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煤矿开采水平的设置与阶段的划分作者：宋保军来源：《新西部下半月》2009年第02期【摘要】煤矿开采时，合理的水平高度应以合理的阶段斜长和是否采用上、下山开采为前提，并能使开采水平有足够的储量和服务年限，矿井开采才会有良好的技术经济效果。
【关键词】阶段；开采水平；水平高度开采水平是井田再划分中的一个重要概念。
在井田范围内，沿煤层倾斜方向按一定标高将井田划分成若干长条，每一长条叫阶段。
阶段垂高是指阶段上、下边界之间的垂直高度，等于阶段上、下界面标高之差。
为了逐段开采，需要在阶段的某个水平分界面布置回风大巷或运输大巷等主要开拓巷道，那么布置有运输大巷和井底车场并担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平就叫开采水平，简称水平。
矿井开采水平常以其所在的水平标高或自上而下的顺序命名。
矿井开拓巷道的布置就是在开采水平划分的基础上，确定主、副井、风井和阶段运输大巷、阶段回风大巷的位置及井底车场形式，以形成完整的矿井开拓系统。
一、开采水平的设置当井田内煤层赋存条件和井田尺寸一定时，开采水平的数目取决于阶段数目和是否采用上下山开采。
首先，确定是否采用上、下山开采。
这需要先搞清能否采用下山开采。
由于下山开采存在上向运输、排水，下向通风、掘进等困难，所以只有当煤层倾角较小（多为16度以下）、瓦斯含量低、涌水量小时，才考虑采用下山开采。
其次，阶段数目决定于阶段垂高。
而阶段垂高又决定于煤层赋存条件、地质条件、开采技术条件。
一般井田斜长不大，煤层倾角较小，可将井田划分为两个阶段，布置一个开采水平，采用上下山开采，即单水平开拓；而当井田斜长较大，或煤层倾角较陡（多为16度以上），井田将划分多个阶段，设置两个或多个水平，即多水平开拓。
所以，开采水平的设置，要充分考虑各种因素影响并按国家有关政策和规定进行。
二、水平高度的确定水平高度是指开采水平上下分界面间的垂直距离。
一般一个开采水平只采一个上山阶段时，水平高度就是阶段垂高。
63科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I N FORM TI ON 2008NO .10SC I EN CE &TECH NO LOG Y I N FOR M A TI O N 工程技术根据矿井井田斜长(垂高)的大小、开采煤层的多少和煤层倾角的大小,井田内可设1个或几个开采水平。
开采水平的划分与井田内阶段的划分有密切联系,井田内划分阶段的多少主要取决于井田斜长和阶段尺寸大小。
阶段倾斜方向尺寸大小以阶段垂高或斜长表示。
阶段上下边界的标高一经确定,阶段垂高即为定值。
然而,阶段斜长却因煤层倾角的不同而变化。
同一个井田的两翼,甚至相邻的采区,因倾角不同而阶段斜长也不等。
开采水平的尺寸以水平垂高(或称水平高度)表示。
水平垂高是指该水平开采范围的垂高。
若一个开采水平只开采一个上山阶段,阶段的垂高就是水平的垂高。
若一个水平开采上下山各一个阶段,水平垂高就应是这两个阶段的总垂高。
对开采近水平煤层的矿井,井田内煤层的斜长可能很大,但其垂高并不大。
如开采煤层不多、上下可采煤层的间距不大,可以采用单水平开拓。
如开采煤层数目较多,上下可采煤层的间距较大,就要划分煤组,各煤组分别设置开采水平,实行多水平开拓。
此时,水平垂高与煤层的斜长没有直接关系。
1确定合理的水平垂高合理的开采水平垂高应以合理的阶段垂高(斜长)为前提,并使开采水平有合理的服务年限,有利于矿井水平和采区的接替,还要有较好的技术经济效果。
1.1合理的水平垂高应满足具有合理的阶段斜长阶段划分为采区是普遍应用的一种准备方式。
由于阶段内沿倾斜可布置几个区段,因此必须考虑以下因素对阶段斜长的影响。
对缓倾斜和倾斜煤层,上山用输送机或溜槽运煤时,上山斜长(即阶段斜长)一般不因运煤而受限制。
对急倾斜煤层,过高的溜煤眼在掘进和维护上都比较困难,并且大高度溜煤眼容易冲毁支护,造成堵眼事故,还会使煤破碎,故溜煤眼的高度一般不宜超过70m ～100m 。
采矿答辩复习题一问题1井田开拓方式要解决哪些问题，根据你设计的具体条件，这种方式有哪些优缺点？主要解决的问题是：开拓方式，井筒位置及数量，开采水平的划分及上下山开采，主要巷道的布置，采区的划分和开采顺序，矿井延伸及技术改造2采区划分的依据是什么，结合你设计的井田条件说一说你划分了几个采区或带区，其范围及尺寸存在什么问题？依据是煤层赋存及地质条件，开采机械化水平，集中生产的要求；我的设计初期总共分成了3个采区3你设计的井田是采区、带区还是盘区？采区4工作面长度划分的依据？它与区段斜长和采区斜长有什么关系？地质因素：煤层厚度，倾角，围岩性质，地质构造技术因素：采煤机，输送机的长度，工作面通风，巷道布置，顶板管理经济因素：工作面长度以生产成本最低，经济效益最好为目标，不是越长越好5工作面推进度的确定依据是什么？矿井生产能力大小，煤层厚度，滚筒厚度及工作面长度6大巷、采区巷道布置在岩石、煤层中各有什么不同？优缺点如何？在岩巷中容易支护，维护费用低，掘进慢；在煤巷中容易掘进，掘进快，而且能边掘边出煤，但是难支护，维护费用高；7采区联合开采与分层开采各有什么优缺点？采区联合开采平巷能够即时掘进，不需要提前决出，减少了维护费用，但是采区之间相互影响较大；采用分层开采时采区之间独立性较强，相互影响小，但是生产运输不集中；巷道需要提前掘出，维护费用高。
8多水平、单水平开采的条件是什么，各有什么优缺点？根据煤层倾角，及斜长长度；大的用多水平，小的用单水平；多水平开采采用上山开采通风排水容易，相对安全；巷道掘进量大，生产系统分散，设备占有率高；9你为什么采用单水平而不采用多水平开拓？10采煤工作面长度确定的影响因素是什么？地质因素：煤层厚度，倾角，围岩性质，地质构造技术因素：采煤机，输送机的长度，工作面通风，巷道布置，顶板管理经济因素：工作面长度以生产成本最低，经济效益最好为目标，不是越长越好煤层厚度较小，工作面11采煤工作面工艺安排依据什么？由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，并且在进行的顺序、时间和空间上必须有规律的加以安排和配合，这种采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合叫做采煤工艺12采用综采工艺的采煤工作面进刀方式和割煤方式确定的依据、优缺点，画出你选择的进刀方式和进刀过程。
第二章井田开拓方式第一节井田开拓概述一、开拓方式概念1、井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。
2、开拓方式：开拓巷道的布置方式，即矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。
cm17042．按开采水平的数目（1）单水平开拓（2）多水平开拓3.按开采准备方式（1）上山式：开采水平仅采上山阶段（2）上下山式：开采水平分别开采上山阶段及上山阶段（3）混合式：上山式和上下山式同时使用。
4．按开采水平大巷布置方式（1）分层大巷：每个煤层分别设一条大巷（2）集中大巷：所有煤层共用一条大巷（3）分组集中大巷：分煤组设置大巷图2-1-2 开拓方式分类5．举例：（1）单水平上下山开拓：用在倾角较小（<16°），斜长不大的情况演示：（单水平上下山平面图）（单水平上下山立面图）（2）多水平上山开拓：每个水平服务于上山阶段，α较大，开拓水平多，井巷工程量大，多用于急倾斜煤层；演示：（多水平上山）；（3）多水平上下山开拓：每个水平都服务于上、下山两个阶段，减少工程量，增加下山开采，用于α较小的井田；演示：（多水平上下山）；（4）多水平混合开拓：上部的水平采上山阶段，最下一个水平开采上下山两个阶段。
演示：（多水平混合开拓）三、确定井田开拓方式的原则1、井田开拓解决的问题（1）确定井筒形式、数目及位置，合理选择井筒及工业场地的位置；（2）确定开采水平的数目和位置；（3）布置主要运输大巷布置方式及井底车场形式；（4）确定矿井的开采程序，做好水平接替；（5）确定井筒延伸方式、深部开拓等。
2、基本原则（1）必须贯彻国家有关煤矿安全生产的规定，创造安全、良好的生产条件；（2）合理开发资源，减少资源损失；（3）符合国家产业政策，多出煤、早出煤、出好煤、为建设高产高效、安全生产矿井创造条件；（4）合理集中开拓布署，简化生产系统，避免生产分散；减少工程量，降低投资，减少建工工期；（5）适应当前生产、技术、装备水平，并为新技术机械化、自动化的推广创条件；（6）考虑煤质、煤种及其他有益矿产的综合利用，提高资源的综合利用率。
《煤矿开采学》课程设计说明书第一章矿井开拓1 矿井的储量、生产能力、服务年限一．井田概况：井田境界：上自风化带（—30m），下至—660m，左右均为人为界线，走向长约为8490m，地面标高+50m。
井田内有两个可采煤层，自上而下为K1、K2，煤层倾角为15°，各煤层厚度，间距及顶板情况见综合柱状图。
各煤层成层平稳，地质构造简单，无断层，K1煤层较软f=1.1，但粘顶，K2煤层属于中硬，f=1.8。
各煤层煤的容重r=1.3t/m3，低瓦斯，煤层无自燃倾向，表土内有流沙。
矿井正常涌水量150m3/h。
矿井设计生产能力已给出A=150万吨/a。
二．矿井工业储量、可采储量的计算公式：Z g=S· M ·r S = L走向· L倾斜L倾斜=（660 -30）/sin15°Z k=(Z g－Z S) · CZ g：工业储量 Z k：可采储量 S：面积 M：煤层厚度r：煤容重 C：回采率 Z s：永损储量，按工业储量的5%计算。
三．计算结果：根据表中K1煤层厚度为2.2米属于中厚煤层，K2 煤层厚度为米属于厚煤层。
由于后煤层的采出率、不小于75%，所以K2煤层的采出率取78%，中厚煤层的采率不小于80%，所以K1煤层的采出率取82%。
算得结果如下表：四.服务年限验算：根据公式： T=Z K/AKK：矿井储量备用系数，矿井设计一般取1.3～1.5。
这里取1.5。
又A=150万吨/a。
可算出服务年限：T= 81.5 年。
A=150万吨/a属于大型矿井，根据大型矿井的服务年限要大于50年，所以此矿井的设计生产能力合理。
2确定井筒形式、数目、位置及布置：由于该井田地形平坦，不存在平硐开拓条件，表土内有流沙层斜井施工困难，所以，确定采用立井开拓（主井装备箕斗），并按流沙层较薄、井下生产费用费用较低的原则，确定井筒位于井田走向中部流沙层较薄处。
为避免采用箕斗井回风时封闭井塔等困难和减少穿越流沙层开凿风井的数目，决定采用中央分列式通风，回风井布置在井田上部边界的走向中部。
（二）水平划分及标高确定根据已确定的开拓方式、井田内煤层赋存条件及开采技术条件，根据《煤炭工业矿井设计规范》关于煤层水平段高和服务年限的要求，设计对+1950m水平以下煤层开采水平标高提出以下两个方案比选：方案一：划分为两个水平，采用上山开采方式，水平标高分别定为+1700m 和+1500m。
方案二：划分为一个水平，采用上、下山开采的方式，水平标高为+1750m。
根据勘探报告，通过对矿井个各水平涌水量进行预计，本矿井涌水量比较大，采用下山开采排水存在一定的难度，目前井下排水巷布置在+1950m水平的6号煤层，此巷道通往1930平硐排水巷，大巷向1930平硐排水巷设有3‰的下坡。
故+1950m以下的水平划分采用方案一。
因此，矿井改扩建后全矿井划分为三个水平开采，一水平：+1950m水平以上；二水平：+1950m～+1700m；三水平：+1700m～+1500m。
根据前述计算，井田内可供设计开采的煤层上部水平标高为+2000m～+2300m（+2300m水平主要分布在井田17勘探线以西），开采下限标高为+1500m。
故+1950m一水平阶段垂高约为50m～350m，+1500m二水平阶段垂高为250m，+1300m三水平阶段垂高为200m。
（三）大巷布置根据矿井开拓布署，西部采区与矿井各开采水平井底车场之间设集中运输大巷，根据煤层赋存条件，结合矿井开拓现状，井下+1950m水平主要运输大巷采用分煤层布置的方式，轨道运输大巷沿6号煤层布置，带式输送机运输大巷沿5号煤层布置，这两条大巷均为已有巷道，目前断面支护良好，主要为二采区服务。
考虑到本矿井各煤层（除1号煤层）在未取得煤与瓦斯突出危险性鉴定结论的情况下均按突出煤层设计和管理，因此+1700m水平、+1500m水平大巷主要运输大巷均布置在煤层底板岩石中。
根据运量、运距及大巷服务年限，设计井下大巷主运输采用带式输送机运输，辅助运输考虑到运输量小，并结合矿井现状，采用投资少，灵活方便的电机车牵引矿车的运输方式。
煤矿开采水平的设置与阶段的划分摘要：社会的进一步发展，促使当下居民对于能源的应用数量进一步增加，为了保证能源正常应用，需要提升煤矿开采技能，只有这样才能保证开采人员安全，提升开采效率。
基于此，本文立足于煤矿开采角度，分析了开采水平设置以及阶段划分的方法，希望以下内容的论述可以促进我国煤炭开采施工更加安全、高效。
关键词：开采水平；水平高度；水平阶段引言：对于煤炭开采工作而言，开采水平是一个重要的界定标准，在煤矿井田内部按照煤层方向逐一划分的条形区域为开采阶段，这些阶段将会在后续开采过程中，发挥重要指导作用。
但是就目前煤矿开采工作而言，水平与阶段的划分仍然存在很多问题。
因此，对煤矿开采水平的设置与阶段划分研究有着鲜明现实意义。
1开采水平的设置在实际开采过程中，需要对煤矿矿洞内所具有的煤层信息进行分析，因为煤层不同类型的赋存条件将会直接影响到煤炭开采水平设置。
例如，煤层所具有的赋存条件与煤矿井田的实际尺寸一定时，那么开采水平设置的数目应该由煤层内部阶段数目决定，并且开采形式也会对其产生部分影响。
因此，对于开采水平高度的确定，应该从以下几个方面进行考虑：一方面，应该确定煤矿开采方式是否为上山开采或者是下山开采。
该内容的确定应该结合实际进行分析，例如在确定开采过程中是否会应用到下山开采的方法时，需要对施工过程以及地质环境进行分析，因为下山开采方法应用时，会遇到排水、通风等问题，这就要求矿洞中煤层的倾角应该偏小，实际角度区间应该控制在“小于等于16°”范围内，并且矿洞内部的氧气含量较高，涌水量小应用此类开采方法。
另一方面，煤炭开采内部的阶段规定数量，将会受到垂直高度的限制，并且垂直高度还会对煤层赋存条件以及煤矿地理环境等内容产生决定性影响。
通常情况下，如果煤矿井田所具有的倾斜斜长很小，并且煤层实际倾角度数较小时，可以将该类型的井田阶段数目规定为“2”，开采水平规定为“1”，开采方法选择“上下山”形式，也就是常用的单水平开拓方法。
煤矿开采学课程教学大纲第一部分大纲说明一、先修课程基础课；制图；力学；地质；测量；岩石力学。
二、适用范畴及属性采矿工程专业复习使用三、课程的目的与任务本课程是研究地下开采的综合性工程技术科学，是采矿、安全工程专业必修的专业课之一，目的培养学生对煤矿生产系统，煤矿建设，生产方针有全面了解。
四、课程的重点和差不多要求〔一〕本课程的重点重点要把握缓倾斜煤层的长壁采煤方法、预备方式和井田开拓三部分，训练学生进行方案设计的差不多技能。
〔二〕差不多要求要求学生把握煤矿开采的差不多原理，把握采煤方法、预备方式和井田开拓三部分内容。
并通过各种教学环节，使学生对矿井开采技术、机械化采煤等有较全面的认识和明白得。
并能运用所学理论知识解决生产中的问题。
五、本课程与其他相关课程的衔接和分工〝煤矿地质〞、〝煤矿测量〞是讲述矿图和煤柱留设方法，在本课程之前进行；〝井巷工程〞是述井巷断面和交岔点设计，在本课程之前进行。
〝矿井通风〞、〝矿山压力与操纵〞、〝矿井设计〞、〝专门开采〞应在在本课程之后进行。
六、执行大纲的几点说明执行本复习大纲前必须系统的学习完«煤矿开采学»和相关的课程；如基础课，制图；力学；地质；测量；岩石力学；〝矿井通风〞；〝矿山压力与操纵〞；〝矿井设计〞否那么不利于系统把握本课程的差不多内容。
第二部分课程内容大纲绪论介绍我国煤炭工业进展历程、趋势及煤矿开采学的差不多概念。
第一篇采煤方法第一章煤矿开采的差不多概念第一节煤田开发的概念介绍矿区、煤田、井田、矿井生产能力和井型、露天开采与地下开采的概念。
第二节矿井井巷名称及井田内划分l、介绍矿井井巷名称；2、井田内划分(分采区、分段、条带、盘区)。
第三节矿井生产的差不多概念1、井生产系统概念；2、矿井开拓、预备、回采的概念第二章采煤方法概念及分类第一节采煤方法的概念介绍采场、采煤方法、回采工作面、采煤系统、回采工艺的概念。
第二节采煤方法的分类及应用介绍壁式和柱式采煤方法的概念和特点。
上山开采和下山开采的适用条件？答：（一）上、下山开采主要区别在于采区运输、通风、提升、排水和上、下山掘进等方面有许多不同之处。
上山开采时，煤向下运输，上山的运输能力大，输送机的铺设长度较长，倾角较大时还可采用自溜运输，运输费用低，但从全矿看它有折返运输。
下山开采时，向上运煤，没有折返运输总的运输工作量少。
上山开采时，井下涌水可直接流入井底水仓，排水系统简单。
下山开采时各采区都要解决采区内的排水问题。
如用水量不大，可在每段下部设临时排水硐室及小水仓，随采掘工作的向下发展，在相应的区段安装排水设备，将采区涌水排至大巷，这样就要多掘硐室及增加排水设备。
较常用的做法是，将采取下山掘至终深在其下部掘排水硐室、水仓和安装排水设备，这样增加总的排水工作量及排水费用。
此外如排水系统发生故障，将影响下山采区的生产，而上山开采没有这个问题。
下山掘进的装载、运输、排水等工序比较复杂，因而掘进速度较慢、效率较低成本较高，尤其是当下山坡度大，涌水量大时，下山掘进更为困难。
而上山掘进就方便的多。
上山开采时由进风上山进入采区冲洗工作面后的污风经回风上山流入回风道，新风和污风均向上流动，沿倾斜方向的风路较短；而下山开采时，新鲜风流由进风下山进入采区，清洗工作面后的污风经回风下山进入回风道，风流在进风下山和回风下山内流动的方向相反，采取范围内沿倾斜方向的风路长，在通风最困难时，约比上山采区长一倍。
并且进风下山与回风下山相距一般约20~30米，下山之间有巷道联通，永风门控制风流，两下山之间的风压差较大，漏风较大，通风管理比较复杂，当瓦斯涌出量较大时，通风更困难。
下山开采的主要优点是充分利用原有开采水平的井巷和设施，节省开拓工程量和基建投资，可延长水平服务年限，推迟矿井下一水平延伸的期限。
总的看来，上山开采在生产技术上较下山开采优越，但在一定条件下配合应用下山开采。
（二）下山开采的适用条件（1）对倾角小于16度的缓斜煤层瓦斯及水的涌出量不太大，上述下山开采的缺点并不严重，而其节约工程量的优点更为突出。
采区上山开采与采区下山开采比较在多水平开拓的井田中，每一个水平可以只开采上山阶段，也可以开采上、下山两个阶段。
决定是否采用下山开采的因素很多，最主要的是矿井基本建设的工程量和基本建设投资的大小以及生产技术条件和因素等。
当阶段高度一定时，采用上、下山开采比只用上山开采水平数目少，井底车场、硐室等工程量及有关设备相应减少，因而基本建设投资也相应降低。
同时，由于水平数目减少，每个水平的服务年限增长，这有利于矿井生产的均衡。
从生产技术上讲，采区上山开采与采区下山开采在运输、排水、通风、掘进等方面都有各自的特点。
现分述如下：采区上山开采，煤是向下运输，运输能力大、动力消耗少、运输费用的单价较低；但是，煤有反向运输（见图5—3)，矿井运输提升的总费用比下山开采略大一些。
采区上山开采的排水系统简单，采区内的涌水可以直接由采区上山道自流到阶段平巷。
而采区下山开采的排水就复杂得多。
下山采区排水可以采用各区段逐段排水的方法，也可以采用由采区下部集中一次排水的方法。
和上山开采比较，无论哪一种排水方法都要增加排水设备和排水费用。
在通风方面，上山开采回风平巷位于阶段上部，采区的进风巷与回风巷往往相距较远，不易漏风。
而采用下山开采时，进风巷与回风巷相距较近，因而漏风的可能性大，使采区的通风效率降低，且采区内通风构筑物增多，通风管理较困难，这对高瓦斯矿井则更为不利。
采区下山开采的掘进工作除掘进时的通风比采区上山容易以外，其装载、运输、排水等环节都比采区上山掘进困难，尤其是当煤层的倾角大和煤层涌水量大时，采区下山的掘进工作就更加困难。
图5—3 上、下山开采比较I、II、III一开采水平序号综上所述，一般缓倾斜煤层，只有当煤层倾角较小（<１６°），瓦斯含量较低，涌水量不大时，适于既采用上山开采，又采用下山开采，即一个开采水平为上、下山两个阶段服务。
注：开采水平可以简单理解为井底车场和阶段运输大巷的那个水平面在开采水平之上，沿着煤层倾向向上，掘进的巷道是上山（就是斜向上的巷道），利用上山开采就是上山开采。
