採礦學知識整理

2022-03-23 19:21:54 字數 4834 閱讀 5716

同一地質時期形成,並大致連續發育的含煤岩係分布區稱為煤田。

統一規劃和開發的煤田或其一部分稱為礦區。

礦井是形成地下煤礦生產系統的井巷、硐室、裝備、地面建築等的總稱。

劃歸乙個礦井開採的那部分煤田稱為井田。

礦井設計生產能力是設計中規定的礦井在單位時間內採出的煤炭總量。礦井井型是根據礦井設計生產能力不同而劃分的礦井型別,一般分為大、中、小三種井型。

通過由地面向地下開掘井巷採煤稱為地下開採,或井工開採。直接從地表揭露並採煤的方法稱為露天開採。

階段是在井田範圍內平行走向按一定標高劃分的一部分井田。在階段內沿走向把階段劃分為若干具有獨立生產系統的開採塊段,每一段稱為乙個採區。

通常將布置有井底車場和階段運輸大巷、並且負擔全階段運輸任務的水平稱為開採水平,簡稱水平。

沿採區走向邊界處的煤層中開掘斜巷,連通區段運輸平巷和區段回風平巷,該斜巷稱為開切眼。開切眼是採煤工作面的始採位置。

在階段內沿煤層走向把階段劃分為若干適合於採煤工作面的長條,每乙個長條稱為乙個分帶。由相鄰若干分帶組成,並具有獨立生產系統的開採區叫帶區。

上山是位於開採水平以上,為本水平或採區服務的傾斜巷道。下山是位於開採水平以下,為本水平或採區服務的傾斜巷道。

上下山開採的比較:1運輸和提公升方面2排水方面3掘進方面,下山掘進的裝載、運輸和排水複雜,因此速度較慢4通風,上山風路短,下山風路長,容易漏風。總體來看,上山開採生產技術方面較下山開採優越的多。

下山開採的優點是,充分利用原有開採水平的井巷和設施,節省了開拓工程量和費用,增加了開採水平儲量,延長了水平服務年限。

上下山開採的應用:下山開採一般與上山開採結合,先採上山部分,再採下山。1傾角小的煤層,瓦斯和湧水量低,下山開採缺點不明顯,而節約工程量、加大開採水平垂高的優點突出,應上下山結合2井田深部自然條件差、儲量低,設定開採水平有問題,可在最終開採水平以下設一部分下山開採3一些多水平礦井,可在靠近井筒位置設下山採區分擔任務。

主下山開採與下山開採區別:主要下山指集中下山、**下山或主副暗斜井,往往布置在井田某一開採水平**,向下延深至下一開採水平,後布置井底車場和大巷,該開採水平之上各採區仍為上山開採,這與下山開採有著本質區別。

礦井生產系統是由完成特定功能的設施、裝置、構築物、線路和井巷的總稱,包括運輸、通風、運料、排矸、排水、動力**、通訊、檢測等子系統。(圖1-6)

採煤方法是採煤工藝與回採巷道布置及其在時間、空間上的相互配合。

壁式體系採煤法一般特點:1採煤工作面較長2隨著採煤工作面推進,頂板暴露面積增大,礦山壓力顯現強烈3爆破或採煤機破煤、裝煤,刮板輸送機運煤,跨落法或充填法處理採空區4採煤工作面兩端至少各有一條回採巷道以形成生產系統。

炮採,優點是對各種地質條件適應性強,技術容易掌握,管理簡單,對**邊角煤、斷層密集切割帶內開採、煤層傾角或厚度劇變帶內開採、不穩定煤層開採及小規模開採等的運用效率高。缺點是機械化水平低,人工勞動強度大,作業環境和安全條件差,效率低。

普採,即普通機械化採煤工藝,是用機械方法破煤和裝煤、輸送機運煤、單體支柱支護頂板的採煤工藝。其支護和處理採空區仍由人工完成。與綜採相比,普採投入裝置少,對地質變化適應性強工作面搬遷容易;與炮採相比,效率高,且生產安全。

普採對推進距離短、形狀不規則、小斷層和褶曲較發育的工作面運用較好。

1單滾筒採煤機普採:缺點是對採高較大工作面要分頂底刀兩次截割,增加了頂板暴露面積與時間,其次是需要人工開切口,效率低。

2雙滾筒採煤機普採:實現了一次採全高。工藝過程為割煤、掛樑、推移輸送機、支柱、回柱放頂。

綜採,綜合機械化採煤是用機械犯方法破煤和裝煤、輸送機運煤、自移式液壓支架支護頂板的採煤工藝。各工序簡化為割煤、移架和推移輸送機。綜採機械化水平和單產效率高,生產高度集中,勞動量、材耗和成本低,頂板安全得到最大程度防治。

其缺點是投資高,適應性相對較差。

滾筒採煤機進刀方式:

1直接推入進刀:進刀速度快,但裝置易損壞且需人工開切口;

2端部斜切進刀:①割三角煤進刀②留三角煤進刀;

3中部斜切進刀。

割煤方式:1雙向割煤(往返一刀)2雙向割煤(往返兩刀)3單向割煤(往返一刀)。

採煤工作面工藝設計,是根據煤層地質條件、礦井生產系統能力和技術管理水平,合理選擇採煤工藝引數和裝置,編制採煤工作面作業規程。

影響工作面長度因素:1地質因素,包括煤層地質構造、煤層傾角、瓦斯湧出量和湧水量等2裝置條件3階段斜長4工作面效率5安全。

採煤機開機率:採煤機運轉時間佔每日24小時的百分比。採煤工作面採出率:工作面實際採出煤量佔工作面實際煤儲量的百分比。

完成乙個迴圈後採煤工作面推進的距離稱為迴圈進度。採煤工作面一晝夜完成的迴圈數稱為迴圈方式。

綜採面調斜及旋轉需要有良好地質條件,煤層賦存穩定,頂板中等穩定以上,不受相鄰工作面採動影響,煤層傾角不大,採高不宜過大。調斜方法:1實中心調斜2虛中心調斜。

綜採工作面裝置拆除順序:先拆輸送機機頭機尾,然後是採煤機,輸送機中部槽,最後是支架。

單一走向長壁採煤法即一次將整層煤層採完,用於近水平、緩斜和中斜薄及中厚煤層。

採區巷道掘進原則:盡量平行作業,盡快形成全負壓通風系統。

單一走向長壁採區生產系統及各子系統(圖4-1)。

區段平巷按中線和按腰線掘進。

區段平巷布置與掘進方式:

1雙巷布置與掘進:本區段的運輸平巷與下區段的軌道平巷同時掘進,兩巷間留區段煤柱。適用於瓦斯含量大,一翼走向較長的採區。

優點是下區段的軌道平巷受開採影響較小,上下區段工作面接替容易,通風、運料和行人均方便。缺點是,由於設區段煤柱,採出率降低很多。有些情況下雖然有區段煤柱護巷,但巷道維護依然困難。

2單巷布置與掘進:上區段運輸平巷和下區段回風平巷均為單巷掘進,下區段回風平巷一般在相鄰工作面開採完畢,採空區上方一定範圍內岩層穩定後再開掘。適用於瓦斯湧出量不大,煤層賦存較穩定,湧水量不大的區段平巷。

可進一步分為①留煤柱護巷②沿空掘巷:沿採空區邊緣開掘巷道。沿空掘巷不留或只留很窄煤柱,減少煤炭損失,減少了區段平巷間的聯絡巷,減少了維護工程量。

但是,沿空掘巷必須在採空區垮落的頂板岩層穩定後掘進。

3多巷布置與掘進:在國外一些開採條件好,且連續採煤機掘進回採巷道的高產高效礦井中,為充分發揮連續採煤機掘進的優勢,滿足高產條件下的通風要求,採用多巷道布置與掘進。

工作面採煤後沿採空區邊緣維護原回採巷道的護巷方法稱為沿空留巷。

利用三條區段平巷準備出兩個同時生產的採煤工作面的布置稱為雙工作面布置。

採煤工作面回採順序:

1工作面後退式:回採巷道先開掘出來,採煤工作面由採區邊界向採區運輸上山附近推進的方式。優點是採掘干擾少,回採前通過開掘巷道可探明煤層條件,生產期間漏風少。缺點是準備時間長。

2工作面前進式:回採巷道在工作面推進過程中通過沿空留巷形成,採煤工作面由採區運輸上山附近向採區邊界回採,即沿空留巷。優點是減少平巷掘進工程量,投產快,提高採出率。

缺點是煤層賦存條件不明,巷道與採煤干擾大,漏風大,巷道維護困難。

3工作面往復式:是前兩種的結合。

4工作面旋轉往復式:工作面旋轉180°並與往復式相結合。缺點是採煤損失大,操作及管理複雜,且對裝置損傷較大。

工作面通風方式:1u型通風2y型通風3z型通風4h型通風5w型通風6三進兩回通風。

長壁工作面沿走向布置、沿傾斜推進的採煤方法稱為傾斜長壁採煤法。在開採區內不受走向斷層影響且保證足夠工作面連續推進長度的條件下,該方法一般適用於傾角小於12°的煤層。

傾斜長壁採煤法與走向長壁採煤法的主要區別在於回採巷道的布置方向不同,相當於走向長壁採煤法中的區段旋轉90°,原區段變成傾斜分帶,區段平巷變成分帶斜巷。

與走向長壁採煤法相比,傾斜長壁採煤法的優點是:1巷道布置簡單,掘進和維護的費用低,投產快2運輸系統簡單,占用裝置少3工作面容易保持等長,利於綜採4通風線路簡單5對某些地質條件適應性強6技術經濟效果好。缺點是:

1掘進、輔助運輸和行人困難2煤倉和材料車場數目多、大巷裝載點多3分帶斜巷內存在下行通風問題。

把近水平、緩(傾)斜及中斜厚煤層用平行於煤層層面的斜面劃分為若干個小分層,然後逐層開採,分層間採用下行開採順序,垮落法處理採空區,下分層在已經垮落的頂板下開採,這種方法稱為厚煤層傾斜分層長壁下行垮落採煤法。

傾斜分層下行垮落採煤法應用:優點是有效解決了近水平、緩(傾)斜及中斜厚煤層開採時的頂板支護和採空區處理問題,有利於在此類煤層條件下實現安全生產,提高資源採出率。缺點是鋪設假頂及掘巷工程量大,生產組織和管理複雜,防治自燃的難度大。

在同乙個區段範圍內,上下兩個分層同時開採時,稱為分層同採,反之稱為分層分採。

分層分採的生產系統(圖6-1)。

分層同採的優缺點:優點1可以通過增加同採工作面數來增加採區生產能力2各分層回採巷道超前工作面掘進,隨採隨報廢,縮短了維護時間,改善了維護條件3各分層出煤利用區段集中運輸平巷,占用裝置少4有利於假頂防腐。缺點是岩石工程量大,準備時間長,生產系統複雜,單個工作面能力不好發揮。

開採近水平、緩(傾)斜及中斜厚煤層時,先採出煤層底部長壁工作面的煤,隨即放採上部頂煤的採煤方法稱為長壁放頂煤採煤法。

放頂煤採煤方法評價:

1與分層開採相比,其優越性是:①高產高效②巷道掘進率低③工作面搬家次數少④噸煤成本低⑤對地質條件和煤層賦存條件變化適應性強。

2存在的問題①採出率②支架與配套裝置③瓦斯防治④自燃防治⑤煤塵防治⑥沿底煤巷礦壓控制。

3適用條件①煤層厚度5-10m為佳②煤的硬度係數一般小於3③煤層深埋不宜小於100m④煤層結構合理⑤頂板冒落高度不宜小於煤層厚度的1-1.2倍⑥綜採的煤層傾角應小於30°⑦不宜用於自然發火期短、瓦斯湧出量大、煤塵多的煤層。

採放比是放頂煤工作面採煤機機採高度與頂煤高度之比。

急傾斜煤層開採特點及適用條件:

1井田開拓特點:井田內儲量相對較少,礦井大多屬中小煤礦;一般採用立井開拓,地面為山地地形時多用平洞開拓。井田都劃分為階段,每個階段布置乙個開採水平,水平間用暗立井延深,大巷多布置在底板岩層中,沿傾斜行人和輔助運輸困難,一般只採上山階段。

2適用條件:2m以下厚煤層中主要採用俯偽斜分段走向密集採煤法。傾角55°以上,2-6m厚煤層中主要採用偽斜柔性掩護支架採煤法。對10m以上厚度的煤層,採用水平分段放頂煤採煤法。

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