(煤矿生产技术)解析课件

1、(煤矿生产技术)解析(煤矿生产技术)解析煤炭是我国的主要能源煤炭储量：我国含煤面积约55万km2 2002年底探明可直接利用的储量为1886亿t按年产19亿t，可采100年2002年底有6872亿t 资源量我国煤炭占一次能源结构的70%左右我国石油、天然气等资源有限，趋于枯竭。水电、核能，近几十年发展不能根本解决中国能源问题。9/9/20222中国煤炭工业环保安全培训中心煤炭是我国的主要能源煤炭储量：我国含煤面积约55万km2 9主要内容1、组成地壳的岩石按照生成原因，可以划分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。 地壳是由岩石组成的，岩石是由一些细小的矿物颗粒组成的。岩石：矿物的集合体9/9/20223

2、中国煤炭工业环保安全培训中心主要内容1、组成地壳的岩石按照生成原因，可以划分为岩浆岩、沉 远在距今约0.033.2亿年间，即地质史上称为第三纪、侏罗纪、二迭纪和石炭纪等时代，地球上许多地区布满了湖泊、沼泽，当时气候温暖潮湿，植物生长茂盛。煤的形成由古代植物遗体演变而形成的。 煤：可燃性沉积岩9/9/20224中国煤炭工业环保安全培训中心 远在距今约0.033.2亿年间，即地质史上称为第三纪2、煤（岩）层产状三要素：（1）、走向（2）、倾向（3）、倾角（090）煤（岩）层的产状是指煤（岩）层的空间位置及特征。9/9/20225中国煤炭工业环保安全培训中心2、煤（岩）层产状三要素：（1）、走向9/

3、2/20227中国 岩层产状要素图 ACB-走向线；CD-倾斜线；CD-倾向；-倾角9/9/20226中国煤炭工业环保安全培训中心 岩层产状要素图9/2/20228中国煤炭 (1)、按煤层厚度分类（2）、按煤层倾角分类 极薄煤层 0.30.5m薄煤层 0.51.3m中厚煤层 1.33.5m厚煤层 3.56.0m特厚煤层 6.0m 近水平煤层 453、煤层分类：9/9/20227中国煤炭工业环保安全培训中心 (1)、按煤层厚度分类（2）、按煤层倾角分类 极薄煤层 （1）、稳定性布，仅局部可采窝状、串珠状等断续分极不稳定煤层：常呈鸡常不可采、分叉或尖灭现象，经很大，常有增厚、变薄不稳定煤层：厚度变

4、化采大多可采，仅局部不可较大，但在井田范围内较稳定煤层：厚度变化律，厚度变化也有一定规厚度大于最低可采标准稳定煤层:（2）、结 构（3）、形 态简单结构煤层：煤层中一般没有夹矸或偶有12层稳定夹矸复杂结构煤层：煤层中夹矸层数较多或很多，层数、层位、厚度及岩性变化大 4、煤层赋存特征层状煤层： 层位稳定，连续性好，厚度变化小，规律性较强似层状煤层：层位比较稳定，有一定的连续性，厚度变化较大，无一 定的规律性，如藕节状、串珠状、 瓜藤状等非层状煤层：层位极不稳定，连续性很差，厚度变化很大，常见分叉尖灭现象，无规律可循，如鸡窝状、扁豆状、透镜状9/9/20228中国煤炭工业环保安全培训中心（1）、稳

5、定性布，仅局部可采窝状、串珠状等断续分极5、煤层的顶底板（1）、顶板基本顶：（老顶）厚而坚硬，常在采空区上方悬露一段时间，直 到达到 相当面积之后才垮落一次直接顶：1m2m，常随回撤支架而垮落，是顶板管理的重要部位伪 顶：0.3m0.5m，极易随煤炭的采出而同时垮落（2）、底板伪 底：0.2m0.3m，多为炭质页岩或泥岩直接底：几十厘米至1m左右，如为粘土岩，则遇水后膨胀，可造成巷道底鼓与支架插底现象老 底：坚硬，多为砂岩、石灰岩等（从 上 至 下）煤 层9/9/20229中国煤炭工业环保安全培训中心5、煤层的顶底板（1）、顶板基本顶：（老顶）厚而坚硬，常在采6、地质构造：由地壳运动造成的岩层

6、的空间形态单斜构造：在一定范围内，煤层或岩层大致向一个方向倾斜的构造形态。褶皱构造：岩层受地壳运动水平力的作用发生变形，呈现波状弯曲，但仍保持了岩层的连续性和完整性的构造形态。褶皱构造中岩层的任何一个弯曲叫褶曲。褶曲是组成褶皱的基本单位。断裂构造：岩层受力后遭到破坏，形成断裂，失去了连续性和完整性的构造形态。褶曲背斜：在形态上是一个中间向上凸起的弯曲，岩层自中心向两侧倾斜向斜：在形态上是一个中间向下凹陷的弯曲，岩层自两侧向中心倾斜裂隙：断裂面两侧的岩层（岩石）没有发生明显位移的断裂构造断层：断裂面两侧的岩层产生明显位移的构造变动断裂构造若干有规则组合的裂隙将岩石分割成一定几何形状的岩块，这种裂

7、隙的总体称为节理。9/9/202210中国煤炭工业环保安全培训中心6、地质构造：由地壳运动造成的岩层的空间形态单斜构造：在一9/9/202211中国煤炭工业环保安全培训中心9/2/202213中国煤炭工业环保安全培训中心 断层是影响矿井安全生产的最主要的地质构造。 9/9/202212中国煤炭工业环保安全培训中心 断层是影响矿井安全生产的最主要的地质构造。9/2/2029/9/202213中国煤炭工业环保安全培训中心9/2/202215中国煤炭工业环保安全培训中心B、根据断层走向与岩层走向的相对关系分类：走向断层：断层走向与岩层走向一致或近于一致，可使同一岩层重复出 现或缺失倾向断层：断层走向

8、与岩层倾向一致或近于一致，使断层两侧岩层露头中断而呈 现交错的不连续状态斜交断层：断层走向与岩层走向斜交断层分类：A、根据断层两盘相对运动的方向分类正断层：上盘相对下降，下盘相对上升逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降平移断层：断层两盘沿着断层面走向相对移动最为常见9/9/202214中国煤炭工业环保安全培训中心B、根据断层走向与岩层走向的相对关系分类：走向断层：断层走向9/9/202215中国煤炭工业环保安全培训中心9/2/202217中国煤炭工业环保安全培训中心7、井田开拓基本知识（1）、 基本概念1. 煤田：在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积而形成的大面积含煤地带。2.井田：划归为一个煤

9、矿开采的范围。3.矿井：在一个井田上进行开采的煤矿。4.煤矿：以开采煤炭资源为对象和任务的工业企业称为煤矿。5.井田开拓：在井田范围内确定矿井主要巷道工程的总体布置及其有关参数。6.井田开拓方式：开拓巷道的布置方式。7.井巷：为进行采矿作业而在矿岩层中开凿的一系列通道或硐室的总称。（2）、井田开拓所要解决的主要问题：9/9/202216中国煤炭工业环保安全培训中心7、井田开拓基本知识（1）、 基本概念1. 煤田：在地质历史（3）、确定井田开拓时所要满足的三项基本要求：（4）、煤田划分为井田：煤田划分为井田时应遵循的原则：9/9/202217中国煤炭工业环保安全培训中心（3）、确定井田开拓时所要

10、满足的三项基本要求：（4）、煤田划8、煤矿的五大生产系统：通 压 提 排 供风系统风系统升运输系统水系统电系统9/9/202218中国煤炭工业环保安全培训中心8、煤矿的五大生产系统：通 压 提 排 供风系统9/9/9/202219中国煤炭工业环保安全培训中心9/2/202221中国煤炭工业环保安全培训中心（1）、地质储量9、矿井储量、生产能力及服务年限国家规定采区采出率（C）一般不应低于：回收率采区采出率（C）采煤工作面回采率厚煤层 93中厚煤层 95薄煤层 979/9/202220中国煤炭工业环保安全培训中心（1）、地质储量9、矿井储量、生产能力及服务年限国家规定采区（2）、矿井生产能力年产

11、量井型大型矿井：120、150、180、240、300、400及以上 万t/a中型矿井：45、60、90 万t/a小型矿井：9、15、21、30 万t/a特大型矿井：500万t/a以上或1000万t/a9/9/202221中国煤炭工业环保安全培训中心（2）、矿井生产能力年产量井型大型矿井：120、150、10、井田内再划分井田井田划分为阶段（使用最广泛）井田划分为盘区井田分区域划分阶段内再划分分区式布置（应用最多）分带式布置分段式布置整阶段布置9/9/202222中国煤炭工业环保安全培训中心10、井田内再划分井田井田划分为阶段（使用最广泛）分区式布置 井田划分为阶段阶段的开采顺序：下行式 9/

12、9/202223中国煤炭工业环保安全培训中心 井田划分为阶段阶段的开采顺序：下行式 9/2/20222阶段的走向长等于井田的走向长阶段下部布置运输大巷,阶段上部布置回风大巷井田划分为阶段主井副井风井运输大巷回风大巷阶段9/9/202224中国煤炭工业环保安全培训中心阶段的走向长等于井田的走向长井田划分为阶段主井副井风井运输大井田直接划分为盘区或带区适应条件：井田沿倾斜高差较小的条件下panel9/9/202225中国煤炭工业环保安全培训中心井田直接划分为盘区或带区适应条件：井田沿倾斜高差较小的条件下 阶段 阶段 阶段 阶段 阶段 阶段1区段2区段3区段1区段2区段3区段采区阶段内的再划分（1）

13、阶段划分为采区，采区划分为区段9/9/202226中国煤炭工业环保安全培训中心 阶段 阶段 阶段 阶段 阶段 阶段1区段2区段J1 阶段J2 阶段J3 阶段J 3阶段J2 阶段J1 阶段带区分带立体图平面图（2）阶段划分为划分为带区，带区划分为分带9/9/202227中国煤炭工业环保安全培训中心J1 阶段J2 阶段J3 阶段J 3阶段J2 阶段J1 阶段11、井田内开采顺序（1）、煤层沿倾斜的开采顺序上行开采顺序下行开采顺序（2）、煤层沿走向的开采顺序前进式后退式9/9/202228中国煤炭工业环保安全培训中心11、井田内开采顺序（1）、煤层沿倾斜的开采顺序上行开采顺序12、巷道分类（1）、按

14、空间特征分类垂直巷道：立井、暗立井、溜井等水平巷道：平硐、平巷、石门、煤门等倾斜巷道：斜井、暗斜井、上山、下山等（2）、按用途分类（按巷道在生产中的重要性）开拓巷道：井筒、井底车场、阶段运输大巷、回风大巷等准备巷道：采区上（下）山、采区车场、采区石门等采煤（回采）巷道：区段平巷、开切眼等9/9/202229中国煤炭工业环保安全培训中心12、巷道分类（1）、按空间特征分类垂直巷道：立井、暗立井、（2)按井巷作用和服务范围分1）开拓巷道（development roadway） 为全矿、一个水平或若干采区服务的井巷。 服务时间长，1030a或以上。2）准备巷道（preparation roadwa

15、y） 为一个采区服务的巷道。在采区范围内，从掘好的开拓巷 道至区段的通路。 T35a。9/9/202230中国煤炭工业环保安全培训中心（2)按井巷作用和服务范围分9/2/202232中国煤炭工业3）回采巷道（gateway， entry） 为回采工作面生产直接服务的巷道。 T = 0.51.0a开切眼 回风巷 运输巷 9/9/202231中国煤炭工业环保安全培训中心3）回采巷道（gateway， entry）开切眼 回风巷13、矿井开拓方式：开拓巷道在井田内的布置形式。确定井田开拓方式时依据的原则： 井田开拓方式 斜井开拓立井开拓平硐开拓综合开拓（以井筒形式为依据）9/9/202232中国煤炭

16、工业环保安全培训中心13、矿井开拓方式：开拓巷道在井田内的布置形式。确定井田开拓14、一般地，一个矿井至少应有一主一副两个井筒，主井担负煤炭提升、副井担负辅助提升任务。人员上下矸石提升物料下放井筒的主要作用：联系井上和井下9/9/202233中国煤炭工业环保安全培训中心14、一般地，一个矿井至少应有一主一副两个井筒，主井担负煤炭15、井底车场井底车场：井筒与井下主要巷道连接处的一组巷道和硐室的总称。它担负着矿井煤矸、物料、设备、人员的转运，又为矿井的通风、排水、供电服务，是连接井下运输和井筒提升的枢纽。 组成 形式（根据矿车在车场内运行的特点）9/9/202234中国煤炭工业环保安全培训中心1

17、5、井底车场井底车场：井筒与井下主要巷道连接处的一组巷道和1、采动在煤或岩层中开掘巷道和进行回采工作称为对煤岩的采动。2、采动空间采动后，在煤（或岩层）中形成的空间。3、围岩采动空间周围的岩体统称为围岩。4、矿山压力采动后，作用于岩层边界上存在于岩层中促使围岩向已采空间运动的力（促使围岩运动的力）。16、矿山压力及其控制（1）、矿山压力：因围岩移动而产生的压力。9/9/202235中国煤炭工业环保安全培训中心1、采动在煤或岩层中开掘巷道和进行回采工作称为对煤岩的采动（2）、矿山压力的来源采动前原岩中已存应力是矿山压力产生的根源。原岩中各点主应力的大小、方向、垂直应力与水平应力之间的比值等决定了

18、采动后围岩应力重新分布的规律。采动前原岩中各点的应力，其主要来源有： (1) 覆盖岩层的重力； (2) 构造运动的作用力； (3) 岩体膨胀的作用力，包括岩体因温度升高或遇水膨胀而产生的力等。 矿山压力随采深的增加而增加是不确切的。 9/9/202236中国煤炭工业环保安全培训中心（2）、矿山压力的来源采动前原岩中已存应力是矿山压力产生的根（3）、矿山压力显现1、矿山压力显现的概念及显现的基本形式 (1)、矿山压力显现的概念 矿山压力显现采动后，在矿山压力的作用下通过围岩运动与支架受力所表现出的矿山压力现象。 (2)、矿山压力显现的基本形式9/9/202237中国煤炭工业环保安全培训中心（3）

19、、矿山压力显现1、矿山压力显现的概念及显现的基本形式9（4）、矿山压力与矿山压力显现的关系 1、矿山压力的存在是绝对的，而显现是相对的。 2、压力显现强烈的部位不一定是压力高峰的位置，但对某一点是相关的（例:煤壁前方值承压力与下沉两关系）。 支架的作用在于帮助围岩稳定，把矿山压力显现控制在要求的范围内。（5）、关于支护的作用问题9/9/202238中国煤炭工业环保安全培训中心（4）、矿山压力与矿山压力显现的关系 1、矿山压力（6）、工作面顶板压力显现A、支承压力最强烈冲 击 地 压冲击地压是矿山压力显现中最猛烈的形式。是煤和岩层在矿压作用下急剧地被破碎和被抛出地现象。产生条件a、顶、底板厚而坚

20、硬b、煤质坚硬c、开采深度较大形成很大的支承压力9/9/202239中国煤炭工业环保安全培训中心（6）、工作面顶板压力显现A、支承压力最强烈冲 击 地 压冲B、工作面初次来压通常把采空区基本顶第一次大面积垮落称为初次垮落。由于基本顶初次垮落，使工作面压力增大，故称为初次来压。初次来压步距L1与基本顶岩性、厚度以及地质构造等因素有关，一般为20m35m，少数为50m70m。9/9/202240中国煤炭工业环保安全培训中心B、工作面初次来压通常把采空区基本顶第一次大面积垮落称为初次C、工作面周期来压基本顶的垮落与来压随工作面推进而周期性的出现，称为基本顶周期垮落和周期来压。两次周期来压之间的距离称

21、为周期垮落（来压）步距。其与基本顶岩性有关，一般为6m30m，多数为10m15m。9/9/202241中国煤炭工业环保安全培训中心C、工作面周期来压基本顶的垮落与来压随工作面推进而周期性的出17、采空区上覆岩层移动情况在工作面推进过程中，采空区不断扩大，上覆岩层移动下沉而破坏。根据破坏的特征，上覆岩层自下而上分为三带：冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。其中，冒落带和裂隙带直接关系到工作面的顶板管理，弯曲下沉带对工作面没有多大影响。弯曲下沉带裂隙带冒落带采空区上覆岩层9/9/202242中国煤炭工业环保安全培训中心17、采空区上覆岩层移动情况在工作面推进过程中，采空区不断扩18、采煤工作面支架工作面支

22、架（按组合形式）单体支架液压自移式支架悬臂支架或棚子支架带帽顶柱（点柱）支撑式掩护式支撑掩护式（按其对顶板的支护方式和结构特点不同）以高压液体为动力，能实现支撑、降架、移架、切顶和推移输送机等工序全部机械化。特种支架端头支架放顶煤支架铺网支架9/9/202243中国煤炭工业环保安全培训中心18、采煤工作面支架工作面支架单体支架悬臂支架或棚子支架支撑1、支撑式液压支架9/9/202244中国煤炭工业环保安全培训中心1、支撑式液压支架9/2/202246中国煤炭工业环保安全培2、掩护式液压支架9/9/202245中国煤炭工业环保安全培训中心2、掩护式液压支架9/2/202247中国煤炭工业环保安全

23、培3、支撑掩护式液压支架9/9/202246中国煤炭工业环保安全培训中心3、支撑掩护式液压支架9/2/202248中国煤炭工业环保安（1）、采煤方法分类 水平分层采煤方法旱采水采壁式体系柱式体系柱式体系单一长壁放顶煤整层开采斜切分层水平分段放顶煤倾斜分层掩护支架（急斜）分层开采整层开采整层开采房式房柱式倾斜短壁式走向短壁式走向长壁倾斜长壁走向长壁倾斜长壁下行垮落上行充填垮落刀柱9/9/202247中国煤炭工业环保安全培训中心（1）、采煤方法分类 水平分层采煤方法旱采水采壁式体系柱式体单一长壁垮落采煤法(a) 走向长壁，(b) 倾斜长壁（仰斜），(c) 倾斜长壁（俯斜）9/9/202248中国煤炭工业环保安全培训中心单一长壁垮落采煤法(a) 走向长壁，(综采放顶煤开采9/9/202249中国煤炭工业环保安全培训中心综采放顶煤开采9/2/202251中国煤炭工业环保安全培训中（2）、采煤工艺 分类 :9/9/202250中国煤炭工业环保安全培训中心（2）、采煤工艺 分类 :9/2/202252中国煤炭工业环（3）、采煤工序破煤装煤运煤支护采空区处理全部垮落法（大部分煤矿使用）充填法缓慢下沉法煤柱支撑法9/9/202251中国煤炭工业环保安全培训中心（3）、采煤工序破煤全部垮落法（大部分煤矿