系。2、煤层群单层采区准备方式 特点：因煤层间距绞大，各煤层单独布置采区；和大巷相联的采区石门贯穿各煤层的采区；采区参数的确定：采区走向长度、

17、上山的位置、区段数目、采区车场形式、区段煤柱尺寸等。 适用条件：层间距较远的单一薄、中厚和厚煤层。 采区集中上山联合布置条件：a 52 ，M1、M2煤层均为中厚煤层，且M2煤层顶底板条件较好，层间距小于20m。煤层群分组集中采区联合准备方式特点：按层间距不同，分为若干组；每组煤层集中联合布置采区；采区石门贯穿各联合布置的采区。适用条件：各煤组间距70m。同采工作面数多，有利于炮采和普采采区提高采区产量；改善了巷道维护条件，维护费少；改善了运输条件，利于发挥设备效能；可不留或少留上山煤柱，采出率高，煤损少；岩巷工程量大，初期工程量大，准备时间长。3、带区准备方式特点：依地质条件将井田划分为若干个

18、区域；每个区域划分为多个条带；多个条带共用一个煤仓（一般46）；各煤层条带单独准备；少开岩石集中巷，准备时间短，生产集中。 适用条件：一般倾角120、无倾斜断层的煤层。4 了解矿井开拓方式及井底车场主要巷道和硐室的布置及功能4.1 模型简介2013年12月6日下午4：50，关玉顺老师带领第二组成员到A3207教室观看了模型，模型简介如下：1、立井多水平开拓2、斜井多水平开拓3、立井刀式环形井底车场4、斜井井底车场4.2 知识补充1、开拓方式：开拓巷道在井田内的总体布置及其配合为开拓方式。井田开拓方式分类 按井筒（硐）形式分：立井、斜井、平硐、综合开拓。 按开采水平数目分：单水平开拓、多水平开拓

19、。按开采准备方式分：上山阶段、上下山阶段、上山及上下山阶段混合开采。按开采水平大巷布置方式分：分层大巷、分组大巷、集中大巷。 如：立井多水平上山阶段集中大巷开拓方式； 斜井多水平上山阶段集中大巷开拓方式； 由于井田及阶段的划分是矿井开拓中的共性问题，即不论是哪种井硐形式，都可能分为单水平或多水平分区式或分带式等等；所不同的是进入矿体的井硐形式，故通常以井硐形式把井田开拓方式分为平硐、斜井、立井、综合开拓四种方式。确定井田开拓方式的原则 在确定井田开拓方式时，应根据国家的方针政策，针对井田的地形、地质、水 文、煤层赋存情况，结合井型大小、设备供应、施工技术等条件综合分析，全面比较，确定合理的开拓

20、方案。应遵循下列原则：贯彻执行国家煤炭技术政策，为早出煤，多出煤，投资少，成本低，效率高创造条件；合理集中开拓，简化生产系统，避免生产分散；合理开发煤炭资源，减少煤炭损失；贯彻执行煤矿安全生产的有关规定；采用新技术、新设备、新工艺为发展机械化、自动化创造条件；对不同煤质、煤种分别开采。 立井开拓：利用垂直巷道由地面进入地下，并开掘一系列巷道到达煤层的开拓方式。斜井开拓：利用倾斜巷道由地面进入地下并掘进一系列巷道到达煤层的开拓方式。平硐开拓：是利用水平巷道从地面进入煤层的开拓方式。 平硐开拓的优、缺点及适用条件优点：平硐开拓生产系统简单，平硐通过能力大；开采平硐水平以上的煤时，不需要转载，省去了

21、提升环节和设备，煤由平硐直接运往地面；平硐内可设宽轨，直接与地面宽轨线路相连，省去地面装车和转载环节；也可设宽皮带直接运到地面装车。排水费用少平硐以上的水流入平硐后自流出井外；省去排水设备及费用，系统简单。平硐施工容易，掘进速度快，工期短，出煤快，不需要开井底车场和硐室，装备简单，基建投资少。煤柱损失少井口广场煤柱可不留或少留。缺点：平硐受地形条件及埋藏条件的限制，适用范围小。适用条件：山岭起伏地区，并且平硐水平以上有足够的煤炭储量，满足井型要求时可建平硐。总之平硐开拓具有：最经济、开拓方式最简单，开拓系统最简单，施工容易，建井期短，基建投资少，生产成本低，井下不设井底车场，地面不安装提升设备

22、，减少矿建及土建工程量，简化了地面生产系统，生产安全可靠。斜井开拓与立井开拓相比的优、缺点及适用条件优点：井筒施工技术简单，掘进速度快，建井工期短，出煤快；井筒装备简单，地面设施简单，基建投资少；井下可采用连续式运输，易于采用自动控制；各水平的井底车场易于靠近储量中心，可降低井下运输费；斜井多水平同时生产可用皮带；井口可布置在井田之外，广场不压煤或少压煤；井筒沿煤层掘进时，可探清煤层赋存情况。缺点：表土厚且有流砂层时，井筒施工困难；同样采深井筒长，管、缆长；煤层埋藏深度大时，辅助提升多段，技术经济不合理；井筒维护费用高。 适用条件：煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施

23、工的缓倾斜、倾斜煤层。 立井开拓优、缺点及适用条件优点：立井开拓适应性较强；（不受表土、煤层、井田尺寸、地质构造等条件限制）；在相同采深井筒比斜井短，各种管线短；立井提升能力大；井筒维护费用少。 缺点：井筒施工技术高，施工复杂，需用设备多，掘进速度低；井筒装备复杂；煤层底板有含水层时井筒延深困难。适用条件：煤层埋藏较深，冲击层较厚；水文条件复杂，围岩不稳定，用特殊法施工的井筒；多水平开采的急倾斜煤层；井田倾斜长度大。井筒形式选择的原则一般应按照：先平硐，后斜井，再立井的顺序进行考虑；再结合具体条件选择井硐时，往往不能直接看出哪种井硐形式好，须提出几个方案进行技术经济比较，全面考虑，根据主要的决

24、定性的因素做出正确的决定。 2、井底车场：连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷 道和硐室的总称。井底车场组成：运输巷道 存车线：主井存车线、副井存车线； 行车线：调车线、绕道、马头门线路； 辅助线路：井底车场硐室主井系统硐室；翻笼硐室（卸煤坑）、煤仓、装载硐室、清扫斜巷；副井系统硐室；等侯室、水泵房、变电所、马头门、水仓；其它硐室：调度室、火药库、机车修理库、工具库、医疗室、消防材料室等。固定式矿车运煤时井底车场形式（1）环行式井底车场特点：空重列车在车场内总是单向运行。根据存车线与主要运输巷道的位置关系不同环形车场 分为卧式、斜式、立式。卧式车场 主、副井存车线与主要运输巷道平行。主、副井距主

25、要运输巷道较近时采用。利用主要运输巷道做调车线和回车绕道，省车场工程量；弯道顶车不安全，交叉点多，弯道多。斜式车场 主、副井存车线与主要运输巷道斜交。局部利用主要运输巷道作为调车线和回车线；井筒距主要运输巷道不太远，存车线长度不够及地面出车方向要求与大巷斜交。左侧调车速度较慢。立式车场主、副井存车线与主要运输巷道垂直。井筒距主要运输航道较远，刀把式车场是其特例；省工程量。特点：主副井存车线与主要运输巷道垂直，并利用主要运输巷道作为调车线，但专开绕道线。 斜井环行式井底车场特点：存车线与主要运输巷平行。 斜井与立井环行井底车场的区别在于副井存车 线的布置及副井与车场的连接方式。 串车提升：副车存

26、车线布置在同一巷道的两股轨道上。副井与车场的连接可采用平车场或甩车场。卧式车场：井筒沿煤层伪斜布置；多用单水平开拓。立式车场：最终水平一般用平车场；中间水平用甩车场。折返式井底车场 特点：空、重列车在车场内同一巷道的两股线路上折返运行，从而可简化井底车场的线路结构，减少巷道开拓工程量，弯道少。按矿车在车场一端或两端进出车分为梭式、尽头式两种。立井折返式车场梭式车场特点：空、重车由车场两端进出，井筒距主要运输巷道较近时用。利用主要运输巷道作为主井空、重车线，充分利用运输巷，车场工程量小，弯道、交岔点少，调车在直线上，行车快、安全、方便。尽头式车场特点：空重车由车场一端进出，另一端为尽头；井筒距运

27、输巷远时用。 井底车场硐室主井系统硐室 翻车机硐室（卸载站硐室）；重车线末端 装载硐室； 煤仓； 清理撒煤硐室：出口在主井重车线侧 水窝泵房。副井系统硐室 马头门；水泵房；变电所；水仓；等候室 水泵房变电所底板高出井底车场轨面0.5m，两硐室与车场连接处设闭密门。水泵房经管子道斜上与副井相连，连接处高于底板7m，管子道斜上倾角2530，以保证水泵房与副井间有10m岩柱。水仓入口一般设在空车线车场标高最低点处。副井较深设泄水巷与撒煤斜巷相连排水，副井较浅时设水窝单独排水。5 观看煤矿生产建设及安全视频（视频内容简介）5.1 煤的形成煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海等地方，经过复杂的生物化学

28、和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素。在显微镜下可以发现煤中有植物细胞组成的孢子、花粉等，在煤层中还可以发现植物化石，所有这些都可以证明煤是由植物遗体堆积而成。煤是地壳运动的产物。远在3亿多年前的古生代和1亿多年前的中生代以及几千万年前的新生代时期，大量植物残骸经过复杂的生物化学、地球化学、物理化学作用后转变成煤，从植物死亡、堆积、埋藏到转变成煤经过了一系列的演变过程，这个过程称为成煤作用。一般认为，成煤过程分为两个阶段，泥炭化阶段和煤化阶段。前者主要是生物化学过程，后者是物理化学过程。5.2 井田划分1、煤田：在地质历史发展过程中，在一

29、定地质时期生成的大致连续的含煤地带。矿区：统一规划和开发的煤田或其一部分成矿区。井田：划归一个矿井开采的那部分煤田称为井田。井田范围是指井田内沿煤层走向的长度和倾斜方向的水平投影宽度。小井：井田走向长1500m；中型井：井田走向长4000m；大型井：井田走向长7000m。 2、井田划分的原则：（1）井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应；矿井生产能力要与煤层赋存条件、开采技术、装备条件相适应，要求井田有足够的储量和合理的服务年限，并要为矿井的发展留有余地。井田范围可适当大些，或在井田范围外留一个备用区，暂不建井，以备矿井将来发展。（2）保证井田有合理的尺寸，井田走向长倾斜长；

30、走向长不能过短，若过短会给矿井生产带来接续紧张，难以保证各水平的储量和服务年限，或阶段高度过大给生产带来困难。（3）充分利用自然等条件划分井田如：断层、含水层、河流、城镇、铁路、煤层倾角急剧变化。减少煤柱损失， 提高资源回收率，也减少各生产造成的困难。（4）合理规划矿井开采范围，处理好与相邻矿井之间的关系。一般先浅后深，先易后难，分别开发建井。当浅部、深部同时建井或深部另建新 井；新老井同时生产，应为浅部井田留有余地，避免浅部井吃深部井田上部的煤，影响深部井的服务年限。3、井田划分为阶段和水平。阶段是在井田范围内，沿煤层倾斜方向，按一定标高把煤层划分为若干个平行于煤层走向的长条形部分，每一个长

31、条形部分为阶段。开采水平是设有井底车场和主要运输大巷的水平称开采水平。阶段内的再划分为采区。在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干块，每一块有独立的生产系统，这个块称为采区。采区内又划分为区段。区段是在采区范围内，沿煤层倾斜划分若干长条形部分，每一部分为区段,每一区段布置一个采煤工作面。5.3 矿井生产系统煤矿地下开采的生产环节多，工序复杂，它以开采为中心，并要使掘进、运输、提升、通风、排水、动力供应、地面布置及生产系统等项工作互相协调配合，所以矿井生产系统是比较复杂的。矿井生产系统包括矿井地下生产系统和矿井地面生产系统。 矿井地下生产系统及设备1、运输提升系统：把煤炭和矸石从采煤工作面运送到地

32、面，材料设备和人员从地面运送到井下工作地点的线路，分为煤的运输提升系统和辅助运输提升系统。煤的运输提升系统：工作面阶段运输平巷运输上山阶段运输大巷井底车场主井地面。运输和提升煤的设备：区段运输平巷主要运输设备是胶带输送机和刮板输送机；运输上山常用的运输设备是绳架式胶带输送机；阶段运输大巷主要运输设备是轨道运输（机车牵引矿车运输）和胶带输送机运输两种类型；立井开拓中主要提升设备是底卸式箕斗提升，斜井开拓中主要提升设备是斜井箕斗提升和串车提升。辅助运输提升系统：排矸线路（掘进工作面轨道上山阶段运输大巷井底车场副井地面）。运料线路（副井井底车场阶段运输大巷轨道上山掘进工作面和回采工作面）辅助运输提升

33、常用设备：轨道上山主要的设备是单滚筒绞车缠绕钢丝绳牵引矿车，当轨道上山的倾角较小，巷道底板起伏不定时，空车难以沿轨道下放，可采用无极绳绞车运输；在区段平巷和轨道上山中，辅助运输还可采用自动化较高的单轨吊车和卡轨车作为运输设备；阶段运输大巷的主要设备有材料车、平板车、人车等；立井开拓中，副井的主要提升容器是罐笼提升，斜井开拓中，副井的提升设备主要有斜井人车、矿车等。2、矿井通风系统：煤矿生产是地下作业，只有少数井巷与地面相通，为了稀释有害气体，供井下工作人员呼吸新鲜空气，调节温度与湿度，必须借助扇风机对井下进行通风。矿井通风系统是指风流在井下经过的线路。新鲜风流经副井井底车场运输大巷采区上山区段

34、运输平巷回采工作面。污风经回采工作面区段回风平巷回风石门回风大巷风井（主要通风机）地面。矿井通风方式按进风井和出风井在井田内的位置不同，可分为中央并列式、中央分列式、对角式三类。中央并列式：进风井和回风井都位于井田中央同一场地内。优点：场地布置集中，管理方便，井筒保护煤柱损失少；缺点：通风路线长，通风阻力大，井下漏风多。适用于：井田范围小，生产能力不大，低瓦斯矿井或初期不利于用其它方式，也可采用此种。中央边界式（中央分列式）： 进风井位于井田中央，回风井在井田上部边界走向中央（部）。优点：场地较分散，井筒保护煤柱损失多，转入深部后需维护较长上山巷道。适用于：煤层赋存不太深的缓倾斜煤层的矿井或煤

35、层赋存较深，瓦斯涌出量较大的矿井。两翼对角式通风：进风井在井田中央，回风井在井田两翼上部边界。优点：通风路线长度变化小，风压比较稳定，有利于风机工作；缺点：占用通风设备多，场地分散，进风井与回风井贯通路线长，初期工程量大。适用于：高瓦斯，煤与瓦斯突出矿井及煤易自燃矿井。矿井通风方法有抽出式和压入式两种。煤矿主要通风机的工作方法多采用抽出式通风方法，因为：（1）井下风流压力及停转时瓦斯涌出，抽出式主要通风机使井下风流处于负压状态。一旦主要通风机因故停止运转，井下风流的压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；压入式主要通风机使井下风流处于正压状态，当主要通风机停转时，风流压力降低，有可能

36、使采空区瓦斯涌出量增加。（2）漏风情况，采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作比较困难，漏风较大。用抽出式通风可避免以上缺点。（3）小窑塌陷区影响：在地面小窑塌陷区分布较广，并和采区相沟通的条件下，用压入式通风能用一部分回风流把小窑塌陷区的有害气体带到地面。（4）向下水平过渡：过渡时期是新旧水平同时生产，战线较长，通风系统和风量变化较大。由压入式通风过渡到深水平抽出式通风时，有一定困难，有时还须额外增掘一些井巷工程，使过渡期限拉得过长；而用抽出式通风，就没有这些缺点。（5）在地面小窑塌陷区漏风严重、开采第一水平和低沼气矿井等条件下，采用压入式通风是比较合适的，否则

37、，就不宜采用压入式通风。矿用扇风机分为离心式和轴流式两种。井下掘进通风主要以局部通风机为动力，利用风筒把新风送至掘进工作面，通风方法通常采用压入式。为保证井下风流按一定路线流动，必须在通风线路上设置相应的构筑物对风流进行控制，井下通风构筑物主要有挡风墙、风门、风桥和调节风窗等。3、排水系统：在矿井建设和生产中，地面水和地下水都可能通过各种通道涌入矿井，为保障煤矿生产的正常进行，必须将进入矿井的各种水流集中起来，沿着巷道内的水沟流入井底水仓。水仓至少有2条互不相同的巷道组成，一条使用，一条清理，位置设在井底车场水平以下，一端通过清仓斜巷与井底车场相连，另一端通过吸水小井与中央水泵房连通。水泵房内

38、安装有多台水泵，包括工作水泵，备用水泵，检修水泵。各类水泵台数的选定必须符合煤矿安全规程的要求。矿井排水多采用多级离心式水泵。矿井水通过水泵，管子道，副井内的一系列排水管道排至地面。4、动力供应系统：包括压缩空气系统和电力供应系统两部分。压缩空气系统及设备：风动机械是矿井生产的重要设备之一，其动力来源于压缩空气系统。空气系统包括空气压缩机，冷气系统，储气罐及输送管路等。电力供应系统及设备：分为浅井供电和深井供电（区域变电站引进两趟高压线路矿井地面变电所至少两趟通过副井送至井下中央变电所移动变电站）。煤矿机电设备常用的电压等级有6kv，1140v，660v，380v等。 矿井地面生产系统及地面工

39、业广场的布置矿井地面生产系统主要包括：（1）煤的加工与储运系统（2）排矸系统（3）材料及设备供应系统（4）动力供应系统（5）通讯、控制系统（6）行政、生活福利设施地面生产系统类型有设筛分厂的地面生产系统，设选矸设备的地面生产系统，设洗选厂的地面生产系统，无加工设备的地面生产系统。矿井地面工业广场的平面布置：根据地面生产系统的特点以及工程地质，地形，地物和常年风向等条件将各结构物，建筑物在地形图上进行合理的布局。在布置工业场地时要围绕主井，副井和铁路装车站来布置其他各建筑物。为主井服务的建筑物有输送机走廊，筛分楼，储煤仓等。为副井服务的建筑物有压风机房，机修厂，设备库，灯房，澡堂等。为煤炭储存及

40、外运服务的建筑物有调度绞车房，铁路装车站，储煤仓，落地煤场等。工业场地的其他建筑物有办公楼，变电所，矸石场等，应按照煤炭工业设计规范的要求合理的布置在主副井周围。5.4 巷道掘进巷道断面形状分为折变形（矩形、梯形）和曲边形（半圆拱形、圆弧拱形、三星拱形、封闭拱形、圆形）两大类。（一）平巷掘进 岩石平巷掘进B=m+2A+t+n R=B/2式中 B巷道净断面宽度； m安全间隙； A运输设备宽度；t安全间隙；n人行道宽度；R半圆拱半径；掘进断面=净断面+支护厚度+壁厚+充填厚度。巷道断面要进行风速校核，合格后方可进行施工。 钻研爆破巷道掘进时首先要用测量仪器定向，一般为激光指向仪，按照确定的方向，再

41、用布孔仪布置炮眼位置。巷道断面中心为掏槽眼，中间为辅助眼，控制巷道断面的为周边眼。为了防止蹦到棚子，大多采用底部掏槽。当岩石比较硬时，底眼底部应插入底板200mm左右，并要适当的多装药，以免拉底，造成巷道上漂现象。上部的掏槽眼稍向下倾斜，其他炮眼布置以平巷基本相同。打眼作业只能使用普通凿岩机，巷道每向上掘进一段距离都要设躲避硐室，间距为75100m。在巷道的下口要设置零时储矸仓，以便装车。当双巷掘进是的时，一条巷道铺设刮板输送机运输，另一条巷道铺设轨道，用矿车运输。由于瓦斯比空气轻，上山掘进时瓦斯容易积聚在工作面上，所以必须加强通风和瓦斯监测工作。双巷掘进时一条用于进风，另一条用于回风。有瓦斯

42、突出危险的矿井应选用下山掘进。下山掘进的特点是人工装岩，劳动强度大；巷道倾角小于35度，可用笆斗装岩机装岩，以减轻繁重的体力劳动；工作面经常有积水，需及时排水，否则影响掘进质量和进度。工作面的积水主要来自上部平巷水沟的漏水和巷道顶、底、工作面端头的涌水。处理的方法是加固上部平巷水沟或用管子代替。同时沿下山每隔1015m挖一条横水沟，将水汇聚到纵水沟，用水泵排出去。工作面为了防止跑车，应采取安全措施。5.5 立井开凿立井井筒是矿井的咽喉，是提升矿物，上下人员，下放设备材料以及通风排水的垂直巷道。立井的井筒结构从上到下分为井颈、井身、井底三部分组成。立井开凿施工复杂，应该加强管理工作。井颈：靠近地

43、表井壁需要加后的一段井筒。 井身：井颈以下至井底车场水平的井筒，是井筒的主要部分。井底：井底车场水平以下部分的井筒。煤矿井筒常用圆形断面，无论是主井还是副井，设计断面尺寸时，要先布置提升容器等设备设施，留出一定的安全间隙以后，设计井筒断面尺寸。掘进断面尺寸由净断面尺寸和永久支护厚度所决定。采用砌块井壁还需加100mm的壁厚充填厚度。 立井井筒施工方法1、掘、砌单行作业将基岩段井筒分成若干段高，自上而下逐步施工，分长段单行作业和短段单行作业。长段单行作业将井筒分成若干个3060m长井段，先自上而下掘进，并进行临时支护。掘至设计井段高度后，从下向上砌筑永久井壁。短段单行作业，段高24m，应与模板高

44、度一致。掘完后进行永久支护，不用临时支护。 2、掘、砌平行作业下一段掘进作业，上一段自下而上砌壁。需设备多，管理复杂。3、掘砌混合作业掘进和砌壁工作在工作面上先后进行或部分平行作业。当装岩工作进行到围岩暴露高度相当模板高度时，就可立模砌壁，砌完后接着装岩，不用临时支护。施工成本低，围岩暴露时间短，工作安全，平均成井速度快。4、掘、砌、安一次成井就是在井筒掘砌过程中完成罐道梁等安装工程。已安装好的罐道梁可用于悬吊凿井设备，减少凿井绞车的数量。施工管理复杂。 立井施工设备的布置1、凿井结构物及主要设备 （1）凿井井架：是专门为施工立井井筒而制造的装配式金属井架。井架上天轮平台：是凿井井架的重要组成

45、部分。需要承受全部悬吊设备载荷和提升载荷。井架上有卸矸台：其上设有溜槽和翻矸设施。溜槽倾角3540。卸矸台要有一定高度，以满足伞钻出入。（2）封口盘与固定盘封口盘:也叫井盖。是升降人员和材料设备及拆装各种管路的工作平台，又是保护井上下作业人员的安全的结构物，各孔口加盖封严。固定盘：是为了进一步保护井下人员安全而设置的位于封口盘下49m处。（3）吊盘与稳绳盘 吊盘是进行井筒永久支护的工作盘。用钢丝绳悬吊在凿井绞车上。吊盘安设抓岩机等掘进施工设备，为避免翻盘，一般都采用双层吊盘。两层之间的距离满足施工井壁的要求，通常46m。当用吊盘安装罐道梁时，应与罐道梁间距相适应。(4）凿井绞车和凿井提升机 凿

46、井提升机专门用于凿井提升。凿井绞车用于悬吊凿井设备。2、井筒内施工设备吊桶、吊泵、抓岩机、安全梯以及各种管路和电缆。 装岩（土）提升工作在立井施工中，装岩提升是最费工时的工作，占整个掘进循环时间的5060%，是决定立井施工速度的关键工作。目前立井掘进普遍采用中心回转式抓岩机装岩。抓斗容积0.110.6m3；排矸、人员上下、材料设备等均由吊桶（吊罐）来完成，提升用凿井专用提升机，吊桶（吊罐）容积35m3，提高装岩生产率是缩短装岩提升工序时间的重要途径。 立井表土施工技术按掘砌难易程度分为稳定表土层施工和不稳定表土层施工。 稳定表土层：用普通方法施工能够通过，如粘土层、含水砂质粘土、无水大孔土、含

47、水不大砾石层。不稳定表土层：用普通法施工不能通过：如含水砂土、淤泥、含水粘土、浸水大孔土、含水量大的砾石层。不稳定表土层施工，需采用特殊法施工：如 沉井法、帷幕法、冻结法、钻井法、注浆法等。目前以冻结法和钻井法为主。1、冻结法是在井筒掘进之前，在井筒周围钻冻结孔。用人工制冷方法，将井筒周围不稳定表土层和风化岩层，冻结成一个封闭的冻结圈。以防止水和流砂涌入井筒并抵抗地压，然后再冻结圈的保护下掘砌井筒。到预计位置后，停止冻结，进行拔管和充填工作。冻结法凿井的主要工艺过程：钻冻结孔，同心圆，孔距1.21.3m，孔径200250mm，比井深大510m；冻结；井筒掘砌。冻结方案一次冻结全深，使用广泛；局

48、部冻结；涌水部位冻结；差异冻结；分期冻结。2、钻井法用钻机将井筒全断面一次钻成或分次扩孔钻成。钻井工艺过程：井筒钻进；泥浆洗井护壁；下沉预制井壁；壁后注浆。3、沉井法（1）淹水沉井法利用井壁下端的钢刃角靠井壁自重插入土层，水下破土与压气排碴克服正面阻力而下沉。边下沉边在井口接长井壁，直到穿过冲积层段井筒后，灌注泥浆，井壁内灌水。泥浆起护壁润滑和减小井壁下沉阻力作用；井内灌水以达到平衡地下净水压力的目的，防止涌砂、冒泥事故的发生。（2）普通沉井不稳定表土30m时，可采用普通沉井法。工人在沉井的保护下，在井内直接挖土掘进，随挖土工作的进行，井壁借自重下沉，随下沉在井口接长井壁。立井基岩施工技术立井

49、基岩施工是指表土层或风化岩层以下的井筒施工，目前主要采用钻眼爆破法施工为主。在基岩段掘进中，钻眼爆破是一项主要工序，占整个掘进循环时间的2030%。钻眼爆破的效果直接影响其它工序及井筒施工速度。1、钻眼设备：目前多数采用轻型凿岩机和重型凿岩机。轻型凿岩机由人工手持打眼，重型凿岩机配备伞形钻架打眼。伞形钻架打眼眼深一般34m，伞形钻架打眼机械化程度高，劳动强度低，钻眼速度快，工作安全，凿岩机沿导轨上下移动；轻型手持式凿岩机凿眼深度一般为1.52.0m。2、爆破工作：立井施工中，工作面常有积水，要求采用抗水炸药。一般用抗水岩石硝铵炸药、水胶炸药和硝化甘油类炸药，其中水胶炸药使用广泛。起爆器材通常用

50、毫秒延期电雷管和秒延期电雷管。在有煤尘和瓦斯爆炸危险的井筒、或井筒穿过煤层进行爆破时必须使用煤矿许用炸药和延期时间不超过130ms的毫秒延期电雷管，采用正向装药爆破，爆破电源多采用矿井的动力电源，电压一般为380v。炮眼多布置成同心圆形。掏槽眼多采用直眼掏槽。掏槽眼布置形式炮眼圈间距一般为0.71.0m，炮眼圈直径1.22.2m，炮眼间距为0.60.8m；辅助眼（崩落眼）的间距一般为0.81.0m；周边眼间距为0.40.6m，周边眼距井帮设计位置约为0.1m。装药方式一般采用柱状连续装药，周边眼采用不耦合装药或间隔装药。连线方式一般都采用并联或闭合反向并联，若一次起爆的雷管数较多，并联不能满足

51、准爆电流要求时，可采用串并联方式。施工爆破时，井下所有人员必须升井并离开井棚，打开井盖门，由专职爆破员爆破。5.6 采区巷道布置及采煤方法5.6.1采区巷道布置在井田的第一阶段内，沿阶段下部边界掘出阶段运输平巷及护巷，沿上部边界决出阶段回风平巷，在采区下部中央开掘采区煤仓及采区下部车场，向上掘出轨道上山和运煤上山。轨道上山上部设有绞车房。在区段下部双巷掘进本区段运输平巷及下区段的回风平巷，直达采区边界。在区段上部以单巷布置至本区段的回风运料平巷。在采区的边界用巷道贯通上下两个平巷，成为开切眼，即回采工作面的起点。工作面的切眼开出，设备安装就绪，生产系统已经形成，即可开始回采。区段之间一般先采上

52、区段，后采下区段，称为区内下行开采。5.6.2工作面配置及机械配备走向长壁采煤工作面上部为区段回风平巷，下部为区段运输平巷，端部斜切进刀，沿工作面铺设刮板输送机，运输机上安设双滚筒采煤机，平巷内铺设胶带输送机。1、综采面双滚筒采煤机的割煤方式综采面采煤机割煤方式是综合考虑顶板管理、移架、进刀方式、端头支护等因素确定的。（1）往返一次割两刀：赋存稳定、倾角缓、端部进刀。（2）往返一次割一刀：顶板稳定性差，煤层倾角大，上行移架、移溜补偿下滑量；采高大，滚筒直径小，不能一次割全高；采煤机装煤效果差，单独牵引装煤；煤尘大，降尘差，移架工不能在回风侧工作。 2、综采面采煤机的进刀方式（1）直接推入式进刀

53、：需开缺口，推移困难，使用较少。（2）工作面端部斜切进刀：割三角煤、留三角煤进刀，机头机尾伸到上下平巷中。（3）工作面中部斜切进刀：工作面中部设弯曲段，半段割煤，半段空牵引返回。（4）滚筒钻入法进刀：采煤机割到距端部35m处停止牵引，滚筒继续转动，推移运输机，钻进煤壁。滚筒端部（面）有截齿和排煤口，不能用挡煤板。3、综采面液压支架的移架方式支架形式：支撑式；掩护式；支撑掩护式。（1）单架依次顺序式：操作简单，易保正质量，使用较多，适应不稳定顶板。（2）分组间隔交错式：移架速度快，适用于顶板较稳定的高产面。（3）成组整体依次顺序式：按顺序每次移一组，一组23架。由大流量电液阀控制，适用于地质条件

54、好，牵引速度快。4、综采工作面工序配合方式按割煤、移架、推溜顺序不同支护方式有两种，及时支护方式：割煤移架推溜，使用的较多；滞后支护方式：割煤推溜移架。5、综采面设备的选择与生产能力配套（1）采煤机的选型与生产能力。采煤机是工作面的中心设备，故首先要选好采煤机。选型的主要依据：煤层采高、煤层截割难易程度（f和截割阻力系数A）、地质构造发育程度。主要确定的参数：采高、牵引速度、电机功率，这三个参数决定于采煤机的生产能力。（2）液压支架移架方式与综采面生产能力相适应。支架的移架速度是液压支架生产能力的体现。一般通过选择合理的移架方式，来适应顶板的特性和工作面生产能力的要求。顶板稳定性好时，单架依次

55、移架，采煤机在端头斜切进刀时，移架工将滞后的距离赶上来。顶板条件差时，对支架分段管理，采煤机割到那，就由那段移架工移架，也可分段追机移架。（3）平巷、上（下）山运输系统以及采区车场能力都要和工作面生产能力相适应。整个采区运输系统，只要有一个环节不适应，就会引起停产或降低生产能力。 （4）综采面生产能力要和供风量一致采高和架型一定时，其过风断面也是定值。应按沼气涌出速度，合理确定采煤机割煤时牵引速度。防止采煤机割煤过快，造成沼气超限而停产。5.7 煤矿事故安全分析本片模拟青龙寺煤矿并选取某公司部分矿井顶板、水灾、火灾三个实际发生的案例为素材进行再现与分析。青龙寺煤矿简介：青龙寺煤矿是榆林神华集团

56、生产矿井之一，成立于2009年5月28日，今天位于陕西省榆林市府谷县境内，面积50.36km2，探明储量3.2亿吨，可采储量2.39亿吨，煤质具有低碳、低硫、低磷和高发热量特点。矿井设计生产能力为3Mt/a,地面洗选能力为5Mt/a,服务年限为61.3a。全矿设置一综，一综掘，一连采，矿井采用斜井立井平硐联合开拓方式，生产布局为一井一面。连续采煤机和综掘机掘进巷道，装备有世界最先进的高阻力液压支架和大功率采煤机，长壁后退式综合机械化开采，实现了主要运输系统皮带化，辅助运输胶轮化，生产系统远程控制和安全监测监控系统自动化。目前青龙寺煤矿各类工程已进入全面筹建阶段。 某煤矿综采工作面切眼冒顶事故案例再现与分析2009年2月19日某煤矿综采工作面，发生一起切眼冒顶事故，冒顶长度达26m，给煤矿造成了重大损失。2009年2月19日早班，综采一队检修班22人入井，任务是延伸切眼内的皮带、破碎机，下午14:00，破碎机、皮带已经