煤矿开采技术专业实习报告.doc

东北大学继续教育学院毕业设计（论文）专科毕业实习报告学 生 学习中心 奥鹏远程教育晋城电大专 业 煤矿开采技术层 次 高起专提交日期 2014年8月20日煤矿开采技术专业实习报告1. 实习目的或研究目的1.1采矿及相关概念采矿是从地壳中将可利用矿物开采出来并运输到矿物加工地点或使用地点的行为、过程或工作。矿山是采矿作业的场所，包括开采形成的开挖体、运输通道和辅助设施等，开挖体暴露在地表的矿山称为露天矿；开挖体在地下的矿山称为地下矿。本次实习主要是了解采矿学的基本概念，并对其中包含的与我工作联系紧密的内容进行深入学习。1.2采矿在社会经济发展中的地位采矿是除农业耕作外人类从事的最早生产活动，采矿活动推动了人类社会的进步。每一个历史阶段，人类的生活水平和生产力都较前一个阶段有了很大的提高，一个主要的原因就是新的、性能更优越的矿物的开采和利用，为人类提供了效能更高的工具和燃料。工业革命以来短短200多年时间，科学技术的飞速发展、生产力的大幅提高和人类财富的快速积累，均是以矿产资源的大规模开发和创造性利用为基础的。采矿业在现代工业经济中的地位可以从以下两个方面加以说明。首先，采矿工业是许多工业的基础，为许多工业和农业提供原材料和辅助材料。没有采矿业，许多工业（特别是金属冶炼和加工工业）就成为无米之炊。其次，国民经济的发展和人类生活水平的提高与矿产开发和利用有着密切的正比关系。矿产资源的消费程度和消费特征取决于一个国家所处的经济发展阶段。根据矿产资源消费生命周期理论，在工业化初期，矿产资源消耗强度快速增长；在工业化全面发展时期，矿产资源的消费强度继续增长，进入矿产资源的高消费阶段；在后工业化时期，矿产资源的消耗强度呈下降趋势。这一由增长到成熟再到衰落的过程，形成了矿产资源消费生命周期的倒“U”形。我国是发展中国家，社会经济正处于工业化全面发展时期，也是矿产资源的高消费时期。1.3现代采矿技术发展就固态矿物而言，主要的开采方式是露天开采和地下开采。1.3.1露天开采技术的发展露天开采有两种基本方法，即台阶式开采和条带剥离式开采，前者主要用于开采金属矿床及其它硬床矿床；后者主要用于开采埋藏较浅的煤炭。这两种基本露天开采方法几十年来没有根本性的变化。露天开采工艺的改进主要体现在陡工作帮和分期开采，以及不同运输方式（铁路、汽车和间断连续运输）的运用。1.3.2地下开采技术的发展为了适应不同的矿床赋存条件、矿石和围岩性质及开采环境，地下矿开拓和开采方法随着开采技术的进步不断演变，逐步形成了以竖井、斜井、平硐和斜坡道开拓为基本方式的约十种矿床开拓方式，以及空场法、充填法和崩落法三大类共二十余种典型采矿方法。地下采矿方法演进的主要特点是：木材消耗量大、工效低的采矿方法的使用比重（如支柱充填和分层崩落等）逐渐下降，如今在现代化矿山已基本消失；采用大孔径深孔落矿的高效采矿方法逐渐推广，1970年代出现的大直径深孔法、VCR法（垂直后退式大直径深孔法）和分段空场法，可以说是采矿方法的一大进展；随着采深的增加，充填法应用比重有增长的趋势，充填法与空场法联合工艺深孔落矿嗣后充填扩大了充填法的使用范围；地下采矿方法结构逐步简化，结构参数增大。2. 实习内容或研究内容采矿学是一门综合应用性工程技术科学，其基本任务是揭示安全、经济、充分和无害地开采有用矿物的客观规律，阐述有关矿床评价、规划设计和矿床开采的理论、方法、工艺及管理知识。矿床开采的工作对象是岩体，开采过程是两个目的相反且相互矛盾的行为，即破坏与反破坏的矛盾统一：一个是对岩石原始平衡状态的破坏；另一个是对形成的开挖体的稳定性维护。要想把有用的矿物从地壳中开采出来，这两个行为缺一不可。地壳中经过亿万年地质过程形成的矿产资源，对人类文明的短暂历史而言，是不可再生的。所以，开采是一次性的。开采活动没有像工厂生产那样的固定场所，而是必须随着矿产的存在不停地移动。另一方面，开采活动在空间上受到自然条件（如矿体赋存形态和矿岩稳定性）的限制，必须不断地“准备”出新的开采储量，才能保证矿物开采的连续性进行。因此，矿床开采不同于其它生产过程的一个最大特点，是必须始终保持一定的动态时空发展顺序。这一顺序决定了矿床开采的各道工序及工艺。矿床开采程序和工艺是采矿学的核心，这也是本次实习主要研究的内容。3. 实习结果或研究结果3.1矿床开拓我所在公司的煤矿，由于矿体的上端距地表的垂直距离较大，所以一般采用地下开采方式。这种方式可分为开拓、采准、切割和回采四个步骤，其中矿床的开拓是这次实习研究的重点。矿床开拓就是通过掘进一系列井巷工程，建立地表与矿体之间的联系，构成一个完整的提升、运输、通风、排水和供风、供水、动力供应系统，以便把地下将要采出的矿石和废石运至地面；把新鲜空气送入地下，并把地下污浊空气排出地表；把矿坑水排出；把人员、材料和设备等送入地下和运出地表。为此目的而掘进的井巷，称为开拓巷道。3.2开拓巷道按开拓巷道在矿床开采中所起的作用，可以分为主要开拓巷道和辅助开拓巷道两类。运输矿石的主平硐和主斜坡道，提升矿石的井筒（如竖井、斜井）均有直通地表的出口，属主要开拓巷道；作为提升矿石的盲竖井、盲斜井、虽无出口直通地表，因它们与上列井、巷一样起主要开拓作用，故也属于主要开拓巷道。其它开拓巷道，如通风井、溜矿井、充填井等，在开采矿床中只起辅助作用，故称为辅助开拓巷道。3.3开拓方法分类及选择依据矿床开拓方法可以分为单一开拓和联合开拓两类。凡用某一种主要开拓巷道开拓整个矿床的方法，叫做单一开拓法；有的矿体埋藏较深，或矿体深部倾角发生变化，矿床的上部用某种主要开拓巷道开拓，而下部则根据需要改用另一种开拓巷道开拓，这种方法叫做联合开拓法。单一开拓法又可按主要开拓巷道与矿体的位置关系分为各种典型的开拓法；联合开拓法可按主要开拓巷道的组合方式分为各种典型方案。常用的开拓方法见表3.1。表3.1 开拓方法分类表开拓方法主要开拓巷道的形式和位置单一开拓法平硐开拓（1）平硐沿矿体走向；（2）平硐与矿体走向相交竖井开拓（1）竖井穿过矿体；（2）竖井在矿体上盘；（3）竖井在矿体下盘；（4）竖井在矿体侧翼斜井开拓（1）斜井在矿体下盘；（2）斜井在矿体内斜坡道开拓法（1）螺旋式斜坡道开拓法；（2）折返式斜坡道开拓法联合开拓法平硐盲竖井开拓矿体上部为平硐、深部为盲竖井平硐盲斜井开拓矿体上部为平硐、深部为盲斜井竖井盲竖井开拓矿体上部为竖井、深部为盲竖井竖井盲斜井开拓矿体上部为竖井、深部为盲斜井斜井盲竖井开拓矿体上部为斜井、深部为盲竖井斜井盲斜井开拓矿体上部为斜井、深部为盲斜井主要开拓巷道是决定一个矿井开拓方法的核心，在选择类型时要考虑到地表地形、矿床赋存条件、矿岩性质和生产能力等不同因素。另外，开拓巷道施工的难易程度、工程量、工程造价和工期长短等，虽然不能作为确定开拓方案的重要依据，但绝不可忽视。尤其是小型矿山，往往存在施工力量不足和技术素质较差、施工管理跟不上等情况。因此，在巷道类型的选择上也应考虑施工力量和技术管理水平。3.4平硐开拓法平硐开拓法以平硐为主要开拓巷道，是一种最方便、最安全、最经济的开拓方法。但只有在地形允许的情况下，才能发挥其优点，即只有矿床赋存于山岭地区，埋藏在周围平地的地平面以上才能使用。采用平硐开拓方法，平硐以上各阶段采下的矿石，一般用矿车中转，经溜矿井（或辅助盲竖井）下放到平硐水平，再由矿车经平硐运出地表。上部阶段废石可经专设的废石溜井再经平硐运出地表（入废石场），或平硐以上各阶段均有地表出口时，从各阶段直接排往地表。3.5竖井开拓法竖井开拓法以竖井为主要开拓巷道。它主要用来开采急倾斜矿体（矿体倾角大于45°）和埋藏较深的水平和缓倾斜矿体（矿体倾角小于20°）。这种方法便于管理，生产能力较高，在金属矿山使用较普遍。矿体倾角等是选择竖井开拓的重要因素，但是，同其他开拓方法的方案选择一样，也受到地表地形的约束。由于各种条件的不同，竖井与矿体的相对位置也会有所不同，因而这种方法又可以分为穿过矿体的竖井开拓、上盘竖井开拓、下盘竖井开拓和侧翼竖井开拓四种开拓方案。3.6斜井开拓法斜井开拓法以斜井为主要开拓巷道，适用于开采缓倾斜矿体，特别适用于开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为20°40°的矿床。根据斜井与矿体的相对位置，可分为下盘斜井开拓方案和脉内斜井开拓方案。这种方法的特点是施工简便、阶段石门短、基建工程量少、基建期短、见效快，但斜井生产能力低。因此更适用于中小型金属矿山，尤其是小型矿山。3.7斜坡道开拓法随着采、装、运、卸无轨设备的投入使用，需要开掘可供无轨设备通行的斜坡道。以斜坡道为主开拓巷道的矿床开拓称为斜坡道开拓法。当不设其他提升井筒时，连通地表的主斜坡道主要用于运输矿岩，并兼作无轨设备出入、通风和运输设备材料之用；当设提升井筒时，斜坡道主要是供无轨设备出入，并兼作通风和辅助运输之用，此时的斜坡道变为辅助开拓巷道。对采用无轨设备的矿山来说，阶段间的辅助斜坡道几乎是必不可少的。它不仅可以转移铲运机等无轨设备，同时也是行人、运料和通风的通道。3.8联合开拓法采用联合开拓法主要是因为矿床深部开采或者矿体深部产状（尤其是倾角）发生变化而需要两种以上单一的开拓方法的联合使用，即矿床上部用一种主要开拓巷道，而深部则用另一种主要开拓巷道补充开拓，形成统一的开拓系统。由于地形条件、矿床赋存情况、埋藏深度等情况的多变性，联合开拓法有很多方案。这里介绍常用的几种联合开拓方案。3.8.1上部平硐下部盲竖井开拓方案当矿床上部赋存在地平面以上山地、下部赋存在地平面以下时，为开拓方便和更加经济合理，矿体上部可用平硐开拓，下部可采用盲竖井开拓。这种方法是在平硐接近矿体处考虑盲竖井的位置时，应使各阶段石门较短。矿石可以经盲竖井提升，矿车在车场编组后用电机车经平硐运出。这种方案需要在平硐增掘井下车场和卷扬机硐室等工程。如果矿体上部离地表不远，平硐口又缺乏排弃废石的场地时，可采用平硐竖井通地表的联合开拓方案，这时卷扬机安设在地表，井下废石提升到井口。然后排往井口废石场，而各阶段矿石经竖井提升到平硐水平，经平硐运出。3.8.2上部平硐下部盲斜井开拓方案这种方案的适用条件为：地表地形为山岭地区，矿体上方无理想的工业场地；矿体倾角为中等（即倾角在45°55°之间），为盲矿体且赋存于地平面以下；地平面以上有矿体，但上部已经开采结束，且形成许多老硐者。这种方法有点是可以减少上部无矿段或已采段的开拓工程量，缩短斜井长度，从而达到增加斜井生产能力的目的，同时石门长度可尽量压缩，缩短基建时间。3.8.3上部竖井下部盲竖井的开拓方案这种方案一般适用于矿体或矿体群倾角较陡，矿体一直向深部延伸，地址储量较丰富的矿山。另外因竖井或盲竖井的生产能力较大，所以中型或偏大型矿山多用这种方法。这种方案的优点是：井下的各阶段石门都较短，尤其基建初期石门较短，因此可以节省初期基建投资，缩短基建期；在深部地址资料不清的情况下，建设上部竖井，当深部地址资料搞清后，且矿体倾角不变时，可开掘盲竖井；两端提升能力适当，能使矿山保持较长时间的稳定生产。3.8.4上部竖井下部盲斜井开拓方案当上部地质资料清楚且矿体产状为急倾斜，上部采用竖井开拓是合理的。一旦得到深部较完善的地质资料，且深部倾角变缓，则深部可采用盲竖井开拓方案。这样可使上部竖井部分和下部盲斜井部分的工程量得到最大程度压缩，所点建设时间，使开拓方案在经济上更为合理。3.8.5上部斜井下部盲竖井开拓方案这种开拓方案一般适用于矿体倾角缓慢，且沿倾斜方向延伸较长，或地质储量不大以及生产能力也不大的矿山。在小型矿山，由于各方面条件的限制，矿山设备的规模宜小不宜大，这就给开采深部矿体带来不便。若矿体倾角变缓，其深部开拓可采用与上部一样的斜井，往深部形成“之”字折返下降。3.9主要开拓方法比较选择技术上可行、经济上合理的开拓方法至关重要。由于开拓方法是由主要开拓巷道形式决定的，这里就各种主要开拓巷道从掘进费用、掘进速度、投资额、生产能力、运输成本以及其他因素进行比较。3.9.1平硐与竖井比较平硐开拓的单位工程费用低。每米平硐的掘进费用比竖井低得多，且维护费用低；平硐内安装设施简单，不像竖井那样需要设钢（木）梁、罐道、声光信号灯设施，也不需要专设人行间以及相应的人行设施。在生产能力相等的情况下，每米平硐总费用还不到竖井的一半。平硐开拓的基建工程量小。不像竖井那样需要复杂的井底车场以及复杂的辅助设备；平硐口设置也简单，不需要井架和卷扬机房，也不需要卷扬设备等。平硐设施管理方便，施工条件好。平硐掘砌速度要比竖井快得多。尤其在掘进机械化水平进步较快的今天，可极大地改善掘进工作的施工条件和成巷速度，即使是大断面的平硐掘进，其速度也是竖井所不能比的，在同等条件下，平硐的成巷速度是竖井建井速度的23倍。因此，用平硐开拓的矿山，基建时间短，可以做到早投产，早见效。平硐排水费用低。平硐排水是靠平硐排水沟自流，而竖井需要设置专门的排水设施，大大地减少了矿井的排水费用。平硐运输设备投资和运输成本低。单位长度平硐的吨矿石的运输费用比竖井低得多，一般为竖井提升的30%左右。平硐通风容易，一般使用自然通风便可满足生产需要，而且简单。平硐的通风费用比竖井开拓低。平硐生产安全可靠，运输能力远远大于竖井，且方便管理，不像竖井提升可能发生坠罐、矿车坠井等事故。由于平硐开拓具有较为显著的优点，因此在条件允许的情况下，应尽量采用。3.9.2竖井与斜井比较就基建工程而言，开拓同样深度，斜井比竖井长得多；但斜井开拓时，一般倾角均小于矿体最终移动角，因此斜井开拓比竖井的石门长度短得多。尤其是当矿体为缓倾斜时，上述两点更为突出。斜井开拓的井底车场比竖井开拓的车场简单，工程量少而且辅助设施少。在提升方面，竖井提升速度快，提升能力大且提升费用低。斜井不具备这一优点，且提升钢绳磨损较大。在地压管理和工程支护方面，斜井承受的地压较大，尤其在岩石不够稳固，服务年限较长，或矿井较深的条件下，因地压问题突出，常用竖井开拓，这时竖井断面常用圆形。在施工方面，竖井比斜井容易实现机械化，但施工设备和辅助设备较多，工作条件差，且要求技术管理水平高。斜井施工简单，需要的设备和装备少，一般来说，斜井的掘进速度比竖井快。从井筒装备来看，斜井较简单，造价较低。在安全方面，竖井提升事故比斜井少。由于斜井在安全、提升能力和机械化水平等方面的缺点，一些本来可以用斜井开拓的矿山因而放弃而采用竖井。4. 实习总结或体会这次实习，重点介绍了两种种矿床开拓方法，单一开拓法和联合开拓法。并且对这两种方法包含的各种方案进行了介绍和比较，深入地了解了各种方案的优缺点及适用的条件。同时还对采矿学的重要作用和发展历史进行了简单描述。在矿山设计中，选择矿床开拓方案是总体设计中十分重要的内容，除了这次介绍的开拓巷道的类型外，还涉及巷道的位置、数目，矿山总平面布置、提升运输、通风、排水等一系列问题。矿床开拓方案一经选定并施工后，很难改变。采矿学主要的研究内容除了矿床开采外，还有矿床评价、采矿方法、开采程序、开采工艺、矿山土地复垦与矿山生态经济等，它是一门博大精深的学问。而这次介绍的矿床开采方法中也还有深一步的内容需要学习，例如斜坡道开拓法可以根据其形式分为螺旋式和折返式，每一种方法又有不同。所以我还要更加努力地学习关于矿藏开采的相关知识，不断完善自己的理论体系，掌握更加全面、更加科学的矿采技术知识。最后，感谢公司给我这次继续接受高等教育的机会，让我对煤矿开采知识有了进一步的了解。结合自己平时的工作内容，再加上理论知识的积累，相信通过不断地对比总结和消化，在以后的工作中会更加得心应手。有了公司的支持，我不会停下自己学习的脚步，我会更加积极地响应公司的号召，安安全全地做好自己的本职工作，扎扎实实地学好理论知识，为配合公司的科学发展，为实现自己的中国梦，做出应有的贡献。10