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煤矿开采方法自学指导书

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39

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模块一 井田开拓
课题一 井田划分及井型确定
一、井田概念
划分为一个矿井开采的那一部分煤田，称之为井田（或矿田）.
井田走向长度的规定一般是：小型不少于1500m；中型不少于4000m；大型矿井不少于7000m。
二、井田划分为阶段和水平
1．阶段概念
在开采急倾斜煤层或倾斜煤层时，在井田范围内，沿着煤层的倾向,按预定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分,每一长条部分称为一个阶段，
2．水平概念
阶段与阶段之间是以水平面分界，分界面的标高即为水平。正在开采的水平称为生产水平，设置回风大巷的水平称为回风水平，正在开拓延伸的下水平高程称为开拓延深水平。
（二）阶段内的布置方式
1．采区式布置
2．带区式划分
3. 分段式布置
（三）井田划分为盘区
采区采出率：薄煤层不低于85％，中厚煤层不低于80%,厚煤层不低于75％,采用水力采煤的采区采出率不低于70％.
采煤工作面采出率:薄煤层不低于97％,中厚煤层不低于95％，厚煤层不低于93％。
采区采出率：薄煤层不低于85％，中厚煤层不低于80%，厚煤层不低于75％，采用水力采煤的采区采出率不低于70%。
采煤工作面采出率：薄煤层不低于97％,中厚煤层不低于95%，厚煤层不低于93%。
二、矿井生产能力确定
1．矿井生产能力概念
2．井型的概念及其划分
（1）井型的概念 （2）井型的划分
① 大型矿井：矿井设计能力为120万t/a、150万t/a、180万t/a、240万t/a、300万t/a、400万t/a、500万t/a的矿井.500万t/a及其以上的矿井又称特大型矿井.
② 中型矿井：矿井设计能力为45万t/a、60万t/a、90万t/a。
③ 小型矿井：矿井设计能力为30万t/a以下的矿井。
（2） 采区巷道冒顶后，造成行人、通风困难,由于经济上或技术上的不合理没有必要另开巷道，从而损失的煤量。
三、矿井服务年限
1．服务年限T的计算：
课题二 开 拓 方 式 确 定
任务1 井田开拓方式
一、井田开拓方式
1．立井开拓
立井开拓是我国广泛应用的一种开拓方式,立井开拓可分为单水平和多水平开拓。
立井开拓方式分析。
2．斜井开拓
斜井开拓井筒施工相对简单，在我国应用很广。斜井开拓有多种不同的形式.在煤层倾角较大,井田划分为阶段，多采用集中斜井开拓。
斜井开拓方式分析。
3．平硐开拓
平硐开拓是最简单、最方便的开拓方式。我国一些地形为山岭、丘陵的矿区，在煤层赋存符合要求时，多采用平硐开拓。
4、综合开拓：主副井筒采用不同的开拓方式.
二、井筒（硐）形式分析及选择
1。 平硐开拓优点
（1）井下出煤不需提升转载即可由平硐直接外运，因而运输环节和运输设备少、系统简单、费用低;
（2）平硐的地面工业建筑较简单，不需结构复杂的井架和绞车房;
（3)不需设井底车场,更无须在平硐内设水泵房、水仓等硐室，减少许多井巷工程量；
（4)平硐施工条件较好，掘进速度较快，可加快矿井建设；
（5）平硐无须排水设备，对预防井下水灾也较有利。
2．斜井开拓的优缺点
斜井与立井相比，井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，初期投资较少，建井期较短；
（2）斜井的缺点
与立井相比，斜井的缺点是：,斜井比立井长得多；斜井井筒维护费用高；采用绞车提升时，提升速度较低、运输能力较小、斜井井筒断面小，通风阻力过大；当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复杂，有时难以通过。
（3）斜井的主要适应条件
井田内煤层埋藏不深、表土层不厚、水文地质情况简单、井筒不需特殊法施工的缓斜和倾斜煤层，一般采用斜井开拓。
3．立井开拓的优缺点
（1）立井开拓的优点
立井开拓的适应性很强,一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯．水文等自然条件的限制,由于井筒短,通风阻力较小，对深井更为有利。
（2）立井开拓的缺点
立井开拓缺点与斜井优点相对应.
因此，当井田的地形地质条件不利于采用平硐或斜井时，都可考虑采用立井开拓。
任务2 井田开拓基本问题
一、开采水平划分及阶段垂高的确定
(一)阶段垂高的确定
合理确定阶段垂高,主要考虑以下要素：
1．开采水平服务年限
2．采、掘、运机械化程度
3．煤层赋存条件和地质构造
4．吨煤建设投资和生产费用
(二）开采水平的划分
二、下山开采的应用
(一)上、下山开采的比较
下山开采与上山开采的比较指的是利用原有开采水平进行下山开采与另设开采水平进行上山开采的比较.
(二)下山开采的适用条件
下山开采的适用条件可分为基本条件和特殊条件。
1．下山开采的适应基本条件
（1）对倾角小于16‘的缓斜煤层,
（2）煤层瓦斯含量较小及瓦斯涌出量不大。
(3)采区涌水量不大。
2．在下列特殊条件下，也可考虑采用下山开采
（1)对于煤层倾角不大，采用多水平开拓的矿井，开拓延深后提升能力降低的。
(2）由于开采强度加大。水平服务年限缩短，造成水平接替紧张，可布置一个或几个下山采区。
（3)当井田深部受自然条件限制。
三、运输大巷
担负开采水平或一个阶段运输任务的水平巷道称为运输大巷。
（一）运输大巷的布置方式
运输大巷的布置方式有分层大巷、集中大巷和分组集中大巷三种。
1．分层运输大巷
2．集中运输大巷
3．分组集中大巷
各类大巷的主要特点与适应条件分析
（二）运输大巷的层位
1．煤层大巷
2．岩石大巷
回风大巷
回风大巷一般是设置在阶段的上部水平，是为全矿井或矿井一翼回风服务的水平巷道.
四、开采顺序
一）沿煤层走向的开采顺序
沿煤层走向的开采顺序包括采区间和采区内采煤工作面的开采顺序与推进方向。
1．采区开采顺序
采区间沿走向的开采顺序有两种，
采区前进式开采顺序；采区后退式开采顺序。
2．采区内采煤工作面的推进方向
采煤工作面的推进方向也分为前进式与后退式两种。
(1)前进式。 （2)后退式。
二)沿煤层倾斜方向的开采顺序
(1）下行式。（2）上行式.
三)煤组及煤层间的开采顺序
先上后下逐次开采的下行开采顺序，由下而上的上行开采为上行开采
任务3 井底车场
一、井底车场形式及选择
（一)固定式矿车运煤时井底车场形式
1．环行式井底车场
1）立井环行式井底车场
（1）立井卧式环行井底车场
（2 ）立井斜式环行井底车场。
2)斜井环行式井底车场
2．折返式井底车场
折返式井底车场的特点是空、重列车在车场内同一巷道的两股线路上折返运行，从而可简化井底车场的线路结构，折返式车场可分为梭式车场和尽头式车场。
（1）立井折返式井底车场
（2)斜井折返式井底车场
(二)底卸式矿车运煤井底车场
当采用底卸式矿车运煤时，为了卸煤，要在井底车场内设置卸载站。
二、井底车场线路与硐室布置
井底车场由设有运输线路的巷道和硐室两大部分组成。
（一)井底车场的线路
车场线路主要分为存车线、调车线、绕道回车线、辅助线路等。
1．储车线：（1）主井空、重车线；(2)副井空、重车线
2．调车线
3．绕道回车线
4．辅助线路
(二）井底车场的主要硐室
井底车场的硐室分为主井系统硐室、副井系统硐室和其他硐室.
1．主井系统硐室
2．副井系统硐室
3．其他硐室
三、调车方式及生产能力确定
（一）井底车场调车方式
1． 顶推调车法
2．甩车调车法
3．专用设备调车法
（二）井底车场通过能力的计算
井底车场通过能力可按下式计算：

N=×105 万吨/年
任务实施
按比例画出井底车场巷道布置平面图。设定列车进入井底车场的平均间隔时间,计算出井底车场的通过能力；验算是否满足矿井生产能力要求。
任务4 开采水平延深
一、矿井延深的原则和要求:
二、矿井开拓延深方案
1．直接延深原有井筒
2．暗井延深
3．直接延深一个井筒，暗井延深一个井筒
4、新开一个井筒、延深一个井筒
5．深部新开立井或斜井集中延深
分析五种基本方法主要适用性，平煤主要采用方式。
三、生产水平过渡时期的技术措施
(1）利用通过式箕斗两个水平同时出煤。
（2)将上水平的煤经溜井放到下水平，主井在新水平集中提煤。
（3）上水平利用下山采区过渡。
(4)利用副井提升部分煤炭。
可采用下列排水方式：
（1）一段排水，上水平的流水引入下水平水仓，集中排至地面；
（2)两段分别排水，两个水平各有独立的排水系统直接排至地面；
（3)两段接力排水,下水平的水排到上水平水仓，然后由上水平集中排至地面；
(4)两段联合排水，上下两个水平的排水管路联成一套系统，设三通阀门控制，上、下水平排水分别使用,两个水平的涌水均可直接排至地面。
任务实施
1．结合所设计矿井实际条件，选择确定矿井的延深方案。（可提出不同方案,进行的技术分析与简单经济比较)
2．制定水平过渡期间的提升运输、通风与排水的技术措施.
自测题
一、填空
1、矿井巷道按其服务范围分为 ， ， .
2、阶段内的布置方式主要分为 ， ， 。
3、井田走向长度的规定值是 ， ， 。
4、井底车场线路组成主要包括 , , 。
5、运输大巷的布置方式主要分为 , ， .
6、井底车场的基本类型分为 ， .
7、写出中、大型矿井系列值 ， 。
8、采区内煤炭损失主要包括： , , 。
9、井底车场副井的主要硐室有 ， ， , 。
10、斜井开拓主要类型分为 ， ， .
11、目前矿井按什么条件计算生产能力 ， 。
12、矿井开采水平、采区、工作面接替要求是 , ， 。
13、矿井延深过渡期排水措施有 , , 。
14、采区煤炭采出率的规定值分别是 ， ， 。
15、矿井开拓方式可分为： ， , ， 。
二、判断
○ ○ ○ 密 封 线 外 不 得 答 题 ○ ○ ○
○ ○ ○ 密 封 线 外 不 得 答 题 ○ ○ ○
1、井田划分为盘区后即可布置工作面进行开采。 ( ）
2、带区布置方式，工作面回采平巷是沿煤层走向方向布置。 （ )
3、立井开拓适应能力较强,是井田开拓时首先考虑采用的开拓方式.( ）
4、矿井设计可采储量是井田范围内的全部煤炭储量之和. （ ）
5、近水平煤层斜井开拓,斜井布置多从顶板穿入煤层。 （ ）
6、井底车场的通过能力，要大于矿井生产能力30％～50%。 （ ）
7、我国工作面开采目前主要是采用前进式开采方法。 （ ）
8、采区接替的要求是必须提前10~15天完成主要设备安装。 （ ）
9、大型矿井井田走向长度要求必须大于7Km以上. （ ）
10、平煤集团矿井延深主要采用暗井延深方式。 （ ）
11、运输大巷布置在煤层中,便于控制巷道方向与坡度。 （ ）
12、综合开拓大型矿井多采用主立井，副斜井的布置方式。 （ )
13、区段内布置采煤工作面，工作面的长度就等于区段的长度。 ( )
14、矿井投产三年后，都可进行技术改造，增大矿井生产能力. （ ）
15、大型矿井工业广场占地面积系数一般取小值。 （ ）
三、名词解释
1、阶段
2、综合开拓
3、分组集中大巷
4、回采煤量
5、 下山开采
6、矿井生产能力
四、问答题
1、矿井开拓的主要任务有哪些?
2 、分析立井、斜井开拓的主要特点？在什么条件选用斜井开拓?
3、分析上、下山开采的主要特点，说明下山开采主要适应条件。
4、矿井的延深方案有哪些？过渡期间提升、通风需采取哪些措施,保障正常生产.
模块二 准备方式
课题一 采区式准备
任务一 采区上山巷道布置
一、采区准备基本概念
（一）采区巷道的组成
采区巷道主要是指采区内的准备巷道和回采巷道。根据巷道的不同作用和性质，采区巷道主要分为五大类：
1．为各区段服务的上山（或下山）巷道。包括运输机上（下）山和轨道上（下）山。在一些特定条件下,采区还需设置专用的回风上（下)山等.
2．直接为采煤工作面服务的回采巷道。即用于采煤工作面运煤和进风的区段运输平巷,用于回风和运料的区段回风平巷和开始布置的工作面开切眼、中间眼等。
3．采区车场。上山连接运输大巷、区段平巷与采区上（下）山联系的称采区的车场,采区的车场依据位置分为上部、中部和下部车场。
4．采区硐室.采区的硐室主要包括采区的煤仓、绞车房和变电所，采用下山开采时,下山采区还必须在采区下部设置水仓和水泵房。
5．联络巷。附属于上述各类巷道之间的一些巷道称为联络巷。
（二）采区巷道布置的形式及要求
1．按煤层赋存条件，分为采区式、盘区式和带区式准备
2．按采区开采煤层的范围，分为上山采(盘）区与下山采（盘）区准备
3．按采区上(下)山布置位置，分为单翼采区和双翼采区
4．按采区开采煤层数目,分为单一煤层准备和多煤层联合准备方式。
二、采区巷道布置
（一）单一煤层采区巷道布置
将该采区沿倾斜方向划分为三个区段,按双翼采区布置,采用一次采全厚的采煤方法，即单一煤层走向长壁采煤法。
（二）近距离多煤层采区巷道布置
（三）厚煤层（倾斜分层）采区布置方式
“分层同采”； “分层分采"。
任务实施
根据开拓模块所设计的采区位置，按1︰1000或2000的比例,绘出采区开采范围的平面图，结合采区开采范围内的钻孔资料，画煤层底板等高线，绘制出采区地煤层底板等高线图。计算采区的煤炭储量，根据选择的开采工艺方式,确定采区的生产能力与服务年限。依据采区所开采的煤层赋存条件和不同准备方式的特点与适应性,确定设计采区采用的准备方式.根据选择的准备方式，首先做出采区上山预计位置的煤层剖面图。提出采区上山的不同布置方案，进行技术比较确定采区上山的布置方式。
任务二 巷道布置分析
一、采区上山布置分析
（一）采区上山的位置
（二）采区上山之间的相互关系
(三) 采区上山的数目
每个采区至少要保证有两条上山。
《煤矿安全规程》明确规定:煤与瓦斯突出采区、煤炭自然发火危险性较大的采区、煤层层数多的煤层群集中联合布置的采区,厚煤层分层开采生产能力大的采区，都需要有专门设置的回风上山.在生产能力较大,经常出现上、下区段同时生产，需要简化通风系统的采区；集中运输上山和轨道上山均布置在底板岩层中，需要探清煤层赋存情况或为提前掘进其他采区巷道的采区，或需要专用泄水巷道的采区增设的上山一般可专作运煤或通风用，也可兼作行人、辅助提升用。服务年限不长的上山,多数可沿煤层布置，以便减少掘进费用，并起到探清煤层变化情况的作用。布置三条以上上山.
（四）采区上山的布置方式
1．一煤一岩上山; 2．两岩石上山; 3．两煤层上山
4、两岩一煤上山； 5、三条岩石上山
二、区段平巷布置分析
（一）区段平巷布置方式
单巷布置；双巷布置
(二）区段巷道的护巷方式
区段巷道的护巷方式分为煤柱护巷与无煤柱护巷。
(三）受构造影响区域的区段平巷布置方式
任务实施
通过前面的分析我们了解到，选择上山布置方式时,主要是根据煤层赋存条件、周边采动影响及煤矿生产与安全的需要等因素来确定其位置、数目和相对关系。定区段平巷布置方式时，除考虑上述因素外，还必须满足采煤工艺的需求.随着采煤机械化程度的提高，采区巷道断面也在逐步增大。目前，新的综采设备已经成功的实现了大采高一次采全厚，采高以达到5。5m以上,所以，只要条件允许,就应大力推广一次采全厚的单一走向长壁综合机械化采煤技术。若条件不适宜，则应采用一般综合机械化分层开采或放顶煤开采。因此，在选择采区上山布置方式和区段平巷布置方式时，必须符合这些新技术的需求。
任务三 采区车场形式选择
一、采区上部车场的形式
（一)采区上部平车场
顺向平车场;逆向平车场，
（二)采区上部甩车场
采区上部甩车场的形式如图2—1-6,车场布置形式和中部车场基本相同，
二、采区中部车场的形式
采区中部车场用于轨道上山中部与区段平巷之间的连接.采区中部车场一般为甩车场，上山倾角小,采用无极绳运输时，可布置为平车场.
按甩车场的甩车方向，单钩提升甩车场可分为单向甩车场和双向甩车场.按甩人地点的不同，车场形式又可分为绕道式、石门式和平巷式三种。
1．甩入绕道式中部车场
轨道上山布置在煤层中采区中部车场可采用甩入绕道布置形式，
2．甩入石门式中部车场
当采区为煤层群联合布置，轨道上山布置在下部煤层中或煤层底板岩层内时,采区中部车场一般采用甩入石门布置形式,
3．甩入平巷式中部车场
当轨道上山在煤层布置,运输机上山不在同一层位时,中部车场一般是采用直接甩入平巷的布置形式，甩入平巷式采用双向甩车布置方式较多。
三、采区下部车场
（一）大巷装车式采区下部车场。
(二）石门装车式下部车场
(三）绕道装车式下部车场
绕道装车式车场是在运输大巷的一侧,开掘与大巷相平行的巷道作为采区下部装车站,运输上山通过煤仓与绕道联系。在大巷另一侧布置材料车场甩车道和绕道，轨道上山则通过材料车场甩车道和绕道与大巷相联.如图2-1—13所示。
任务实施
1．采区上部车场
由于甩车场具有通过能力大，调车方便,劳动量小、安全性好等优点，当轨道上山沿煤层布置时，为减少岩石工程量，可尽量考虑选择采用甩车场布置形式。
2．采区中部车场
采区中部车场甩入地点，轨道上山在煤层中布置时，主要采用甩入平巷或绕道布置形式；当轨道上山在煤层底板岩层中布置时，采区中部车场只有采用甩入石门布置形式才能进入煤层.
3．采区下部车场
辅助提升材料车场，其绕道的位置主要是根据煤层倾角决定.倾角小时可采用底板绕道布置方式，倾角较大时一般都采用顶板绕道的布置方式。
课题二 盘区式准备
任务一 上(下)山盘区式准备
煤层倾角在8°以下煤层为近水平煤层.
盘区式准备可分为上(下）山盘区式准备和石门盘区式准备。
一、盘区内区段划分
盘区倾斜长度1000m，考虑矿井生产能力等方面限制因素，沿倾斜方向划分为六个区段,采用两两对拉布置,采煤工作面的长度一般保持在150m以上。
二、盘区巷道布置及掘进顺序
三、盘区生产系统
1．运煤系统：
2．运料系统：
3．通风系统：
任务实施
在开采近水平薄及中厚煤层群时,通常采用上（下）山盘区联合布置的准备方式进行开采。运输大巷通常布置在下层煤的底板岩层中,总回风巷布置在上煤层中或其顶板岩层中.若条件许可，也可将盘区上（下）山布置在下层煤中。由于上（下)山的坡度小，运输上(下）山一般铺设胶带输送机,在一些中、小型矿井也有铺设刮板输送机或采用无极绳矿车运煤.轨道上（下）山一般采用无极绳轨道运输，也可采用绞车牵引的轨道运输，但须验算轨道上山下放矿车的距离，确保辅助运输系统可靠工作。由于坡度小，轨道上山与大巷之间一般需布置材料斜巷联系,煤层之间材料运输一般也采用斜巷布置方式；煤炭运输则多采用垂直溜煤眼方式联络。
本任务重点是掌握上（下）山盘区联合布置的准备方式的特点和适应性，分析矿井开采条件能否采用上(下)山盘区联合布置的准备方式。也可设置一定条件，进行上（下）山盘区联合布置的准备方式巷道布置训练。
任务二 石门盘区式准备
一、盘区巷道布置及掘进顺序
二、盘区生产系统
（1)运煤系统：
（2）运料系统：
（3）通风系统：三、石门盘区巷道布置分析
采用石门盘区布置时，通常把运输大巷和盘区石门都布置在下层煤的底板岩层中。
采用石门盘区布置时，由于轨道上山坡度很小,空车不易下放，一般采用无极绳运输,用材料斜巷的方式与大巷或石门连接，材料斜巷用串车提升,坡度在25°左右.区段集中运输平巷以溜煤眼和一条25°~30°的进风行人斜巷与盘区石门相联系，区段集中轨道平巷一般以25°～30°的材料斜巷与岩石轨道上山相联系。
四、石门盘区与上（下）盘区的比较及选择
石门盘区布置方式与上（下）山盘区布置方式的差别，主要是将盘区运煤上（下）山的倾斜运输变成盘区石门的水平运输。
上（下）山盘区布置方式的优缺点，不受大巷运输方式限制等优点，为了改善盘区上（下）山的维护条件,
采用岩石上（下）山盘区布置方式,在上(下）山内铺设带式输送机,同时加大盘区煤仓容量，以便提高盘区生产能力。
任务实施
随着井下运输采用胶带运输机连续化运输技术发展，采用上（下）山盘区布置方式将是盘区布置方式的主流
课题三 倾斜长壁开采
一、带区巷道布置
1．单一薄及中厚煤层的相邻带区巷道布置
2． 煤层群相邻带区联合开采的巷道布置。
采用倾斜长壁采煤方法开采倾角较缓的近距离煤层群时，除要掘进必不可少的水平大巷和各煤层的采煤巷道外,还需要开掘煤层之间的联系巷道。
各煤层采煤巷道与水平大巷的联系方式有分层布置和集中布置两种.
3．多分带的带区巷道布置
多分带组成的带区其准备方式的特点是：将阶段划分为若干个开采范围的区域，在各区域内布置多个分带工作面，一般在4~6个或以上.
二、倾斜长壁开采巷道布置分析
1．工作面矿压显现。
2．对开采设备影响.
3．带区车场形式及线路布置
4．带区布置方式选择。
任务实施
结合设计矿井开采基本条件,当倾角较小时，分析采用倾斜长壁开采的可行性.如果设计矿井煤层倾角较大，可设定一个矿井开采基础条件,进行倾斜长壁开采巷道布置练习。通过进行倾斜长壁开采的巷道布置训练，系统掌握倾斜长壁开采巷道布置的特点，熟悉倾斜长壁开采的规律，能够分析倾斜长壁开采适应条件，合理选择倾斜长壁开采巷道布置方式。
课题四 采区设计
任务一 采区设计方案的确定
一、采区设计的依据、程序和步骤
1．采区设计的依据
1)采区地质资料(已批准的采区地质报告）
2）矿井生产技术条件
3）已采采区情况
4）设计遵循的文件及参考资料
采区设计必须符合《煤矿安全规程》、《煤炭工业技术政策》、《煤炭工业设计规范》、上级对设计有关问题的批示及会议记要等。设计参考资料有各种费用参数、标准巷道断面手册、劳动定额手册、材料定额手册、采矿（工程）设计手册、综采技术手册、常用设备手册等
2．采区设计的程序
《煤矿安全规程》第四十八条中规定：“采区开采前必须编制采区设计，并严格按照采区设计组织施工。”采区设计一般分两步进行，首先进行采区方案设计,再进行采区施工设计。
3．采区设计的步骤
（1）掌握设计依据，明确设计任务
(2）深入现场，调查研究
（3）酝酿方案,编制采区设计方案
（4）设计方案审批
（5）编制采区施工设计
（6）采区施工设计的实施与修改
采区设计的内容
采区设计的主要内容是编制采区设计说明书和进行采区巷道布置设计与巷道工程的施工设计图纸绘制的两大部分组成。
1．采区设计说明书
2．采区设计图
三、采区方案设计的方法
1．方案比较法1）设计方案的技术比较
2)设计方案的经济比较
（1)设计方案的提出与技术分析是方案经济比较的基础。
（2)进行经济比较时，主要列入应比较的重要项目的费用。
(3）正确选用各项原始计算数据。各项费用参数的选取应符合比较方案的自然和技术条件。
(4）为了明显地表明各方案的费用差别,应以百分比表示.各方案费用的差额不超过10%的，可以认为经济上是相等的。
（5）一般来说，技术上先进，经济费用低的方案，应确定为最优方案.
2．统计分析法
统计分析法是根据现有矿井生产建设的实际情况,针对需解决的问题进行调查统计，借以分析某些参数之间的关系，某些参数的平均合理值或可取值的范围。统计分析以现有的采区的平均先进的技术经济指标作为设计相类似采区时参考数据等。
3．标准定额法
标准定额法是以规程、规范、规定的形式对开采设计中的某些技术条件或参数做出具体规定，而后根据此规定条件来确定技术方案内的其他参数值。
4．数学分析法
数学分析法通常是以吨煤费用最低的为准则，列出吨煤费用与欲求参数之间的函数关系,用求函数极值的方法求解开采设计方案中某些参数的有利值。数学分析法就是通过函数关系找到总费用达到最低点的参数值.
5．经济—-数学规划法（采区优化设计)
现代应用数学的发展，尤其是电子计算技术的发展，国外逐步发展了经济数学规划法,应用电子计算机解决矿井开采设计的问题。
6．计算机模拟法
电子计算机模拟是对具有量值的客观系统的结构和行为，进行动态模仿,从中得到人们所需要的信息.这种方法不仅用于解决科学研究和生产管理问题，也被用于矿井设计工艺系统和参数的优化
任务二 采区参数的选择
一、采区尺寸
（一)采区走向长度
1．影响采区走向长度的因素
1）地质条件 2）生产技术条件 3）经济因素
2．采区走向长度确定的原则
3．采区走向长度选择
当不受地质条件限制时,使用单体液压支柱的普采采区，其走向长度一般为 1000～1500 m。综采采区双翼布置时，走向长度一般不小于2000m：当采用单翼布置,其走向长度一般不小于1000m；。在一些开采条件比较简单的现代化矿井,有的采煤工作面推进长度已超过3000m，在顶板破碎，巷道维护困难,地质构造复杂或自然发火期较短的煤层以及开采装备水平低的小型矿井,采区走向长度应适当缩短。
（二）采区倾斜长度
当煤层倾角平缓，采用盘区上（下)山布置时，盘区上山长度一般不超过1500m，盘区下山长度不宜超过1000m；采用盘区石门布置时，盘区斜长可根据具体条件确定，一般不受运输设备的限制.
二、采煤工作面长度
（一）影响采煤工作面长度的因素
1．煤层赋存条件
（1)煤层厚度 （2)煤层倾角 (3）围岩性质 （4）地质构造
2．机械装备及技术管理水平
3．巷道布置
采区巷道布置方式对工作面长度有一定影响。例如煤层群联合布置的采区，应使各区段上下煤层工作面长度相适应。可能对某一煤层而言工作面长度不大合适,但为了便于巷道布置,必须采用同主要可采煤层相适应的工作面长度。
（二）采煤工作面长度确定
目前我国综合机械化采煤工作面的长度,一般为200m左右;普采工作面的长度，一般为150 m左右;炮采工作面长度,一般为120 m左右；急斜煤层采用伪斜柔性掩护支架采煤法的工作面长度一般为50~70m。
三、采区煤柱尺寸及采区采出率
(一）采区煤柱尺寸
在采区生产过程中，为保证巷道的完好，必须留设一定的煤柱保护巷道.确定煤柱合理尺寸的主要因素是煤层所受压力的大小以及煤柱本身的强度。
（二）采区与工作面采出率
采区采出率是采区采出的煤炭量与采区工业设计储量之比称为采区煤炭采出率。
采区采出率分设计和实际采出率，是以百分率表示。采区采出率C可用下式计算：
采区采出率C=×100%
工作面采出率=(工作面采出煤量÷工作面煤炭实际储量）×100％
四、采区生产能力
采区生产能力是采区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面出煤量的总和。
（－）采区生产能力的影响因素
(1)地质因素;（2）技术装备;(3）采区储量；（4)采区产量的稳定性
(5）矿井生产能力
（二）确定采区生产能力的方法
任务实施
结合设计采区的开采条件进行采区参数选择,分析设计采区走向长度、采区倾斜长度、采煤工作面及区段长度的合理性,确定采区区段数目和各类煤柱尺寸,计算采区采出率、确定采区生产能力、计算采区服务年限等.我们应该从各参数的概念出发来认识它们。综合考虑各参数的影响因素，并确定各个因素的影响程度,正确选择确定采区各主要参数。
自测题
一、填空
1、采区内准备巷道包括 、 、 .
2、区段无煤柱护巷方法有 、 。
3、厚煤层开采方法有 、 、 。
4、厚煤层分层开采的区段平巷的布置形式有 、 、 。
5、煤层群联合布置的采区联合布置方式有 、 。
6、采区上部车场形式有 、 。
7、采区中部甩车场按甩入的地点不同分为 、 、 。
8、采区下部车场按装车地点不同分为 、 、 。
9、采区下部车场按辅助运输绕道位置不同分为 、 。
10、盘区准备方式分为 、 。
11、带区回采巷道包括 、 、 。
12、列出2种采（盘）区轨道上山运输方式： 、 。
二、判断
1、煤层倾角小于12°的矿井，一般可采用倾斜长壁采煤法开采。（ ）
2、进入采区的运输石门是准备巷道. ( ）
3、盘区式开采，工作面是沿煤层倾向布置，沿走向推进。 ( ）
4、盘区、带区是近水平煤层的两种布置方式，二者的主要区别是上山的层位不同。（ )
5、为减少区段平巷数目，在综采工作面一般都采用对拉工作面布置。 （ ）
6、采区轨道上山布置在煤层中,采区中部车场形式一般是采用甩入石门式.（ ）
7、在煤层底板等高线图上可以直接测量计算煤层的倾角。 （ ）
8、上山布置在煤层中，采用跨上山回采时要必须加强上山支护. （ ）
9、区段平巷采用沿空掘巷的布置方式,在上区段回采后，应立即掘进下区段回采巷道. ( ）
10、综采工作面区段平巷一般采用定向等长布置，并尽量保持相互平行。( ）
三、问答题
1、采区上山位置选择要考虑哪些因素？
2、说明区段平巷的单巷和双巷布置特点，各种布置方式优缺点是什么?
3、区段巷道无煤柱护巷方法有哪些，各布置方式有什么特点?
4、在什么情况采区上（下）山数目必须布置三条以上?
5、分析不同中部车场形式和上山层位的关系？
6、何谓倾斜长壁采煤法，倾斜长壁采煤法如何进行分类；并分析倾斜长壁采煤法的特点，说明主要适用条件?
7、毕业设计中采区巷道布置平剖面图绘制的要求及步骤？
8、毕业设计中采区设计说明书主要内容？

模块三 采煤工艺
课题一 爆破采煤工艺
任务1 爆破参数设计
一、 爆破落煤的效果要求
1、煤炭破碎均匀，不出现需要二次破碎的大块煤；不抛撒过散，便于装煤。
2、煤壁平直整齐，不留顶底煤；不破坏顶、底板岩层，便于支护及推移输送机等工序的操作。
3、放炮时不崩倒支架、不崩翻或压死输送机，保证安全和正常生产。
4、严格火药管理，尽量节省炸药、雷管等爆破材料。
二、炮眼布置方式与爆破参数
1、炮眼布置方式
(1）单排眼；（2）双排眼；(3)三排眼
2、炮眼角度
（1)炮眼与煤壁的水平夹角一般为50°～80°
(2）炮眼在垂直面上与顶底、板之间的夹角和距离,底眼的俯角一般为10°～20°,眼底距底板一般不大于0.1m,
3、炮眼间距:多为0.8～1。2m。
4、炮眼深度:目前采用较多的每循环进度为0。8～1.2m;
5、炸药与装药量：
6、联线与起爆
三、爆破工作的基本操作及安全事项
1、打眼时的安全注意事项
(1)打眼时不能扎毛巾、不能带手套,衣服袖口要扎好.
(2) 打眼要求：不能破顶,不留伞檐，不崩翻溜子和崩倒支架。
(3)打眼时要认真检查顶板和支柱的完好情况，发现问题要立即处理。
（4)要坚持“敲帮问顶”制度，注意防片帮伤人。
任务2 炮采工作面支护
一、炮采工作面支护
1、支护装备:单体液压支柱+金属绞接顶梁
2、炮采工作面常用的支架形式及布置方式
（1）带帽点柱 （2)悬臂支架 （3）悬移支架
二、采空区处理
1。垮落法； 2.充填法; 3.煤柱支撑法； 4. 全部垮落法
三、采煤工作面支护设计
1．采煤工作面支护规格选择
（1）坑木规格的选择
井下用于支护的木材统称为坑木.其长度一般为1。6、1。8、2。0、2.2、2。4m等几种;直径一般为120、140、160、180、200、220mm等几种。用于薄煤层的支护多为上述几种规格的坑木按要求规格，截制而成。
（2）单体支架支柱规格的选择
单体支柱的最大、最小高度可用下式计算：
L大≥M大—b
L小≤M小一s-b—a
2．采煤工作面支架的支护密度
支护密度就是确定工作面支柱的排距和柱距.排距根据顶梁