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②集中大巷，配以采区石门，即所有煤层共用一条大巷，用采区石门联系各煤层；

③分组集中大巷，配以主要石门，即每个煤组设一条大巷，服务于分组内各煤层，用主要石门将分组集中大巷与井底车场连接（见图分组集中大巷和主要石门布置）。

后两种方式在中国应用较多（见矿山井巷）。

⑤壁式采煤法　　wallminingmethod

　　特点是：

回采工作面长度较长；

工作面两端有可供运输、通风和行人的巷道；

回采工作面向前推进时，必须不断支护；

采空区要随工作面推进按一定方法及时处理；

回采工作面内煤的运输方向与工作面煤壁平行。

壁式采煤法有多种分类。

①按煤层厚薄不同，薄及中厚煤层，通常按煤层全厚一次开采，称整层（单一）开采；

厚煤层,一般分为若干中等厚度的分层进行开采,称分层开采。

②按工作面推进方向不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。

在分层开采中，由于分层的回采顺序和顶板管理方法不同，可分为下行垮落法和上行充填法等。

在中国，开采倾斜和缓倾斜煤层时常用单一（整层）走向长壁采煤法、单一（整层）倾斜长壁采煤法、倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法、倾斜分层倾斜长壁下行垮落采煤法、倾斜分层走向长壁上行充填采煤法和倾斜分层Ｖ型倾斜长壁充填采煤法和开采坚硬顶板煤层的刀柱采煤法等。

开采急倾斜煤层时，有水平分层采煤法、倒台阶采煤法、仓贮采煤法和掩护支架采煤法，这些都属于壁式采煤法。

20世纪初，刮板输送机开始使用，壁式采煤法随之有很大发展，目前已成为各国的主要采煤方法。

除美国和澳大利亚等国外，在苏联、英国、联邦德国、波兰等国壁式采煤法占矿井总产量的90％；

中国煤矿自50年代开始采用壁式采煤法，1980年占统配煤矿总产量的90％左右，随着采煤机械化程度不断提高，壁式采煤法的使用范围将日益扩大。

盘区　　panel

　　井田的一部分。

　　是在开采水平或倾角极小的矿体时，用水平坑道将井田划分出的一系列呈水平分布的长方形区段。

井田

　　井田――划分给一个矿井或露天矿开采的那一部分煤田叫做井田。

　　井田范围――井田的长与宽。

　　井田合理走向长度：

大型>

7000m

　　中型>

4000m

　　小型>

1500m

　　井田内划分为阶段和水平

　　把井田分成几条，条的走向平行于煤层的走向，每一条那就是一个阶段。

　　上下山开采时一个水平含有两个阶段。

　　阶段内的再划分

　　1、采区式划分——采区走向400—2000m，斜长600—1000m；

　　2、分段式划分——只适合于走向短的井田，很少用；

　　3、条带式划分——<

12度时应积极采用，一条一面。

大巷

　　大巷：

煤矿术语之一。

就是井下的主要巷道。

　　附录：

巷道

　　workings

　　地下采矿时，为采矿提升、运输、通风、排水、动力供应等而掘进的通道。

根据巷道长轴线与水平面的关系分为3类：

①直立巷道。

巷道的长轴线与水平面垂直，包括立井、盲立井。

立井中直接与地面相通，专门或主要用于提升矿石的称主井；

作提升废石、矸石、下放器材、升降人员等辅助提升用的称副井。

盲立井不与地面直接相通，又称暗立井。

专门用来溜放矿石的暗井称溜井。

②水平巷道。

巷道的长轴线与水平面近似平行。

如平硐，直接与地面相通，包括担负主要运矿任务的主平硐、担负辅助运输的副平硐和专作通风用的通风平硐等；

石门，与地面不直接相通，其长轴线与矿体走向斜交或直交。

平巷，与地面不直接相通的水平巷道，其长轴方向与矿体走向平行，布置在矿体内的称脉内平巷，布置在岩石中的称脉外平巷。

③倾斜巷道。

巷道的长轴线与水平面呈一定角度。

如作用与立井和平硐相同，与地面直接连通的倾斜巷道——斜井，用于开采某水平以上或以下矿体的上山道或下山道、斜坡道和天井等。

巷道断面形状多为拱形、梯形或矩形，围岩松软的为圆形、椭圆形或马蹄形。

如围岩不稳定，须进行支护，根据围岩稳定程度、涌水量、断面形状和大小、服务年限等因素，选择喷射混凝土、锚杆、金属钢筋混凝土或石材等支护形式。

按破煤方式不同，采煤工艺大致可分为两大类：

传统的爆破落煤工艺（现仅在少数地方煤矿使用）；

连续采煤机采煤工艺（发展方向）。

连续采煤机采煤工艺按运煤方式的不同可分为两种工艺系统：

连续采煤机—梭车工艺系统；

连续采煤机—输送机工艺系统。

（3）采煤工艺

①煤房掘进：

由连续采煤机和锚杆钻机交替进行掘进和支护作业。

作业循环进度不大于7m。

②煤柱回收：

双翼进刀回收和单翼进刀回收两种方式。

③顶板管理：

④通风方式：

“旺格维利”采煤法仅适用于开采低瓦斯工作面，而且工作面风流要通过采空区回风。

⑤“旺格维利”采煤法的应用特点：

用于开采综采无法回采的煤炭资源，比房柱式采煤法煤炭回收率高，产量大，掘进率低。

地下开采

　　大部份矿层均远离地表，因此无法使用露天开采的方式。

地下开采目前占世界煤矿生产的60%。

在矿坑，通常使用房

　　地下开采柱法在矿层中推进，梁柱用来支持矿坑。

　　共有四种主要的地下开采法:

　　长壁开采–长约300米以上的采掘面。

一台精密的采矿机在矿层隧道中前后移动。

松动的矿石掉入输送带中，并移到工作区域。

　　连续开采–利用一台有碳化钨钻头的机器从矿层中刮下煤矿。

在"

房柱法"

系统中操作–在一系列约10米的房间区域中工作。

　　爆破开采–传统的开采方式。

使用炸药打碎矿层，将矿石收集放在矿车或运输带中。

　　短壁开采–使用连续开采的机器。

类似长壁开采有着可移动的坑顶

2.生产系统

包括采煤系统、掘进系统、通风系统、排水系统、供电系统、辅助运输系统和安全系统等。

采煤系统包括工作面的落煤、装煤，将煤由工作面运往井底车场，直到提升至地面。

主要井巷包括采煤工作面，采区顺槽、采区上山、水平运输大巷、石门等。

主要设备有采煤机、运输机械，支护设备及提升机等。

掘进系统是为了保证生产的持续进行，即在当前生产同时，要开掘出新的工作面、采区及生产水平以备接替。

其包括掘进工作面、矸石运至井底车场由副井提升后送至堆放地。

主要设备包括掘进、支护、运输、提升等所用的设备以及风动凿岩机、空气压缩机及其管路等。

通风系统由进风井巷、回风井巷、通风机和井下通风设施如风桥、风门等构成。

排水系统由巷道中的水沟、水仓、水泵峒室、水泵及排水管路组成。

供电系统要求不得中断、以保安全，因此供电电流为双回路，同时进入采区和回风道的电器设备都必须采用矿用防爆型，防止瓦斯爆炸。

辅助运输系统包括人员上下和材料，设备的运输。

安全系统包括预防瓦斯爆炸、瓦斯突出，以及井下火灾和水灾所需要的救治设备、设施、器材、仪表和监测系统。

3.采掘工作面

采煤工作面是地下采煤的工作场所，随着采煤的进行，工作面不断向前推进，原来的采场即成为采空区。

长壁工作面采煤的工序为破煤、装煤、运煤、支护及控顶等五项；

短壁工作面只有前四个工序。

以滚筒式采煤机为主，组成长壁工作面综合机械化设备，可以完成五个主要工序，称为综合机械化采煤，简称综采，此工作面称综采工作面。

掘进工作面是井巷掘进的工作场所，分为岩巷、煤巷和半煤岩巷三种。

掘进工序分破岩、装运和支护三项。

掘进方法分两种，一为钻爆法，二为使用掘进机。

前者应用范围广但机械化程度低，后者包括全断面岩巷掘进机及悬臂式掘进机两种。

煤矿一般广泛使用悬臂式掘进机，包括掘进机、转载机、运输机和支护设备共同组成掘进综合机械化，完成三道主要工序，称为综掘。

4.采煤机械化分级

按中国煤矿的地质情况及实际生产状况，将机械化分为三级：

普通机械化采煤，简称普采，采煤工作面装有采煤机、可弯曲链板输送机和摩擦式金属支柱、金属顶梁设备，可完成前三工序机械化，但功率较小，一般工作面年产量15～20万t。

高档普通机械化采煤，简称高档普采。

采煤工作面装有采煤机，可弯曲链板输送机，液压支柱和金属顶梁，可使前三工序机械化。

由于有液压支柱，因此顶板维护状况良好，支护和控顶虽为手工操作，但劳动强度大为减轻，功率亦较大，年产量为20～30万t。

综合机械化采煤，简称综采。

可完成五个工序的机械化。

当前性能不断改进，能力不断增大，操作日益简化，应用范围也进一步扩大。

最高记录为山西潞安矿务局王庄矿综采一队工作面，年产量达253万t。

露天采煤

移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。

露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。

1.主要生产环节

首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场；

将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。

第一章采煤工艺技术概述

（1）长壁工作面采煤工艺概述，包括：

长壁采煤方法、长壁采煤工作面采煤工艺方式、采煤工艺方式的特点；

（2）采煤工作面正规循环作业，包括：

采煤工作面循环作业、循环方式、作业形式、工序安排、劳动组织、循环图表、综采工作面工艺设计实例；

（3）采煤作业规程与安全技术措施，包括：

采煤工作面作业规程的编制、特殊条件下安全技术措施的编制；

1．1长壁工作面采煤工艺概述

1．长壁采煤方法

解放前，采用原始的穿硐式、残柱式、高落式等采煤方法；

解放后，采用长壁采煤方法。

2．长壁采煤工作面采煤工艺方式

爆破采煤、普通机械化采煤、综合机械化采煤。

【煤的生成】

　　在地表常温、常压下，由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用或腐泥化作用，转变成泥炭或腐泥；

泥炭或腐泥被埋藏后，由于盆地基底下降而沉至地下深部，经成岩作用而转变成褐煤；

当温度和压力逐渐增高，再经变质作用转变成烟煤至无烟煤。

泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。

腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。

腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。

冰川过程可能有助于成煤植物遗体汇集和保存。

　　【煤的形成年代】

　　在整个地质年代中，全球范围内有三个大的成煤期：

（1）古生代的石炭纪和二迭纪，成煤植物主要是袍子植物。

主要煤种为烟煤和无烟煤。

（2）中生代的株罗纪和白垩纪，成煤植物主要是裸子植物。

主要煤种为褐煤和烟煤。

　　（3）新生代的第三纪，成煤植物主要是被子植物。

主要煤种为褐煤，其次为泥炭，也有部分年轻烟煤。

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【用途】

　　煤是重要能源，也是冶金、化学工业的重要原料。

主要用于燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等。

①燃烧。

煤炭是人类的重要能源资源，任何煤都可作为工业和民用燃料。

②炼焦。

把煤置于干馏炉中，隔绝空气加热，煤中有机质随温度升高逐渐被分解，其中挥发性物质以气态或蒸气状态逸出，成为焦炉煤气和煤焦油，而非挥发性固体剩留物即为焦炭。

焦炉煤气是一种燃料，也是重要的化工原料。

煤焦油可用于生产化肥、农药、合成纤维、合成橡胶、油漆、染料、医药、炸药等。

焦炭主要用于高炉炼铁和铸造，也可用来制造氮肥、电石。

电石是塑料、合成纤维、合成橡胶等合成化工产品。

③气化。

气化是指转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料的煤气。

④低温干馏。

把煤或油页岩置于550℃左右的温度下低温干馏可制取低温焦油和低温焦炉煤气，低温焦油可用于制取高级液体燃料和作为化工原料。

⑤加氢液化。

将煤、催化剂和重油混合在一起，在高温高压下使煤中有机质破坏，与氢作用转化为低分子液态和气态产物，进一步加工可得汽油、柴油等液体燃料。

加氢液化的原料煤以褐煤、长焰煤、气煤为主。

　　综合、合理、有效开发利用煤炭资源，并着重把煤转变为洁净燃料，是人们努力的方向。

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【煤的开采】

　　煤的开采是一项最艰苦的工作,当前正在花较大的力量来改善工作条件.由于煤炭资源的埋藏深度不同,开采方式一般相应地也有矿井开采（埋藏较深）和露天开采（埋藏较浅）之分.其中,可露天开采的资源量在总资源中的比重大小,是衡量开采条件优劣的重要指标,中国可露天开采的储量仅占7.5%,美国为32%,澳大利亚为35%;

矿井开采条件的好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比,中国煤矿中含瓦斯比例高,高瓦斯和有瓦斯突出的矿井占40%以上.中国采煤以矿井开采为主,如山西\山东\徐州及东北地区大数采用这一开采方式,也有露天开采,如朔州平朔煤矿——全国最大的露天煤矿.

　　三分之二以上的地下煤炭生产由使用连续采矿机械的房柱法开采。

有钨合金钻头的连续开采机一面前一面从表面上破煤，然后再运输到等候接送的汽车上运送到输送带被转移到地面。

采煤机前进一段距离，停止移动而后支撑被放入。

这个过程反复，直到煤层开采完。

不使用爆破手段。

　　另一种地下采煤方法，是长壁开采法，占了百分之二十左右的生产。

这种方法使用横跨400至600英尺的煤层（长壁）的切割机。

这台机器上有一个旋转缸钨钻头切下煤，而后煤炭送入输送系统，再由其带出来的矿井。

屋顶由大型钢铁支持，附于机器。

由于机器向前推动，屋顶支撑也前进。

近80％的煤炭开采可使用这种方法。

　　其余百分之十一的地下生产，是由传统的采矿用的炸药法，爆破后煤炭被移除。

　　煤可以创造沥青、煤气、煤焦油和焦炭

　　煤当原料使用煤在1200℃的密闭炉（称为炼焦炉）中干馏,可得固定碳很高含量之煤焦,俗称焦炭

【煤的分类】

　　煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种。

云南常用的是褐煤、烟煤、无烟煤三种。

煤的种类不同，其成分组成与质量不同，发热量也不相同。

单位重量燃料燃烧时放出的热量称为发热量，人为规定以每公斤发热量7000千卡的煤作为标准煤，并以此标准折算耗煤量。

（1）褐煤：

多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏松；

含挥发分40%左右，燃点低，容易着火，燃烧时上火快，火焰大，冒黑烟；

含碳量与发热量较低（因产地煤级不同，发热量差异很大），燃烧时间短，需经常加煤。

（2）烟煤：

一般为粒状、小块状，也有粉状的，多呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分30%以上，燃点不太高，较易点燃；

含碳量与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长；

大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。

　　（3）无烟煤：

有粉状和小块状两种，呈黑色有金属光泽而发亮。

杂质少，质地紧密，固定碳含量高，可达80%以上；

挥发分含量低，在10%以下，燃点高，不易着火；

但发热量高，刚燃烧时上火慢，火上来后比较大，火力强，火焰短，冒烟少，燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。

应掺入适量煤土烧用，以减轻火力强度。

　　（4）泥煤：

碳化程度最浅，含碳量少，水分多，Mar可高达90%，所以需要露天风干后使用；

泥煤的灰分很容易熔化，发热量低，挥发分含量很多，因此极易着火燃烧。

　　泥煤可燃性好，很容易着火燃烧，反应性强，含硫量低，灰分熔点低，但机械强度较低。

因此，泥煤在工业上使用价值不高，更不宜长途运输，一般只作为地方性燃料使用。

产区分布于西南各省和浙江（西湖泥煤）等地

　　1989年10月，国家标准局发布《中国煤炭分类国家标准》（GB5751-86），依据干燥无灰基挥发分Vdaf、粘结指数G、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度b、煤样透光性P、煤的恒湿无灰基高位发热量Qgr，maf等6项分类指标，将煤分为14类。

即褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1／2中粘煤、气煤、气肥煤、1／3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。

　　根据其岩石结构不同分类，可以分为烛煤、丝炭、暗煤、亮煤和镜煤。

含有95%以上镜质体的为镜煤，煤表面光亮，结构坚实，含有镜质体和亮质体的为亮煤，含粗粒体的为暗煤，含丝质体的为丝炭，由许多小孢子形成的微粒体组成的为烛煤。

　　根据煤中含有的挥发性成分多少来分类，可以分为贫煤（无烟煤，含挥发分低于12%）、瘦煤（含挥发分为12-18%）、焦煤（含挥发分为18-26%）、肥煤（含挥发分为26-35%）、气煤（含挥发分为35-44%）和长焰煤（含挥发分超过42%）。

其中焦煤和肥煤最适合用于炼焦碳，挥发分过低不粘结，过高会膨胀都无法用于炼焦，但一般炼焦要将多种煤配合。

采煤向来是一项最艰苦的工作，当前正在花较大的力量来改善工作条件。

由于煤炭资源的埋藏深度不同，一般相应的采用矿井开采（埋藏较深）和露天开采（埋藏较浅）两种方式。

可露天开采的资源量在总资源量中的比重大小，是衡量开采条件优劣的重要指标，我国可露天开采的储量仅占7.5%，美国为32%，澳大利亚为35%；

矿井开采条件的好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比，我国煤矿中含瓦斯比例高，高瓦斯和有瓦斯突出的矿井占40%以上。

我国采煤以矿井开采为主，如山西、山东、徐州及东北地区大多数采用这一开采方式，也有露天开采，如内蒙古霍林河煤矿就是我国最大的露天矿区。

矿井开采：

对埋藏过深不适于用露天开采的煤层，可用3种方法取得通向煤层的通道，即竖井、斜井、平硐。

竖井是一种从地面开掘以提供到达某一煤层或某几个煤层通道的垂直井。

从一个煤层下掘到另一个煤层的竖井称盲井。

在井下，开采出的煤倒入竖井旁侧位于煤层水平以下的煤仓中，再装入竖井箕斗从井下提升上来。

斜井是用来开采非水平煤层或是从地面到达某一煤层或多煤层之间的一种倾斜巷道。

斜井中装有用来运煤的带式输送机，人员和材料用轨道车辆运输。

平硐是一种水平或接近水平的隧道，开掘于水平或倾斜煤层在地表露出处，常随着煤层开掘，它允许采用任何常规方法将煤从工作面连续运输到地面。

露天开采：

移去煤层上面的表土和岩石（覆盖层），开采显露的煤层。

这种采煤方法，习惯上叫剥离法开采，这是因为露出地面的煤已开采殆尽，有必要剥离表土，使煤层显露出来。

此法在煤层埋藏不深的地方应用最为合适，许多现代化露天矿使用设备足以剥除厚达60余米的覆盖层。

在欧洲，褐煤矿广泛用露天开采，在美国，大部分无烟煤和褐煤亦用此法。

露天开采用于地形平坦，矿层作水平延展，能进行大范围剥离的矿区最为经济。

当矿床地形起伏或多山时，采用沿等高线剥离法建立台阶，其一侧是山坡，另一侧几乎是垂直的峭壁。

露天开采使地面受到损害或彻底的破坏，应采取措施，重新恢复地面。

美国有几个州和联邦政府的法律规定了恢复土地的措施，现在许多采掘企业已自愿执行这些规定。

采掘工作面的尘源与防治

采掘工作面的粉尘,不仅恶化劳动条件、降低作业点工人的视线、危害工人身体健康,而且会影响设备的正常运转、降低设备的使用寿命。

当粉尘浓度达到一定比例时,还会引发煤尘爆炸,危及工人的生命安全。

因此,采掘工作面的粉尘作为煤炭生产的公害之一,一直是各国科研人员的一项重要的研究课题。

通过分析工作面粉尘的来源及其影响因素,对有效地降低工作面粉尘、改善工作环境、保证煤矿生产的安全具有重要意义。

1工作面的尘源及其影响因素

严格地讲,煤矿生产的每道工序都是潜在的尘源,但产尘的主要工序包括:

①钻眼作业（如煤电钻打眼,打注水眼等）;

②煤岩的爆破;

③采煤机、掘进机的割煤和装煤;

④工作面支护;

⑤装载、输送、转载、卸载和提升等。

不同的矿井,由于煤层和岩层的地质条件不同,采掘方法、作业方式和机械化程度不同,粉尘的生成量有很大的差别,即使在同一个矿井,产尘的多少也因地因时地变化。

综合分析,影响粉尘的生成量主要有以下一些因素。

1.1地质构造及煤层赋存条件

在地质构造复杂、断层褶曲发育并且受地质构造破坏强烈的地段采掘时,产尘量较大;

反之较小。

井田内如有火成岩侵入,使煤体变酥,产尘量将增加。

一般说来,急倾斜煤层比缓倾斜煤层的粉尘生成量大,开采厚煤层比开采薄煤层的产尘量要高。

1.2　煤岩的物理性质

通常,节理发育且脆性大的煤易碎,结构疏松而又干燥、坚硬的煤岩在采掘工艺相近的条件下细微量大,产生的粉尘较多。

1.3　环境的温度和湿度

煤岩本身水分低、煤帮岩壁干燥,采煤机和掘进机在环境相对湿度较低的情况下作业时,产尘量会增大;

而当在岩体较潮湿、矿井空气湿度较大的条件下工作时,由于水蒸气和水滴的湿吸作用,使作业过程产生的粉尘悬浮减弱,空气中的粉尘含量会相对减少。

1.4　采掘方法

不同的采掘工艺和方法,其产尘量差异很大。

例如,对于急倾斜煤层采用倒台阶方法开采比水平分层开采的产尘量大;

全部冒落采煤法较水砂充填法的产尘量大得多。

就减少产尘而言,旱采（特别是机采）又远不及水采。

1.5　产尘点的通风状态

粉尘浓度大小和作业点的通风方式、风速及风量密切相关。

当井下实行分区通风、风量充足且风速适宜时,粉尘浓度就会降低;

如采用串联通风,含尘乏风再次进入下一个作业地点或风量不足、风速偏低时,粉尘浓度就会增大。

1.6　采掘机械化程度

工作面的粉尘生成量是随着采掘机械化程度的提高和生产强度的加大而急剧上升的。

采用的机械化设备及其作业方式不同,产尘量也不一样。

如综采工作面使用双滚筒采煤机时,截割机构的结构参数及采煤机的工作参数都与产尘量密切相关。

煤矿粉尘的主要尘源是采掘、运输和装载、锚喷等作业场所。

采掘工作面产生的浮游粉尘约占矿井粉尘的80%;

其次是运输系统中的各个转载点,由于煤岩遭到进一步破碎,也产生相当数量的粉尘。

按尘源分析,在现有防尘技术条件下,各产尘环节所产生的浮游粉尘量比例关系大致是:

采掘工作面产尘占80%;

锚喷作业点产尘为15%;

其他作业点产尘约占5%