煤矿生产知识与新技术

煤矿消费技术新知识新技术——班组长初训主讲人：赵明伟：教学内容1.第一节煤田地质概述2.第二节井田开辟根本问题3.第三节煤矿消费新技术4.总结煤矿消费新知识与新技术第一节煤田地质概述一、成煤作用1.成煤作用：从植物死亡、堆积到转变为煤的演化过程，以及在这个演化过程中经受的各种作用。成煤作用大致分为两个阶段：第一阶段：泥炭化阶段。第二阶段：煤化作用阶段。煤是古代植物遗体经成煤作用后转变成的固体可燃矿产。烟煤、无烟煤蜕变作用煤化作用褐煤成岩作用成煤作用泥炭〔或腐泥〕泥炭化作用〔或泥化作用〕成煤原始物质第一节煤田地质概述2.成煤的必要条件第一、暖和潮湿的气候；第二、大量植物生长、死亡；第三、大面积沼泽；第四、地壳运动配合第一节煤田地质概述二、聚煤期地质历史中构成煤炭资源的时期称为聚煤期或成煤期。我国在石炭纪、二迭纪、侏罗纪和第三纪为主。第一节煤田地质概述三、煤层赋存特征〔一〕煤层的构造和顶、底板1.煤层的构造煤层通常是层状的。分为两类:〔1〕简单构造煤层〔2〕复杂构造煤层第一节煤田地质概述2.煤层的顶、底板顶板:赋存在煤层之上的临近岩层。底板:赋存在煤层之下的临近岩层。伪顶直接顶老顶直接底老底第一节煤田地质概述〔二〕煤层厚度煤层的厚度:煤层顶底板之间的垂直间隔。总厚度和有益厚度总厚度:包括一切煤分层和夹矸层厚度总和.有益厚度:是煤分层厚度的总和,不包括夹矸层厚度.煤层最低可采厚度:当代技术和经济条件下，可开采的最小煤层厚度.第一节煤田地质概述图1-1煤层的总厚度及有益厚度煤层厚度图1-2煤层的产状要素〔三〕煤层的构造形状1.单斜构造描画煤〔岩〕层的空间形状，通常用产状要素:走向、倾向及倾角第一节煤田地质概述图1-2煤层的产状要素图1-2煤层的产状要素2.褶皱构造煤层及岩层遭到程度挤压力后，变成弯曲外形，但仍坚持其延续性。3.断裂构造煤〔岩〕层受地壳运动作用力，作用力超越煤〔岩〕层的强度，就产生断裂，失去了延续性和完好性的构造形状称为断裂构造。断裂后，两侧岩层假设没有发生明显位移，称为节理；断裂面两侧的岩层发生了明显位移的断裂构造称为断层。断层对矿井消费影响特别显著。第一节煤田地质概述断层分类:正断层：岩层断裂后，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。平推断层：断层两盘沿程度方向挪动。第一节煤田地质概述图1-5断层表示图图1-6断距表示图ab-垂直断距bc-程度断距第一节煤田地质概述〔四〕常用的煤层分类1.按煤层倾角分类按倾角分为四类：近程度煤层<8°缓〔倾〕斜煤层8~25°倾斜煤层25~45°急〔倾〕斜煤层>45°第一节煤田地质概述2.按煤层厚度分类按厚度分为三类：薄煤层<1.3m中厚煤层1.3~3.5m厚煤层>3.5m第一节煤田地质概述3.按煤层稳定性分类煤层稳定性是煤层形状、厚度、构造及可采性的变化程度。按煤层稳定性，可分为：稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层极不稳定煤层第一节煤田地质概述矿图根本知识一、矿图的根本知识在采矿设计、施工和消费过程中，需求一套图纸分别反映地形、地物、地下煤层形状、地质构造、矿井巷道与煤层或矿体之间的关系；矿井各种巷道、任务面以及它们之间的关系等，这类图纸称为矿图。矿图投影方法:正投影和标高投影。图1.9三面正投影关系图1—10标高投影原理1-大巷;2-上山;A、B、C-标高点二、地质图煤矿地质图:反映煤矿各种地质景象与井巷工程之间相互关系及它们空间分布情况的一切图件。煤矿常用地质图有：a.钻孔柱状图b.地质剖面图c.煤层底板等高线图d.地形地质图矿图根本知识a.钻孔柱状图b.地质剖面图c．煤层底板等高线图d．地形地质图(a)(b)图1—20山岭与湖泊等高线三、采掘工程图采掘工程图是反映采掘工程、地质和丈量信息的综合性图纸。1.采掘工程平面图及剖面图〔1－22〕2.采掘工程立面图〔1－23〕3.煤层层面图〔1－24〕矿图根本知识第二节井田开辟的根本问题一、煤田划分为井田〔一〕煤田与井田1.煤田：同一地质时期构成，并大致延续发育的含煤岩系分布区。煤田分类：富量煤田：面积大、储量丰富的煤田。限量煤田：面积小、只能由一个矿井开采。2.井田：划归一个矿山开采的那部分煤田。〔二〕煤田划分为井田1.原那么：1〕井田境界、储量及开采条件与矿井消费才干顺应2〕保证井田有合理尺寸〔小：1.5－5km，中：4－7km，大：7－15km〕3〕自然条件4〕相临矿井间的关系2.划分方法：1〕垂直划分〔近程度煤层〕2〕程度划分〔倾斜煤层〕3〕按煤组划分第二节井田开辟的根本问题第二节井田开辟的根本问题第二节井田开辟的根本问题二、矿井储量、消费才干及效力年限〔一〕矿井储量矿井储量：井田内煤炭的埋藏量。矿井工业储量(Zg):矿井设计的资源根据，普通是列入平衡表内的A+B+C级储量。矿井可采储量(Z):矿井设计的可以采出的储量.第二节井田开辟的根本问题工业储量Zg、可采储量Z，存在以下关系：Z=(Zg-P)×C(t)式中P：永久煤柱损失，t；C:采区回采率。〔<规程>规定：厚煤层不小于75％；中厚煤层不小于80％；薄煤层不小于85％。地方煤矿不低于0.7。新设计矿井时可按上述数据选取〕第二节井田开辟的根本问题〔二〕矿井消费才干矿井消费才干:指矿井的设计消费才干。(万t/a)矿井井型:按矿井设计年消费才干大小划分的矿井类型。普通分大型、中型、小型矿井三种。1.大型矿井：消费才干为120、150、180、240、300、400、500万t/a及500万t/a以上的矿井；习惯上称300万t/a以上的矿井为特大型矿井。2.中型矿井：消费才干为45、60、90万t/a。3.小型矿井：消费才干为9、15、21、30万t/a。〔三〕矿井效力年限在划定的井田范围内。当矿井消费才干A一定时，可计算出矿井的设计效力年限T。式中K——矿井储量备用系数，矿井设计普通取1.4，地质条件复杂的矿井和矿区总体设计可取1.5，地方矿可取1.3。〔表2－1矿井及程度效力年限〕第二节井田开辟的根本问题第二节井田开辟的根本问题三、矿井开采的概念〔一〕井田再划分1．井田划分为阶段和程度阶段:沿一定标高划分的一部分井田。开采程度:阶段运输大巷及井底车场所在的程度位置及效力的开采范围，也简称“程度〞。第二节井田开辟的根本问题第二节井田开辟的根本问题2．阶段内的再划分阶段内的划分通常有：采区式和带区式。〔1〕采区式划分采区:在阶段或开采程度内，沿走向划分为具有独立消费系统的开采块段。区段:在采区内,假设采用走向长壁采煤,沿煤层倾斜方向将采区划分为假设干长条形煤带。〔2〕带区式划分在阶段内沿煤层走向划分为假设干个具有独立消费系统的带区，带区内又划分为假设干个倾斜分带，每个分带布置一个采煤任务面。第二节井田开辟的根本问题〔二〕井巷称号矿山井巷:为进展地下开采的需求而开掘的井筒、巷道和硐室的总称。根据井巷长轴线与程度面的关系，矿山井巷可分为:1.垂直巷道2.程度巷道3.倾斜巷道第二节井田开辟的根本问题第二节井田开辟的根本问题1.垂直巷道〔1〕立井：效力于地下开采，在地层中开凿的直通地面的竖直巷道。(如主井、副井及风井等)〔2〕暗立井：不与地面直接相通的直立巷道称为暗立井。第二节井田开辟的根本问题2.程度巷道〔1〕平硐效力于地下开采，在地层中开凿的直通地面的程度巷道。称为平硐。〔2〕大巷与平巷：与地面不直接相通的程度巷道，其长轴方向与煤层走向平行。〔3〕石门与煤门石门：与地面不直接相通的程度巷道，其长轴线与煤层走向正交或斜交的岩石程度巷道。煤门：在厚煤层内，与煤层走向正交或斜交的程度巷道。第二节井田开辟的根本问题3.倾斜巷道巷道长轴线与程度面有明显坡度的巷道。〔1〕斜井〔2〕上山与下山〔3〕斜巷第二节井田开辟的根本问题〔三〕矿井巷道布置及消费系统1．巷道布置矿井巷道开掘原那么：〔1〕要尽快构通风路〔2〕要尽量平行作业2．矿井主要消费系统〔1〕运煤系统〔2〕通风系统〔3〕运料排矸系统

第二节井田开辟的根本问题〔四〕矿井开辟、采区预备和任务面预备按其作用及效力范围不同，可分为开辟巷道、预备巷道及回采巷道。1.开辟巷道：从地面到采区巷道。〔为井田开辟而开掘的根本巷道〕2.预备巷道：采区内为采区或几个任务面效力的巷道。〔为预备采区而掘进的主要巷道〕3.回采巷道：只为一个任务面效力的巷道。〔构成采煤任务面及为其效力的巷道〕第二节井田开辟方式井田开辟:为开采煤炭，由地表进入煤层为开采程度效力所进展的井巷布置和开掘工程。开辟方式:开辟巷道的布置方式称为。按井筒〔硐〕方式可分为：1.立井开辟2.斜井开辟3.平硐开辟4.综合开辟第二节井田开辟方式一、立井开辟主井、副井均采用立井的开辟方式。二、斜井开辟主井、副井均为斜井的开辟方式。三、平硐开辟用主平硐的开辟方式。四、综合开辟立井开辟斜井开辟平硐开辟综合开辟第二节井田开辟方式五、平硐、斜井开辟的优缺陷及适用条件1、平硐优点：开辟、运输、排水等系统简单，省去了提升、排水环节及设备，平硐施工技术简单。缺陷：平硐开辟遭到地形条件的限制。适用条件：煤层埋藏在当地基准面以上，且有一定的储量。2、斜井优点：施工简单，掘进速度快，费用低；斜井用胶带提煤时，提升才干大。缺陷：在开采深度一样的条件下，井筒长，管线长，维修难，通风阻力大，辅助提升才干小。适用条件：埋藏浅，水文地质情况简单的煤层。第二节井田开辟方式3、立井：优点：维护费用低，管线短，人员、资料升降速度快。缺陷：井筒施工复杂、掘进速度慢。适用条件：埋藏深、水文条件复杂时用。4、综合开辟：只用立、斜、平一种方式不合理时，可用综合方式。第二节井田开辟方式采煤技术采煤任务面回采工艺包括：破煤、装煤、运煤、支护及采空区处置五大项。采煤工艺指的是：炮采、普采、综采。巷道掘进与支护一、破岩破岩的方法有两种：钻爆法和机械破岩。(一)巷道断面外形与尺寸巷道断面外形主要是根据巷道的效力年限、岩层的物理力学性质、矿山压力的大小和方向、选择的支护方式和支架资料决议，以利于开掘和支护为原那么。<规程>规定：1．巷道净断面必需满足行人、运输、通风和平安设备及设备安装、检修、施工的需求，并符合以下要求：(1)主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于2.0m。(2)采区(包括盘区)内的上山、下山和平巷的净高不得低于2.0m，薄煤层内的不得低于1．8m。

采煤任务面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断面或净高，由煤矿企业一致规定。巷道断面的设计，必需按支护最大允许变形后的断面计算。任务面炮眼布置1．掏槽眼掏槽眼的作用是首先在任务面上将某一部分岩石破碎并抛出，在原来只需一个自在面的根底上崩出第二个自在面来，为其他炮眼的爆破发明有利条件，以提高破岩效率。按照掏槽眼的方向不同，掏槽方式可分为斜眼掏槽、直眼掏槽、混合掏槽三类。2.辅助眼：掏槽眼以外布置辅助眼进展扩槽。3.周边眼：控制巷道成型的炮眼。普通在巷道的轮廓线上布置周边眼，硬岩可布置在轮廓线以外，与轮廓线外接；软岩可布置在轮廓线以里，与轮廓线内切。光面爆破光面爆破：是经过合理选择爆破参数，使爆破后的巷道成型规整，减少超挖和欠挖，最大限制的坚持了围岩的本身强度，从而加强了围岩的自承能力，有利于平安施工和永久支护的平安运用，为井巷工程推行锚喷支护发明有利条件。

光爆规范：眼痕率(光爆后可见眼痕的炮眼个数与不包括底板的周边眼总数的比值)不小于50％；岩壁超挖尺寸应不大于150mm，欠挖尺寸不超越质量规范的要求；围岩不出现明显的炮震裂隙巷道支护(一)巷道支护的根本原理提高围岩强度，控制围岩应力.(二)巷道支护的类型1．支撑式支架支撑式支架是直接支撑岩体的支护方式。这种支护方式分为棚式支架和石材整体式支架。棚式支架普通分木支架、金属支架和钢筋混凝土支架。<规程>规定(1)掘进任务面严禁空顶作业。接近掘进任务面10m内的支护，在爆破前必需加固。爆破崩倒、崩坏的支架必需先行修复，之后方可进入任务面作业。修复支架时必需先检查顶、帮，并由外向里逐架进展。在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时，必需采取前探支护或其他措施。在巩固和稳定的煤、岩层中，确定巷道不设支护时，必需制定平安措施。(2)支架间应设结实的撑木或拉杆。可缩性金属支架运用金属拉杆，并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。支架与顶帮之间的空隙必需塞紧、背实。巷道砌碹时，碹体与顶帮之问必需用不燃物充溢填实；巷道冒顶空顶部分，可用支护资料接顶，但在碹拱上部必需充填不燃物垫层，其厚度不得小于0．5m。(3)改换巷道支护时，在撤除原有支护前，应先加固临近支护，撤除原有支护后，必需及时除掉顶帮活矸和架设永久支护，必要时还应采取暂时支护措施。在倾斜巷道中，必需有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的平安措施。补强式支架补强式支架是补强岩体，利用围岩本身强度来维护巷道的支护方式。这种支护方式主要有锚杆支护、放射混凝土支护、喷浆支护和锚索、锚喷支护等。(1)锚杆支护锚杆支护原理：①加固拱(挤压组合拱)作用②悬吊作用③组合梁作用(2)放射混凝土和喷浆支护放射混凝土和喷浆支护的作用原理：①构造作用(加固、组合)。喷层具有良好的物理力学性能，抗压强度较高，因此能起到构造支撑作用。同时由于喷层具有一定的柔性，可以产生一定变形。②封锁作用。喷层封锁了围岩外表，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止风化作用所呵斥的围岩破坏和剥落。③充填作用。放射混凝土以很高的速度射入岩体张开的节理裂隙，把松动的岩块粘结、充填起来，产生粘结作用，大大提高了围岩的整体性和强度。放射混凝土在一定程度上改善了围岩的应力形状。围岩由二向应力形状转化为三向应力形状。锚杆支护施工质量管理1.煤巷锚网支护平安管理(1)严厉贯彻执行有关锚网支护的规定，建立健全煤巷锚网支护管理制度，完善平安技术管理体制。(2)根据现有技术条件及工程质量可靠性，为确保巷道支护平安有效可靠，锚杆、锚固剂质量，以及锚杆问排距严厉按照设计控制。(3)任何断面外形的巷道，其两肩部锚杆必需布置成与程度方向成一定角度的斜向锚杆。(4)煤巷锚杆必需实施快速安装，并到达一定的预紧力。自搅拌树脂锚固剂之时起，5～8min内必需到达设计锚固力的60％以上，现场锚固力检验应至少进展一次锚杆快速安装及快速承载检验。(5)为确保锚杆实现快速安装和提高预紧效果，每孔锚杆眼至少运用1块超快速(CK)锚固剂，凝胶时间为30s(±10s)。引荐运用单向左旋无纵筋等强度螺纹钢杆体，塑料阻尼螺帽或穿销力矩螺帽，淘汰背帽搅拌、人工拧紧安装方式。顶(拱)部锚杆的打眼安装应完全运用单体锚杆钻机或机载锚杆钻机完成，不得运用煤电钻打眼安装，以确保搅拌及安装扭矩。(6)树脂锚固剂除按要求进展正常检验外，还应进展不定期现场抽检，直接从运用单位抽取样品进展检验，并通报检验结果，严禁各单位运用不合格或过期锚固剂。(7)煤巷锚网作业现场距任务面200m以内必需备有5～10架备用棚及相应的复合支护资料，以备改动支护方式和抢险之需。(8)一切煤巷锚网支护任务面必需掌握锚索支护技术，以便对特殊部位采用中深孔复合锚固方式。巷道跨度大于5m以及综采切眼、交岔点、硐室等必需采用锚网、锚索结合支护。(9)对于断层破碎带、煤质松软区、地质构造变化带、地应力异常区、动压影响区等围岩支护条件复杂区域，必需采取加密锚杆、全长锚固、锚索锚固、点柱及架棚等强化支护措施。正常锚网作业时，如遇“放煤炮〞，顶底板及两帮移近量显著添加、围岩层(节)理发育、突发性片帮掉渣、巷道不易成型、钻眼速度异常、顶板淋水等异常情况时，应立刻停顿作业，采取强化支护措施后方可继续作业。作业现场的任何人员，在以为情况异常时，有权制止违章指挥和违章作业，可自行撤离现场或回绝进入现场，并及时向有关部门汇报。(10)煤巷锚网支护长间隔掘进超越一定长度(2000m)时，必需实施中问贯穿，以改善通风、运输条件和提高抗灾变才干。(11)严厉执行事故汇报制度。煤巷锚网支护任务面如发生冒顶(片帮)事故，无论能否呵斥人员伤亡，均必需向调度室汇报，以便及时组织处置，分析缘由，采取针对性措施，防止同类事故反复发生。放射混凝土施工质量

放射混凝土施工质量要求第三节煤矿消费新技术一、煤矿平安高效开采地质保证技术煤矿平安高效矿井地质保证系统，是根据平安高效矿井机械化、集中化程度高的特点和平安消费需求，以地质量化预测为先导，以物探、钻探等综合技术为手段并依托先进的计算机技术从而实现煤矿地质任务的动态管理和平安地质预警的全过程。二、煤巷锚杆支护技术的开展趋势锚杆支护巷道平安性主要取决三个方面的要素：1、巷道围岩的物理力学性质2、巷道所处的应力环境3、巷道支护强度三、灾区救护新技术随着科学技术的提高，配备程度的提高，近年来灾区救护新技术也有较快开展；兴隆国家在矿山救护领域采用了一些世界领先的新技术，而我国的矿山救护技术当前还没有艰苦突破。从兴隆国家灾区救护技术上，可以看到他们在职工培训、灾区自救、互救方面的好阅历、好做法。如：第三节煤矿消费新技术1、灾区通讯技术在南非、加拿大、澳大利亚等国的井下和灾区通讯，都广泛采用了“无线挪动〞，它发送的信号，可穿透煤层、岩层和土壤，实现远间隔保送。到达了方便、快捷、平安、高效的要求。在事发的第一时间，灾区职工可以立刻汇报灾情，指挥部能迅速制定有效的抢救方案、组织快速救援。这对减少事故伤亡、降低事故损失、防止灾变继发、组织胜利抢救极为重要。1996年某国有矿井发生了掘进任务面瓦斯熄灭事故，三名救护队员在灾区执行义务时因迷路而遇难。假设当时配备有这种先进的“灾区无线挪动〞，事故就不会发生〔详见教案十〕。第三节煤矿消费新技术2、灾区搜救技术安徽省某金属矿发生坍塌事故，采用“生命探测仪〞实施了胜利的救援，而这一技术目前在煤矿尚未推行运用。近年来兴隆国家，在灾区搜救方面，采取了声纳探测、地音探测、机器人搜救等多项先进新技术。以色列等国具有世界领先的矿井“人员定位搜救系统〞。而我国某大城市施工地铁发生坍塌事故后，到第二天还不知道脱险人员被埋在哪里。2006年美国某矿的3000米深井，发生瓦斯爆炸事故，13名矿工被困，矿主采用了地面打钻，把机器人从钻孔内送入灾区执行搜救探查义务。因灾情严重，搜救多日，12人死亡，1人重伤。虽然