煤矿开采学课件

煤矿开采学

总论煤炭工业以开采煤炭为目的煤炭开采地下开采93

94%

露天开采67%《煤矿开采学》总论我国采矿生产技术的发展历史矿井开采的基本概念1、我国矿产资源种类齐全

人类已开发应用的矿产约160种我国已发现150多种已查明储量130多种2、我国是世界上开创采矿业最早的国家之一

1万年前开采并利用石料4千多年前能够开采铜、铁、金和煤等矿产。一、我国采矿生产技术的发展石涅—春秋战国时期，《山海经》中国先秦古籍。一般认为主要记述的是古代神话、地理、物产、巫术、宗教、古史、医药、民俗、民族等方面的内容。

“女床之山,其阴多石涅。”——《西山经》

，石涅就是石墨，也叫黑石脂。石墨—魏、晋时期

“石墨可书,又然之难尽,亦谓之石炭。”-《水经注》北魏郦道元石炭—南北朝煤炭—元代至今，宋应星《天工开物》1637年

我国古代煤炭名称封建社会的采矿业春秋战国（公元前500年）煤是重要的产品公元前100年冶铜、冶铁技术明末(17世纪中叶)煤的开采技术

(宋应星《天工开物》

地质、开拓、开采、通风、提升、瓦斯排放)

火药的发明—爆破技术促进了开采技术近代社会中国采矿业我国1876年创办基隆煤矿

1875年5月,清政府同意李鸿章等人分别在直隶（唐山

）和台湾试办煤矿,后来台湾基隆煤矿成效显著,年产量达到54,000吨,它是中国第一座近代化煤矿。

1878年创办开平煤矿开平唐山煤矿开平矿务局于1891年发行的股票清朝光绪二年(1876年),直隶总督李鸿章委派唐廷枢在河北唐山的开平镇开设煤矿,为洋务派创建的轮船招商局、天津机器局供应燃料,并在市场上销售。煤矿一度与英商合办。

该矿目前尚存1850年后近代采矿工业机器生产：提升、运输、排水如开滦、抚顺、淄博、萍乡帝国主义对我国煤炭资源进行掠夺性的开采解放后中国煤炭工业的发展200929.10时间（年）产量（亿t）19490.32419796.3554199010.79199512.92199613.74时间(年)产量（亿t）200316.4200623.25200725.5200827.16199713.25199812.33199910.4420009.99200111.06200213.93201032.4国有重点煤矿约587处我国于1973年引入综合机械化采煤设备2000年，国有重点煤矿综合机械化程度56.78%2000年，国有重点煤矿机械化程度74.43%2006年，国有重点煤矿机械化程度82.7%

机械化程度中国首台２０００千瓦以上特大功率采煤机，设计年生产能力８００万吨原煤，一次可采的煤层厚度可高达６．３米。连续采煤机

历年来国有重点煤矿从业人员数量及构成年份原煤产量

（亿t）采煤机械化程度

（%）全员效率

（t/工）年末从业人员数量(万人)

合计其中：原煤生产人员合计地面工人井下工人其他人员采掘辅助19904.8065.11.2329.8159.522.460.154.622.419955.0371.61.8308.7122.615.144.247.116.220005.3474.42.5291.5108.718.635.439.914.820016.1975.42.8277.397.512.734.836.813.220027.1577.83.1268.898.813.136.036.713.020028.1481.53.3259.798.613.035.836.613.22004年采掘工人年均收入及文化程度单位名称采掘工人收入（万元）初中及以下（%）高中及中专（%）大专及以上（%）神东6.4224.640.135.3兖矿3.6251.644.83.6铁法3.3873.023.04.0平顶山2.3966.729.73.6开滦2.9174.923.51.65大同2.3453.843.52.71淮北1.9591.87.90.34靖远1.7812.587.50攀枝花1.6980.919.00.1水城1.5775.524.50鸡西1.4378.022.002004年部分企业采掘工人文化程度与安全生产状况单位初中及以下（%）原煤生产效率（吨/工）采煤机械化程度（%）百万吨死亡率攀枝花811.927.582.73鸡西781.498.272水城761.972.321.58靖远134.394.080.41开滦756.793.160.38大同544.898.020.35平顶山673.480.980.23铁法739.697.870.14兖矿5214.597.670.12神东25104.71000.01高产高效矿井模式：一矿一面或一矿两面综采：一个队（一个采面）100万t/a2002年78个综采队年产超过100万吨18个综采队年产超过200万吨9个综采队年产超过300万吨

神华大柳塔矿综采队年产803万吨

一矿一面全矿产量920万吨全矿职工350人

济三矿（设计500万）2001年530万2002年800万2003年1000万高产高效矿井大柳塔矿西起英国，向东经德国、波兰、原苏联，直到我国的华北地区287095百万吨，约占世界的31.6％美国和加拿大的煤田254432百万吨，约占世界的28.0％、澳大利亚南非和博茨瓦纳等50755百万吨，约占世界的5.6％煤炭的世界分布

中国煤炭预测资源量的地域分布，以华北赋煤居首位，达21462.4亿t；以下依次为西北、华南、东北、西藏赋煤区。

新疆的预测资源量为18037.30亿t,居首位；其次是内蒙古，为122250.43亿t。预测资源量在千亿吨以上的还有山西、陕西、贵州、宁夏、甘肃等省区；预测资源量在100~100亿t的有河南、安徽、河北、云南、山东、青海、四川、黑龙江等8个省区；其余12个省（市）均不到100亿t，以海南和浙江为最少。[2]

煤炭的中国分布煤炭是我国的主要能源煤炭储量：我国含煤面积约55万km2

2002年底探明可直接利用的储量为1886亿t按年产19亿t，可采100年我国煤炭占一次能源结构的70%左右我国石油、天然气等资源有限，趋于枯竭。水电、核能，近几十年发展不能根本解决中国能源问题。中国能源消耗构成年度消费（%）煤石油天然气水利核能195096.720.910.032.330197081.5614.141.233.060198069.5023.752.983.770199074.2019.002.004.800200069.4019.902.806.901202068.0014.405.408.503.7煤与人民生活息息相关人均能耗：每人每年的能源平均消耗量t

（人．年）是衡量国家经济发展和人民生活水平的综合指标维持最低生活：0.4t标准煤丰衣足食的现代化生活:1.2

1.6t标准煤高级现代化生活:2.0

3.0t标准煤

国家美国苏联西德英国法国日本中国世界平均t/P.y12.65.95.75.45.14.51.21.2我国把每公斤含热7000大卡（29306千焦）的煤定为标准煤,也称标煤

小结发展速度与成就举世瞩目，煤炭产量曾连续居世界第一中国的采矿业总体来讲与发达国家有不小的差距，但潜力巨大资源人均占有量低☆矿井开拓development矿井设计minedesign采（带）区准备prepare采矿方法winningmethod采矿工艺二、采矿学的主要内容三、矿井开采的基本概念煤田（coalfield）

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。矿区（miningarea）

开发煤田形成的社会组合。一般一个矿区开发一个煤田矿务局，矿业集团基本概念、参数井田（Undergroundminefield）（一）

井田

划归一个矿井开采的一部分煤田或全部煤田

范围（储量）

走向长度

倾向水平投影（宽度）井田面积大小

矿井生产能力服务年限《煤、泥炭地质勘查规范》8．3．5煤层倾角小于15度时，可以利用煤层的伪厚度和水平投影面积估算资源/储量，倾角等于或大于15度时，则必须以煤层的真厚度和斜面积进行估算。

煤田划分为井田

井型井田走向长度（m）小型矿井

1500中型矿井

4000大型矿井

7000（二）矿井生产能力和井型

（designedminecapacityandproductionscaleofmine）矿井生产能力—矿井设计生产能力，Mt/a。即设计中规定矿井在单位时间（年或日）内采出的煤炭和其它矿产品的数量。矿井核定生产能力—矿井经过技术改造，核定后的生产能力，Mt/a。井型—根据矿井设计生产能力不同，我国将矿井分为大、中、小三种类型，称井型。

井型生产能力(Mt/a)备注大型矿井1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0、5.0、>5.03.00Mt/a及其以上称特大型矿井中型矿井0.45、0.6、0.9小型矿井0.09、0.15、0.21、0.3。

矿井年产量

（effectiveoutputperyear）矿井年产量—

矿井实际生产的煤炭数量，Mt/a。矿井年产量与生产能力有时同义，有时不同义。（三）矿井可采储量和服务年限矿井可采储量生产能力服务年限可采储量愈多，生产能力和服务年限愈大可采储量一定，应有合理的生产能力和服务年限国外大型矿井的服务年限40~50a国内一般不小于60a国内外矿井的生产能力有增大和服务年限有缩小的趋势（四）井田内的再划分1、井田划分为阶段阶段（horizon）—

沿一定标高划分的一部分井田

阶段划分

在井田范围内，沿煤层倾斜方向，按一定标高将煤层划分为若干平行于走向,并等于井田走向全长的长条形，每一个长条形叫一个阶段。阶段的走向长等于井田的走向长阶段下部布置运输大巷,阶段上部布置回风大巷井田划分为阶段主井副井风井运输大巷回风大巷阶段井田划分为阶段阶段的开采顺序：下行式

水平（level）

水平（level）—

常指某一标高的水平面。表示：标高、开采顺序、用途及范围（1）

0、-200、-500水平等（2）矿井生产中，表示开采顺序，又称第一水平、第二水平

（3）矿井生产中，常把运输大巷所在的水平称运输水平；回风大巷所在的水平称回风水平。开采水平（mininglevel）开采水平（简称水平）（mininglevel）—

布置有井底车场、阶段运输大巷，并担负全阶段运输任务的水平。广义的水平—

布置大巷的某一标高的水平面既包括一个水平面，又包括所服务的阶段（二）阶段内的再划分

1阶段划分为采区，采区划分为区段Ⅰ阶段Ⅱ阶段Ⅲ阶段Ⅲ阶段Ⅱ阶段Ⅰ阶段1区段2区段3区段1区段2区段3区段采区采区式划分采区（district）与区段（districtsublevel）采区：在阶段范围内，沿走向把阶段划分为具有独立生产系统的区域，每一区域叫一个采区。

采区斜长=阶段斜长（可达1000m）采区走向长=400m~5000m采区运输上（下）山和轨道上（下）山区段：在采区内沿倾斜方向划分的开采块段。区段斜长（与开采方法、地质条件有关）区段走向长=采取走向长

区段下部有区段运输平巷区段上部有区段回风输平巷区段平巷与采区上（下）山的连接采区走向长壁工作面：工作面沿倾斜布置，沿走推进2阶段划分为划分为带区，带区划分为分带(α<12O)分带—沿煤层走向把阶段划分为若干长条，每一个长条叫一个分带。

走向长=工作面长度，倾斜长=阶段斜长。

带区—由若干分带组成，并具有独立生产系统的区域叫带区倾斜长壁工作面：工作面沿走向布置沿倾向推进阶段划分为划分为带区，带区划分为分带J1

阶段J2

阶段J3

阶段J3阶段J2

阶段J1

阶段带区分带立体图平面图3）井田直接划分为盘区或带区适应条件：井田沿倾斜高差较小的条件下panel（五）矿井生产系统的概念矿井生产系统1、矿井巷道的开掘顺序原则尽量采用平行作业；尽快沟通风路。2、矿井主要生产系统1）运煤系统2）通风系统3）运料排矸系统4）排水系统5）动力供应（电、压风）6）通讯、监测系统（六）矿井开拓、准备和回采的概念1、井巷名称矿山井巷

—为进行采矿，在地下开掘的井筒、巷道和硐室的总称。2、按倾角分类

垂直井巷倾斜井巷水平井巷111453666131312121229101-立井，2-斜井，3-平硐，4-暗立井，5-溜井，6-石门，9-上山，10-下山11-风井12-岩石平巷，13-煤层平巷，矿山井巷垂直井巷立井（竖井）—

在地层中开凿的直通地面的垂直巷道

主立井（主井）用于提升煤炭。副立井（副井）用于行人、运料、通风、排放矸石。

风井、排水井暗立井

—无直通地面的出口的垂直巷道（担负水平的煤或材料、矸石等）

主暗立井，副暗立井溜井—

用于自上而下溜煤的垂直巷道。

溜煤眼-长度短，直径小的溜井。

水平巷道平硐

—

在地层中开凿的直通地面的水平巷道主平硐，副平硐石门

—无直接地面出口，垂直或斜交于煤层走向，在岩层中开掘的水平巷道煤门-无直接地面出口，垂直或斜交于煤层走向，在煤层中开掘的水平巷道水平巷道平巷-无直接地面出口，沿煤层走向开掘的水平巷道煤层平巷

—

开掘在煤层中的平巷岩石平巷

—

开掘在岩石中的平巷水平巷道阶段大巷

—为一个开采水平或阶段服务的水平巷道阶段运输大巷阶段回风大巷区段平巷

—

为一区段服务的水平巷道区段运输平巷区段回风平巷倾斜巷道斜井

—在地层中开凿的直通地面的倾斜巷道主斜井用于提升煤炭副斜井用于行人、提升矸石、通风上下山采区上山采区

—

位于开采水平以上的采区（煤炭向下运输）

下山采区

—

位于开采水平以下的采区（煤炭向上运输）

上山

——

位于开采水平以上，为本水平或采区服务的倾斜巷道。

下山

——

位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道。主井副井风井运输大巷回风大巷阶段上山采区下山采区倾斜巷道按层位分：

岩石上下山

—布置在岩层中的上下山

煤层上下山

—布置在煤层中的上下山

按用途分：

运输上下山

用于运煤

运料上下山

用于运料等分带斜巷：

运输斜巷运料斜巷矿井开拓、准备和回采的概念

3、按井巷作用和服务范围分1）开拓巷道（developmentroadway）

为全矿、一个水平或若干采区服务的井巷。

服务时间长，10

30a或以上。

2）准备巷道（preparationroadway）

为一个采区服务的巷道。在采区范围内，从掘好的开拓巷道至区段的通路。T>3

5a。矿井开拓、准备和回采的概念3）回采巷道（gateway，entry）

为回采工作面生产直接服务的巷道。T=0.5

1.0a开切眼

回风巷

运输巷

四、采煤方法（一）采煤方法的概念采场

—

用来大量采取煤炭的场所。采煤工作面—在采场内进行回采的煤壁，也称回采工作面。

实际工作中，采煤工作面与采场是同义语。回采工作—

在采场内，为采取煤炭所进行的一系列工作。

如：破、装、运、支、处等采煤工艺—采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。采煤系统—回采巷道的掘进一般是超前于回采工作进行的。它们在时间上的配合及在空间上的位置关系，称为回采巷道布置系统，也即采煤系统。采煤方法

—采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合。水平分层采煤方法旱采水采壁式体系柱式体系柱式体系单一长壁放顶煤整层开采斜切分层水平分段放顶煤倾斜分层掩护支架（急斜）分层开采整层开采整层开采房式房柱式倾斜短壁式走向短壁式走向长壁倾斜长壁走向长壁倾斜长壁下行垮落上行充填垮落刀柱采煤方法分类1、

壁式体系采煤法longwallsystemcoalwinningmethodcoalminingmethod壁式体系采煤法一般特点:工作面较长，80

250m（或更长）工作面两端，一般至少各有一条回采巷道一般顶板暴露面积大，矿山压力显现较为强烈工作面运煤的刮板输送机与工作面平行采煤方法分类按倾角分：根据开采技术条件煤层按倾角分类：地下开采露天开采

近水平煤层α<8°α<5°缓倾斜煤层8°~25°5°~10°

倾斜煤层25°~45°10°~45°

急倾斜煤层α>45°α>45°

近水平煤层采煤法缓倾斜煤层采煤法倾斜煤层采煤法急倾斜煤层采煤法采煤方法分类按厚度分：根据开采技术条件煤层按厚度分类：

地下开采(m)薄煤层M<1.3中厚煤层1.3

~3.5厚煤层M>3.5

薄及中厚煤层采煤法厚煤层采煤法

分层开采

整层开采

采煤方法分类按采煤工艺分：

爆破采煤法普通机械化采煤法综合机械化采煤法blast-winningtechnologyconventionallymechanizedcoalwinnigtechnologyFully-mechanizedcoalwinnigtechnology

采煤方法分类按采空区（老塘）处理方法分:

垮落采煤法刀柱（煤柱支撑）法充填采煤法按推进方向分:

走向长壁采煤法

longwallminingonthestrike

倾斜长壁采煤法（俯斜，仰斜）

Longwallminingtothediportotherise

单一长壁垮落采煤法

(

a)走向长壁，

(

b)倾斜长壁（仰斜），

(

c)

倾斜长壁（俯斜）

刀柱（煤柱支撑）法采煤方法分类按厚煤层分层方法分：

倾斜分层水平分层斜切分层倾斜分层—将厚煤层分成若干与煤层层面相平行的分层，然后逐层开采。水平分层—将厚煤层分成若干与水平面相平行的分层，然后逐层开采。斜切分层—将厚煤层分成若干与水平面成一定角度（25

30

）的分层，然后逐层开采。倾斜分层厚煤层分层间开采顺序：下行式和上行式一般为下行式水平分层与斜切分层25

30

厚煤层整层放顶煤开采厚煤层整层开采：放顶煤开采（3.5

5m）下限longwallminingwithsublevelcaving2、柱式体系采煤法

（短壁体系采煤法）pillarsystemcoalwinningmethodshortwallsystemcoalwinningmethod房式采煤法room,chambermining房柱式采煤法roomandpillarmining特点：

煤房比较窄5

7m采掘合一煤柱支撑顶板

房柱式采煤法（二）

采煤方法的发展与应用采煤工艺1954年英国开始用长壁综合机械化采煤技术上世纪80年代开始采用大功率、高可靠性的机电一体化综合机械化采煤技术

我国主要采用长壁体系采煤法俄罗斯、乌克兰、波兰、德国采用长壁体系美国、加拿大、澳大利亚、南非广泛采用柱式体系第一节示例一、条件近水平、缓斜、倾斜煤层薄、中厚及厚煤层（3

5m）地质构造简单，瓦斯涌出量小。二、巷道布置

及特点

layoutofroadwaysaswellasfeature

1、巷道名称

2、按用途及服务范围分类开拓巷道准备巷道回采巷道

为回采工作面服务的巷道

区段平巷、区段联络巷、开切眼3、巷道布置特点上山、区段平巷、联络巷—沿煤层布置；车场及硐室布置于岩层中。

三、巷道掘进顺序Drivageorder1、原则1)

巷道掘进尽快构成通风系统Roadwaysaredrivedassoonaspossiblemake–upventilationsystem2)

尽量采用平行作业（Adoptparalleloperation）2、掘进顺序上山间距20m左右区段煤柱8

15m下区段回风平巷超前本区段运输平巷100

150m联络巷间距80

100m

四、主要生产系统1、运煤系统：2、运料排矸系统:3、通风系统：4、供电系统：从运上输入5、压风及安全用水：（管路经运上）][风帘风窗风桥风墙风门五、构成采区生产系统的巷道类型回采巷道—直接为回采工作面服务（区段平巷、切眼）；上山巷道—为各区段服务,纵向（沿倾斜）；采区上、中、下部车场—联结上山与区段平巷纵—横相联；硐室：绞车房、变电所、煤仓等。

附属于上述各类巷道的联络巷。

第二节采煤系统分析采煤系统—回采巷道的掘进与回采工作在时间上配合及在空间上的相互关系。

一、区段参数区段参数：包括区段斜长、区段走向长区段斜长：L区

=L采+2L巷+L柱

区段走向长：

即采区走向长区段斜长

我国兖州美国（综采）L采

120

200m300m246m，335m

综采>150mL柱0~15m；

普采

综采L巷

2.5

3.0m44.5m

区段走向长区段走向长=采区走向长

普采>500m综采>1000m

技术发展趋势：加大国内：2430m（采区一翼）

二、区段平巷的布置巷道布置的内容：巷道用途、数量、位置和巷道之间的时空关系。1、普采或炮采区段平巷布置1）区段回风平巷（轨道平巷）（1）功用：轨道运输、回风、行人。（2）要求

与采面上出口相连，必须沿煤层掘进；断面要符合运输、通风、行人、安全等要求；坡度i=3

5%0，有时6

10%0，以利于矿车运输、流水；

能适应弯道。1t矿车，R>6m，>1.5t矿车，R>9m

轨距与全矿一致（3）施工措施轨道要求巷道按腰线沿煤层走向掘进。

两端安装绞车时也可以按中线掘进，分段取值。2）区段运输平巷（机巷）（conveyersubentry）

（1）功用：铺输送机，运煤或物料，行人。

（2）要求：与采面下出口相连，必须沿煤层掘进。位置、断面利于装运煤。

方向要求直或分段取直，利于运输机运煤。链板输送机每部长200m，允许弯度值<3o，弯曲段长度要等于或大于15m;运输机要求:能适应上下坡度变化

胶带机向上≯17

o

，向下≯15

o

断面符合运输、通风、行人安全等要求运输平巷既要沿煤层掘进，又要求直，巷道必定不平。

方案一：挂中线掘进（绿）。方案二：分段挂中线取直（红）方案一：A—B—C—D—E直线，挂中线掘进。（i）、上下起伏变化大，C、E点最低，达1.0m;（ii）、低点积水；泵排水；方案二：A—F—G—H，分段挂中线取直。（i）、坡度缓和，相差(0.5m)；（ii）、低点积水，——泵排出；（iii）、折点少，占用设备少，每段宜用一台输送机。（3）施工措施：定向取直或分段取直，挂中线掘进。普采、炮采—

轨巷按腰线施工；

机巷按中线分段取直要求：双巷（上区段机巷、下区段轨巷）一次掘出，且轨巷超前机巷：i、超前探清煤层沿走向的变化情况，确定机巷转折点，为机巷定向取直，保证施工质量；ii、机巷低洼处泄水（通过联络巷泄水）

2、一般综采工作面区段平巷布置

1）综采工作面特点

设备多，重量大。如采煤机8

12t；支架17t左右。设备功率大，有液压系统，供电系统及其附属设备，液压泵站，移动变电站，转载机等。设备安装、拆卸及运输费工耗时。采面产量高。巷道断面尺寸大。2）一般综采工作面机巷、风巷布置

机巷：铺输送机、设备列车—铺轨（单巷）断面大，一般S>12m2

风巷：铺轨。以设备最大外廓尺寸定，S>10m2。（1）机巷、风巷定向取直、平行布置，保持采面等长；（2）机巷、风巷分段定向取直、平行布置，保持采面等长；（3）施工技术：沿中线定向取直或分段取直。3、高产高效综采工作面区段平巷布置特点

1）巷道布置（坡度及方向等）：同普采、综采。2）巷道支护—锚网支护，适应产量高、推进快的要求。3）加大工作面连续推进长度—设中切眼。（1）中切眼—在采面推进方向走向中部开掘的、连通机巷、风巷且与开切眼长度相近的联络巷。（2）中切眼位置——根据采面连续推进长度及设备性能，避开应力集中区，选择围岩稳定、无淋水的地段。与区段平巷交角为85O为宜。（3）中切眼断面及支护断面—10m2；支护—锚网支护

平六矿：煤巷锚杆间距0.7m，锚杆长1.8m，冷拔钢丝网，14#钢丝，网孔40*40mm

（4）中切眼作用：解决掘进期间局部通风问题

如：JBT局扇或JBD622局扇，有效供风长度700m

利用中切眼，缩短了供风距离，减少了风筒占用量，降低了风阻，提高通风效率。

解决长距离掘进供电问题综合掘进机容量300kW以上，低压供电困难；设中切眼后，可将移动变电站放在中切眼附近，高压供电增加安全避灾通道

加快了巷道掘进速度风巷煤可通过中切眼从机巷一起运出，材料由风巷运进方便（5）通过中切眼方法

采面通过中切眼前，提前30

50m（动压影响之外）加强支护或替换支护。

保持采面与中切眼交角为85o

拆出风门，设临时风帘。加强中切眼顶板管理。4、最下区段机巷如何布置？

（三）区段平巷布置方式

1、双巷布置上区段机巷与下区段风巷统一布置双巷同时一次掘出，轨巷超前。优点：（1）掘进通风容易；（2）安全好—进出掘进面有两个出口，对回采也有避灾出口；（3）下区段风巷超前运输机巷掘进掌握煤层变化。(a)区段平巷双巷布置双巷布置的优点：（3）可超前勘探煤层变化，利于为机巷定向；（4）泄水方便；（5）易送物料到机巷（安装维修）；（6）为上、下采面及时接替创造条件。双巷布置缺点：

（1）下区段风巷受采动影响，维护时间长且困难；（2）若设备放在下区段风巷内，需重新移置电路和油管等。（3）损失区段煤柱2、一条半巷布置上区段机巷掘出，下区段风巷掘一半优点：同双巷布置，利于接替，一半长巷道易维护。

3、单巷布置

（b）分巷布置，

10o时，下行风，设备在上巷，可用于低沼矿井。（b）（c）(c)设备在机巷(铺轨)，要求机巷大断面。

4、高沼矿设瓦斯尾巷的双巷布置高沼矿：双巷布置设瓦斯尾巷。

（四）单工作面与双工作面布置对拉工作面

1、对拉采面生产系统运煤：上采面下运下采面上运通风：（1）1—进风，2、3—回风，下采面下行风；（2）2、3—进风，1—回风，上采面下行风；（3）串联掺新，3、1—进风，2—回风。1—中间运输平巷

2—上轨道平巷

3—下轨道平巷对拉工作面2、上、下采面错距一般5m，木垛维护。3、优、缺点及适用

优点

—减少平巷掘进量和维护量；采出率高；占用设备少；生产集中；管理方便。

缺点

—上、下采面交接处难维护。

适用：非综采工作面；顶板中等稳定以上；瓦斯少。（五）工作面回采顺序

1、采面后退式由采区边界附近向采区上山方向推进采煤。适用：我国广泛应用

2、

采面前进式：采面由采区上山附近向采区边界方向回采，区段平巷沿空留巷。问题：少掘巷；采出率高；要求支护技术和手段好；要防漏风；留巷困难。适用：少用。工作面回采顺序

工作面回采顺序3、采面往复式上采面前进式，沿空留巷；下采面后退式，沿空留巷。优点：缩短搬家距离；采出率高；少掘巷道。适用：鸡西、阳泉、开滦均有用。工作面回采顺序4、往复旋转式使综采面旋转180

，往复回采，沿空留巷。优点：采面不搬家；少掘巷；缺点：煤损大；回采技术复杂；转折点难维护，设备折损严重。适用：少。（六）区段间无煤柱开采的回采巷道布置

1、

沿空留巷（巷帮充填）

1）前进式沿空留巷工作面采煤后沿采空区边缘维护原回采巷道前进式沿空留巷：采面前进式回采，沿采空区留出平巷。

2）后退式沿空留巷先掘区段平巷到采区边界，采面后退回采，沿采空区留出平巷，为下区段服务。沿空留巷3）往复式沿空留巷4）沿空留巷适用适应于缓斜、倾斜以下，厚2m以下的薄及中厚煤层。

沿空留巷比较困难，使用的比例有下降的趋势。

沿空掘巷1)特点沿上覆岩层稳定的采空区边缘或仅留很窄的煤柱掘巷。2)沿空掘巷时回采面接替顺序(1)区段跳采接替方便；巷道掘进量少；生产分散；“孤岛”采煤矿压显现强烈；适用：采区区段数目多。

单面保持采区产量，左右翼跳采，区段顺序接替（2）沿空掘巷区段顺序接替

区段平巷双巷布置，留煤柱20

30m，回收部分煤柱。适用：区段数目少；矿压大，不宜跳采时，增加了平巷及联络巷的工程量（七）采场通风方式与回采巷道布置

1、工作面通风的要求:符合安全规程，防止上隅角瓦斯聚积；防漏风；通风系统简单；风巷断面足够。

上隅角

2、通风方式

（1）U型通风通风系统简单，漏风少，风流线路长，变化大。适用：瓦斯不太大，我国常用；瓦斯大，设瓦斯尾巷，U+L通风U+LU通风方式（2）Z型通风

顺流通风方式，风路短，通风效果比U型好。但要维护回风平巷。通风方式（3）Y型通风稀释风流中的瓦斯。要求：有边界上山回风。

通风方式（4）H型通风系统复杂，稀释瓦斯（5）W型通风对拉工作面

（八）地质构造影响时区段平巷布置

断层构造权台矿综采面布置之一

a较小，F1落差4~5m,F10落差2~7m,F12落差10m,F8落差4m陷落柱范各庄矿思考题一、参照Fig.4—1绘采区巷道布置图，说明：1、巷道名称；2、构成完善的采区生产系统应具备哪几类巷道？3、运煤及通风系统？4、最下一个区段的生产系统图。5、煤层上山与区段平巷在维护上各有何特点？6、区段回采顺序？7、控制采区巷道的基本途径。二、试述普采的区段平巷的布置特点。三、试述综采的区段平巷的布置特点。第五章倾斜分层下行垮落采煤法

Descendinginclinedslicinglongwallmethodwithcaving倾斜分层—将厚煤层分成若干与煤层层面相平行的分层，然后逐层开采。回采顺序：下行式（descending）—

先采顶分层，依次下行回采各分层，垮落法管理顶板，称倾斜分层下行垮落采煤法。分层同采：在同一区段范围内，上、下分层工作面错开一定距离同时采煤，称：

“分层同采”

分层分采：在同一区段范围内，采完一个分层后再采下一个分层称“分层分采”

第一节倾斜分层走向长壁采煤法巷道布置及参数

一、分层同采的采区巷道布置例：厚煤层，分三层，

=15O，埋藏稳定，

低沼气矿；沿倾斜划为3

5个区段（一）采区巷道布置1、采煤方法（走向长壁采煤法）

2、巷道布置特点

1)巷道名称：

2)巷道布置特点:

阶段运输大巷(1)和回风大巷(2)均布置在距煤层15

20m的底板岩石中。

采用集中上山、集中区段平巷—

联合布置方式（之一）

i、集中上山

轨上（5）和运上（4）均布置在距煤层15m

的底板岩石中，且在层位上错距≮2m（“运上”在下，“轨上”在上）

ii、集中运输巷（10）布置在距煤层8

10m的底板岩石中。iii、区段集中轨巷（9）提前在下区段顶分层回风巷位置开掘，超前（10）掘进，为（10）定向。

IV、集中区段平巷与分层平巷间联系集中运输巷（10）—（12）—

沟通各分层机巷；集中轨道巷（9）—

（11）—从（9）每隔200m

开区段联络巷（11）沟通各分层轨巷。最后一个（11）距采区边界约200m；

从最后一个（12）反向掘（14）至采区边界，从最后一个（13）反向掘（15）至采区边界。

14153）顶分层采面形成开切眼后，顶分层区段巷道超前采面两个区段联络巷掘进。

15144）1区段i、利用总回风巷（2）作为轨道集中巷，每隔200m左右开掘区段回风小石门（13）沟通各分层风巷。ii、从（10）每隔200

400m（一台刮板运输机有效铺设长度，当用吊挂胶带机时，联络眼间距可扩大到400m

）掘溜煤眼（12）沟通各分层机巷，最后一个（12）距采区边界约200m。25）分层同采时集中轨道巷（9）作用服务于各（顶、中、底）分层之辅助运输。探清煤层走向变化，为（10）定向；同时满足顶分层超前平巷施工定向和泄水

利用（9）掘1区段二、三分层超前运输机巷，掘进煤由（12）—(10）运出；

物料由（9）—（11）。采掘无干挠。缩短区段准备时间，利于接替

6）联络眼（11）的开掘方法

？？问题：顶分层与中、底分层的联络眼间距相同否？间距相同—

如何布置？i、顶分层—(11)沿煤层顶板开掘，每200m

一个，沟通（14）ii、二、三分层—（11）下口不动，上段向下卧底，形成斜巷，分别沟通二、三分层机巷（超前平巷），形成系统。

7）第二区段开采

第一区段采完后：

（9）作为下区段顶分层回风巷，

（10）作为集中轨巷。

更换运输设备。

8）区段集中巷与上山间联络

（10）—

（18）—

运上（4）

（9）—

（7）—

轨上（5）可知：分层同采，必须有：共用区段集中机巷；共用区段集中轨巷。

（二）巷道掘进顺序

1、原则：尽快形成通风系统2、顺序3、生产中，随分层工作面推进，继续掘上分层超前运输和回风平巷，超前距保持两个溜煤眼与之相通4、中分层准备（1）

上分层工作面采过第一个溜煤眼之后，再准备中分层。自（9）—（11）在假顶下，反向掘（20）——开切眼，自（2）—

（13）—（21）底分层：同中分层准备之理，准备底分层工作面。下区段：第一区段底分层采完之前，要准备，第二区段顶分层工作面，以备接替（三）生产系统（productivesystem）（同学自标）

运煤系统物料、排矸运输系统通风系统、掘进通风供电系统地面35kV变电站—付井6kV—井底车场中央变电所—6kV送至采区变电所—

送采掘面（1140V或3300V、660V、380V、127V）二、分层同采评价

1、优点1）实行上下分层同采，增产潜力大，能集中生产（同采区同采面多）；2）为超前回采工作面掘进分层平巷和多头掘进提供了条件，缩短了准备时间，利于接替；3）第二分层以下的区段运输平巷均布置在上分层采空区下，矿压小，易维护。由于各分层超前掘进，维护长度及时间短，维护费用低；4）各分层均可出煤，利用集中运输巷运煤，系统集中简单，占用设备少，管理集中；5）利于假顶防腐和防止煤的自燃发火。2、缺点1）岩石工程量大（设区段集中平巷及联络巷）2）生产系统复杂。3）同采工作面能力不易发挥。4）初期准备时间长。三、分层同采的适用条件随着机械化水平提高，综采放顶煤出现，大采高综采的出现，以及非放顶煤单层工作面生产能力加大，支护条件改善，分层同采的优点已逐渐弱化，缺点（主要是岩石工程量大、生产系统复杂）已日趋明显，分层同采已少用。技术发展趋势：（1）多采用分层分采；（2）大采高综采；（3）“放顶煤”四、分层同采的参数1、倾斜分层厚度：普采2m

，综采3.5m

；2、工作面长度：150

200m；3、分层同采的合理错距(M=0)

同时满足：

上层稳定、形成再生顶板不小于3～4个月

Lmin=（20~25）+b，（m）

五、分层开采的采区巷道布置1、纵向：上山2、横向：区段平巷

分层同采时，有区段集中平巷。

分层分采时，可不设区段集中平巷。3、纵横相联：上、中、下车扬。4、硐室：煤仓、绞车房、变电所。5、附属上述巷道的联络巷。第二节采煤系统分析一、区段分层平巷的布置1、倾斜式2、水平式3、垂直式压力小，应用多压力大，难维护应用少压力小，易维护压力大，难维护一、区段集中平巷的布置（一）布置方式

1、一煤一岩集中巷布置方式

2、机轨合一集中巷布置方式一煤一岩集中巷布置方式机轨合一集中巷布置方式（二）区段岩石集中平巷的位置1、要求（1）巷道与煤层底板间的垂直距离h合理；（2）巷道布置在压力传递影响角j以外。2、经验h=8~12m；j=25~55O（三）分层平巷与集中平巷间的联系方式石门、斜巷、溜眼三种1、石门联系优点：掘进施工、运料和行人方便。缺点：用作运煤时，要铺设运输机，占用设备。2、斜巷联系优点：用作运煤时，a=30~35O时可自溜运输。缺点：掘进施工、运料和行人不方便。3、溜眼联系（运煤）优点：用作运煤时，可自溜运输。三、无区段集中平巷的布置

即分层分采的巷道布置方式。除再生顶板的不同外，基本同单一走向长壁采煤法巷道布置。优点：准备及生产系统简单，取消了岩石区段集中平巷及联络巷等岩石工程，有利于减少掘进率和加快掘进速度；有利于形成再生顶板。缺点：（面单产低时）不能实现同区段上下分层同采，开采强度低；上下相邻区段往往难以接替，多区段同采；区段平巷一次掘出，维护时间长；假顶易腐烂，煤易发火。

目前综采技术的发展，推进速度加快，该缺点越来越不明显。四、跨上山开采时的巷道布置1、有区段岩石集中巷一侧区段回采面停采时，L>20m2、无区段岩石集中巷跨采工作面生产系统五、无煤柱护巷时的巷道布置1、沿空留巷

由于经受多次采动影响，维护困难，因此多用于薄及中厚煤层。2、沿空掘巷

主要用于顶板中等稳定及以下的缓斜煤层。第六章倾斜长壁采煤法倾斜长壁采煤法

回采工作面沿煤层走向布置，沿倾斜（仰斜或俯斜）推进采煤。该法采煤量占总产量的12%以上

单一倾斜长壁采煤法采煤系统、巷道布置特点及生产系统

；倾斜长壁采煤系统分析；倾斜分层倾斜长壁下行垮落采煤法巷道布置；倾斜长壁采煤法评价及适用条件第一节示例

一、单一倾斜长壁采煤法采煤系统（一）巷道布置特点：1、巷道名称分带2、巷道布置特点1）水平运输大巷和回风大巷均沿煤层走向置于阶段同一侧。

可布置在煤层或底板岩石中2）分带运输斜巷和回风斜巷均沿煤层倾斜方向掘进，并垂直或斜交于水平运输大巷3）采面沿煤层走向布置，对拉采面（doubleface），

面长200m

，斜长1000m

（二）掘进顺序

1、原则：2、顺序：1）（1）、（2）超过（5）100m即可开始2）

平行作业

（1）、（7，6）、（4）井田上边界开切眼（1）、（5）阶段上边界开切眼（三）生产系统

1、运煤：3—4—6—1装车外运2、通风：1—7—4—33—5—2—

风井3、运料：5巷、小绞车（置巷道一侧）多级上运；

无级绳上运

实例枣庄田屯矿：

,M=0.8m；分带斜长1000m；顶板5

6m灰岩，缓慢下沉；对拉采面

总长280

320m。阳泉一矿：

,

M=1.6m；

CH4

40m3/（d

t）；

采面长180m；

斜长1070m。第二节倾斜长壁采煤系统分析（一）仰斜开采与俯斜开采

1、仰斜开采—

采面沿倾斜从下向上推进采煤。适用：顶板稳定，煤质较硬；顶板淋水大；煤易自燃需注浆；临界角一般为

仰斜开采与俯斜开采

2、俯斜开采—

采面沿倾斜自上向下推进采煤。适用：煤厚，大，煤松软易片帮，CH4大。当5仰斜与俯斜相结合的形式。（二）单工作面与双工作面

（singleanddoublefaces）1、单工作面布置炮采、普采、综采均可。2、双工作面（两面三巷）

普采、炮采。

如用综采，两面不同采，交替采煤。主要优点：减少一条巷道，一套运输等设备。（三）前进式、后退式与混合式

根据倾斜长壁采面推进方向与主要水平大巷的相互位置，前进式：advancingorder后退式：retreatingorder混合式：视“井田边界”为前，主要水平大巷为“后”。

采面前进式、后退式与混合式回采1、前进式—回采工作面从井底车场向井田边界方向推进采煤。2、后退式回采—回采工作面从井田边界向主要水平大巷方向推进采煤。前进式后退式设分带煤柱采面前进式、后退式与混合式回采

3、混合式—往复式—前进式与后退式回采相结合。不设分带煤柱（四）主要巷道类型1）回采巷道—

为采面服务，沿煤层倾斜线或伪斜线开掘的斜巷、沿煤层走向开掘的切眼2）水平运输和回风大巷3）联接水平大巷与各煤层回采巷道的联络巷4）硐室倾斜长壁取消了采（盘）区上（下）山巷道。布置方式：井筒—井底车场—主石门—水平大巷—回采巷道。（五）运输系统问题1）运煤—胶带机2）辅运—运送物料困难，长距离斜巷多台小绞车；无极绳运输；单轨吊；卡轨车、齿轨车（六）倾斜分层倾斜长壁下行垮落采煤法巷道布置第三节采煤工艺特点

一、矿压显现及支护特点煤层倾角对顶板稳定性影响：

1、仰采：（1）顶板产生向采空区方向的分力（2）顶板受向下拉力，不易获得平衡（3）煤壁易片帮（4）采空区顶板冒落滚向采空区（5）支架主要作用是支撑顶板（6）支撑式或支掩式支架；当

，支柱迎山角为6

）2、俯采：（1）顶板产生指向煤壁的分力（2）岩层受压力，顶板易平衡，稳定；（3）煤壁稳定,不易片帮；（4）矸石易窜入采面。防矸石窜入工作面支掩式：掩护梁上有防窜装置二、回采工艺特点1、仰采

1）水自流入采空区；2）顶板稳定性差，临界角8

；3）当

时，采煤机偏离煤壁，减少截深输送机，煤滚入下侧，易断链。4）当

时，采煤机不稳定，易翻倒。措施：输送机设下部三角架，调平。

2、俯采

1）水流入采面，工作条件差；2）顶板相对稳定；3）机组不稳定，易掉道。

第四节倾斜长壁采煤法评价及适用条件

一、评价1、优点（1）巷道布置简单，巷道掘进及维护费低，投产快。巷道掘进工程量少15%，相应工期短。（2）运输系统简单，占用设备少。运输设备及辅助人员可减少30

。（3）回采巷道沿煤掘进，易固定方向，采面可等长布置，利于生产管理。（4）通风系统简单，风路短，通风构筑物减少约1/3。（5）

对某些地质条件的适应性强。

如：倾斜断层—可沿断面伪斜布置；水—仰斜开采；瓦斯大—俯采。（6）

技术经济效益显著

采面单产增加，巷道掘进率（m/万t）降低，采出率%）增加，工效（t/工）提高。倾斜长壁采煤法缺点

2、缺点

（1）长距离倾斜巷道辅运和行人困难；（2）当前采掘运机械设备不完全适应倾斜长壁的要求；（3）大巷装车点多，可设带区，共用一个煤仓。（4）下行回风—注意监测。二、倾斜长壁采煤法适用条件（1）

煤层，效果最好。（2）采取一定技术措施，可适用于12

17

的煤层。（3）可据地质构造的特点采面呈伪斜布置。（4）不同采深、围岩特性、沼气涌出量及水涌出量均可采用倾斜长壁开采。（5）根据不同倾角，同一矿井亦可采用倾斜长壁和走向长壁配合开采。三、倾斜长壁与走向长壁采煤法的异同

1）倾斜长壁法取消了采（盘）区巷道，设带区、巷道少。2）采面布置及推进方向不同。3）采煤工艺具有不同特点，倾斜长壁—仰采或俯采。4）属于壁式体系采煤法，具有

共同点：连续开采，产量高、效益好；采面长一般100

200m左右；采面上下或左右出口必须各与一条巷道相连，用于运输及通风等；采出的煤平行于煤壁运出采场；随采煤推进，必须有计划地处理采空区。

第七章长壁放顶煤采煤法

longwallminingwithsublevelcaving

第一节

厚煤层长壁放顶煤采煤法类型和采煤系统

一、长壁放顶煤采煤法

长壁放顶煤采煤法：开采缓斜厚煤层时，先采出煤层底部长壁工作面的煤，随即放采上部顶煤的采煤方法。

放顶煤采煤工艺基本特点：

1、采面采煤：同综采、普采、炮采。

2、增加了放顶煤工艺。

3、采煤循环—

完成采、放全部工序过程。

放顶煤采煤的基本工艺类型一次采全厚放顶煤开采预采顶分层网下放顶煤开采倾斜分段放顶煤开采放顶煤采煤的基本类型

按采煤工艺分：炮采放顶煤开采

普采放顶煤开采综采放顶煤开采综采放顶煤

综采重型支架放顶煤综采轻型支架放顶煤

简易放顶煤

滑移顶梁液压支架铺顶网单体液压支柱配Π型钢梁铺顶网放顶煤采煤的基本类型按放顶煤面输送机数目，分：单输送机双输送机

按综采放顶煤液压支架放煤囗及位置，分：高位放顶煤液压支架；中位放顶煤液压支架；低位放顶煤液压支架。放顶煤液压支架类型

高位放顶煤单输送机液压支架（平顶山、辽源、潞安）煤尘大、采放不能平行作业、回收率低放顶煤液压支架类型中位放顶煤双输送机液压支架（阳泉、乌鲁木齐、抚顺）1-伸缩梁2-伸缩千斤顶3-侧推千斤顶4-顶梁5-摆杆千斤顶6-摆动杆7-掩护梁8-放煤千斤顶9-底座10-后部溜千斤顶放顶煤液压支架类型低位放顶煤双输送机液压支架（兖州、鹤壁、晋城）后输送机铺在底板上，煤尘小，有发展前景1-前梁，2-前梁千斤顶，3-顶梁，4-支柱，5-上连杆，6-掩护梁7-摆动尾梁，8-支撑板，9-后部溜千斤顶，10-底座，11-推杆，12-操纵阀放顶煤液压支架类型放顶煤采煤的基本类型

按回采巷道的布置方式，分：1）

缓倾斜特厚煤层一次采全高放顶煤采煤法特点：（1）采面采高：h1=2.0

3.0m,

（2）放顶煤高度：h2=(1-3)h1

适用：M

4.5m，M<12

14m《煤矿安全规程》“有下列情形之一的严禁采用放顶煤开采：（一）煤层平均厚度小于4m的。（二）采放比大于1：3的”。放顶煤采煤的基本类型2）

缓倾斜特厚煤层预采顶分层（网下）放顶煤采煤法特点：（1）顶层，2

3m，只采不放；铺网。（2）下层采面：采、放。适用：

12

14m煤层。放顶煤采煤的基本类型3）

缓倾斜特厚煤层多次（倾斜分层）放顶煤采煤法特厚煤层多次（倾斜分层）放顶煤特点：

将厚煤层分为若干分层，H1=H2

大于6

8m，一般10m

；自上而下依次回采各分层，采放；以下各分层均采、放；工艺—

多用综放。适用：M

12m例如：南斯拉夫维林基矿开采了厚80

150m的褐煤我国石炭井矿区开采厚20m以上的煤层放顶煤采煤的基本类型4）

缓倾斜特厚煤层预采中分层放顶煤采煤法预采中分层放顶煤特点：

中分层布置采面：采中分层，该面上部顶煤冒落，不放，堆积于采空区。下分层采面：采底层煤，放顶煤。问题：煤层松碎易发火。适用：8

12m煤层，煤质硬，不易发火。放顶煤采煤的基本类型5）

急倾斜煤层水平分段放顶煤采煤法。二、一次采全厚放顶煤采煤系统

1-采煤机2-前输送机3-液压支架4-后输送机5-胶带机6-配电设备7-安全绞车8-泵站9-放煤窗口10-转载破碎机（一）回采巷道布置1、回采巷道布置于底分层内，一般运输巷、回风巷和切眼沿煤层底板。瓦斯增多后沿煤层顶板多布置一条瓦斯排放巷或辅巷。辅巷—注水；放震动炮；冲淡CH4适用：高沼矿、煤硬，f>3

（二）生产系统l

运煤

l运料l

通风辅巷（三）主要参数

1、工作面长度

1）主要影响因素顶煤破碎顶煤放出

煤炭损失采场上覆岩层充分运动—有利于破煤。当采面

80m时，顶煤不能充分破碎，放煤难。

一般工作面长度>150m，高产高效工作面长度达200m，国内最长的工作面达300m。兴隆庄：302m，济三矿：280m，东滩：200m2、工作面连续推进长度

一般大于800

1000m，加中切眼后，已加大到2000m以上。简易放顶煤工作面的连续推进长度不应小于600

800m。第二节综采放顶煤矿压显现及顶煤破碎放出规律

一、综采放顶煤矿压显现规律

（1）综放面矿压显现也有周期性（2）支架载荷没有随采厚加大而大幅度增加（3）综放工作面开采引起的支承压力对两巷的影响距离增加，影响程度降低。二、顶煤破碎和放出规律

（一）顶煤破碎和影响因素实