煤矿生产技术基础

煤矿生产技术基础知识主讲人:1安全是天以人为本

煤矿安全工作是我们保证安全生产的基础,是我们做好一切工作的基础，请大家了解并且掌握安全生产技术基础，为我们煤矿的安全生产做出自己应有的贡献。吸烟有害健康.2第一章:煤矿地质基础地质作用:在漫长的地质年代中,由于自然动力引起地壳物质组成、内部构造和地表形态变化与发展的作用，称为地质作用。分类：按其能源及作用场所可以分为内力地质作用和外力地质作用。内力地质作用：由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、地表形态发生变化的地质作用，叫内力地质作用。包括：地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震作用等。外力地质作用：作用在地壳表面，主要由地球以外的太阳辐射、日月引力能等引起。能使地表形态发生变化和地表化学元素产生迁移、分散和富集。作用形式（1）风化和剥蚀（2）搬运和沉积（3）固结成岩3岩石分类岩石是矿物的集合体。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。4沉积岩煤矿生产中所遇到的岩石90％以上都是沉积岩。熟悉沉积岩的特征对煤矿生产有重要而实际的意义。1、层状构造及层理。2、层面构造：波痕、泥裂。5煤的生成及煤系煤是由地质历史上植物遗体演变而形成的。古代历史上：地球上生有大量的植物（高等植物和低等植物）在地质历史上成煤时期堆积在湖泊沼泽底部，随着地壳缓慢下沉逐渐被水覆盖与空气隔绝，在细菌参与的生物化学作用下进入泥炭化阶段随着时间的推移，地壳继续缓慢下沉，泥炭层被水携带来的泥砂等物质覆盖，并且覆盖层加厚。在压力和温度的作用下，泥炭层逐渐失去水分而变得致密，变成褐煤。随着地壳继续下沉，覆盖层不断加厚，褐煤在地下深处受到高温和高压的作用，含炭物质进一步富集，氧和水分的含量进一步地减少，密度增加，颜色变深，硬度增加，变成烟煤，随着变质程度的进一步增高，烟煤会变成无烟煤。个别情况下，无烟煤可能进一步变质成为一种不能燃烧的矿产－－石墨。6煤系众所周知：煤是由古代植物遗体经过长期演变形成的。在成煤史上流传有“一米煤田，百米林木”的说法。煤系：含有煤层的沉积岩系，他们彼此间大致连续沉积，并在成因上有密切联系。又称含煤地带或含煤建造。78煤层结构及其埋藏特征一、煤层的厚度：指煤层顶底板岩层之间的垂直距离.二、煤层结构：指煤层中是否含有夹矸层。可以分为：简单结构煤层、复杂结构煤层。三、煤层分类：

(1)按煤层厚度分：极薄煤层、薄煤层、中厚煤层、厚煤层、特厚煤层。（2）按煤层倾角分类：近水平煤层、缓斜煤层、倾斜煤层、急倾斜煤层。（3）按煤层稳定性分类：稳定煤层、较稳定煤层、不稳定煤层、极不稳定煤层。9煤层的顶底板岩层的划分根据顶底板相对煤层的位置和垮落性能、强度等结构的不同，从上至下，顶板划分为基本顶、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底、老底。对于某个特定煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全，可能缺少某一个或几个组成部分的岩层。10

老顶伪底直接底直接顶伪顶老底11地质构造由地壳运动造成的岩层的空间形态，称为地质构造。常见形态：单斜构造、褶皱构造、断裂构造。单斜构造：在一定范围内，煤层或岩层大致向一个方向倾斜，这样的构造形态称为单斜构造.岩层的产状：指岩层的空间位置及特征。常用三要素是走向、倾向、倾角。12走向倾向倾角13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，叫褶皱。褶曲是组成褶皱的的基本单位。褶曲有两种形态：背斜和向斜。背斜：在形态上一般是一个中间向上凸起的弯曲，岩层自中心向两侧倾斜。向斜：在形态上一般是一个中间向下凹陷的弯曲，岩层自两侧向中心倾斜。14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叫断裂构造。断裂构造分为：裂隙和断层。15断层及其要素断层：是断裂两侧的岩层产生明显位移的构造变动。即断层部位岩层的完整性和连续性遭到破坏，是一种常见的重要地质构造现象。要素：断层面、断层线、断盘、交面线、落差与平错。16断层的分类1、根据断层两盘相对运动的方向分类：（1）正断层：上盘相对下降，下盘相对上升，两盘在垂直及水平面上的投影呈分开状态的断层。（2）逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降，两盘在垂直及水平面上的投影呈重叠状态的断层。（3）平移断层：断层两盘沿着断层面走向方向相对移动，以及两盘升降位移量相对于水平位移量很多的断层。2、根据断层走向与岩层走向的相对关系分类（1）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。（2）倾向断层：断层走向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。（3)斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。17裂隙构造定义：裂隙是断裂面两侧岩层（岩石）没有发生明显位移的断裂构造。分类：根据裂隙形成的原因,可以分为：原生裂隙：在沉积岩成岩作用阶段，主要由于沉积物脱水和压缩而形成，一般肉眼不容易发现。煤层中都有原生裂隙。(2)构造裂隙：受构造变动作用力形成，也叫外生裂隙。在煤层中和围岩中常见，且与原生裂隙斜交。（3）压力裂隙：在巷道和采煤工作面附近，原有应力平衡状态发生破坏，由矿山压力作用而产生，又叫地压裂隙。1819第二章：矿井开拓与开拓方法开拓方式：开拓巷道在井田内的布置方式

20矿井生产能力定义：指矿井一年内能生产煤炭的数量，又称为矿井年产量或井型。问题：如何合理确定矿井生产能力？答：矿井生产能力要根据煤层赋存条件、开采技术条件、国家对煤炭的需求状况及当地经济发展状况等，并结合国家有关技术政策综合分析，认真进行技术经济比较来确定。一般地，井田储量丰富，煤层赋存条件好，煤层生产能力大时应建大型矿井。当煤层埋藏深、地面地形复杂时，不宜建大型矿井；当煤层埋藏较浅，储量不太丰富或煤层赋存不太稳定、地质构造复杂时，宜布置工业场地的矿井，为了充分发挥井筒和地面工业场地的投资效果，也宜建小型矿井。21目前我国井型系列（万t/a）大型矿井：120、150、180、240、300、400及以上中型矿井：45、60、90小型矿井：9、15、21、30

注：除标准井型外，在矿井设计中不能出现中间井型。22矿井储量矿井储量：指井田范围内煤炭的埋藏量。远景储量、工业储量（建设设计依据）可采储量：矿井工业储量中只有一部分能开采出来的煤炭量。矿井固定煤柱：指伪了保护井筒、工业广场、地面建筑物、铁路等留设的保护煤柱和为了矿井安全生产而留设的井田边界、断层、河流等隔离煤柱。固定煤柱在矿井开采中不得采动。23采区采出率：矿井工业储量扣除固定煤柱损失后，仍然难以完全采出。用采区采出率表示。国家规定采区采出率一般不应低于：厚煤层：75％中厚煤层：80％薄煤层：85％采煤工作面采出率：97％95％93％24井田再划分方式一、井田划分为阶段二、井田划分为盘曲三、井田划分为区域四、阶段内再划分25采区阶段内再划分的一种形式（分区式布置）采区：将阶段沿煤层走向划分成若干块段，每一个块段叫一个采区。特点：1、采区斜长等于阶段斜长。采区走向长度根据开采技术条件和采煤方法。2、每个采区都有独立的运输和通风系统，由采区上（下）山与主要运输巷、回风巷相连。26单水平开拓定义：一个井田用一个开采水平采完叫单水平开拓。27多水平开拓一个井田用几个开采水平采完。叫多水平开拓。28巷道分类按空间特征分类：1、垂直巷道。2、水平巷道。3、倾斜巷道。按用途分类：1、开拓巷道。2、准备巷道。3、采煤巷道29开拓巷道为全矿井、一个开采水平或阶段服务的巷道，如：井筒、井底车场、阶段（或水平）运输大巷和回风大巷等。30准备巷道为整个采区服务的巷道，如采区上下山、采区上下车场、采区石门。31开拓方式定义：指开拓巷道在井田内的布置方式。通常主要以井筒形式为主要依据将矿井开拓方式划分为：斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓。32斜井开拓斜井开拓方式在我国煤矿中应用比较广泛，半数以上的矿井是斜井开拓。随着技术和设备水平的发展，尤其是长距离、大运量、大倾角带式运输机的应用，使斜井开拓方式的应用更加广泛。采用斜井开拓时，根据井田地质地形条件和煤层赋存条件情况，斜井可沿煤层、岩层或穿层布置。反斜井布置。33立井开拓立井开拓可以适应各种水平的划分方式和阶段内的布置方式优点：井筒短、提升速度快、提升能力大、管线辐射短、通风阻力小、维护较容易、对地质条件适应性强，不受煤层倾角、厚度、瓦斯等条件限制。缺点：井筒掘进施工技术要求高，开凿井筒所需设备和井筒装备复杂，井筒掘进速度慢，基建投资大等34平硐开拓利用水平巷道从地面进入煤体的开拓方式。是所有开拓方式中最简单最有利的开拓方式。优点是井下出煤不需提升转载，运输环节少，费用底，无需井架和绞车房。35综合开拓定义：主副井采用不同的井筒形式，称为综合开拓。常见方式：有六种：即立井－斜井、斜井－立井、平硐－立井、立井－平硐、平硐－斜井、斜井－平硐36井筒的位置及数目井筒，是矿井最重要的井巷工程。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。井筒的位置，主要指两个方面，一是井口和井底沿井口走向和倾斜方向的位置；二是井筒本身所通过的岩层层位。因此，选择井筒位置应从三方面进行论证和比较。1、地面因素（教材48页）2、地下因素（教材49页）3、技术经济因素37井底车场的主要硐室主要硐室有：变电所、水泵房、水仓、翻笼硐室、装煤设备硐室、电机车库及修理间。属于服务性的或因安全上的需要而设置的有调度室、等候室、井下防火门硐室、消防材料库及炸药库等。38矿井开拓延深方案1、主、副井直接延深2、采用暗立井或暗斜井延深3、新开一个井筒，延深一个井筒。39井底车场定义：是井筒与井下主要巷道连接处的一组巷道和硐室的总称。常见形式：环形式、折返式。4041第三章：矿山压力及其控制定义：因围岩移动而产生的压力称为矿山压力。在矿山压力作用下出现的冒顶、底鼓、煤岩片帮、支架破坏、煤和瓦斯突出等现象，称为矿山压力现象或矿山压力显现。42直接顶分类指标及方案分类指标：按反映顶板稳定性的岩石单向抗压强度、节理裂隙间距、分层厚度综合而成的强度指数作为岩性指标，将直接顶分为四类。即：不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板、坚硬顶板。43基本顶分类基本顶来压强度主要根据直接顶和采高的比值及基本顶初次来压步距，将基本顶分为四级：不明显、明显、强烈、极强烈。44工作面初次来压定义：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。现象：持续：2－3天。来压步距：一般20米～35米，少数为50米～70米。特点：工作面顶板下沉量和下沉速度急增，甚至出现台阶式下沉；顶板破碎，甚至出现与煤壁平行的裂隙，有时发出巨大的断裂声；支架受力增加，采空区掉块，煤壁严重片帮。预防措施：沿放顶线加强支护（增设排柱、木垛、斜撑、抬棚）、强制放落顶板等。45周期来压定义：随着工作面的连续推进，基本顶在自重和上覆岩层的作用下，又会产生断裂垮落同时给工作面带来增压现象。即垮落与来压随工作面推进而周期性的出现，称为周期垮落和周期来压。现象：来压步距一般为6米～30米，多数为10米～15米。46采空区上覆岩层划分：根据破坏的特征，上覆岩层沿竖直方向自下向上分为三带：冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。各部分特点：1、冒落带：不规则的垮落，碎胀的岩块将填满采空区，支撑基本顶。2、裂隙带：位于冒落带之上，一端支撑在煤壁上，另一端支撑在采空区的碎石充填堆上。在上覆岩层的压力作用下，冒落的岩块逐渐压实。一般为采高的7～17倍。3、弯曲下沉带：裂隙带上方直到地表的岩层。这部分岩层不产生裂隙或仅产生极微小的裂隙，并在采空区上方的地面形成一个比开采范围大的空间。47液压支架单体液压支柱适用于倾角小于25°的缓斜或近水平煤层，当采取可靠的安全措施时，可以在25°～35°倾角的倾斜煤层中使用，也可用于煤层底板比较坚硬的非炮采工作面。该支柱应与绞接顶梁配套使用，不能与木顶梁配套使用。48液压支架的选型液压支架的类型不同，品种繁多，使用时应按工作条件和使用要求确定支架的类型。影响液压支架选型的主要因素是：地质条件（顶板的稳定性、岩性、厚度），底板的稳定性，煤的厚度（采高）、倾角、地质构造，瓦斯含量和技术经济条件。49第四章：采煤方法采场：用来直接大量采取煤炭的场所，称为采场。采煤工作面：在采场内进行采煤的煤壁，称为采煤工作面。采煤工作：在采场内，为了采取煤炭所进行的一系列工作，称为采煤工作。采煤工作分为基本工序和辅助工序50采煤工艺由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成采煤工序的方法不同，并且在进行的顺序上、时间上和空间上，必须有规律地加以安排和配合。这种按照一定顺序完成各项工作的方法及其配合，称为采煤工艺。51采煤方法根据不同的矿山地质及其技术条件，可以有不同的采煤系统与采煤工艺相配合，从而构成多种多样的采煤方法。52炮采工作面炮眼布置形式1、单排眼：用于薄煤层或者煤质软、节理发育的煤层

2、双排眼：其布置形式有：对眼、三花眼、三角眼，一般适用于采高较小的中厚煤层。煤质中硬时可以用对眼、煤质软时可以用三花眼，煤层上部煤质软或者顶板较破碎时可以用三角眼。3、三排眼：亦称五花眼，用于煤质坚硬或采高较大的中厚煤层。