2022年煤矿生产技术教案 .pdf

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1、课次：第次课课时学时备课时间专业工种掘进工课程名称煤矿生产技术教学目的和要求：通过本课程的学习，使学员对煤矿地质基本知识、矿井开拓知识等全面了解。教学重点：地质构造的判断、井田开拓知识教学难点：井田开拓知识授课形式和方法：讲授教具：多媒体授课时间： 200年月日星期教学过程及内容提要：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 14 页煤矿生产技术第一节煤矿地质基本知识一、煤层埋藏特征煤层的赋存特征主要指煤层的厚度、倾角、层数、层间距离及顶底板岩性等，这些特征与煤矿开采工作最为密切。 而其中煤层的厚度和倾角是确定开采方法的最主要因素

2、。由于受成煤时期的地质条件和地壳运动的影响，不同地层的煤层的形态、 结构、厚度差别是很大的。(一)煤层的形态煤在地下通常是呈层状埋藏的，但也有似层状和非层状煤层。 层状煤层有显著的连续性，厚度变化有一定的规律；似层状煤层，形状象藕节、串珠或瓜藤，层位有一定的连续性，厚度变化较大；非层状煤层，形状象鸡窝或扁豆等，层位连续性不明显， 常有大范围尖灭。 煤层的形态直接影响开采方法和工艺的选择。(二)煤层的结构煤层的结构是指煤层中有无夹石层。 不含夹石或夹石很少的煤层称为简单结构煤层；含有夹石较多的煤层称为复杂结构煤层。复杂结构煤层中所含夹石层层数不一，少则一至数层， 多则十几层， 甚至可达几十层。夹

3、石层的厚度可以从几厘米到几十厘米。常见夹石层有炭质泥岩、 泥质岩、粉砂岩，有时也能见到油页岩、砂岩及薄层石灰岩等。夹石层一般称为夹矸， 它可使煤的灰分和含矸率增加， 并给采掘工作造成困难。(三)煤层的厚度煤层的厚度， 是指煤层顶底板之间的垂直距离。煤层厚度差异很大， 有的煤层只有几厘米厚， 而有的煤层厚度可达几十米甚至百余米。煤层厚度是确定采煤方法的最基本因素。在复杂结构的煤层中， 煤层厚度可分为总厚度和有益厚度。总厚度是包括夹矸在内的全厚， 有益厚度是除去夹矸的纯煤厚度。在实际工作中， 根据开采技术特点，将煤层厚度分为3 类：薄煤层厚度小于1.3m；中厚煤层厚度1.3 3.5m；厚煤层厚度

4、3.5m以上。生产工作中，有时习惯上将厚度大于6m的煤层称为特厚煤层。(四)煤层的产状煤层的产状是指其在地壳中的产出状态，包括它们的赋存状态和所在空间的位置。煤层与其他沉积岩一样， 在开始形成时， 它们的赋存状态大都是水平或大致水平的； 由于地层受到各种地质作用，破坏了原来的状态， 由水平状态变成倾斜状态、 弯曲状态。 为了说明倾斜煤层的空间位置和分布，就要用产状要素来表示。产状要素包括煤层的走向、倾向和倾角，如图21 所示。(1) 走向。煤层层面与水平面的交线称为走向线，走向线两端所指的方向就是煤层的走向。走向表示倾斜煤层沿水平线伸展的方向。(2) 倾向。在煤层层面上与走向线垂直直线叫做倾斜

5、线，倾斜线由高向低的水平投影所指的方向称为倾向。(3) 倾角。煤层层面与水平面之间的夹角叫做倾角。倾角大小反映煤层的倾斜精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 14 页程度- 倾角的变化在 0-90 之间，煤层倾角越大，开采难度就越大。根据采煤技术的特点，煤层按倾角大小不同，分为 4 类：近水平煤层倾角小于8；缓倾斜煤层倾角8025；倾斜煤层倾角2545；急倾斜煤层倾角大于45。要想合理布置巷道， 就必须掌握岩层和煤层的产状要素。同时，煤层倾角的大小也是决定采煤方法的重要依据。(五)煤层的顶底板煤层顶底板岩性和厚度是矿井巷道布置

6、和顶板管理的依据。煤层顶底板岩层一般是由砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、粘土岩或石灰岩等组成。由于岩性和厚度等不同，在回采过程中破裂、 冒落的情况也不一样。 根据顶板岩层变形和垮落的难易程度， 可将煤层顶板分为伪顶、 直接顶和老顶。 煤层的底板可分为直接底和老底。1顶板(1) 伪顶。伪顶是指紧贴在煤层之上、 极易垮落的薄岩层。 其厚度一般在 05m以下，常由炭质页岩、 泥质页岩等硬度较低的岩层所组成。伪顶在回采时随落煤而同时垮落。(2) 直接顶。直接顶位于伪顶或煤层( 无伪顶时 ) 之上，一般由一层或几层厚度不定的泥岩、 页岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层所组成，通常能够随回柱放顶在采空区及时垮落。(

7、3) 老顶。老顶一般指位于直接顶之上(有时也直接位于煤层之上)厚而坚硬的岩层。常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等岩层所组成。老顶能在采空区维持很大的悬露面积后才折断垮落。多数煤层同时具有伪顶、 直接顶和老顶， 但有的煤层只有直接顶和老顶，而没有伪顶，也有的煤层没有伪顶、直接顶，煤层上面直接就是老顶。2底板(1) 直接底。直接底是指直接位于煤层之下厚度较小( 约 0.2 0.4m)的岩层。常由泥岩、页岩、粘土岩等组成。直接底为粘土岩时，遇水、风容易膨胀发生底臌，支架容易插入， 在倾角大的工作面由于底板容易滑落，往往引起工作面支架倾倒而发生冒顶。(2) 老底。老底位于直接底之下，一般由砂岩或石灰岩等坚固岩

8、层所组成。有的煤层下面没有直接底，紧贴着老底。二、地质构造及其对巷道掘进的影响由于煤炭资源的形成和分布是由各种地质因素控制的，因此煤田或多或少都要受到地质因素的影响。 其中断层、 褶曲、煤层厚度的变化及矿井水的影响较为普遍。这些地质因素的影响， 使同一煤田的每个煤层的厚度、倾角都发生了变化，使其完整性受到了破坏。地质构造通常包括褶皱、断层和节理。断层和节理统称为断裂构造。(一)褶皱构造1褶皱的形成煤层在生成初期， 一般是呈水平状态的， 由于地壳变动的结果， 使煤层和它周围的岩层发生变形和变位。 当岩层受到水平方向的挤压力或由地心缓慢上升的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归

9、纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 14 页压力，岩层被挤压成弯曲状， 但也没有失去原有的连续性， 这种构造形态叫褶皱构造。褶皱构造中，岩层每一个弯曲的部分，就叫做褶曲。褶曲的形态有背斜和向斜两种。岩层层面向上凸起的弯曲叫背斜，岩层层面向下凹的弯曲叫向斜。 但要注意背斜和向斜不完全以岩层的高低位置来判断，而是以弯曲的核部和两翼的新老岩层的位置来判断的。当一个向斜 (或背斜 ) 构造的范围较大时，它的一翼又可叫做单斜构造，不少矿井开采的煤层就是一个单斜构造。2褶皱对巷道掘进的影响(1) 大型向斜的轴部顶板压力常有增大的现象，必须加强支护，否则容易发生冒顶事故，给顶板管理带来很大困难

10、。(2) 有瓦斯突出的矿井，向斜轴部是瓦斯突出的危险区。由于向斜轴部顶板压力大，再加上强大的瓦斯压力，向斜轴部极容易发生瓦斯突出。( 二) 断裂构造煤( 岩) 层受地壳运动产生的地应力作用发生断裂，就失去了连续性和完整性，出现断裂面， 形成断裂构造。 如果断裂面两侧的煤 (岩)层没有发生显著的位置错动，称为节理或裂隙；如果发生了显著的位置错动，即称为断层。1断层1)断层要素及分类。断层的性质及其在空间的位置和形态，可用断层要素来表示，它包括：断层面、断层线、断盘及断距等。(1) 断层面：岩层被断层切断时，两部分岩体总是沿着破裂面发生相对位移的， 断裂后产生相对位移的破裂面称为断层面。断层面有的

11、是较规则的平面，大多数则是由破碎岩石构成的所谓断层破碎带。(2) 断层线：断层面与水平面的交线。(3) 断盘：断层面两侧的岩体称为断盘。位于断层面上方的岩体称为上盘，断层面下方的岩体称为下盘。 上盘相对下降，下盘相对上升的断层， 叫正断层；上盘相对上升， 下盘相对下降的断层， 叫逆断层；如果两盘岩块沿断层面作水平移动，叫平移断层。在井下采掘过程中断层往往成群出现， 由于它们不同的组合而成为地堑、 地垒、阶梯状断层等。(4) 断距：断层上盘沿断层面相对位移的距离叫断距。常用断距有垂直断距 ( 又叫落差 )和水平断距。2)断层出现的征兆。(1) 煤层的走向与倾斜发生较大的变化。(2) 煤层顶、底板

12、出现严重凹凸不平，顶、底板岩石裂隙增多，而且越接近断层裂隙越多。(3) 煤层厚度发生显著变化，煤层松软，光泽变暗，滑动面和摩擦痕增加。(4) 破碎带有滴水或涌水出现，瓦斯涌出量增大。3)断失煤层的寻找方法。(1) 断层擦痕处痕迹细而深，移动方向宽而浅；用手摸时，感觉顺向光滑，逆向粗糙刺手。(2) 牵引现象。牵引是断层滑动面附近岩层变弯变薄，可以据其观察断盘移动方向。(3) 导脉。在断层夹缝里出现厚度几厘米的碎煤，叫导脉，也叫煤线。根据煤精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 14 页线分布可以分析断层错动的方向。(4) 小断层类

13、比法。主要断层附近有一系列小断层，观察小断层的动向，与主要断层是一致的，由此可判断出主要断层。(5) 对比分析法。 分析邻近巷道或采区中已查明的断层，比较其状况是否一致，在图纸上是否连接，从而判断断层方向。(6) 煤岩层的层位对比法。根据断层两侧的煤岩层，确定断层的性质，寻找断失的煤岩层。2裂隙根据裂隙形成的原因，裂隙可分为如下3 类：(1) 原生裂隙。在沉积作用阶段，主要由于沉积物脱水收缩而形成，一般肉眼不容易发现。煤层中都有原生裂隙。(2) 构造裂隙。受构造变动作用力所形成。在煤层中和围岩中常见，且与原生裂隙斜交。在断层附近，常有与断层面平行或斜交的裂隙发育。(3) 压力裂隙。由矿山压力作

14、用而产生，又叫地压裂隙。压力裂隙平行于工作面而略向采空区倾斜， 与其他裂隙斜交。 压力裂隙与埋藏深度关系密切，深度越大，裂隙分布越广泛。3断裂构造对巷道掘进的影响(1) 煤( 岩) 层受断层、裂隙的影响，岩石破碎，压力增大，容易造成冒顶、片帮。(2) 在煤巷掘进中如遇断层，煤层就失去连续性甚至断失。为了寻找断失的煤层就需要掘进一些探巷或停产打探眼， 这会造成一些废巷及盲巷； 形成瓦斯库，增加掘进量和安全管理的复杂性。(3) 断层破碎带和向、背斜结构能聚积大量瓦斯，裂隙则是释放瓦斯的通道。巷道通过这些地区时，瓦斯涌出量会突然增加，不仅会出现瓦斯超限、停产，而且可能发生瓦斯爆炸事故。 在瓦斯突出矿

15、井， 揭露突出煤层或在突出煤层中掘进时，由于构造破碎带的煤岩强度低，在瓦斯压力和地压的共同作用下，可能发生煤与瓦斯突出事故，应采取防突措施。(4) 在背斜轴部、张性破碎带及裂隙发育的岩层中，往往是地下水的富水区。断层沟通地表和各含水层， 使巷道涌水量增加， 甚至会造成突水事故； 导水断层的存在，可能使防水闸、墙完全失效；掘进工作面淋水加大，积水增多，恶化作业条件；有的岩石，如凝灰岩、粘土岩，遇水膨胀而底臌，更增加支护和维修的困难。因此，在巷道掘进施工前，要查明地质构造的情况，采取相应对策；在施工中慎重对待，防止顶板、瓦斯及水灾事故的发生。三、陷落柱与岩浆岩侵人体(一)陷落柱1陷落柱的形成在煤层

16、的下部如果分布有厚度很大的奥陶纪石灰岩，被水溶解并发育成溶洞时，就会引起上部岩层和煤层的塌陷垮落，形成陷落柱，使局部煤层消失。陷落柱一般是上小、 下大，平面上呈圆形或椭圆形， 直径大的可达几十至几百米。柱内都是由一些不规则的大大小小的破碎岩块组成，有时可见有煤的碎块。 陷落柱边缘很陡，一般为5085。陷落柱附近的煤层和顶、底板岩层裂隙发育，有时有出水现象。陷落柱的发育与分布， 主要受地质构造和水文地质条件的影响。陷落柱发育地精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 14 页带，多是或曾是地下水强径流带，常沿断裂尤其是不同断裂的交叉

17、处发育。2陷落柱对巷道掘进的影响在陷落柱发育的矿区， 煤层遭到破坏， 煤炭储量减少， 会造成井巷服务年限缩短或提前报废的严重后果。 主要开拓巷道遇到无水陷落柱时， 为避免巷道拐弯，便于运输和通风，一般情况下按原计划施工，直接穿过陷落柱，因此，给巷道支护和顶板管理增加了困难， 同时也增加了巷道的维修费用。 特别在水文地质条件复杂的矿区， 陷落柱可能成为采掘场所与地下水的通道，给生产和人员人身安全带来严重威胁，甚至造成突水淹井事故。(二)岩浆岩侵入体1岩浆岩侵入体的形成由于岩浆的侵入， 可使煤层遭到破坏、 被吞蚀或者使煤发生强烈变质，甚至变成天然焦。在煤矿井下常见的有岩墙和岩床等小型侵入岩体。岩墙

18、：形状如墙， 是地下岩浆沿着断层或裂隙上冲，形成的垂直或斜交煤层比较陡立的板状侵入体， 平面呈条带状分布， 宽度由几十厘米至几米， 长度不一，可达几十米至几千米。 岩墙往往成组出现， 彼此方向大致相同， 并与主要断裂走向一致。岩床：岩浆沿着煤层层面方向侵入的层状侵入体。岩浆在煤层中常沿节理或裂隙延伸、穿插、尖灭。岩体界限不规则，常呈串珠状或树枝状，对煤层破坏较大。2岩浆岩侵入体对煤矿生产的影响不同产状的岩浆岩体对煤层、煤质的影响也是不一样的。 岩墙对煤层、 煤质影响较小，而岩床与煤层的接触面要比岩墙大得多，所以对煤层、 煤质的影响也较大，往往给采掘工作带来极大困难。 一般以规模较大的岩浆带作为

19、采区或采煤工作面的边界。四、岩石的工程分级及围岩分类岩石按其生成原因， 可分为岩浆岩、 沉积岩和变质岩 3 大类。煤系地层大多属于沉积岩，主要有砾岩、砂岩、页岩、石灰岩和煤等。其明显特征是具有层状构造和层理，含多种生物化石，硬度较小，风化后岩石较松软。(一)岩石力学性质岩石的力学性质是指岩石在静力或动力的作用下所产生的岩石的变形特征，如：应力一应变一时间关系的全过程；岩石的强度特性，如抗压强度、抗剪强度；岩石的破坏性能， 如抗工具压入性能和抗炸药破坏性能。这些性能不仅取决于岩石的成分、结构等因素，还与岩石的受力条件有很大关系。1岩石的变形特征岩石的变形特征反映岩石在载荷作用下改变自己的形状或体

20、积直至破坏的情况。岩石在载荷作用下，首先发生变形，当载荷增大或者超过某一数值(极限强度) 时，就会导致岩石的破坏。就是说，变形阶段包含着岩石破坏因素，而破坏则是不断变形的结果。由于受力情况不同，岩石的变形有以下几种：(1) 弹性变形。 岩石在载荷作用下， 改变自己的形状或体积， 当去掉载荷以后，又能恢复其原来形状或体积， 这种变形叫做弹性变形。 如井下石灰岩顶板受压弯曲，在岩层折断后，会出现弹性恢复。(2) 塑性变形。岩石在载荷作用下发生变形，当去掉载荷后变形不能恢复。如在软岩石中掘进巷道时出现的底臌，就是明显的塑性变形。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -

21、- - - - -第 6 页，共 14 页(3) 脆性破坏。岩石在载荷作用下，没有明显的塑性变形就突然破坏，这种破坏叫脆性破坏，这种岩石叫脆性岩石。煤矿井下大部分岩石均为脆性岩石。(4) 弹、塑性变形。岩石同时具有弹性变形和塑性变形，称岩石的弹、塑性变形。煤矿巷道、硐室周围的煤或岩体处于三向( 或双向 ) 受力状态，发生破坏后，虽然其结构发生了变化， 但仍然保留一定的承载能力，其侧向应力愈大， 其残余强度也愈大。这个规律对于在井下控制煤柱和岩体的稳定性很有现实意义。(5) 流变。许多岩石的变形并非在一瞬间完成，它与时间有密切关系。通常把岩石在长期载荷作用下的应力、应变随时间变化的性质称为岩石的

22、流变性。不同的岩石，其流变速率差异很大。如位于软岩中的巷道， 由于软岩流变速率大， 开掘后，巷道断面很快就会缩小到难以通行； 而位于坚硬岩石 (如石灰岩 )中的巷道可以不设支护， 也能保证安全生产。2岩石的强度特性岩石的强度特性反映岩石抵抗破坏的能力，用单位面积上所受的力的大小来表示，其单位为 Pa(帕) 。岩石强度的大小，一般按下列顺序排列：三向等压 三向非等压 双向压力 单向压力 剪切弯曲单向拉伸一般岩石的单向抗拉强度仅为单向抗压强度的115130，双向抗压强度为单向抗压强度的1520 倍。岩石的强度越高，其抵抗外力使其变形、破坏的能力越强，则巷道就越稳定。有的巷道处在强度较高的围岩中，不

23、支护就可维持巷道的稳定。3岩石的破坏特性岩石的破坏方式主要是拉断、剪断、塑性变形等。在井巷掘进施工中，常见的破坏方式有： 较软岩体出现曲线形破裂面， 坚硬岩体沿结构面滑动， 脆性岩体出现突然岩块式张拉破裂； 坚固岩层内夹有软岩层时， 软弱夹层呈现塑性挤出的破坏。(二)岩石的工程分级为了能有效地破岩和合理地进行井巷维护，就必须在研究岩石与岩体的物理性质的基础上制定出岩石的工程分级， 并以此作为选择破岩和井巷维护方法的科学依据。岩石工程分级方法较多。 我国煤矿常用的是按岩石坚固性对岩石进行分级，即普氏分级法。普氏认为，岩石的坚固性对于各种破岩方法的表现是趋于一致的，因此普氏提出一个表示岩石坚固性的

24、综合指标“岩石的普氏系数f ”，并以此来表示岩石破坏的相对难易程度。f 值在数值上等于岩石单向抗拉强度Rc(MPa)的 10，即 f=Rc10 根据 f 值的大小， 将岩石分为 10 级共 15种。为了简化，我国煤炭系统按岩石坚固性将煤岩分类为：I 相当软的岩石， f=1.5 。如：碎石土，破碎的页岩，结块的卵石和碎石，坚硬的煤，硬化的粘土。中硬岩石， f=23。特征为：软页岩与软的石灰岩，冻土、无烟煤，普通的泥灰岩，破碎的砂岩，胶结的卵石和砂砾、掺石土以及各种不坚硬的页岩，致密的泥灰岩。相当硬的岩石， f=46。如：硬质粘土页岩，不坚硬的砂岩和石灰岩，软的砾石，砂质页岩，片状砂岩，普通砂岩，

25、铁矿石。硬岩石， f=810。如：坚硬的石灰岩，不硬的花岗岩，硬的砂岩，硬大理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 14 页石，黄铁矿，白云岩；紧密的花岗岩，花岗质岩石，很硬的砂岩和石灰岩，石英质矿脉，硬的砾岩，很硬的铁矿石。很硬岩石， f=1214。. 坚硬岩石， f=1520。如：很硬的花岗岩，石英斑岩，硅质页岩，最硬的砂岩和石灰岩， 很硬、很致密与韧性最大的石英岩与玄武岩，及其他特坚硬的岩石。实际工作中，可根据岩石分级确定钻眼爆破的各项参数、选择器具等。(三)围岩的分类为了区分在各种岩层中支护的难易程度，并为巷道支护提供

26、科学依据， 将各类岩层按围岩稳定性分为5 类：第类：稳定岩层。整体性和坚硬性良好，构造影响轻微，偶有小断层；层间结合良好，一般不出现不稳定块体。第类： 稳定性较好岩层。为块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构，构造影响较重，有少量断层；结构面较发育，层间结合较好，偶有层间错动和层面张开现象。第类：中等稳定岩层。 层间结合良好的薄层和软硬岩互层结构及碎裂镶嵌结构，构造影响较重； 结构面发育， 层间结合良好， 少数有软弱夹层或泥质充填、层间错动和层面张开现象，但块体间牢固咬合。第类：稳定性较差岩层。岩体结构为碎裂状结构，层间结合不良的薄层、中厚层和软硬岩层结构，散块状结构等。构造影响严重，结构

27、面发育，层间结合不良，多数夹泥，层间错动明显，多数为断层破碎带或风化带等。第类：不稳定岩层。散体状结构，构造影响很严重，多数为破碎带、严重风化带。块体间多数为泥质充填，甚至呈石英土状或土夹石状等。根据围岩的稳定性程度分类，选择不同用途、服务年限和断面巷道的支护类型和参数，以及在巷道掘进中制定加强顶板管理的措施。第二节井田开拓一、井田及其再划分在地质运动中，由于炭质物的沉积而形成大面积的含煤地带，这些含煤地带称为煤田。 煤田的面积可达数十到数千平方公里，储量可达数百亿吨， 煤层数目也有的多至几十层， 层间距也从几厘米至数十米或百余米以上不等。如果由一个矿井来开采这样大且埋藏特征多变的煤田，不但在

28、经济上不合理， 在技术上也是不可能的。因此，在开发煤田时，特别是开发大煤田时，应当把煤田划分为若干井田来开采。这样划规一对矿井开采的那部分煤田称为井田。煤田划分为井田后，每一个井田的范围仍然很大，还需要把井田划分为许多更小的部分，以便有计划按照一定顺序开采。( 一) 井田划分为阶段和水平当开采倾斜或部分缓倾斜煤层时，通常在井田范围内， 沿倾斜方向按一定标高将井田划分成若干条带，每个条带称为阶段。阶段走向长度等于井田的走向长度；阶段垂高一般为150250m ；阶段设有阶段运输大巷和阶段回风大巷，每个阶段有独立的运输和通风系统。巷道和硐室一般布置在某一标高的水平面上，这一水平面简称为水平。设有井底

29、车场及主要运输大巷的水平称为开采水平，设有主要回风巷道的水平称为回风水平。水平常用水平标高、开采顺序和用途来表示。根据煤层赋存条件， 一个井田可以用一个水平开采， 或者用几个水平开采。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 14 页前者称为单水平开拓，后者称为多水平开拓。单水平开拓是用一个开采水平把井田沿倾斜划分为两个阶段。在水平以上的阶段，称为上山阶段，采出的煤炭向下运到开采水平。在水平以下的阶段，称为下山阶段，采出的煤炭向上运到开采水平。单水平开拓一般用在煤层倾角较小(16以下 ) ，倾斜长度也比较小的井田； 多水平开拓是用

30、两个以上开采水平开采整个井田，一般用于煤层范围较大的井田。( 二) 阶段内的划分阶段内的划分一般可分为3 种方式，即分区式、分段式和分带式。1分区式在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干块段，每一块段称为一个采区。采区的斜长即阶段斜长。 阶段的斜长往往很大， 有时长达 10001500m 。在这样的斜长范围内， 通常再沿煤层倾斜划分成若干长条部分，每一个长条部分称为区段。每一个区段布置一个采煤工作面，区段的斜长等于采煤工作面长度加上区段平巷和区段煤柱宽度。2分段式在阶段范围内不再划分采区， 而是沿煤层的倾斜方向将煤层划分成若干个走向条带，每个条带布置一个采煤工作面。 采煤工作面沿走向方向由井田中

31、央向井田边界推进， 或者由井田边界向井田中央连续推进。分段的倾斜长度和区段斜长相同，分段的走向长度等于井田走向全长。分段式与分区式比较， 减少了采区上 (下)山及其硐室的工程量， 采煤工作面可以连续推进，减少了搬家次数；采煤工作面数量少，生产系统简单。但分段式布置方式易受地质条件限制。3分带式在阶段内沿煤层走向将阶段划分若干个倾斜条带，每个条带布置12 个采煤工作面，在分带内采煤工作面沿煤层倾斜方向( 仰斜或俯斜 ) 连续推进。分带式布置的优点是巷道布置简单，掘进工程量少，投资少，建井期短，见效快。主要缺点是倾斜巷道长，掘进比较困难，掘进效率低，下山开采时掘进工作面生产环境差。( 三) 井田划

32、分为盘区或区域在开采倾角较小的近水平煤层时，按标高划分井田已无实际意义。这时，沿煤层主要延展方向布置水平大巷，主要水平大巷两侧划分成若干个采掘区，每一个采掘区叫做一个盘区。 每个盘区类似于采区， 有独立的运输系统和通风系统。近年来，为了实现采煤现代化，合理集中生产，在地质条件好的地方，将井田范围有意加大，走向长度可达数十公里，倾斜长度也可达lOkm以上。为了合理开发煤炭， 将井田划分为不同的几个区域， 各区域有自己独立的通风和辅助提升系统， 共用一个运输系统， 称为分区域开拓。 区域可按井田划分方法继续细分。二、井田开拓方式在井田范围内，从地面向地下开掘一系列巷道进入煤层，为开采水平服务所进行

33、的井巷布置和开掘工程，称井田开拓。这些井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系称为开拓方式。开拓方式的内容包括通到地下的井硐形式、水平数目以及阶段内的布置方式等。无论哪一种井硐形式， 都可用单水平或多水精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 14 页平开采，以及分区式、分段式或分带式布置。所以，通常按井硐形式把井田开拓方式分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓。( 一) 斜井开拓在埋藏较浅的缓倾斜煤层中，可以用斜井开拓。常用的斜井开拓方式有片盘斜井开拓和多水平分区式开拓。1井巷开掘顺序在井田走向中央，从地面沿煤层底板岩层开掘一

34、对斜井。 两井相距 3040m 。主、副井掘到第一阶段下部边界( 第一水平 ) ，开掘井底车场， 然后向井田两翼开掘阶段运输大巷， 阶段运输大巷开在岩层中。 同时在井田上部边界中央开掘回风井，当回风井掘至回风水平后， 沿底板岩层向井田两翼开掘回风大巷，然后用回风石门与煤层联系。当阶段运输大巷开掘到采区的中部位置时，开掘采区石门进入煤层，然后沿煤层掘进运输上山和轨道上山。待上山掘到回风水平后，与回风石门连通，形成通风系统。 随后，在区段内掘进区段运输平巷以及开切眼，并安装设备准备回采。2生产系统采煤工作面采出的煤炭，经区段运输平巷、运输上山运至采区煤仓，在阶段运输大巷中装车， 电机车牵引煤车至井

35、底车场，把煤卸入主井煤仓后， 由主井提至地面。材料和设备由副井下放至井底车场，经运输大巷、采区石门、轨道上山和区段回风平巷， 运至采煤工作面。 副斜井内使用绞车运输材料和矸石。主斜井的提升设备种类较多，当矿井产量不大时，可用绞车( 串车提升，井筒倾角不大于 25) 或无极绳绞车 ( 井筒倾角不大于 15)；当矿井产量较大时， 采用带式输送机 ( 井简倾角不大于17)或箕斗 (井筒倾角不大于35)。近年来，一些大型斜井，在井筒中使用钢丝绳胶带输送机，这种输送机的运输量大(每小时可达 1000t) ，运输距离长，还可乘坐人员。带式输送机的不断发展为斜井开拓开辟了广阔的前景。为了供给井下人员呼吸的空

36、气，排除井下的有害气体，在回风斜井的风硐出口装有主要通风机。 一般情况下， 多利用副井作进风井， 如果采用装有带式输送机 (或箕斗 ) 的主井作进风井， 必须有可靠的降尘措施， 以防止风流扬起大量煤尘。新鲜风流经副井、井底车场、阶段运输大巷、轨道上山、区段运输平巷到达采煤工作面；乏风经区段回风平巷、采区回风石门、阶段回风巷大巷、回风斜井和风硐，由通风机排至地面。( 二) 立井开拓当井田埋藏很深时， 如果采用斜井开拓， 则井筒长度过大， 维护比较困难，井筒的提升能力除用带式输送机外将受到限制；或者，煤层埋藏虽不深， 但上覆岩层中有很厚的流砂层或表土，开凿斜井困难时， 也不宜采甩斜井开拓。 这时，

37、就需要采用立井开拓。在井田走向的中央，向地下开掘一对立井。主井用来提升煤炭，提升设备一般采用箕斗；副井用来提升矸石、运送材料和升降人员，提升设备为罐笼，此外，副井还作为入风井。 当井筒掘至第一水平标高后， 开掘井底车场及主要运输大巷，进行采区 (盘区) 的准备工作，其内容与斜井开拓基本相同。立井开拓根据地形地质条件可分为单水平上下山开拓、多水平上下山开拓精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 14 页等。立井开拓的适应范围广， 因而是广泛采用的一种开拓方式。但立井井筒的施工技术比较复杂，钢材消耗量也大，建井费用高，施工速度慢。

38、( 三) 平硐开拓在山岭和丘陵地区，可以直接从地表采用水平大巷进行开拓，这时的水平大巷叫做平硐。根据地表地形和煤层埋藏条件，垂直和斜交煤层走向开掘的平硐，分别称之为垂直平硐和斜交平硐；沿煤层走向开掘的平硐称为走向平硐。采用平硐开拓时，可以在某一标高开掘一条或一对平硐，建立一个开采水平，实行平硐上下山开拓。如果井田斜长较大，特别是在倾斜、急倾斜煤层中开采平硐水平以下部分时， 应当考虑设置辅助水平， 用暗井或溜煤井与平硐水平相联系。当井田倾斜长度过大时，若地形允许，也可以在不同的标高分别开凿平硐并设置开采水平， 这种开拓方案， 称为阶梯式多平硐开拓。 每个平硐都可以构成独立的生产系统， 也可以将上

39、平硐的煤炭下放到下平硐再运出硐外，或者将上平硐的煤炭先运出硐外，再顺山坡溜放到下平硐的储煤仓中。与斜井、立井开拓相比，平硐开拓是在技术上简单、经济上便宜的一种开拓方式。因为煤炭从平硐直接运出，矿井生产系统简单，生产能力大，运输及排水以及通风等费用低， 是煤矿开拓方式的首选。 但平硐开拓只适用于山岭起伏的地区。( 四) 综合开拓井田开拓中，通常主副井都是采用一种井硐形式。在某些具体条件下，采用单一的井硐形式不能满足通风、安全、辅助提升等不同需要， 或在技术上有困难，经济上又不合理时，可以根据地质条件，结合地面布置，采用不同的井硐形式进入煤体， 这种开拓方式叫做综合开拓。 常见的综合开拓方式有平硐

40、与立井、斜井与立井、平硐与斜井等。在实际应用时，应结合具体条件，综合全面考虑，使每种井硐的优越性得到充分发挥。由于矿井瓦斯大，所需风量大，但平硐较长，通风阻力大，为保证矿井通风需要，另开凿了进风立井和回风小斜井，同时立井还可作为平硐以下水平开采时的提升井，将煤提至主平硐运出地面。三、采区巷道布置方式采区巷道布置根据煤层地质条件和所用采煤方法的不同有不同的布置方式。( 一) 走向长壁采煤法的采区巷道布置走向长壁采煤法的采区巷道布置有双面采区和单面采区两种方式。双面采区的特点是采区上山 (或下山 ) 布置在采区中部， 采区走向长度较大， 在采区上(下)山两侧分别布置回采工作面，采区上( 下) 山为

41、两翼的回采工作面服务。1单一煤层采区巷道布置单一煤层一次采全高的采区巷道的掘进顺序是：在采区运输石门靠近煤层处开掘采区下部车场， 由下部车场向上沿煤层开掘轨道上山和运输上山，两条上山相距 20m ，掘到采区上部边界与上部车场及采区回风石门连通。然后在第一区段下部掘出中部车场， 并由此掘进两翼的轨道平巷和运输平巷，轨道平巷超前运输平巷 5060m ，沿走向每隔 5060m掘联络巷，到采区边界掘开切眼。与此同时， 在采区上部边界， 从上部车场向两翼开掘轨道回风平巷。在布置回采工作面巷道的同时， 应开掘出采区煤仓、 变电所和绞车房等巷道及硐室。这精选学习资料 - - - - - - - - - 名师

42、归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 14 页些巷道及硐室构成了采区的生产系统。随着第一区段的回采， 应及时开掘第二区段的中部车场、轨道平巷、 运输平巷及开切眼，保证工作面能够及时接替生产。2近距离煤层群的联合采区巷道布置当采区内煤层层数较多， 距离较近， 可采用共用上 ( 下) 山，上下区段同时开采的巷道布置方式。近距离煤层群联合采区巷道布置顺序是：(1) 在阶段下部采区石门处开掘下部车场的材料车场绕道和装车站绕道，在阶段上部开掘上部车场及第一区段回风石门，并与采区总回风道相通。(2) 采区内煤层总厚度大，故将轨道上山和运输上山均布置在煤层的底板岩层中，运输上山距煤层15m左

43、右，轨道上山距煤层1820m 。为了利于通风，在煤层中布置一条通风行人上山，该巷下部与运输大巷连通， 上部通过小石门与绞车房连通。 为开采靠近大巷各区段， 开掘一条 ( 下)回风上山与有关回风巷道连接；运输上山上部连接采区煤仓，下部与采区石门连通。(3) 在各区段下部，布置中部车场后，开掘回风斜巷和溜煤斜巷，贯通所有的开采煤层。接着开掘区段开采煤层的运输平巷和回风平巷双巷掘进，每隔一定距离由联络巷贯通。在阶段上部第一区段的回风小石门内，开掘煤层回风平巷， 各煤层回风平巷均为单巷掘进。掘至采区边界后，开掘开采煤层的开切眼。(4) 在相应的地点开掘采区煤仓、绞车房、变电所和压风机站。( 二) 倾斜

44、长壁采煤法巷道布置当煤层倾角在 10以下，可俯斜或仰斜布置倾斜长壁工作面，也就是自水平大巷按回采工作面长度的要求，每隔一定距离沿煤层倾斜向上 (或向下 ) 开掘工作面左右两侧的运输巷道和回风巷道，直至开采水平的上 ( 下) 部边界。当开采厚煤层或近距离煤层群时，运输巷道及回风材料巷道服务于几个分层或数层煤时， 其集中巷道同样可布置在煤层底板岩石或煤组下部适合的薄及中厚煤层中，而平行集中巷道在煤层中布置超前斜巷，构成工作面的巷道系统。当煤层赋存平缓，倾角一般在8以下，矿井倾斜长度不大时，采用倾斜长壁巷道布置方式比较适宜。当煤层顶板破碎、 淋水较大时， 回采工作面采用仰斜推进；当煤层片帮严重，瓦斯

45、含量较大时，宜采用俯斜推进。此外，在选择回采工作面推进方向时， 还必须结合回风大巷所在位置，作统一安排。 从有利于工作面的通风和运输， 回风巷道的易于维护考虑， 回采工作面一般都应向回风大巷方向推进。( 三) 急倾斜煤层开采采区巷道布置开采急倾斜煤层的矿井，一般采用立井多水平采区石门开拓方式。采区走向长度较短，单翼采区一般200300m ，双翼采区为 400600m ，阶段垂高为100150m 。采区巷道布置和缓倾斜、倾斜煤层的采区相比有如下特点：采区内上山数目多，采用重力运煤，上山装备比较简单，区段内联系比较简单；沿煤层开掘的巷道倾角大，常称为立眼，采区上山称作上山眼。采区上山眼( 采区上山

46、 ) 在煤层中沿倾斜布置，各上山眼间的距离主要根据安装通风和防尘设施( 如风门、防尘挡板 ) 的需要确定，一般为1015m 。在满足安全生产的情况下，应尽可能缩小上山眼之间的距离，以减少煤柱损失。采区上山眼至少由3条组成一组，包括溜煤眼、材料眼和行人眼。为了保证行人安全，将行人眼每精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 14 页隔 1015m用联络道贯通。如果是几个煤层联合布置，由于有穿层联络石门的掘进工程，增加了排矸工作量 ，因此要增设排矸上山眼。各上山眼可以根据情况分别布置在几个煤层里。通常布置方式可分为区段集中石门、煤层

47、平巷布置和区段集中平巷、分段石门布置两种。四、巷道分类与巷道掘进工程图( 一) 矿井巷道分类在地下开采中所开掘的一系列巷道，按其作用和服务范围，可以分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道3 类。为全矿井、 一个水平或两个以上采区服务的巷道叫做开拓巷道； 为一个采区服务的巷道叫做准备巷道；直接为一个采煤工作面服务的巷道叫做回采巷道。矿井巷道通常根据其用途命名，如运输大巷、回风大巷等。1开拓巷道(1) 平硐：从地面进入煤层的水平巷道。(2) 斜井：从地面进入煤层的倾斜巷道。(3) 立井：从地面进入煤层的垂直巷道。(4) 井底车场：井下主要运输巷道和井筒连接处的一组巷道和硐室的总称。(5) 石门：没有出口

48、直接通到地面，与煤层走向垂直或斜交的水平岩石巷道，如运输石门、进风石门、回风石门等。(6) 大巷：为整个开采水平或阶段服务的水平巷道，如运输大巷，总回风巷等。开掘在岩石中的称为岩石大巷；开掘在煤层中的称为煤层大巷。(7) 风井：主要供通风用的井筒，风井井口装有通风机。2准备巷道(1) 采区上 ( 下) 山：为采区服务、从运输大巷向上( 下) 开掘的倾斜巷道。(2) 采区车场：采区中用来调车的巷道。根据车场在采区内位置的不同，它可分为上部车场、中部车场和下部车场。(3) 采区煤仓：为一个采区暂时贮存煤炭用的垂直或倾斜巷道。(4) 区段石门：连接区段平巷和采区上(下)山的石门。3回采巷道(1) 区

49、段运输平巷：布置在区段下部，沿走向在煤层中开掘的水平巷道，一般在其中铺设输送机， 向外运送采煤工作面采出的煤炭，并作为采煤工作面的进风巷。(2) 区段回风平巷： 布置在区段的上部， 沿走向在煤层中开掘的水平巷道。一般铺设轨道， 为采煤工作面运送设备和材料。 采煤工作面的污浊风流从这里排出。(3) 开切眼：在采区边界或上( 下) 山附近，由区段运输平巷沿煤层倾斜向上掘进，连通区段回风平巷的一条倾斜巷道，是采煤工作面的起始位置。 直接进行采煤的工作空间称为采煤工作面，又称为采场。 它随采煤工作的不断进行而向前移动。原有的工作空间随即变为废弃的采空区。(二)巷道掘进工程图为保证巷道施工质量、确保作业

50、人员的施工安全及遇到灾害时能及时避灾，在巷道施工过程中，作业人员必须熟悉和掌握一定的施工图。巷道掘进与支护常用的工程图有：巷道平面布置图、 巷道断面图、 巷道预测剖面图、设备布置示意图、最大、最小控顶距平剖面图、炮眼布置图、避灾路线精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 14 页图等。复习思考题1煤层的空间位置如何表示?2煤层的顶底板一般由哪几部分组成?3断裂构造对巷道掘进有哪些影响?4岩石的变形有哪几种形态 ?5巷道围岩分类的目的是什么 ?6井田开拓方式有哪些 ?7矿井巷道如何进行分类 ?8常用巷道掘进施工图有哪些？精选学习