采矿工程英语翻译

LESSON9

课文1矿山开拓系统

如今大多数欧洲的矿井上覆岩层已达到2000到4000ft，因为容易开采的煤层已经采完。大部分的煤矿在这样深度下采用竖井。（如图9.1)全部人员，物资，以及煤都必须靠这个竖井提升。考虑到提升容量和需要的井筒长度两个因素，为达到含煤地层得到相当大的投入是有必要的。广阔的井巷以及隧道的发展和维护需要很大的投入。在这个深度的巷道必须装备昂贵的支护以及定期返修也是必要的。

矿井不仅仅在水平方向上扩展，而且在垂直方向上也通过新的开拓水平来延深。矿山的寿命得到了很可观的延长，而地表的建设占煤矿开采生命周期的很大一部分。

有限的资源使得企业不得不开采一些不利的煤层，所以欧洲各国政府要求采出所有可采煤层的煤以保护国家能源。这些因素以及大倾角的煤层和断层使得开采困难和投资增加。人口密度和地表高大的建筑又增添了额外的费用，为了防止沉降破坏地表建筑。因此，回填常被用来减少地面的沉降。过小的断层间距常常严重的限制了采区的尺寸，因而不得不频繁搬家，并造成了过大的开拓量。

这些表面覆盖层的厚度导致了很高的地面压力。如果应用房柱式方法，就需要异常大的煤柱。另外，巷道需要被支护，多巷道开拓和煤柱工作增加了大量的投入。

作为结果，单一走向长壁式开采要求最小数量的巷道以及最大的资源回采率是采矿方法专门的实践。（the mining method almost exclusively practiced)

竖井开采在欧洲的煤矿产业占统治地位。直径20到30英尺的砌筑钢筋混泥土圆切面的内衬的竖井是到达煤层的主要方法。他们也通常延伸超过开采的最低水平为以后的扩展提供保障。如在美国，立井是用打眼，放炮和挖掘方法或用大直径钻井设备来开凿的。立井打眼频繁的使用，尤其在小的短的阶段井筒，可以连接不同的水平但不能延伸到表面。

井筒中的运输是通过提升在多级罐笼里的装满煤的矿车或者是吊车来完成的。煤浆的抽出在特殊的情况下也这样做。

通过不同的水平面的采矿活动，引起了复杂的力学系统以及岩石力学的问题。在地下空间发展中美国与英国在此有很大的差异。开采造成的岩石间的相互作用力要求在不同的水平沉积物尽可能的完整开采出来。开采留下的煤柱产生极端的区域和不易控制的地表因素，以及很高可能性的顶板突出。

由于费用的限制，巷道的数量一直保持在最低限度，没有提供房柱式采煤法的回风系统。如果采用后退式开采，就只有两个巷道能够直接达到一个新的采煤区。

盘区需要设计得尽可能的大。设计大的盘区的另一个用途就是使巷道数量减少。当有氧气经过时采空区应封锁起来避免引起自燃。

巷道系统的主水平用来运输煤，供给材料和人员运输，以及通风。它们通常被隔开不考虑煤层的位置，因为这些选择的沉积物是通过其他途径开采的。在过去，会选择165或330英尺的间距，当地压增加，维修费用提高，它被迫增长到660到990英尺。实质上地表越深温度越高，需要大量的空气来冷却。结果，进入这一水平的采区截面不得不增大。

图下的注释：（1）有箕斗提升机的主井（2）有多级罐笼的回风巷竖井（3）三级车场（4）带圆柱体煤仓的暗井（5）有工具提升车的暗井（6）主要入口1（7）主要入口2（8）采区和盘区平巷（9）巷道掘进机（10）用刨煤机的长壁开采区（11）用采煤机的长壁开采区（12）用手工开采倾斜层用风镐的长壁开采区（13）在急倾斜层有刨煤机的长壁开采区（14）采空区（15）通风锁，风门（16）带式运输机为主的运输系统（17）矿车运输（18）贮料仓和翻斗装料设备（19）单轨供应牵引（20）矿车供应牵引（21）单轨铁路人车(22)无轨人车（23）泵站。

地面设施：（a）提升塔（有吊机塔的调运装置）（b）竖井房，建井（C）井架（d）主排风扇和扩散器，洗料池（e）有装载设施的选煤厂（f）炼焦煤筒仓（g）帮焦煤炉填料的工具（h）炼焦炉组（i）焦煤浇水汽车（k）熄焦塔（l）煤气罐（m）水处理车间（n）垃圾堆（o）动力装置（p）冷却塔（q）水塔（r）供应储存区（s）锯木机（t）培训和教学中心

练习1

矿井系统选择的标准

图9.2显示了不同采矿方法的生产分布图。由于现在短壁工作面的工序少于12个，所以通常与长臂开采法相结合。很显然连续采煤法越来越受欢迎不仅是因为每个单元的生产能力增加，也是因为相同吨位的产量需要的人更少。然而，长臂开采的生产率更高是因为每个采矿单元具有更大的生产能力由于其固有的连续开采潜力。虽然如此，讨论选择一个系统比另一个系统好要考虑很多因素，通过对每种形式的详细分析使其变得显而易见。

这个表格列出了很多矿井选择特定系统时考虑的各种因素，提供了像自然条件，开采经验，社会关注，市场条件等因素的重要性的简要观点。一些选择是相当明显的，然而另一些却不是。通常，这些选择更多的体现个人偏见。例如，当煤层是非常坚硬的或含有坚硬的杂质，传统的开采方法（爆破）比通过连续开采剥开煤层更容易。当直接顶板极其糟糕时,长臂开采更容易也能够提供更全面的支撑。普通开采需要大量设备可能会导致柔软底部的撕裂，所以普通开采比连续开采更需要一个坚固的底部。由于房柱式系统用于普通开采已经比在任何老矿区实行时间都长，劳动监察部门最熟悉这种方法和设备，在新矿的开采方法选取中这将成为重要考虑的一种方法。然而，如果对于新的从业人员，选择这种传统方法是不太可能的，因为它需要更多的技巧去协调许多设备以及人力。但是，对于维护人员就不是这样的。由于传统设备比连续采矿设备更简单，更可靠，更容易维修，所以一个没有经验的维修组更适合与普通开采的矿区。

市场对于采矿系统的发展有过很大的影响。而连续开采通常认为开始约在1947年，实际上再更早就有了。在1920年代早期，McKinley Entry Driver，一个早期的连续采煤机，掘进了数英里的巷道在Illinois.然而煤炭生产靠它，在今天也几乎依靠连续采煤机产生，在初期市场，煤用于家庭供电并不是很畅销，所以它产生回报也很低。随着公用市场的出现，所有的煤都是粉碎后使用的，连续采煤机已获得广泛的认可。然而，对于粗料的大量需求，传统的开采方式仍然是最好的选择。煤是否要洗选也影响着采矿方法的选取。研究表明连续开采法开采的煤更脏是因为要保持机器水平更困难。因此，如果没有洗选厂和而需要干净的产品，就选用传统的开采方法。这里存在灵活性的问题。房柱式开采法在目标区域和气井的操作上拥有更好的灵活性，因为煤柱的位置是任意且是无害。但是即使在不同煤层厚度区域，传统的开采方法有着最广泛地方案灵活性，连续性开采方法次之，长壁开采数最后。

课文2

井筒的设计

矿井开拓中几乎没有什么项目像矿井井筒费用那样大，因为大型矿井一般需要几个井筒以给行人、材料供应和矿井通风提供通道。并且，在竖井和斜井中也需要专业的设备和人员，而且对于专业设备和人员的需求已经供不应求。然而，由于井筒是矿井首先要安装的部分，并且通常最后才报废，因此井筒的使用年限是非常长的，这要求我们在设计上要十分注意。

1.位置的选择

井筒位置的选择涉及了许多因素，如：井筒形式，通风方法，运输系统类型以及矿井设计服务年限。这意味着需要遵循一个确定的指导方针。井口周围应该免除洪水泛滥的危险，并尽可能的靠近资产的地理中心，这样才能将诸如电力、矿井通风、排水和运输的花费减少到最低。井筒应该位于煤层的最低海拔处，有一定的斜度有利于轨道运输和自然排水远离工

作面到达矿井的最低点，在最低点可以安装水泵，将水从矿井抽出排到地表。然而，井筒周围应该允许矿工很容易接近(靠近高速公路)，并且要靠近地面运输系统（铁路或者驳船），并配有基本的服务设施，如：洗浴室、供应场、选矿厂、矸石堆积区以及污水处理池。

2.井筒的类型

井筒的类型有三种：平硐，立井，斜井。图9.3（A）通常平硐是显而易见的选择，但平硐仅限于像图9.1所示的有露头的煤层。由于浅煤层被逐渐开采完，这种类型的井筒变得越来越稀少。由于它仅仅是地下进入地下系统的一个延伸，从根本上来说最经济的。但是，在某些情况下，通常一个不规则的矿井，平硐的井筒的位置也许是非常偏僻的，这就会增加额外的成本，这样的平硐将不会被选择。一个完整的成本分析变得更加必要。

至于是用斜井还是立井这是很难决定的，它不但是井筒使用情况的反映，而且也是整个经济状况的反映。立井提供了从地表到煤层最少的距离的井筒。下沉的尺度和用来测量和装备井筒的材料最少的。并且，立井提供了最小压降对良好的通风具有重要性。

但是，对于斜井和立井的井筒，运输，运送人员和供应需求需要详细的对比。为了充分利用皮带运输还需确定斜井的结构。由于皮带运输的最大倾斜角是18°，用这种方式运输意味着斜井长度大约是立井深度的3倍。幸而斜井通常掘进速度比立井快，其每米费用是立井的三分之一，从而抵消了长度较大而多出的费用。斜井和立井之间的一个决定性因素是地面条件。显然，如果地面比较贫瘠，需要连续支护，斜井的长度此时对于立井来说是一个缺点。因此，斜井基建费是高于还是低于立井主要与所设计的岩层支护方式有关。

垂直提升设备价格虽然昂贵，但是斜坡带的所需要的花费更多。这是因为斜坡张力对提升设备有很高的要求。在美国，最深的煤带斜井井筒深365米。一般情况下，花在提升设备上的钱大于其实用价值是不利的。当然，在152到298米之间，经济利益会受生产吨位和使用年限影响，使用大吨位、寿命长的设备的矿井使用年限好像比较是经济的。这种连续运输和斜坡地带大容量的特性一般只会涉及很少的操作费用。这些特性的网络效应会带来如图9.4那样的结果，它是产量很大、有30年服务年限矿山三种井筒的比较结果，这里的地层条件是不需要连续斜井支护，埋藏深度在152米和304米之间。

典型的斜坡通常有两个分隔间，如图9.5，或者是如B图的肩并肩式，或者如A图那样的一上一下的安排。不论哪种类型，对于煤炭的皮带运输和轨道运输两种方式都是可行的。如果一个斜坡如A布局，即使最大的设备都可以运输到位不用前期拆卸，但对于立井来说严重限制，特别是如今使用的大型机械。

练习2

矿山的类型

基本上有三种类型的地下开采方式根据从表面到煤层的掘进来分。平硐水平的或近水平，露头煤层在山或斜坡的一边的表面，掘进可以直接进入了煤层。这种类型的矿山的掘进通常最简单也是最省钱，因为不需要通过岩石来挖掘。煤炭运输到外面可能要靠轨道运输，皮带运输或者是无轨运输设备。

斜井是通过倾斜的巷道到达煤层的。如果煤层和露头本身是倾斜的，或者斜井会掘进穿过上覆盖煤的岩层到达一个比排水系统低的煤床，那么斜井会沿着煤层布置。在过去，斜井没有立井运用的广泛，但随着岩石隧道掘进联合机的发展应用，斜坡开始延伸到更深的煤层。斜井运输煤炭可以通过传送机或者轨道运输，如果坡度较小可使用电车轨道牵引机车，如果坡太陡峭也可以通过电动牵引钢丝绳提升矿车，最常见的做法是在坡度不超过18度的坡使用一个带式输送机。

从表面到煤层通过一个垂直的井筒进入的是竖井。一般来说,如果煤层很深宁愿用斜井来运输煤到外面，尤其是考虑到今天高效的自动提升设备。

无论是斜井还是竖井，矿山支护跟各种各样的因素有关，包括井筒的长度和深度，预期

使用寿命，水和气候条件，以及暴露地层的特征。在斜井，通常使用锚固锚杆在暴露出的坚硬且不易剥落的岩石中。在裸露岩石倾向于破裂的地方有另外的做法，一般是在斜井的两侧和顶部喷上一层薄薄的水泥，然后覆盖铁丝网。如果周边很“重”（断裂严重或超过应力），这时就必须用浇灌混凝土衬砌对其进行支护。在竖井中，流行的做法就是用喷射混凝土。

有时在一个单独的矿井中就可能有3种不同类型的巷道。例如，当洗选厂接近露头时，煤炭通过平硐巷道运输出去。由于煤矿开采是在很厚重的覆盖层下，时不时增加巷道对于通风，入口距离缩短人和物的运输是很有必要的。当覆盖不是很厚和有一个或几个竖井时通风时斜井可能用作入口。当覆盖非常厚将要达到零界点时，对人，支护和设备来说用竖井就非常经济了。