矿业技术基础

1、理解并掌握煤田开发和矿井生产的基本概念，了解矿山井巷名称分类，掌握井田内划 分方法；煤田与矿区统一规划和开发的煤田或其一部分则称为矿区。井田解决好的关键问题之一。井田范围，是指井田滑煤层走向的长度和倾向的水平投影宽度。矿井生产能力和井型ta(Mta，l Mt/a=100ta)表示。有些生产矿井原来的生产能力需要改变，因而要对矿井各生产系统的能力重新核定，核定后的综合生产能力，称核定生产能力。根据矿井生产能力不同，我国把矿井划分为MtaMtaMta、300Mt/a、400Mta、500Mta5.00Mta300Mta45tata、90ta。9la、I 5ta、21ta30ta、矿山井巷名称ll立

2、井；2斜升；3平峒；4暗立井；5溜井；6石门；7煤层平巷 8煤仓；9上山，10下山；11风井；12岩石平巷直立巷道巷道的长轴线与水平面垂直，如立井、暗井等。主要用于提升矸石、下放设备器材、升降人员等辅助提升工作的叫做副井。生产中，还经常开掘一些专门或主要用来通风、排水、充填等工作的立井。则均按其主要任务命名，如通风井、排水井、充填井等。逆有一种专门用来溜放煤炭的暗立井，称为溜井。位于采区内部，高度不大、直径较小的溜 井称之为溜煤眼。水平巷道巷道的长轴线与水平面近似平行，如平硐、平巷、石门等。硐和通风平硐等。大巷，如运输大巷。直接为采煤工作面服务的煤层平替，称为运输或回风平巷。石门与煤门与地面不

3、直接相通的水平巷道，其长轴线与煤层直交或斜交的岩石平巷 与煤层走向直交或斜交的术平巷道，称为煤门。斜井称为暗斜井或盲斜井其作用与暗立井相同。F上山用于开采其开采水平以上的煤层；下山则用于开采其开采水平以下的煤层。安装输送机的上下山叫运输上下山或输送机上下山。其煤炭运输方向分痢为由上向下或由下向上运至开采水平大巷；铺设轨道的上下山q上下山；上下山可布置在煤层或岩层中。条件。同样可有主要运输上下山和主要轨道上下山。和联络巷有时也是倾斜巷道。煤仓等。 原则，理解开拓方式的概念及分类(一)井田划分为阶段和水平每个长条部分称为一个阶段如图所示。阶段的走向长度，为井田在该处的走向全长。每个阶段均应有独立的

4、运输和通风系统。如在阶段的下部边界开掘阶段运输大巷 (兼进在阶段上部边界开掘阶段回风大巷，为整个阶段服务。上一阶段采完后，该阶段的运输大巷常作为下一阶段的回风大巷。-水平用标高(m)来表示，如图中的0m150 m300 m150300第二水平、第三水平等。通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水某一标高水平面。但是，广义的水平不仅表示一个水平面，同时也是指一个范围即包括所服务的相应阶段。样做的优点，是建井时间短、生产安全条件好。(二)阶段内的再划分井田划分为阶段后，阶段内的范围仍然较大，通常要再划分，以适应开采技术的要求。阶段内的划分(即为开采所需的阶段内的准备)一般有三种方

5、式：采区式、分段式和带区式。1采区式划分在图 3 中， 井田沿倾向划分为 3 个阶段， 每个阶段又沿走向划分为 4 个采区。采区的倾斜长度与阶段斜长相等。采区的走向长度500 m2 000 m区的斜长一般为 6001 000 m。在这样的斜长范围内，如采用走向长壁采煤法，也要沿15A，采区划分为三个区段，每个区段斜长布置一个采煤工作面，工作面沿走向推进。每个区段下部边界开掘区运段输平巷，上部边界开掘区段回风平巷；各匠段平巷通过采区运输上山、轨道上山与开采水平太巷连接，构成生产系统2分段式划分在阶段范围不划分采区，而是沿倾向将煤层划分为若干平行于走向的长条带，每个长 沿走向由井田中央向井田边界连

6、续推进，或者有边界向井田中央连续推进，如图 4 所示各分段平巷通过主要上(下)山(运输、轨道)与开采水平大巷联系，构成生产系统。分段式划分与采区式相比，减少了采区上(下)山及硐室工程量；采煤工作面可以连续推长度较小的井田。因此分段式划分应用上受到严格的限制，在我国很少采用。带区式划分斜分带，每个分带布置一个采煤工作面，如图526程量少，但分带工作面两侧倾斜回采巷道(称分带巷道)掘进困难、辅助运输不便。目前，我国大最应用的还是采区式。在煤层倾角较小(90%)，13月仍完好)，防止煤层自然发火或火区复燃。成胶时间可以控制，便于针对不同发火情况和现场使用工艺对其进行适当调节。最行调节。艺可用于扑灭大

7、面积煤层自燃火灾。2、胶体防灭火材料适用范围险。粉煤灰稠化胶体仅需在地面灌浆池内洒进极少量的外加剂(JXF1930 稠化悬浮剂)，使用从而使较稀的泥浆能达到稠泥浆的防灭火效果，且延长了灌浆地点水灰共同作用下的防灭火 时间，增加了浆液的流淌范围，还解决了管路堵塞以及高浓度浆液的管路输送题目。由于有 高分子材料的束水作用，在用于灭火时，不会迅速产生大量的水蒸汽，不存在水煤汽爆炸的 危险。适用范围与粉煤灰浆液的灌注地点相同。粉煤灰复合胶体外加剂(FCJ12 胶凝剂)的用量也极少，防灭火的材料本钱增加也很少。胶距浆液出口的间隔最好1：1)会破裂。由于胶体有粘弹性，它能紧密充填于煤层间隙，即使煤层压裂破

8、碎也不会产生 漏风裂隙，可对移架、矿压等造成的新裂隙进行二次封堵。FCJ12灰水比1：1)的作用是使灰水迅速分离(分离时间小于 1min)，脱出的液体仅是净水， 而不是浑浊的浆液，不会污染工作区域，停留在指定地点的粘稠粉煤灰浆仍能起到粉煤灰复 合胶体的作用。该胶体材料可用于灌注俯斜开采的工作面采空区，沿空巷道相邻侧采空区， 巷邦以及封堵较严的巷道顶部，且由于其本钱较低，灭火安全性好，也是用于需大量灌浆的 工作面开切眼和停采线，以及大范围采空区灭火的首选材料。废旧巷道的充填和堵漏。区。采空区两道等区域的防火、灭火。（六）粉煤灰固化泡沫防灭火技术粉煤灰固化泡沫是以粉煤灰和水泥为基材，添加一定的复合

9、添加剂，通过物理机械的发28具有抗压能力的轻质固态材料。注入采空区或高冒区的泡沫体在一定时间内具有流动性，可进入包括松动圈在内的所有空间和缝隙，在一定时间内产生凝固并逐渐固化，因此，可以有效充填整个漏风空间和松动圈缝隙；由于矿用固化泡沫固化前流动性较好，不需要很高压力MPa此，充填设备功率较小、成本低，作业安全简便。该技术目前已在铁法煤业集团、兖州矿业集团等矿区得到初步的应用。粉煤灰固化泡沫具有如下特点：1、堵漏风效果好，防灭火效果明显，适用于煤矿井下各种堵漏风的防灭火。巷道空洞直接堆积垛起，可快速熄灭高顶火灾。3、材料易取，尤其是利用粉煤灰可改善电厂环境降低除灰成本。4、固化泡沫安全性、环保

10、性好。（七）三相泡沫防灭火技术注阻化剂等防灭火技术的不足，中国矿业大学通风防灭火课题组提出了三相泡沫防灭火新技术。所谓三相泡沫是指在粉煤灰或黄泥浆液中添加极少量的发泡剂、稳泡剂等添加剂并引入氮气，通过三相泡沫发泡器物理机械发泡，形成粉煤灰或黄泥颗粒均匀地附着在气泡壁上的多相体系。并针对固体不燃物(粉煤灰、黄泥)介质的特性，研制出了具有较高发泡倍数和泡沫稳定时间较长的三相泡沫发泡剂和相应的三相泡沫发泡器。是将要浮选的固体颗粒粘附在泡沫上，而并不一定将水全部变成三相泡沫的液膜，因此，一般都会出现上层是带固体颗粒的泡沫，而下层则是水。而防治煤炭自燃的三相泡沫，是需要将全部的水形成三相泡沫的液相成分，

11、充分地利用水的防灭火特性，使粉煤灰或黄泥颗粒、气体、液体全部存在于三相泡沫体系中。息能力来防治煤炭自燃与灭火，并将这三相作为一个有机的整体长时间保留在采空区，充分发挥三相材料的防灭火功能。捕寻采空区高位和隐蔽火源等。该技术目前已在枣庄柴里煤矿、阜新五龙煤矿、宁煤集团白 6012190空区防灭火，三相泡沫技术起到了关键的作用，取得了显著的经济效益与社会效益。服了一般技术的不足，具有以下的特点：积，对低、高处的浮煤都能覆盖，能够避免“拉沟”现象；注入在采空区的氮气被封装在泡沫之中，能较长时间滞留在采空区中，充分发挥氮气的窒息防灭火功能。这是三相泡沫比一般单纯注浆、注氮气的优越之处。可较长时间保持泡

12、沫的稳定性，即使泡沫破碎了，具有一定粘度的粉煤灰或黄泥仍然可较均匀地覆盖在浮煤上，可持久有效地阻碍煤对氧的吸附，防止煤的氧化，从而有效地防治煤炭自燃发火。这是三相泡沫比两相泡沫的优越之处。匀的分散在煤体上，能有效地阻止煤氧结合官能团的产生和自由基的链式反应，对煤的自燃有很好的阻化效果；另外发泡剂作为一种表面活性剂，可以改善煤体的表面的润湿性能，从成一层水膜，隔断煤与氧气的结合。这是三相泡沫比一般的注水、注阻化剂的优越之处。可进行沿顺槽采空区埋管、综采(综放)支架插管、地面打钻和与其他防灭火技术手段相互配合使用等多种注三相泡沫的工艺，并在现场得到了广泛应用。（八）稠化剂砂浆防灭火技术我国西北地区

13、如新疆、内蒙古和宁夏等地，煤层埋藏浅，地表漏风严重，煤炭自燃频繁发生；该地区地表缺土少水，也无粉煤灰资源，采用常规的黄泥(粉煤灰)注浆防灭火技术面临困难。神东矿区地表砂源丰富，山砂可以作为注浆防灭火材料。还影响煤质，同时山砂对管道的磨损也相当严重。此外，砂子一旦脱水，会严重影响井下环境，且砂子对煤体的包裹效果就差，影响防灭火效果。但采用通常的注砂方法要求水砂比为11：1，需大量用水；砂浆到井下后易脱水。全悬浮在液体中，形成山砂稠化剂溶液，然后经输送管道将其均匀喷洒覆盖在煤层上，防灭火效果显著，在砂源丰富的矿区具有广泛的适用性，现已在神东矿区得到初步的应用。该稠化剂具有如下的特点：长时间的防灭火

14、效果，同时当砂浆遇高温时，能充分吸热蒸发，带走更多的热量。强度，能完全隔绝了煤氧的结合。3、砂浆中的山砂可以捕获煤炭自燃生成的自由基，从而阻断煤的低温氧化过程。4目前预测自然发火期的方法有在实验室确定自燃倾向性等级；目前预测自然发火期的方法有在实验室确定自燃倾向性等级；（或本）煤层的自然发火期。自然发火标志化性气体及其指标 一氧化碳指标，CO 的派生指标，烯烃（乙烯 C2H4）及烯烷比，炔烃（乙炔。预报技术是指在煤层开采后，煤与氧接触化放热，热量积聚引起温度升高，致使自然发法和测温法还有气味检测法1、标志气体分析法对煤自然发火发展趋势等作出预报的方法。气体分析法的标志气体指标分为两类：一类是利

15、用某些标志气体的浓度直接进行预测预报 ;另一类利用某些气体组分的变化特性(增率等)或某些气体组分之间变化规律(比值等)进行预测，如链烷比、火灾系数等都属于此类。两类预报方法中应用最广泛的是后者。2、测温法测温法是指利用温度传感器对被监测地点进行温度监测以确定煤层的自然发火危险程度射装置，根据测定的温度和接收到的信号变化判断煤层是否发生自然发火。类则是通过监测点温度的变化特性进行预报。采用测点温度值直接进行预报方法简单，但无得到测点的温度，而且能根据之前温度变化的特性，预报之后的火灾趋势。温度监测传感器主要有热电偶、测温电阻、半导体测温元件、集成温度传感器、热敏材料、光纤、红外线、激光及雷达波等

16、，其中热电偶、测温电阻、半导体无件和热敏材料等因其价格低廉、测试简单、操作方便而被广泛应用。近年来，便携式激光测温仪表也较为普及，而红外热成像、雷达探测等因受穿透距离、地质构造等因素的影响，应用受到一定限制。掌握矿山内、外因火灾预防与治理技术，火区封闭、管理与启封技术及其他矿山火 灾预防及扑灭技术的要点。（一）外因火灾防治的技术途径外因火灾是由外部火源引起的火灾 预防外因火灾发生的技术途径有两个方面：一是防止火灾产生；二是防止已发生的火灾事故扩大，以尽量减少火灾损失。1预防外因火灾产生的措施防止失控的高温热源产生和存在。(3)防止产生机电火灾。防止摩擦引燃： 防止胶带摩擦起火。胶带输送机应具有

17、可靠的防打滑、防跑偏、超负荷保护和轴承温升控制等综合保护系统； 防止摩擦引燃瓦斯。防止高温热源和火花与可燃物相互作用。（二）内因火灾防治的技术途径即减少或消除自燃的物质基础。限制或阻止空气流入和渗透至疏松的煤体，消除自燃的供氧条件。使流向可燃物质的漏风，在数量上限制在不燃风量之下，在时间上限制在自燃发火期以内。为满足上述要求，通常应采取以下技术措施：1、合理确定开拓方式尽可能采用岩石巷道。分层巷道垂直重叠布置分采分掘布置区段巷道。推广无煤柱开采技术2、选择合理的采煤方法3、通风措施防治自燃发火选择合理的通风系统增阻减少漏风防灭火均压减少漏风防灭火4、介质法防灭自燃发火灌浆防灭火凝胶防灭火阻化剂

18、防灭火惰气防灭火泡沫防灭火（三）火区的封闭封闭火区的原则是：“密、小、少、快”四字。2 封闭火区的方法方法适用于火区气体贫氧、氧浓度低于瓦斯失爆和失燃界限。区。适用于火区空气的氧浓度高于失爆界限。界限所经过的时间小于爆炸气体积聚到爆炸下限所经过的时间火区的管理与启封（一）火区的管理1、绘制火区位置关系图、建立火区卡片2、火区检查观测与日常管理1）每个防火墙附近必须设有栅栏、提示警标，禁止人员入内，并悬挂说明牌。所有测定和检查结果都必须记入防火记录本中，并及时绘制随时间变化的曲线图。（二）火区启封技术1、判别火区火熄灭的条件火区内温度下降到 30 以下，或与火灾发生前该区的空气日常温度相同；火区内的氧气浓度降到 5以下；火区内空气中不含有 C2H2 、C2H4CO 在封闭期间内逐渐下降，并稳定在 0.001%以下；火区的出水温度低于 25 ，或与火灾发生前该区的日常出水温度相同；以上四项指标持续稳定的时间在 1 个月以上。掌握平硐开拓的优点和适用条件； 平硐开拓的优点运输环节少，设备少；地面工业场地建筑和设施简单；不需留工业场地煤柱；不设井底车场，水自流，无水仓；施工条件好，掘进速度快。（只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部