采礦學(xué)電子教案75張課件

采礦學(xué)電子教案能源科學(xué)與工程學(xué)院采礦系2019年3月采礦學(xué)電子教案1煤炭工業(yè)以開采煤炭為目的煤炭開采地下開采93

94%

露天開采67%采礦學(xué)主要講授煤炭現(xiàn)代地下開采的基本知識。讓學(xué)生掌握煤礦現(xiàn)代地下開采的基本知識。采礦學(xué)—研究礦山開采技術(shù)及其內(nèi)部規(guī)律性的綜合性技術(shù)科學(xué)。采礦學(xué)（煤礦開采學(xué)）總論煤炭工業(yè)以開采煤炭為目的采礦學(xué)（煤礦開采學(xué)）總論2采礦學(xué)課程的特點：專業(yè)性強(qiáng)；發(fā)展變化快，實踐性強(qiáng)，時空關(guān)系強(qiáng)；名詞概念多；綜合性強(qiáng)—運用各種科學(xué)技術(shù)綜合解決問題。教學(xué)方法：課堂講授、錄象、模型、實習(xí)、討論。要求：掌握采礦工程師的基本理論和技能，學(xué)而優(yōu)則用，學(xué)而優(yōu)則創(chuàng)。

記筆記；

閱讀參考書；

提出新采礦方法。采礦學(xué)課程的特點：專業(yè)性強(qiáng)；31、煤礦地下開采的特點1、受資源賦存條件的制約

2、工作場所不斷移動

3、復(fù)雜的生產(chǎn)和管理系統(tǒng)4、必須設(shè)置人工構(gòu)置物保護(hù)工作空間5、安全問題突出1、煤礦地下開采的特點1、受資源賦存條件的制約4國家采礦工程師報考通知經(jīng)培訓(xùn)考試通過后由人力資源和社會保障部全國人才流動中心頒發(fā)注冊《采礦工程師》證書及IC卡，該證書入庫中國國家人才網(wǎng)，官網(wǎng)查詢、證書全國通用，是企業(yè)相關(guān)人員從事相關(guān)崗位持證上崗、晉升、加薪、求職、法律公證的有效證件，可歸檔到人事檔案中作為履歷表供人事部門核實身份時查閱在線咨詢QQ1907362933國家采礦工程師報考通知經(jīng)培訓(xùn)考試通過后由人力資源和社會保障部5徐永圻．煤礦開采學(xué)，徐州；中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2019張寶明．中國煤礦高產(chǎn)高效技術(shù)，徐州；中國礦業(yè)大學(xué)

出版社，2019徐永圻．中國采煤方法圖集，徐州；中國礦業(yè)大學(xué)出版社，

1990陳炎光．中國采煤方法，徐州；中國礦業(yè)大學(xué)出版社，

1991陳炎光．中國煤礦開拓系統(tǒng)，徐州；中國礦業(yè)大學(xué)出版社，

1996陳炎光．中國煤礦開拓系統(tǒng)圖集，徐州；中國礦業(yè)大學(xué)出版

社，19922、采礦學(xué)主要參考書徐永圻．煤礦開采學(xué)，徐州；中國礦業(yè)大學(xué)出版社，20192、采6汪理全，煤層(群)上行開采技術(shù)，煤炭工業(yè)出版社，北京：2019．8煤炭科技名詞審定委員會，煤炭科技名詞，科學(xué)出版社，北京：2019．2《采煤學(xué)》（1979年版）杜計平，煤礦深井開采的礦壓顯現(xiàn)及控制，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000．4采礦學(xué)主要參考書汪理全，煤層(群)上行開采技術(shù)，煤炭工業(yè)出版社，北京：20171、我國礦產(chǎn)資源種類齊全人類已各的礦產(chǎn)約160種我國已發(fā)現(xiàn)150多種已查明儲量130多種

一、我國采礦生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展1、我國礦產(chǎn)資源種類齊全一、我國采礦生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展82、我國是世界上開創(chuàng)采礦業(yè)最早的國家之一1萬年前開采并利用石料4千多年前能夠開采銅、鐵、金和煤等礦產(chǎn)。2、我國是世界上開創(chuàng)采礦業(yè)最早的國家之一1萬年前開采并利用石9不同時期，煤有不同名稱：石涅—春秋戰(zhàn)國時期，《山海經(jīng)》。石墨—魏、晉時期。石炭—南北朝。煤炭—元代至今，宋應(yīng)星《天工開物》我國古代煤炭名稱不同時期，煤有不同名稱：我國古代煤炭名稱10封建社會的采礦業(yè)春秋戰(zhàn)國（公元前500年）煤是重要的產(chǎn)品BC100冶銅、冶鐵技術(shù)明末(17世紀(jì)中葉)煤的開采技術(shù)

(宋應(yīng)星地質(zhì)、開拓、開采、通風(fēng)、提升、瓦斯排放)

火藥的發(fā)明—爆破技術(shù)促進(jìn)了開采技術(shù)封建社會的采礦業(yè)春秋戰(zhàn)國（公元前500年）煤是重要的產(chǎn)品11近代社會中國采礦業(yè)我國1876年創(chuàng)辦基隆煤礦1878年創(chuàng)辦開平煤礦1850年后近代采礦工業(yè)機(jī)器生產(chǎn)：提升、運輸、排水如開灤、撫順、淄博、萍鄉(xiāng)帝國主義對我國煤炭資源進(jìn)行掠奪性的開采近代社會中國采礦業(yè)我國1876年創(chuàng)辦基隆煤礦12半個世紀(jì)以來中國煤炭工業(yè)的發(fā)展時間（年）產(chǎn)量（億t）19490.32419796.3554199010.79201912.92201913.74時間（年）產(chǎn)量（億t）201910.4420009.99201911.06201913.93201916.42019201913.25201912.33半個世紀(jì)以來中國煤炭工業(yè)的發(fā)展時間（年）產(chǎn)量（億t）194913國有重點煤礦約587處2000年，國有重點煤礦機(jī)械化程度74.43%我國于1973年引入綜合機(jī)械化采煤設(shè)備2000年，國有重點煤礦綜合機(jī)械化程度56.78%機(jī)械化程度國有重點煤礦約587處機(jī)械化程度14高產(chǎn)高效礦井模式：一礦一面或一礦兩面綜采：一個隊（一個采面）100萬t/a全員工效8t/工以上1992年累計129處礦井達(dá)到高產(chǎn)高效標(biāo)準(zhǔn)。平均全員工效7.730t/工高產(chǎn)高效礦井高產(chǎn)高效礦井模式：高產(chǎn)高效礦井152019年78個綜采隊年產(chǎn)超過100萬噸18個綜采隊年產(chǎn)超過200萬噸9個綜采隊年產(chǎn)超過300萬噸神華大柳塔礦綜采隊年產(chǎn)803萬噸一礦一面全礦產(chǎn)量920萬噸全礦職工350人高產(chǎn)高效礦井2019年78個綜采隊年產(chǎn)超過100萬噸高產(chǎn)高效礦井16神華大柳塔礦2000年920萬2019年1511萬2019年1100萬濟(jì)三礦（設(shè)計500萬）2019年530萬2019年800萬2019年1000萬高產(chǎn)高效礦井神華大柳塔礦高產(chǎn)高效礦井17煤炭是我國的主要能源

煤炭儲量：我國含煤面積約55萬km2

2019年底探明可直接利用的儲量為1886億t按年產(chǎn)19億t，可采100年2019年底有3317億t基礎(chǔ)儲量2019年底有6872億t資源量我國煤炭占一次能源結(jié)構(gòu)的70%左右我國石油、天然氣等資源有限，趨于枯竭。水電、核能，近幾十年發(fā)展不能根本解決中國能源問題。煤炭是我國的主要能源

煤炭儲量：我國含煤面積約55萬km218中國煤炭資源分布除上海外，各省和自治區(qū)均有，北部占探明儲量的86%，南部占探明儲量的14%儲量超過了5000億t的?。盒陆?nèi)蒙、山西儲量超過1千億t的?。宏兾?、寧夏、甘肅、貴州、河北、山東、安徽中國煤炭資源分布19中國能源消耗構(gòu)成年度消費（%）煤石油天然氣水利核能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中國能源消耗構(gòu)成年度消費（%）煤石油天然氣水利核能1950920能源折算系數(shù)E標(biāo)準(zhǔn)煤：發(fā)熱值為7000大卡/（29.27MJ）的任何能源均可折算1kg標(biāo)準(zhǔn)煤。標(biāo)準(zhǔn)油：發(fā)熱值為10000大卡/（41.8MJ）的任何能源均可折算1kg標(biāo)準(zhǔn)油。某種燃料的實際發(fā)熱值（MJ/kg）E=－－－－－－－－－－－－－－－－標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱值（MJ/kg）能源折算系數(shù)E標(biāo)準(zhǔn)煤：發(fā)熱值為7000大卡/（29.2721煤與人民生活息息相關(guān)人均能耗：每人每年的能源平均消耗量t

人．年是衡量國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的綜合指標(biāo)維持最低生活，需要：0.4t標(biāo)準(zhǔn)煤豐衣足食的現(xiàn)代化生活:1.2

1.6t標(biāo)準(zhǔn)煤高級現(xiàn)代化生活:2

3t標(biāo)準(zhǔn)煤。

國家美國蘇聯(lián)西德英國法國日本中國世界平均t/P.y12.65.95.75.45.14.51.21.2煤與人民生活息息相關(guān)人均能耗：每人每年的能源平均消耗量t22發(fā)展速度與成就舉世矚目，煤炭產(chǎn)量曾連續(xù)居世界第一中國的采礦業(yè)總體來講與發(fā)達(dá)國家有不小的差距，但潛力巨大資源人均占有量低小結(jié)發(fā)展速度與成就舉世矚目，煤炭產(chǎn)量曾連續(xù)居世界第一小結(jié)23采礦方法，主要是采煤方法winningmethod采（帶）區(qū)準(zhǔn)備prepare礦井開拓development礦井設(shè)計minedesign二、采礦學(xué)(煤礦開采學(xué))內(nèi)容采礦方法，主要是采煤方法winningmethod二24煤田（coalfield）—在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，由含炭物質(zhì)沉積形成的大面積含煤地帶。礦區(qū)（miningarea）—開發(fā)煤田形成的社會組合。一般一個礦區(qū)開發(fā)一個煤田礦務(wù)局，礦業(yè)集團(tuán)三、礦井開采的基本概念煤田（coalfield）—在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，由含炭25井田（Undergroundminefield）（一）

井田井田—劃歸一個礦井開采的一部分煤田或全部煤田

井田大?。?/p>

范圍走向長度傾向水平投影（寬度）井田面積大小礦井生產(chǎn)能力服務(wù)年限井田（Undergroundminefield）（一26煤田劃分為井田井型井田走向長度（m）小型礦井

1500中型礦井

4000大型礦井

7000煤田劃分為井田井型27（二）礦井生產(chǎn)能力和井型

（designedminecapacityandproductionscaleofmine）礦井生產(chǎn)能力—礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，萬t/a。即設(shè)計中規(guī)定礦井在單位時間（年或日）內(nèi)采出的煤炭和其它礦產(chǎn)品的數(shù)量。礦井核定生產(chǎn)能力

—

礦井經(jīng)過技術(shù)改造，核定后的生產(chǎn)能力，萬t/a。井型

—

根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力不同，我國將礦井分為大、中、小三種類型，稱井型。

（二）礦井生產(chǎn)能力和井型

（designedmine28井型劃分井型生產(chǎn)能力（萬t/a）大型礦井：120、150、180、240、300、400、500及500以上其中300萬t/a及其以上稱特大型礦井中型礦井：45、60、90。小型礦井：9、15、21、30。

井型劃分井型生產(chǎn)能力（萬29礦井年產(chǎn)量

（effectiveoutputperyear）礦井年產(chǎn)量—礦井實際生產(chǎn)的煤炭數(shù)量，萬t/a。礦井年產(chǎn)量與生產(chǎn)能力有時同義，有時不同義。礦井年產(chǎn)量

（effectiveoutputper30（三）礦井可采儲量和服務(wù)年限礦井可采儲量生產(chǎn)能力服務(wù)年限可采儲量愈多，生產(chǎn)能力和服務(wù)年限愈大可采儲量一定，應(yīng)有合理的生產(chǎn)能力和服務(wù)年限國外大型礦井的服務(wù)年限40~50a國內(nèi)一般不小于60a國內(nèi)外礦井的生產(chǎn)能力有增大和服務(wù)年限有縮小的趨勢（三）礦井可采儲量和服務(wù)年限礦井可采儲量生產(chǎn)31（四）井田內(nèi)的再劃分1、井田劃分為階段階段（horizon）—沿一定標(biāo)高劃分的一部分井田

階段劃分在井田范圍內(nèi)，沿煤層傾斜方向，按一定標(biāo)高將煤層劃分為若干平行于走向的并等于井田走向全長的長條形，每一個長條形叫一個階段。（四）井田內(nèi)的再劃分1、井田劃分為階段32階段的走向長等于井田的走向長階段下部布置運輸大巷,階段上部布置回風(fēng)大巷井田劃分為階段階段的走向長等于井田的走向長井田劃分為階段33井田劃分為階段階段的開采順序：下行式

井田劃分為階段階段的開采順序：下行式34井田劃分為階段井田劃分為階段35水平（level）

水平（level）—常指某一標(biāo)高的水平面。表示：標(biāo)高、開采順序及用途（1）

0、-200、-500水平等（2）礦井生產(chǎn)中，表示開采順序，又稱第一水平、第二水平

（3）礦井生產(chǎn)中，常把運輸大巷所在的水平稱運輸水平；回風(fēng)大巷所在的水平稱回風(fēng)水平。水平（level）

水平（level）—常指某一標(biāo)高的36開采水平（mininglevel）開采水平（簡稱水平）（mininglevel）—布置有井底車場、階段運輸大巷，并擔(dān)負(fù)全階段運輸任務(wù)的水平。廣義的水平—布置大巷的某一標(biāo)高的水平面既包括一個水平，又包括所服務(wù)的階段上回風(fēng)水平下運輸水平開采水平（mininglevel）開采水平（簡稱水平）37（二）階段內(nèi)的再劃分

1階段劃分為采區(qū)，采區(qū)劃分為區(qū)段Ⅰ階段Ⅱ階段Ⅲ階段Ⅲ階段Ⅱ階段Ⅰ階段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段（二）階段內(nèi)的再劃分

1階段劃分為采區(qū)，采區(qū)劃分為區(qū)段Ⅰ38采區(qū)式劃分：采區(qū)（district）與區(qū)段（districtsublevel）采區(qū)：在階段范圍內(nèi)，沿走向把階段劃分為具有獨立生產(chǎn)系統(tǒng)的塊，每一塊叫一個采區(qū)。采區(qū)斜長=階段斜長（可達(dá)1000m）采區(qū)走向=400m~5000m區(qū)段：在采區(qū)內(nèi)沿傾斜方向劃分的開采塊段。

區(qū)段下部有區(qū)段運輸平巷區(qū)段上部有區(qū)段回風(fēng)輸平巷區(qū)段平巷與采區(qū)的斜巷相連（運輸上山和軌道上山）采區(qū)式劃分：采區(qū)（district）與區(qū)段（district39采區(qū)走向長壁工作面：工作面沿傾斜布置，沿走推進(jìn)采區(qū)走向長壁工作面：402階段劃分為劃分為帶區(qū)，帶區(qū)劃分為分帶分帶—沿煤層走向把階段劃分為若干長條，每一個長條叫一個分帶。

由若干分帶組成，并具有獨立生產(chǎn)系統(tǒng)的區(qū)域叫帶區(qū)傾斜向長壁工作面：工作面沿走向布置，沿傾向推進(jìn)2階段劃分為劃分為帶區(qū)，帶區(qū)劃分為分帶分帶—沿煤層走向把階41階段劃分為劃分為帶區(qū)，帶區(qū)劃分為分帶J1

階段J2

階段J3

階段J3階段J2

階段J1

階段階段劃分為劃分為帶區(qū)，帶區(qū)劃分為分帶J1階段J2階段J3423）井田直接劃分為劃分為盤區(qū)或帶區(qū)井田沿傾斜高差較小的條件下panel3）井田直接劃分為劃分為盤區(qū)或帶區(qū)井田沿傾斜高差較小的條件下43（五）礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的概念（五）礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的概念44礦井生產(chǎn)系統(tǒng)1、礦井巷道的開掘順序原則：盡量采用平行作業(yè)；盡快溝通風(fēng)路。2、礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng)1）運煤系統(tǒng)2）通風(fēng)系統(tǒng)3）運料排矸系統(tǒng)4）排水系統(tǒng)5）動力供應(yīng)（電、壓風(fēng)）6）通訊、監(jiān)測系統(tǒng)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)1、礦井巷道的開掘順序原則：45（六）礦井開拓、準(zhǔn)備和回采的概念1、井巷名稱礦山井巷—為進(jìn)行采礦，在地下開掘的井筒、巷道和硐室的總稱。2、按傾角分類：

垂直井巷傾斜井巷水平井巷（六）礦井開拓、準(zhǔn)備和回采的概念1、井巷名稱46111453666131312121229101-立井，2-斜井，3-平硐，4-暗立井，5-溜井，6-石門，9-上山，10-下山11-風(fēng)井12-巖石平巷，13-煤層平巷，礦山井巷111453666131312121229101-立井，247垂直井巷立井（豎井）—在地層中開鑿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、運料、通風(fēng)、排放矸石。

風(fēng)井、排水井暗立井

—無直通地面的出口的垂直巷道主暗立井，副暗立井溜井—用于自上而下溜煤的垂直巷道。溜煤眼-長度短，直徑小的溜井。垂直井巷立井（豎井）—在地層中開鑿的直通地面的48水平巷道平硐—在地層中開鑿的直通地面的水平巷道主平硐，副平硐石門—無直接地面出口，垂直或斜交于煤層走向，在巖層中開掘的水平巷道煤門-無直接地面出口，垂直或斜交于煤層走向，在煤層中開掘的水平巷道水平巷道平硐—在地層中開鑿的直通地面的水平巷道49水平巷道平巷-無直接地面出口，沿煤層走向開掘的水平巷道煤層平巷—開掘在煤層中的平巷巖石平巷—開掘在巖石中的平巷水平巷道平巷-無直接地面出口，沿煤層走向開掘的50水平巷道階段大巷—為一個開采水平或階段服務(wù)的水平巷道階段大巷：階段運輸大巷階段回風(fēng)大巷。區(qū)段平巷—為一區(qū)段服務(wù)的水平巷道

區(qū)段平巷：區(qū)段運輸平巷區(qū)段回風(fēng)平巷水平巷道階段大巷—為一個開采水平或階段服務(wù)的水平巷道51傾斜巷道斜井—在地層中開鑿的直通地面的傾斜巷道斜井：主斜井用于提升煤炭副斜井用于行人、提升矸石、通風(fēng)傾斜巷道斜井—在地層中開鑿的直通地面的傾斜巷道52上下山采區(qū)上山采區(qū)—位于開采水平以上的采區(qū)

下山采區(qū)—位于開采水平以下的采區(qū)

上山—位于開采水平以上，為本水平或采區(qū)服務(wù)的傾斜巷道。

下山—位于開采水平以下，為本水平或采區(qū)服務(wù)的傾斜巷道。上下山采區(qū)上山采區(qū)—位于開采水平以上的采區(qū)

下山采區(qū)—53傾斜巷道按層位分：巖石上下山—布置在巖層中的上下山煤層上下山—布置在煤層中的上下山按用途分：運輸上下山用于運煤運料上下山用于運料分帶斜巷：運輸斜巷運料斜巷傾斜巷道按層位分：54礦井開拓、準(zhǔn)備和回采的概念

3、按井巷作用和服務(wù)范圍分：

1）開拓巷道（developmentroadway）：為全礦、一個水平或若干采區(qū)服務(wù)的井巷。服務(wù)時間長。10

30a或以上。

2）準(zhǔn)備巷道（preparationroadway）：為一個采區(qū)服務(wù)的巷道。在采區(qū)范圍內(nèi)，從掘好的開拓巷道至區(qū)段的通路。T>3

5a。礦井開拓、準(zhǔn)備和回采的概念3、按井巷作用和服務(wù)范圍分：55礦井開拓、準(zhǔn)備和回采的概念3、回采巷道（gateway，entry）：為回采工作面生產(chǎn)直接服務(wù)的巷道。T=0.5

1.0a開切眼

回風(fēng)巷

運輸巷

礦井開拓、準(zhǔn)備和回采的概念3、回采巷道（gateway，56四、采煤方法（一）采煤方法分類采煤方法—采煤工藝與回采巷道布置及其在時間上、空間上的相互配合。采煤工藝—采煤工作面各工序所用方法、設(shè)備及其在時間上、空間上的相互配合。Coalwinningtechnology四、采煤方法（一）采煤方法分類57水平分層采煤方法早采水采壁式體系柱式體系柱式體系單一長壁放頂煤整層開采斜切分層水平分段放頂煤傾斜分層掩護(hù)支架分層開采整層開采整層開采房式房柱式傾斜短壁式走向短壁式走向長壁傾斜長壁走向長壁傾斜長壁下行垮落上行充填垮落刀柱四、采煤方法分類水平分層采煤方法早采水采壁式體系柱式體系柱式體系單一長壁放頂581、

壁式體系采煤法longwallsystemcoalwinningmethodcoalminingmethod壁式體系采煤法一般特點:工作面較長，80

250m工作面兩端，一般至少各有一條回采巷道一般頂板暴露面積大，礦山壓力顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈工作面運煤的刮板輸送機(jī)與工作面平行1、

壁式體系采煤法longwallsystemco59采煤方法分類按傾角分：根據(jù)開采技術(shù)條件煤層按傾角分類：地下開采露天開采

近水平煤層α<8°α<5°緩傾斜煤層8°~25°5°~10°傾斜煤層25°~45°10°~45°急傾斜煤層α>45°α>45°近水平煤層采煤法緩傾斜煤層采煤法傾斜煤層采煤法急傾斜煤層采煤法采煤方法分類按傾角分：60采煤方法分類按厚度分：根據(jù)開采技術(shù)條件煤層按厚度分類：地下開采(m)露天開采(m)薄煤層M<1.3M<3.5中厚煤層1.3

~3.53.5~10

厚煤層M>3.5M>10

薄及中厚煤層采煤法厚煤層采煤法分層開采

整層開采采煤方法分類按厚度分：61采煤方法分類按采煤工藝分：爆破采煤法普通機(jī)械化采煤法綜合機(jī)械化采煤法blast-winningtechnologyconventionallymechanizedcoalwinnigtechnologyFully-mechanizedcoalwinnigtechnology

采煤方法分類按采煤工藝分：62采煤方法分類按采空區(qū)處理方法分:

（老塘）垮落采煤法

gob、goaf、waste刀柱（煤柱支撐）法充填采煤法按推進(jìn)方向分:走向長壁采煤法

longwallminingonthestrike

傾斜長壁采煤法（俯斜，仰斜）

Longwallminingtothediportotherise采煤方法分類按采空區(qū)處理方法分:

（老塘）63

單一長壁垮落采煤法

(

a)走向長壁，

(

b)傾斜長壁（仰斜），

(

c)

傾斜長壁（俯斜