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采矿学复习资料

采矿学复习资料

一、名词解释

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。

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。

煤田（coalfield）：

同一地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区。

矿区（miningarea）：

统一规划和开发的煤田或其一部分。

井田（矿田）：

划归一个矿井开采的一部分煤田或全部煤田。

矿井生产能力：

矿井设计生产能力，万t/a。

设计中规定矿井在单位时间（年）内采出的煤炭和其它矿产品的数量。

矿井井型：

按矿井设计年生产能力大小划分的矿井类型。

大型矿井：

120、150、180、240万t/a300、400、500、600万t/a及以上；

中型矿井：

45、60、90万t/a；

小型矿井：

30万t/a以下。

阶段（horizon）：

沿一定标高划分的一部分井田。

水平（level）：

常指某一标高的水平面。

开采水平：

简称水平，运输大巷及井底车场所在的位置及所服务的开采范围；

广义的水平：

布置大巷的某一标高的水平面；

采区：

阶段或开采水平内沿走向被划分为具有独立生产系统开采块段。

采煤循环：

采煤工作面完成落煤、装煤运煤、支护和处理采空区的周而复始的过程。

（P133）

循环方式：

循环进度与昼夜循环数的总称

作业方式：

采煤工作面一昼夜内采煤班和准备班的配合方式

正规循环：

在规定的时间内保质保量地完成了循环作业图中规定任务的循环

及时支护：

采煤机割煤后，先移架，后推移输送机。

（P139）

滞后支护：

采煤机割煤后，先推移输送机，后移架。

（P139）

开机率：

采煤机实际运转的时间占可利用的采煤作业时间的百分比。

（P166）

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。

工作面沿走向或倾向推进；

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”。

（P220）

人工假顶的分类：

竹笆假顶、金属网假顶、塑料假顶。

（P222）

顶煤破碎过程：

初始破坏区；破坏发展区；裂隙发育区；垮落破碎区。

顶煤冒放性的影响因素：

煤层赋存条件、煤层厚度、工作面条件。

（P234）

放煤步距（循环放煤步距）在工作面推进方向上，前后两次放顶煤之间工作面推进的距离。

（P236）

椭球体放矿理论：

椭球体放矿理论认为：

矿石在采场破碎后，是按近似椭球体形状向下自然流动下来的，即原来所占的空间形状为一个旋转椭球体；

放矿椭球体：

放矿过程形成的椭球体叫放出椭球体。

松动椭球体：

停止扩展而最终形成的椭球体叫松动椭球体（P235）

多轮、分段、顺序、等量放煤：

采面分23段，段内同时开启两个相邻放煤口，每次放1/21/3的顶煤，按顺序循环放煤，直至该段全部放完；再进行下一段放顶煤，或是各段平行作业。

多轮、间隔、顺序、等量放煤：

放煤口放煤顺序——先放1#、3#、5#、7#、、、、、、、、每次放1/21/3的顶煤；后放2#、4#、6#、8#、、、、、、、、每次放1/21/3的顶煤；反复两三轮将顶煤放完，尽量使顶煤保持均匀下降，以减少混矸。

（P237）

准备方式：

准备巷道的布置方式。

准备方式分类：

按煤层赋存条件—采区式、盘区式、带区式；按开采方式—上（下）山采区、上（下）山盘区；按区内巷道布置—单翼采区、双翼采区、跨多上山采区；按煤层开采联系—单层布置、联合布置。

采区生产能力：

指单位时间采区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面产量之和，单位一般是万吨/年

采区走向长度=采面连续推进长度+采区间煤柱尺寸

区段斜长=工作面长度+区段平巷的长度+区段煤柱的宽度

采区工业储量-开采损失

采区采出率=——————————100%

采区工业储量

工作面实际出煤量

工作面采出率=———————————100%

工作面实际储量

国家规定指标：

采区采出率：

厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.8，薄煤层不低于0.85；

工作面采出率：

厚煤层不低于0.93，中厚煤层不低于0.95，薄煤层不低于0.97；

采区车场：

采区上（下）山与区段平巷或阶段大巷连接处的一组巷道及硐室。

采区车场的形式：

采区上部车场包括平车场（顺向、逆向）、甩车场（单向、双向）；采区中部车场一般为甩车场，按甩入地点不同，可分为平巷式、石门式、绕道式；采区下部车场可分为大巷装车式、石门装车式和绕道装车式。

采区上部车场：

采区上山与采区上部区段回风平巷或阶段回风大巷之间一组联络巷道和硐室

采区中部车场：

联结上山和中部区段平巷的一组巷道和硐室。

采区下部车场：

采区上山与阶段运输大巷联接处的一组巷道和硐室

道岔：

使车辆由一线路转运到另一线路的装置

单开道岔—DK对称道岔—DC渡线道岔—DX

DX918—5—2016第一段数：

6、9-分别表600mm、900mm轨距；15、18、24—分别表示轨型；第二段数字（4、3、5）为辙叉号码；后四位数—前两位数：

表示曲线半径，后两位数：

表示轨中心距

井田开拓：

为矿井和开采水平服务所进行的井巷布置及开掘工程。

井田开拓方式：

开拓巷道在井田内的总体布置方式。

开拓煤量：

是井田范围内已掘进的开拓巷道所圈定的尚未采出的那部分可采储量。

（P478）

井底车场：

是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和井筒提升两个生产环节的枢纽。

（P483）

石门盘区准备方式：

…

二、简答、画图题

1、工作面循环作业图表

（1）炮采面四班交叉循环作业图

面长100m，四班交叉，每班交叉2小时，Ⅰ、Ⅲ班采煤班，Ⅱ、Ⅳ班以准备为主，采煤班装煤、支柱。

准备班运料、回柱放顶、钻眼、放炮、移输送机、少量装煤、支柱。

工作面放两次炮，支两排支架，放一次顶，一天一个循环

（2）普采循环作业图

两采一准一昼夜一循环

单向割煤

三五排控顶

（3）综采工作面循环图

两班半采煤，半班准备，双向割煤，日进7刀。

2、端头割三角煤斜切进刀

（a）割底煤至工作面下端部；（b）返向沿输送机弯曲段运行，上行割顶煤切入煤壁，直至完全进入输送机直线段；（c）推移输送机机头及弯曲段成一直线；（d）采煤机返向下行沿顶板割三角煤直至工作面下端部；

（e）进刀完毕,上行正式割煤，至斜切进刀终点位置时，滚筒沿顶板割煤。

3.中部斜切进刀

字形割煤往返一次进一刀工艺方式

上半段割煤下半段推输送机

上半段推输送机下半段割煤

4、大倾角综采引起工作面的问题及其防止措施；（P139）

煤层倾角12o时，采煤机必须采取防滑措施；输送机及支架要有防滑放倒装置。

防止输送机下滑的主要措施：

（1）防止煤、矸进入输送机底槽；

（2）工作面伪斜布置，=23；

（3）从工作面下端移输送机；

（4）推移输送机时，用支柱顶住机头，拉紧机尾；

（5）机头机尾锚固，在移输送机时不同时松开；

（6）17时，要设防滑千斤顶。

液压支架防滑措施：

（1）工作面调斜；

（2）由下向上移架，以防止采空区滚动矸石大块冲击架尾；

（3）采用间隔移架；

（4）防止输送机下滑；

（5）保持排头支架的稳定性。

煤层倾角大于15时，链牵引采煤机必须设置安全铰车。

（防断链和下滑）

5、设备几何尺寸配套：

（P140）

（1）液压支架最小高度大于采煤机机身高度，以保证采煤机在支架掩护下安全运行；

（2）采煤机两滚筒直径之和大于最大采高，以便能充分发挥采煤机割煤能力；

（3）采煤机要具备一定的向下卧底下切能力以适应煤层底板的起伏不平；

（4）采煤机底托架的过煤高度不少于500mm；

（5）采煤机的截深与液压支架的移架步距相等；

（6）液压支架的架间距与输送机的中部溜槽长度相等，确保每节溜槽有一个推移千斤顶推移输送机和拉架。

设备生产能力配套：

（P141）

（1）确定采煤机实际生产能力；

（2）工作面输送机的能力大于采煤机的实际生产能力；

（3）液压支架的移架速度大于采煤机的实际牵引速度；

（4）转载机和可伸缩胶带输送机的能力应大于工作面正常生产能力。

6、区段斜长：

L区=L采+2L巷+L柱（P198）

7、腰线、中线掘进巷道：

（P198）

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。

9、单双巷布置特点。

（P200）

（1）单巷布置

瓦斯涌出低，围岩稳定，

涌水小，多用单巷。

•设备分巷布置，10o时，下行风，设备在上巷（轨道巷），可用于低沼矿井。

•设备均在机巷，要求机巷大断面。

（2）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）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

优点弱化，缺点明显，渐少用

10、对拉工作面通风方式。

（P202）

三种通风方式：

（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。

注：

（1）、

（2）通风方式中都有一个工作面是下行风，所以只适用于煤层倾角不大的的情况。

11、前进式、回退式。

（P203）

（1）工作面后退式：

由采区边界附近向采区上山方向推进采煤。

我国广泛应用。

（2）工作面前进式：

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。

.

12、各种类型的通风方式示意图。

（见P206，看图应知道是哪种通风方式）

13、增加上山数目的条件（增设第三条通风、行人上山）

（1）生产能力大的厚煤层采区或联合布置采区；

（2）产量大的瓦斯涌出量和水也大的采区（下山采区）；

（3）经常出现上、下区段同采，便于安排通风系统的采区；

（4）“运输上山”、“轨道上山”均置于底板岩石中，需探明煤层情况或是为了通风，提前掘进煤层内的采区上山。

（5）采用特采技术（如水砂充填）需设充填管道或泄水的采区。

14、开采准备系统的改革与发展

开采水平内准备方式的多样化

采（盘、带）区的大型化

开采水平内生产的高产高效集中化

水平内开采布置的单层化和全煤化等。

15、简述风井的布置方式。

（P464）

（一）中央并列式通风

布置：

进风井、回风井并列布置在井田中央工业场地内；

优点:

工业场地集中，管理方便；井筒保护煤柱少。

缺点：

通风线路长，风阻大，漏风多。

适用：

井田尺寸、能力不很大、低瓦斯矿井；矿井投产早期。

（二）中央边界式通风（中央分列式）

布置：

主、副井位于井田中央，风井设在井田中央上部边界。

使用：

副井进风，风井回风

优点：

风路短，风阻小，井下漏风少

缺点：

深部要维护较长的上山回风；工业场地分散

适用：

煤层赋存不太深的缓、中倾斜煤层矿井;煤层赋存深，瓦斯大的矿井;

矿井生产后期

（三）对角式通风

布置：

进风井位于井田中央，风井成对角布置在井田两翼上部边界。

优点：

风路、风压稳定。

一翼灾变，另一翼正常。

缺点：

风机和通风设备多，工业场地分散，建井时间长，主副井与风井贯通距离长。

适用：

对通风要求很严格的矿井（高瓦斯、煤层易自燃、有煤和瓦斯突出危险的矿井，井田一翼长达6～8km，后期风路长的矿井

（四）采区风井通风

布置：

风井设在各采区

使用：

中央井筒进风，各采区回风井回风。

适用：

井田上部距地表浅（50100m），采区尺寸大的采区。

优点：

通风线路短；各采区通风方便、灵活；风阻小。

可不设回风大巷。

建井可平行施工，建井期短。

缺点：

风井及设备多，管理分散。

（五）混合式通风

布置：

有上述各种方式混合组成，例如中央边界式与对角式；中央并列式与对角式等

特点：

进、回风井的数量较多，通风能力大，风井布置应因地制宜，灵活运用。

a、矿井表土浅，第一水平设小风井，第二水平改其他方式。

b、井田走向大的矿井（68km），初期中央并列式，后期中央对角式。

c、风井有效半径：

一个专用风井的有效半径大致控制在3km左右。

（六）、分区域通风

布置：

每一个分区域内均设置进风井及回风井，构成独立的通风系统。

优点：

通风路线短、几个分区域可以同时施工；更有利于处理矿井事故；运送人员及设备方便。

缺点：

工业场地分散，占地面积大，井筒保护煤柱较多。

16、采煤方法选择的依据。

（P281）

（一）煤层赋存条件

1、煤层的倾角和厚度

2、煤层及围岩特征（煤层硬度、节理裂隙、顶底板岩性）

3、煤层的地质构造

4、煤层的含水、CH4及煤的自燃性

（二）采煤技术及装备水平。

采掘设备的特点、适用条件能否带来效益，生产单位购买能力。

（三）管理水平

（四）国家政策、法规和规程

17、运输设备的选用

胶带输送机—上山（向下运煤）6；下山（向上运煤）8新型胶带机：

=28

铸石溜槽上链式刮板机—向下运可达1828；下链式刮板机—适用

松煤的自然安息角：

35

煤层或上山倾角>3时，均采用自溜；

搪瓷溜槽：

>，可自溜。

铁板溜槽等，=30

18、加大采区走向尺寸的好处

相对减少上（下）山、车场及硐室的掘进工程量；

减少采区边界煤柱、上（下）山煤柱损失；

增大采区储量和服务年限，利于接替；

利于采区和矿井合理集中生产，提高采区产量；

减少采面搬家次数

三、看图题

说明：

1）该部分图较多，大家可以根据老师所划重点进行复习。

2）该部分答题的内容（步骤）：

a、填图：

各巷道名称；

b、巷道布置特点：

c、生产系统：

运煤系统、运料系统、通风系统；

1、单一煤层走向长壁采煤法上山采区巷道布置。

（P196）

2、单一薄及中厚煤层倾斜长壁采煤法巷道布置。

（P209）

3、倾斜分层走向长壁下行跨落采煤法分层同采巷道布置。

（P221）

4、准备方式（十五章各准备方式巷道布置图）

四、论述题

1.影响工作面长度的因素

（一）地质因素

1、断层、褶曲、煤层厚度变化带、倾角变化带工作面长度方向上应以大的断层、褶曲、煤层厚度变化带、倾角变化带为上下边界；

2、煤层厚度：

煤层较厚，M2.5m，普采面过长控顶和管理困难；煤层较薄，工作面过长，作业困难；

3、煤层倾角：

25，煤矸滚动，行人困难工作面不宜过长；

4、顶板破碎难维护时，工作面不宜过长；

5、瓦斯涌出量限制工作面长度。

（二）技术因素

1、受设备限制

炮采—工作面较短

普采—工作面长度可适当加大

综采—工作面最长

2、工艺的影响

技术管理水平：

工作面愈长，要求愈高；

矿井设计时技术参数的影响：

阶段斜长的影响；

足够的月进度。

（三）经济上因素

从经济角度考虑，工作面存在一个产量和

效率最高、效益最好的长度。

根据工作面产量

和长度的关系应用数学分析法，给出经济上的

最佳工作面长度。

1—日进刀数，2—工作面日产量，3—工作面效率

2、倾斜长壁采煤法优缺点（与走向长壁采煤法相比）及适应条件。

（P210）

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：

倾向断层—可沿断层面布置；淋水大—仰斜开采；瓦斯大—俯斜开采；片帮严重—俯斜开采。

（6） 技术经济效益显著。

采面单产增加，巷道掘进率降低，采出率增加，工效提高

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，特别是当工作面单产低，同采工作面个数较多时；

（4）下行回风—注意监测。

适应条件：

（1）煤层，效果最好。

（2）采取一定技术措施，可适用于1217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）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。

3、放顶煤适用条件。

（P241）

（1）、 煤层厚度。

M=512m为佳，过小易超前冒顶，过大破坏不充分。

（2）、煤层的可放性（即煤层硬度）

煤质松软，层理节理发育容易放出；煤质中硬，f2最好；个别f=3.13.9，层理节理发育亦可。

（3）、煤层倾角

不宜太大，缓倾斜煤层中一般<15o，太大影响支架的稳定性，25o30o煤层中也试验成功，支架要加防倒防滑装备。

（4）、煤层结构

过厚、过硬的夹矸影响顶煤放落，单层夹矸厚度大于0.5m或f大于3要采取措施。

顶煤中的夹矸总厚度不宜大于顶煤厚度的1015%

（5）、顶板条件

顶板岩性最理想的条件是基本顶I、II级，直接顶有一定厚度，采空区不悬顶，冒落后松散体基本能充满采空区。

（6）、地质构造

煤层厚度变化大，地质构造复杂，断层切割块段，阶段煤柱等，无法应用分层长壁采煤法时，可放顶煤。

采面短，亦可放顶煤。

如：

回采鸡窝煤。

（7）、自然发火、瓦斯及水文地质条件。

对于自然发火期较短、瓦斯量大，以及水文地质条件复杂的煤层，先要调查清楚，并有相应的措施后才能采用放顶煤开采。

4、煤层上山与岩石上山的比较

（1）煤层上山：

沿煤层布置，要求不破坏顶板的完整性

特点：

优点：

掘进速度快，联络巷工程少，费用低；

超前探煤作用；

缺点：

当变化时，坡度对输送机不利。

需留煤柱保护；

上山围岩是煤和软岩；维护条件差；

上山与平巷的层面交叉，多开绕道工程；

受采动影响。

适用的条件：

开采薄及中厚煤层的单一煤层采区，服务年限短。

开采单一厚煤层煤层厚度不大（仅两个分层），顶地板围岩稳定，煤质较硬，上山维护部不困难。

联合布置采区，下部有维护条件较好的薄及中厚煤层。

为部分煤层或区段服务，维护年限短的辅助上山。

（2）岩石上山

岩性要求：

布置于煤层底板稳定的岩层中，避免构造破坏

层间距要求：

距煤层1020m

优点：

维护费用低；

煤损少。

可跨上山采，加大采面连续推进长度；

生产系统可靠，通风条件好，易封闭采空区，防自燃有利；

不受煤层倾角影响，可定向按坡度取直掘进

能合理处理上山与平巷的平面或立面相交工程，绕道工程量小。

缺点：

岩石工程量大；

岩石上山适用条件：

单一厚煤层（3个分层），或近距煤层群联合布置；

采区服务年限3年以上；

煤层底板岩层较稳定，无承压水

5、影响采区走向长度的技术因素

区段巷道的掘进、维护、运输、供电等因素。

（1）掘进掘进受局扇通风影响,单巷掘进1000m

（2）运输i、刮板机多台串联事故多，费用高，一般不超过5台；采区一翼为400~500m；

双翼采区走向长度为800~1000m

ii、胶带机宽800mm：

500m；宽1000mm：

8001000m；不限制采区走向长度

（3）区段巷道维护技术煤巷维护困难：

随采面推进，受采动影响，多次维修

（4）支护技术U型钢拱形棚、工字钢梯形棚、锚杆锚网支护可加大巷道长度

（5）供电：

i、380v供电，采区一翼长可达400m；

ii、660v供电，采区一翼长可达700m1000m；

iii、移动变电站，1140v供电，可达1000m以上，采区走向长度不受限制。

（6）设备检修时间

原煤炭部规定一年左右为倒面周期。

即：

综采设备连续推进时间+检修倒面时间=1年。

6、煤层大巷与岩石大巷的比较

7、矿井储量（新分类2005年）

矿井设计资源/储量：

Zs=Zg-P1

P1—断层煤柱、防水煤柱，井田境界煤柱，地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失量之和；

可采储量（Zk）—矿井设计的可以采出的储量

矿井设计可采储量：

Zk=（Zs-P2）C

P2—工业场地和主要井巷煤柱损失量之和

C—采区采出率，%。

厚煤层不小于75%；中厚煤层不小于80%;薄煤层不小于85%。

8、给出地质条件，判断开拓方式，并画图说明。

（各图见书P446-456）

立井开拓：

适用条件1）煤层埋藏深、表土厚或水文条件复杂，井筒需特殊施工；

2）多水平开采的急斜煤层；

3）凡不适合斜井、平硐及综合开拓方式时，均可采用立井开拓。

示例1

1）煤层：

M1、M2，埋藏深，表土厚、缓倾斜煤层。

底板－奥灰岩

2）采用立井多水平上山式开拓方式，两个阶段：

－300m，－480m，

两个开采水平:

－300m，－480m；采区：

每阶段布置6个采区；

3）开掘顺序：

主井、副井、井底车场、主石门、主要运输大巷

示例2

1）条件：

煤层：

M1为厚煤层、12，埋藏深，表土厚

2）立井单水平上下山式开拓方式，井田：

两个阶段，若干带区，一个开采水平

3）开掘顺序：

主井、副井、井底车场、主石门

三条大巷:

轨道运输大巷、胶带运输大巷、回风大巷

斜井开拓：

适用条件：

对井田内煤层埋藏不深、表土层不厚、水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层

示例1

1）条件：

M1、M2；25；埋藏浅、表土层薄、无流砂层。

2）斜井多水平上山式开拓方式，井田划分：

两个阶段：

－100m，－280m，两个开采水平:

－100m，－280m，采区：

每阶段布置6个采区

3）开掘顺序：

主斜井、副斜井、井底车场、运输大巷

示例2

1）片盘斜井开拓适用中小型矿井地质构造简单，埋深小，井田走向较短。

特点：

相当于一个下山采区

2）井田划为若干分段（片盘）每个分段称一片盘，布置一个采面，整分段回采；井田走向尺寸小，生产能力低；上下片盘接替频繁；串车提升，车场简单。

平硐开拓：

适用条件：

平硐标高以上有足够储量的山岭地带。

（有些煤层上山部分只相当于一个阶段的煤量，平硐以下用下山开采）

平硐开拓方式示例

1）条件：

煤层8，山区、地形复杂

2）开拓方式：

平硐单水平盘区开拓；垂直煤层走向平硐，双翼35％0的坡度

3）生产系统：

主平硐：

运煤、矸、料、进风、排水，铺设管线。

风井：

回风（斜井、立井）

9、叙述平硐、斜井和立井开拓各有什么特点（或优缺点比较）。

平硐的优点：

（1）运输环节少，设备少；

（2）地面工业场地建筑和设施简单；

（3）不需留工业场地煤柱；

（4）不设井底车场，水自流，无水仓；

（5）施工条件好，掘进速度快。

平硐的