井工煤礦基礎(chǔ)知識(shí)

井工煤礦基礎(chǔ)知識(shí)（1）壁式體系采煤方法又稱長(zhǎng)壁體系采煤方法，以長(zhǎng)工作而采煤為主要標(biāo)志。壁式體系采煤法按所采煤層傾角，分為緩斜、傾斜煤層采煤法和急斜煤層采煤法；按煤層厚度，可分為薄煤層采煤法、中厚煤層采煤法和厚煤層采煤法；按采用的采煤工藝不同，可分為爆破采煤法、普通機(jī)械化采煤法和綜合機(jī)械化采煤法；按采空區(qū)處理方法不同，可分為垮落采煤法、刀柱（煤柱支撐）采煤法、充填采煤法；按采煤工作面布置及推進(jìn)方向的不同，可分為走向長(zhǎng)壁采煤法和傾斜長(zhǎng)壁采煤法。按工作而向仰斜或傾斜推進(jìn)的方向不同，傾斜長(zhǎng)壁又有仰斜長(zhǎng)壁和俯斜長(zhǎng)壁之分。按是否將煤層全厚進(jìn)行一次開采，可分為整層采煤法和分層采煤法。薄煤層、厚度小于3m的中厚煤層采用整層采煤法；厚度較大的中厚煤層、厚煤層既可采用整層也可采用分層采煤法1）薄煤層及中厚煤層單一長(zhǎng)壁采煤方法。圖3-16a所示為單一走向長(zhǎng)壁垮落采煤法示意圖。所謂“單一”即表示整層開采；“垮落”表示采空區(qū)處理是采用垮落的方法。由于絕大多數(shù)單一長(zhǎng)壁采煤法均用垮落法處理采空區(qū)，故一般可簡(jiǎn)稱為單一走向長(zhǎng)壁采煤法。傾斜長(zhǎng)壁采煤法，首先將井田或階段劃分為帶區(qū)，在帶區(qū)內(nèi)布置回采巷道（分帶斜巷、開切眼），采煤主作面呈水平布置，沿傾斜推進(jìn)，兩側(cè)的回采巷道是傾斜的，并通過聯(lián)絡(luò)巷直接與大巷相聯(lián)。采煤工作面向上推進(jìn)稱仰斜長(zhǎng)壁（圖3-16b);向下推進(jìn)稱俯斜長(zhǎng)壁（圖3-16c)。為了便于順利開采，煤層傾角不宜超過12°。當(dāng)煤層頂板極為堅(jiān)硬時(shí)，若采用強(qiáng)制放頂（或注水軟化頂板）垮落法處理采空區(qū)有困難，有時(shí)可采用煤柱支撐法（刀柱法），稱單一長(zhǎng)壁刀柱式采煤法，如圖3-17所示。采煤工作面每推進(jìn)一定距離，留下一定寬度的煤柱（即刀柱）支撐頂板。但這種方法工作面搬遷頻繁，不利于機(jī)械化采煤，資源的采出率低。當(dāng)開采急斜煤層時(shí)，為了便于生產(chǎn)及安全，工作面可呈俯偽斜布置，仍沿走向推進(jìn)，則稱為單一俯偽斜走向長(zhǎng)壁采煤法。2）厚煤層開采的采煤方法。對(duì)厚煤層開采可以采用分層開采及整層開采。分層開采如圖3-18所示。在緩斜厚煤層(煤厚3.5?5.0m)條件下，隨著綜采的發(fā)展，成功地采用了大采高一次采全厚的單一長(zhǎng)壁采煤法。（2）柱式體系采煤方法以房柱間隔進(jìn)行采煤為主要標(biāo)志。一般特點(diǎn)：1）在煤層內(nèi)布置一系列寬為5?7m的煤房，采煤房時(shí)形成窄（短）工作面成組向前推進(jìn)。房與房之間留設(shè)煤柱，煤柱寬數(shù)米至二三十米不等，每隔一定距離用聯(lián)絡(luò)巷貫通，構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)，并形成條狀或塊狀煤柱，支撐頂板。2）采房時(shí)礦山壓力顯現(xiàn)較和緩，用錨桿支護(hù)工作空間，支護(hù)較簡(jiǎn)單。3）采煤用爆破或連續(xù)采煤機(jī)配套設(shè)備。采煤在一組房?jī)?nèi)交替作業(yè)。4）采掘合一，掘進(jìn)準(zhǔn)備也是采煤過程，回收房間煤柱時(shí),也使用同一種類型的采煤配套設(shè)備。高度機(jī)械化的柱式體系采煤方法，一般只分為房式采煤法和房柱式采煤法兩類，房柱式采煤法示意圖如圖3-19所示。（3）爆破采煤工藝爆破采煤工藝（又稱炮采工藝），其工藝過程包括打眼、爆破落煤和裝煤、人工裝煤、刮板輸送機(jī)運(yùn)煤、移置輸送機(jī)、人工支架和回柱放頂?shù)戎饕ば?。爆破落煤由打眼、裝藥、填炮泥、聯(lián)炮線及爆破等工序組成。裝煤與運(yùn)煤有爆破裝煤、人工裝煤、機(jī)械裝煤。目前，我國(guó)煤礦正規(guī)炮采工作面都采用金屬支柱和鉸接頂梁支護(hù)，并正在推廣單體液壓支柱，采用全部垮落法處理采空區(qū)簡(jiǎn)單可靠，費(fèi)用少。所以，凡是條件合適吋應(yīng)盡可能采用這種方法，我國(guó)開采薄及中厚煤層和大部分厚煤層，幾乎都是采用全窗垮落法。（4）普通機(jī)械化采煤工藝普采面的生產(chǎn)以采煤機(jī)為中心，采煤機(jī)割煤以及與其他工序的合理配合，稱為采煤機(jī)割煤方式。采煤機(jī)割煤方式選擇是否合理，直接關(guān)系到工作面產(chǎn)量和效率的提高。具體形式有：雙向割煤，往返一刀，“∞”字形割煤，往返一刀、單向割煤，往返一刀、雙向割煤、往返二刀（穿梭割煤）。普采面單體支架布置應(yīng)與煤層賦存條件、頂?shù)装逍再|(zhì)相適應(yīng)，并符合采煤機(jī)割煤特點(diǎn)，除確?；夭煽臻g作業(yè)安全外，還要力求減少支護(hù)工作量。支架布置方式如圖3-20所示。齊梁直線柱布置特點(diǎn)是懸梁端沿煤壁方向相齊，支柱排成直線。根據(jù)截深與頂梁長(zhǎng)度的關(guān)系，又可分梁長(zhǎng)等于截深和梁長(zhǎng)等于截深的2倍。（5）綜合機(jī)械化采煤工藝綜采面采煤機(jī)的割煤方式是綜合考慮頂板控制、移架與進(jìn)刀方式、端頭支護(hù)等因素確定的，主要有如下幾種：往返一次割兩刀，這種割煤方式也叫“穿梭割煤”，多用于煤層賦存穩(wěn)定，傾角較緩的綜采面，工作面為端部進(jìn)刀；往返一次割一刀，即單向割煤，工作面中間或端部進(jìn)刀。我國(guó)采用較多綜采面液壓支架的移架方式有三種：①單架依次順序式，又稱單架連續(xù)式；②分組間隔交錯(cuò)式；③成組整體依次順序式。綜采面割煤、移架、推移輸送機(jī)三個(gè)主要工序，按照不同順序有兩種配合方式，即及時(shí)支護(hù)方式和滯后支護(hù)方式。（6）放頂煤采煤法放頂煤采煤法是沿煤層底板或煤層某一厚度范圍內(nèi)的底部布置一個(gè)采煤工作面，利用礦山壓力將工作面頂部煤層在工作面推進(jìn)過后破碎冒落，并將冒落頂煤予以回收的一種采煤方法。放頂煤采煤法通常有以下四種：預(yù)采頂分層放頂煤采煤法（如圖3-21所示）、預(yù)采中分層放頂煤采煤法（如圖3-22所示）、整層開采放頂煤采煤法和分段放頂煤采煤法。放頂煤工作多從下部向上部，也可以從上部向下部，逐架或隔一架或隔數(shù)架依次進(jìn)行。一般放頂煤沿工作面全長(zhǎng)一次進(jìn)行完畢即一輪放完，如頂煤較厚，也可以兩輪放完。在放煤過程中，如有片幫預(yù)兆，宜停止放煤。當(dāng)放煤口出現(xiàn)矸石時(shí)，應(yīng)關(guān)閉放煤口。放頂煤采煤法有以下優(yōu)點(diǎn)：在工作面采高不大的情況下，可大大增加一次開采的厚度，用于特厚煤層的開采；簡(jiǎn)化巷道布置，減少巷道掘進(jìn)工作量；提高采煤工效；降低噸煤生產(chǎn)費(fèi)用。放頂煤采煤法適用于煤層厚度5~20m或更厚的煤層；煤層傾角由緩斜到傾斜或急傾斜厚煤層；煤質(zhì)比較松軟易冒落，冒落塊度不大；頂板容易垮落。使用該方法時(shí)應(yīng)采取措施提高煤炭采出率，防止煤的自燃和瓦斯爆炸事故的發(fā)生，繼續(xù)完善控制頂媒下放的技術(shù)措施。（7）其他采煤方法1）掩護(hù)支架采煤法：在急斜煤層，沿走向布置采煤工作面，用掩護(hù)支架將采空區(qū)和工作空間隔開，向俯斜推進(jìn)的采煤方法。2）偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法：在急斜煤層中，偽傾斜布置采煤工作面，用柔性掩護(hù)支架將采空區(qū)和工作空間隔開沿走向推進(jìn)的采煤方法。3）倒臺(tái)階采煤方法：在急斜煤層的階段或區(qū)段內(nèi)，布置下部超前的臺(tái)階形工作面，并沿走向推進(jìn)的采煤方法。4）正臺(tái)階采煤法：在急斜煤層的階段或區(qū)段內(nèi)，沿偽傾斜方向布置成上部超前的臺(tái)階工作面，并沿走向推進(jìn)的采煤方法。5）水平分層采煤法：急斜厚煤層沿水平面劃分分層的采煤方法。6）斜切分層采煤法：急斜厚煤層中沿與水平面成25°~30°的斜面劃分分層的采煤方法。7）倉(cāng)儲(chǔ)采煤法：急斜煤層中將落采的煤暫存于已采空間中，待倉(cāng)房?jī)?nèi)的煤體采完后，再依次放出存煤的采煤方法：三、生產(chǎn)系統(tǒng)煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)主要有采煤系統(tǒng)、運(yùn)煤系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、運(yùn)料排矸系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等。（1）采煤系統(tǒng)采煤巷道的掘進(jìn)一般是超前于回采工作面工作進(jìn)行的，它們之間在時(shí)間上的配合以及在空間上的相互位置，稱為采煤巷道的布置系統(tǒng)，也即采煤系統(tǒng)。實(shí)際生產(chǎn)過程中，有時(shí)在采煤系統(tǒng)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一些諸如采掘接續(xù)緊張、生產(chǎn)與施工相互干擾的問題，應(yīng)在礦井設(shè)計(jì)階段或者掘進(jìn)工程施工前統(tǒng)籌考慮解決。（2）運(yùn)煤系統(tǒng)運(yùn)煤系統(tǒng)實(shí)際上就是把煤炭從采場(chǎng)內(nèi)運(yùn)出，并通過一些關(guān)聯(lián)的巷道、井硐最后運(yùn)到地面的提升運(yùn)輸路線和手段。各種礦井開拓方式和不同的采煤方法都有其獨(dú)特和完善的運(yùn)輸方法。（3）通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)包括通風(fēng)方法、通風(fēng)方式和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。礦井通風(fēng)方法指礦井主風(fēng)機(jī)的工作方法，包括抽出式、壓入式和混合式三種。礦井通風(fēng)方式是指礦井進(jìn)風(fēng)并和冋風(fēng)井布置方式，有中央式、對(duì)角式和混合式三種。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)沾對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的抽象描述，包括串聯(lián)風(fēng)網(wǎng)、并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)、角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。（4）運(yùn)料排矸系統(tǒng)煤礦井下掘進(jìn)、采煤等場(chǎng)所所需要的材料、設(shè)備一般都是從地面從副井經(jīng)由井底車場(chǎng)、大巷等運(yùn)輸?shù)模欢擅汗ぷ髅婊厥盏牟牧?、設(shè)備和掘進(jìn)工作面運(yùn)出的矸石又要由相反的方向運(yùn)出地面，這就形成了運(yùn)料矸石的運(yùn)輸系統(tǒng)。（5）排水系統(tǒng)為保證井下的安全生產(chǎn)，井下的自然涌水、工程廢水等都必須排出井外。由排水溝、井底水倉(cāng)、排水泵、排水管路等形成的系統(tǒng)，其作用就是儲(chǔ)水、排水，防止發(fā)生礦井水災(zāi)事故。一般情況下，水倉(cāng)的容量、水泵的排水量等等，只比正常的涌水量略大一些，如何合理的配備備用設(shè)施應(yīng)根據(jù)具體的水文地質(zhì)確定，既不要長(zhǎng)期閑置，又要能應(yīng)對(duì)中小型的突發(fā)涌水。（6）供電系統(tǒng)煤礦正常生產(chǎn)需要許許多多的相關(guān)輔助系統(tǒng)。礦井供電是非,常重要的一個(gè)系統(tǒng)。