煤礦生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)

煤礦生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)知識主講人:1安全是天以人為本

煤礦安全工作是我們保證安全生產(chǎn)的基礎(chǔ),是我們做好一切工作的基礎(chǔ)，請大家了解并且掌握安全生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)，為我們煤礦的安全生產(chǎn)做出自己應(yīng)有的貢獻。吸煙有害健康.2第一章:煤礦地質(zhì)基礎(chǔ)地質(zhì)作用:在漫長的地質(zhì)年代中,由于自然動力引起地殼物質(zhì)組成、內(nèi)部構(gòu)造和地表形態(tài)變化與發(fā)展的作用，稱為地質(zhì)作用。分類：按其能源及作用場所可以分為內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。內(nèi)力地質(zhì)作用：由地球內(nèi)部能量引起的地殼物質(zhì)成分、內(nèi)部構(gòu)造、地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用，叫內(nèi)力地質(zhì)作用。包括：地殼運動、巖漿活動、變質(zhì)作用和地震作用等。外力地質(zhì)作用：作用在地殼表面，主要由地球以外的太陽輻射、日月引力能等引起。能使地表形態(tài)發(fā)生變化和地表化學(xué)元素產(chǎn)生遷移、分散和富集。作用形式（1）風化和剝蝕（2）搬運和沉積（3）固結(jié)成巖3巖石分類巖石是礦物的集合體。組成地殼的巖石按照生成原因，可以劃分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。4沉積巖煤礦生產(chǎn)中所遇到的巖石90％以上都是沉積巖。熟悉沉積巖的特征對煤礦生產(chǎn)有重要而實際的意義。1、層狀構(gòu)造及層理。2、層面構(gòu)造：波痕、泥裂。5煤的生成及煤系煤是由地質(zhì)歷史上植物遺體演變而形成的。古代歷史上：地球上生有大量的植物（高等植物和低等植物）在地質(zhì)歷史上成煤時期堆積在湖泊沼澤底部，隨著地殼緩慢下沉逐漸被水覆蓋與空氣隔絕，在細菌參與的生物化學(xué)作用下進入泥炭化階段隨著時間的推移，地殼繼續(xù)緩慢下沉，泥炭層被水攜帶來的泥砂等物質(zhì)覆蓋，并且覆蓋層加厚。在壓力和溫度的作用下，泥炭層逐漸失去水分而變得致密，變成褐煤。隨著地殼繼續(xù)下沉，覆蓋層不斷加厚，褐煤在地下深處受到高溫和高壓的作用，含炭物質(zhì)進一步富集，氧和水分的含量進一步地減少，密度增加，顏色變深，硬度增加，變成煙煤，隨著變質(zhì)程度的進一步增高，煙煤會變成無煙煤。個別情況下，無煙煤可能進一步變質(zhì)成為一種不能燃燒的礦產(chǎn)－－石墨。6煤系眾所周知：煤是由古代植物遺體經(jīng)過長期演變形成的。在成煤史上流傳有“一米煤田，百米林木”的說法。煤系：含有煤層的沉積巖系，他們彼此間大致連續(xù)沉積，并在成因上有密切聯(lián)系。又稱含煤地帶或含煤建造。78煤層結(jié)構(gòu)及其埋藏特征一、煤層的厚度：指煤層頂?shù)装鍘r層之間的垂直距離.二、煤層結(jié)構(gòu)：指煤層中是否含有夾矸層。可以分為：簡單結(jié)構(gòu)煤層、復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層。三、煤層分類：

(1)按煤層厚度分：極薄煤層、薄煤層、中厚煤層、厚煤層、特厚煤層。（2）按煤層傾角分類：近水平煤層、緩斜煤層、傾斜煤層、急傾斜煤層。（3）按煤層穩(wěn)定性分類：穩(wěn)定煤層、較穩(wěn)定煤層、不穩(wěn)定煤層、極不穩(wěn)定煤層。9煤層的頂?shù)装鍘r層的劃分根據(jù)頂?shù)装逑鄬γ簩拥奈恢煤涂迓湫阅?、強度等結(jié)構(gòu)的不同，從上至下，頂板劃分為基本頂、直接頂、偽頂三個部分；底板分為偽底、直接底、老底。對于某個特定煤層來說，其頂?shù)装宓倪@六個組成部分不一定發(fā)育俱全，可能缺少某一個或幾個組成部分的巖層。10

老頂偽底直接底直接頂偽頂老底11地質(zhì)構(gòu)造由地殼運動造成的巖層的空間形態(tài)，稱為地質(zhì)構(gòu)造。常見形態(tài)：單斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造。單斜構(gòu)造：在一定范圍內(nèi)，煤層或巖層大致向一個方向傾斜，這樣的構(gòu)造形態(tài)稱為單斜構(gòu)造.巖層的產(chǎn)狀：指巖層的空間位置及特征。常用三要素是走向、傾向、傾角。12走向傾向傾角13褶皺構(gòu)造巖層受地殼運動水平力的作用發(fā)生變形，呈現(xiàn)波狀彎曲，但仍保持了巖層的連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)，叫褶皺。褶曲是組成褶皺的的基本單位。褶曲有兩種形態(tài)：背斜和向斜。背斜：在形態(tài)上一般是一個中間向上凸起的彎曲，巖層自中心向兩側(cè)傾斜。向斜：在形態(tài)上一般是一個中間向下凹陷的彎曲，巖層自兩側(cè)向中心傾斜。14斷裂構(gòu)造巖層受力后遭到破壞，形成斷裂，失去了連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)叫斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造分為：裂隙和斷層。15斷層及其要素斷層：是斷裂兩側(cè)的巖層產(chǎn)生明顯位移的構(gòu)造變動。即斷層部位巖層的完整性和連續(xù)性遭到破壞，是一種常見的重要地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象。要素：斷層面、斷層線、斷盤、交面線、落差與平錯。16斷層的分類1、根據(jù)斷層兩盤相對運動的方向分類：（1）正斷層：上盤相對下降，下盤相對上升，兩盤在垂直及水平面上的投影呈分開狀態(tài)的斷層。（2）逆斷層：上盤相對上升，下盤相對下降，兩盤在垂直及水平面上的投影呈重疊狀態(tài)的斷層。（3）平移斷層：斷層兩盤沿著斷層面走向方向相對移動，以及兩盤升降位移量相對于水平位移量很多的斷層。2、根據(jù)斷層走向與巖層走向的相對關(guān)系分類（1）走向斷層：斷層走向與巖層走向一致或近于一致，可使同一巖層重復(fù)出現(xiàn)或缺失。（2）傾向斷層：斷層走向與巖層傾向一致或近于一致，使斷層兩側(cè)巖層露頭中斷而呈現(xiàn)交錯的不連續(xù)狀態(tài)。（3)斜交斷層：斷層走向與巖層走向斜交。17裂隙構(gòu)造定義：裂隙是斷裂面兩側(cè)巖層（巖石）沒有發(fā)生明顯位移的斷裂構(gòu)造。分類：根據(jù)裂隙形成的原因,可以分為：原生裂隙：在沉積巖成巖作用階段，主要由于沉積物脫水和壓縮而形成，一般肉眼不容易發(fā)現(xiàn)。煤層中都有原生裂隙。(2)構(gòu)造裂隙：受構(gòu)造變動作用力形成，也叫外生裂隙。在煤層中和圍巖中常見，且與原生裂隙斜交。（3）壓力裂隙：在巷道和采煤工作面附近，原有應(yīng)力平衡狀態(tài)發(fā)生破壞，由礦山壓力作用而產(chǎn)生，又叫地壓裂隙。1819第二章：礦井開拓與開拓方法開拓方式：開拓巷道在井田內(nèi)的布置方式

20礦井生產(chǎn)能力定義：指礦井一年內(nèi)能生產(chǎn)煤炭的數(shù)量，又稱為礦井年產(chǎn)量或井型。問題：如何合理確定礦井生產(chǎn)能力？答：礦井生產(chǎn)能力要根據(jù)煤層賦存條件、開采技術(shù)條件、國家對煤炭的需求狀況及當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展狀況等，并結(jié)合國家有關(guān)技術(shù)政策綜合分析，認真進行技術(shù)經(jīng)濟比較來確定。一般地，井田儲量豐富，煤層賦存條件好，煤層生產(chǎn)能力大時應(yīng)建大型礦井。當煤層埋藏深、地面地形復(fù)雜時，不宜建大型礦井；當煤層埋藏較淺，儲量不太豐富或煤層賦存不太穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜時，宜布置工業(yè)場地的礦井，為了充分發(fā)揮井筒和地面工業(yè)場地的投資效果，也宜建小型礦井。21目前我國井型系列（萬t/a）大型礦井：120、150、180、240、300、400及以上中型礦井：45、60、90小型礦井：9、15、21、30

注：除標準井型外，在礦井設(shè)計中不能出現(xiàn)中間井型。22礦井儲量礦井儲量：指井田范圍內(nèi)煤炭的埋藏量。遠景儲量、工業(yè)儲量（建設(shè)設(shè)計依據(jù)）可采儲量：礦井工業(yè)儲量中只有一部分能開采出來的煤炭量。礦井固定煤柱：指偽了保護井筒、工業(yè)廣場、地面建筑物、鐵路等留設(shè)的保護煤柱和為了礦井安全生產(chǎn)而留設(shè)的井田邊界、斷層、河流等隔離煤柱。固定煤柱在礦井開采中不得采動。23采區(qū)采出率：礦井工業(yè)儲量扣除固定煤柱損失后，仍然難以完全采出。用采區(qū)采出率表示。國家規(guī)定采區(qū)采出率一般不應(yīng)低于：厚煤層：75％中厚煤層：80％薄煤層：85％采煤工作面采出率：97％95％93％24井田再劃分方式一、井田劃分為階段二、井田劃分為盤曲三、井田劃分為區(qū)域四、階段內(nèi)再劃分25采區(qū)階段內(nèi)再劃分的一種形式（分區(qū)式布置）采區(qū)：將階段沿煤層走向劃分成若干塊段，每一個塊段叫一個采區(qū)。特點：1、采區(qū)斜長等于階段斜長。采區(qū)走向長度根據(jù)開采技術(shù)條件和采煤方法。2、每個采區(qū)都有獨立的運輸和通風系統(tǒng)，由采區(qū)上（下）山與主要運輸巷、回風巷相連。26單水平開拓定義：一個井田用一個開采水平采完叫單水平開拓。27多水平開拓一個井田用幾個開采水平采完。叫多水平開拓。28巷道分類按空間特征分類：1、垂直巷道。2、水平巷道。3、傾斜巷道。按用途分類：1、開拓巷道。2、準備巷道。3、采煤巷道29開拓巷道為全礦井、一個開采水平或階段服務(wù)的巷道，如：井筒、井底車場、階段（或水平）運輸大巷和回風大巷等。30準備巷道為整個采區(qū)服務(wù)的巷道，如采區(qū)上下山、采區(qū)上下車場、采區(qū)石門。31開拓方式定義：指開拓巷道在井田內(nèi)的布置方式。通常主要以井筒形式為主要依據(jù)將礦井開拓方式劃分為：斜井開拓、立井開拓、平硐開拓和綜合開拓。32斜井開拓斜井開拓方式在我國煤礦中應(yīng)用比較廣泛，半數(shù)以上的礦井是斜井開拓。隨著技術(shù)和設(shè)備水平的發(fā)展，尤其是長距離、大運量、大傾角帶式運輸機的應(yīng)用，使斜井開拓方式的應(yīng)用更加廣泛。采用斜井開拓時，根據(jù)井田地質(zhì)地形條件和煤層賦存條件情況，斜井可沿煤層、巖層或穿層布置。反斜井布置。33立井開拓立井開拓可以適應(yīng)各種水平的劃分方式和階段內(nèi)的布置方式優(yōu)點：井筒短、提升速度快、提升能力大、管線輻射短、通風阻力小、維護較容易、對地質(zhì)條件適應(yīng)性強，不受煤層傾角、厚度、瓦斯等條件限制。缺點：井筒掘進施工技術(shù)要求高，開鑿井筒所需設(shè)備和井筒裝備復(fù)雜，井筒掘進速度慢，基建投資大等34平硐開拓利用水平巷道從地面進入煤體的開拓方式。是所有開拓方式中最簡單最有利的開拓方式。優(yōu)點是井下出煤不需提升轉(zhuǎn)載，運輸環(huán)節(jié)少，費用底，無需井架和絞車房。35綜合開拓定義：主副井采用不同的井筒形式，稱為綜合開拓。常見方式：有六種：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井筒的位置及數(shù)目井筒，是礦井最重要的井巷工程。一般地，一個礦井至少應(yīng)有一主一副兩個井筒，主井擔負煤炭提升、副井擔負輔助提升任務(wù)。井筒的位置，主要指兩個方面，一是井口和井底沿井口走向和傾斜方向的位置；二是井筒本身所通過的巖層層位。因此，選擇井筒位置應(yīng)從三方面進行論證和比較。1、地面因素（教材48頁）2、地下因素（教材49頁）3、技術(shù)經(jīng)濟因素37井底車場的主要硐室主要硐室有：變電所、水泵房、水倉、翻籠硐室、裝煤設(shè)備硐室、電機車庫及修理間。屬于服務(wù)性的或因安全上的需要而設(shè)置的有調(diào)度室、等候室、井下防火門硐室、消防材料庫及炸藥庫等。38礦井開拓延深方案1、主、副井直接延深2、采用暗立井或暗斜井延深3、新開一個井筒，延深一個井筒。39井底車場定義：是井筒與井下主要巷道連接處的一組巷道和硐室的總稱。常見形式：環(huán)形式、折返式。4041第三章：礦山壓力及其控制定義：因圍巖移動而產(chǎn)生的壓力稱為礦山壓力。在礦山壓力作用下出現(xiàn)的冒頂、底鼓、煤巖片幫、支架破壞、煤和瓦斯突出等現(xiàn)象，稱為礦山壓力現(xiàn)象或礦山壓力顯現(xiàn)。42直接頂分類指標及方案分類指標：按反映頂板穩(wěn)定性的巖石單向抗壓強度、節(jié)理裂隙間距、分層厚度綜合而成的強度指數(shù)作為巖性指標，將直接頂分為四類。即：不穩(wěn)定頂板、中等穩(wěn)定頂板、穩(wěn)定頂板、堅硬頂板。43基本頂分類基本頂來壓強度主要根據(jù)直接頂和采高的比值及基本頂初次來壓步距，將基本頂分為四級：不明顯、明顯、強烈、極強烈。44工作面初次來壓定義：采空區(qū)基本頂?shù)谝淮未竺娣e垮落稱為初次垮落。由于基本頂初次垮落，使工作面壓力增大，故稱為初次來壓?，F(xiàn)象：持續(xù)：2－3天。來壓步距：一般20米～35米，少數(shù)為50米～70米。特點：工作面頂板下沉量和下沉速度急增，甚至出現(xiàn)臺階式下沉；頂板破碎，甚至出現(xiàn)與煤壁平行的裂隙，有時發(fā)出巨大的斷裂聲；支架受力增加，采空區(qū)掉塊，煤壁嚴重片幫。預(yù)防措施：沿放頂線加強支護（增設(shè)排柱、木垛、斜撐、抬棚）、強制放落頂板等。45周期來壓定義：隨著工作面的連續(xù)推進，基本頂在自重和上覆巖層的作用下，又會產(chǎn)生斷裂垮落同時給工作面帶來增壓現(xiàn)象。即垮落與來壓隨工作面推進而周期性的出現(xiàn)，稱為周期垮落和周期來壓?，F(xiàn)象：來壓步距一般為6米～30米，多數(shù)為10米～15米。46采空區(qū)上覆巖層劃分：根據(jù)破壞的特征，上覆巖層沿豎直方向自下向上分為三帶：冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶。各部分特點：1、冒落帶：不規(guī)則的垮落，碎脹的巖塊將填滿采空區(qū)，支撐基本頂。2、裂隙帶：位于冒落帶之上，一端支撐在煤壁上，另一端支撐在采空區(qū)的碎石充填堆上。在上覆巖層的壓力作用下，冒落的巖塊逐漸壓實。一般為采高的7～17倍。3、彎曲下沉帶：裂隙帶上方直到地表的巖層。這部分巖層不產(chǎn)生裂隙或僅產(chǎn)生極微小的裂隙，并在采空區(qū)上方的地面形成一個比開采范圍大的空間。47液壓支架單體液壓支柱適用于傾角小于25°的緩斜或近水平煤層，當采取可靠的安全措施時，可以在25°～35°傾角的傾斜煤層中使用，也可用于煤層底板比較堅硬的非炮采工作面。該支柱應(yīng)與絞接頂梁配套使用，不能與木頂梁配套使用。48液壓支架的選型液壓支架的類型不同，品種繁多，使用時應(yīng)按工作條件和使用要求確定支架的類型。影響液壓支架選型的主要因素是：地質(zhì)條件（頂板的穩(wěn)定性、巖性、厚度），底板的穩(wěn)定性，煤的厚度（采高）、傾角、地質(zhì)構(gòu)造，瓦斯含量和技術(shù)經(jīng)濟條件。49第四章：采煤方法采場：用來直接大量采取煤炭的場所，稱為采場。采煤工作面：在采場內(nèi)進行采煤的煤壁，稱為采煤工作面。采煤工作：在采場內(nèi)，為了采取煤炭所進行的一系列工作，稱為采煤工作。采煤工作分為基本工序和輔助工序50采煤工藝由于煤層的自然條件和采用的機械不同，完成采煤工序的方法不同，并且在進行的順序上、時間上和空間上，必須有規(guī)律地加以安排和配合。這種按照一定順序完成各項工作的方法及其配合，稱為采煤工藝。51采煤方法根據(jù)不同的礦山地質(zhì)及其技術(shù)條件，可以有不同的采煤系統(tǒng)與采煤工藝相配合，從而構(gòu)成多種多樣的采煤方法。52炮采工作面炮眼布置形式1、單排眼：用于薄煤層或者煤質(zhì)軟、節(jié)理發(fā)育的煤層

2、雙排眼：其布置形式有：對眼、三花眼、三角眼，一般適用于采高較小的中厚煤層。煤質(zhì)中硬時可以用對眼、煤質(zhì)軟時可以用三花眼，煤層上部煤質(zhì)軟或者頂板較破碎時可以用三角眼。3、三排眼：亦稱五花眼，用于煤質(zhì)堅硬或采高較大的中厚煤層。