煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)

煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)一、概述二、煤礦地質(zhì)基本知識(shí)三、礦井開拓四、采掘技術(shù)第一節(jié)地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)一、煤層頂板：位于煤層之上的巖層叫頂板。頂板分為3類:偽頂、直接頂、老頂1、偽頂：直接覆蓋在煤層之上的，極易隨煤層的采出而同時(shí)垮落的薄層巖層。厚度不大，一般在0.5m以下。2、直接頂：直接位于偽頂或煤層之上，具有一定的穩(wěn)定性，常隨著采煤工作面移架或回柱工序的完成而自行垮落的巖層。厚度一般可達(dá)幾米，巖性多為較易垮落的泥巖、頁(yè)巖、粉沙巖等。直接頂運(yùn)動(dòng)造成的垮面事故：（1）推垮型事故。當(dāng)頂板運(yùn)動(dòng)時(shí)，在煤層的層面上產(chǎn)生較大的推力，推到支架，造成采煤工作面垮面事故。從推力方向來(lái)看，有三種形式：第一種是沿傾斜方向推垮支架，推垮支架，大都發(fā)生在沿走向推進(jìn)的工作面；第二種是向煤壁方向推垮支架，大都發(fā)生在采空區(qū)有懸頂?shù)臈l件下；第三種是向采空區(qū)方向推垮支架，最易發(fā)生在傾斜推進(jìn)的工作面。（2）壓垮型事故。按壓垮的方向不同，壓垮型事故有煤壁方向壓垮和向采空區(qū)方向壓垮兩種。這類事故發(fā)生時(shí)，支架首先被來(lái)自頂板方向的作用力壓彎、壓斷或壓入松軟底板而失去支撐作用，引起頂板垮落。3、老頂：是位于直接頂之上或直接位于煤層之上的厚而堅(jiān)硬的巖層。老頂運(yùn)動(dòng)所引起的垮面事故：（1）沖擊推垮型事故。這類事故發(fā)生時(shí)，老頂首先將其作用力施加在靠近煤壁處已離層的直接頂上，造成煤壁處已離層的直接頂上，造成煤壁片幫、切頂，隨后高速下沉的老頂把直接頂推垮。（2）壓垮事故。這類事故多發(fā)生在木支柱工作面，木支柱屬鋼性支柱，可縮性量小工作面支柱受力不均勻。在老頂來(lái)壓過程中，受力大的支柱首先被壓斷，其載荷轉(zhuǎn)移到其他支柱，其他受力大的支柱也被壓斷，結(jié)果使支柱被“各個(gè)擊破”，最后連直接頂也支撐不住，造成垮面事故。臨沂礦務(wù)局草埠煤礦“9.5”頂板事故

2003年9月5號(hào),草埠煤礦發(fā)生一起重大頂板事故,造成9人死亡。事故發(fā)生地點(diǎn)為6101回采工作面，此工作面所屬煤層為六層煤，層厚為0.7米。煤層頂板為砂質(zhì)頁(yè)巖，層厚為1~2.3米;直接底為泥巖,層厚為1.5米左右;工作面長(zhǎng)50米,采用單體液壓支柱戴金屬鉸接頂板進(jìn)行支護(hù),工作面控頂方式為“見五回一”，工作面最大控頂距為4.4米,最小控頂距為3.4米。

工作面前方5米處有一落差在1米左右的斜交正斷層，工作面直接頂由于斷層影響，穩(wěn)定較差。工作面直接底較軟，工作面支設(shè)的液壓柱鉆底。由于工作面直接頂穩(wěn)定性差，加之支柱鉆底，造成直接頂緩慢下沉，工作面支護(hù)已不能滿足支護(hù)要求。9月5號(hào)夜班，工作人員在回撤工作面下部的液壓支柱時(shí)，工作面的直接頂突然大面積垮落，回撤支柱的9個(gè)工作人員無(wú)幸免，全部遇難。這是一起典型的直接頂運(yùn)動(dòng)造成的頂板事故。臨沂礦務(wù)局XX煤礦“3.10”頂板事故

2000年3月10號(hào),XX煤礦發(fā)生一起頂板冒頂事故,造成1人死亡。

事故發(fā)生地點(diǎn)為X礦九采區(qū)軌道下山上軌轤以下20米處。此處巷道采用木支架進(jìn)行支護(hù)，事故地點(diǎn)剛好位于斷層帶內(nèi)，此處巷道壓力較大，巷道變形嚴(yán)重，影響絞車道正常運(yùn)輸，礦決定讓掘進(jìn)人員對(duì)巷道進(jìn)行維修。工作人員在維修過程中，先使用挑棚挑住原支架棚頭，打好臨時(shí)支護(hù)。工作人員在拿掉原支架棚腿，準(zhǔn)備對(duì)巷道進(jìn)行割幫時(shí)，由于挑棚支設(shè)不牢固，加上上部直接頂都已離層且較破碎，在壓力作用下，引起施工地點(diǎn)附近的3架子歪倒傾斜，瞬間發(fā)生冒頂事故。在此工作4人，有3人發(fā)現(xiàn)冒頂征兆，及時(shí)撤離了。但史某由于撤離不及時(shí)，被冒落的矸石砸傷致死。這也是一起典型的直接頂運(yùn)動(dòng)造成的頂板事故。二、底板：賦存在煤層之下的巖層叫底

板。分為三類:（1）偽底:直接位于煤層之下的薄而軟弱的巖層，巖性多為炭質(zhì)頁(yè)巖或泥巖，厚度不大，多為0.2～0.3m。（2）直接底：位于偽底之下或與煤層直接接觸的硬度較低的巖層。（3）老底：位于直接底之下的比較堅(jiān)硬的巖層。三、煤層的形態(tài)與結(jié)構(gòu)1、煤層的形態(tài)是指煤層在空間上的展布特征。其形態(tài)可分為3類：層狀似層狀非層狀。2、煤層結(jié)構(gòu)是指煤層中夾矸的數(shù)量和分布特征。（1）簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層：煤層中不含夾矸或夾矸很少的煤層。（2）復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層：煤層中含有較穩(wěn)定的夾矸或夾矸較多的煤層。四、煤層的厚度：指煤層頂?shù)装逯g的垂直距離。煤層按厚度分為三類：1、薄煤層：厚度小于1.3m的煤層。2、中厚煤層：厚度在1.3～3.5m之間的煤層。3、厚煤層：厚度大于3.5m的煤層。五、煤層的產(chǎn)狀要素煤層的產(chǎn)狀要素指:煤層走向、傾向及傾角。

煤炭?jī)?chǔ)量:

我國(guó)煤田面積56萬(wàn)平方公里,2005年經(jīng)專家精查地質(zhì)儲(chǔ)量為10000億噸,具有開采價(jià)值的煤炭總儲(chǔ)量接近1900噸,按年產(chǎn)19億噸，開采100年。除以40%回收率實(shí)際上每年耗用50億噸，1900億噸用40年左右就采完了，2050年中國(guó)沒有煤炭了。中國(guó)依賴煤炭------2005年：67%世界每消耗3噸煤，其中有1噸被中國(guó)燒掉。全國(guó)煤礦平均資源綜合回收率只有30%左右，小型煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦回收率只有10~15%，火電廠供電煤耗比國(guó)際先進(jìn)水平高出27%。煤電陷入了粗放型擴(kuò)張和加大外延的增長(zhǎng)方式。六、煤層的傾角：指煤層的層面與水平面之間的夾角。煤層按傾角大小分為以下四類：1、近水平煤層:傾角在50～80煤層2、緩斜煤層：煤層傾角在80～2503、傾斜煤層：煤層傾角在250～4504、急斜煤層：煤層傾角＞450七、地質(zhì)構(gòu)造由地殼運(yùn)動(dòng)造成的巖層的空間形態(tài)，稱為地質(zhì)構(gòu)造。（一）、地質(zhì)構(gòu)造的分類：分為3種基本類型：?jiǎn)涡睒?gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造。1、單斜構(gòu)造煤層或巖層在一定范圍內(nèi)大致向一個(gè)方向傾斜，這樣的構(gòu)造形態(tài)稱為單斜構(gòu)造。其三要素：走向、傾向、傾角。2、褶皺構(gòu)造

巖層或煤層在地殼運(yùn)動(dòng)水平構(gòu)造力的作用下發(fā)生變形，造成波狀彎曲，但不失去巖層的連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)，叫褶皺構(gòu)造。每一個(gè)單獨(dú)的彎曲稱為褶曲，褶曲分為：背斜、向斜。（1）背斜：巖層在剖面上表現(xiàn)為層面凸起的彎曲。（2）向斜：巖層在剖面上表現(xiàn)為層面下凹的彎曲。3、斷裂構(gòu)造。

當(dāng)煤巖層受力后遭到破壞發(fā)生斷裂，失去了連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)，叫斷裂構(gòu)造。分2類：裂隙和斷層。（一）裂隙：煤、巖層被斷裂后，兩側(cè)巖層若沒有發(fā)生顯著位移的斷裂構(gòu)造，稱為裂隙。（二）斷層：煤巖層被斷裂后，兩側(cè)的煤巖層發(fā)生明顯位移的斷裂構(gòu)造叫斷層。1、斷層的分類（1）按斷層兩盤的相對(duì)位移分：①正斷層：上盤相對(duì)下降，下盤相對(duì)上升的斷層。②逆斷層：上盤相對(duì)上升，下盤相對(duì)下降的斷層。③平移斷層：兩盤沿著幾乎直立的斷層面作水平移動(dòng)的斷層。（2）根據(jù)斷層走向與巖層走向的關(guān)系分：

①走向斷層②傾向斷層③斜交斷層2、井下巷道遇見斷層前的征兆（1）、煤（巖）層產(chǎn)狀發(fā)生顯著變化，伴生、派生小褶皺發(fā)育。（2）、煤層頂?shù)装宄霈F(xiàn)不平行現(xiàn)象。（3）、煤層及其頂?shù)字辛严讹@著增加，一般越靠近斷層，裂隙越發(fā)育。（4）、煤層原生結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，滑面增多，出現(xiàn)揉皺現(xiàn)象，煤體呈鱗片狀、粉末狀。（5）、在大斷層附近常伴生一系列小斷層，這小斷層與大斷層性質(zhì)相同，產(chǎn)狀大體一致，可利用小斷層的特征預(yù)測(cè)大斷層。

（6）、在高瓦斯礦井，巷道中的瓦斯出量在出現(xiàn)斷層前有明顯的增值變化。（7）、充水性大的礦井在揭露斷層前，巷道出現(xiàn)滴水、淋水和涌水現(xiàn)象。八、褶曲及斷層對(duì)采煤工作面的影響1、褶曲的影響：

（1）常有大型向斜軸部頂板壓力增大的現(xiàn)象。當(dāng)采煤工作面接近時(shí)，必須加強(qiáng)支護(hù)，否則容易發(fā)生冒頂、切面等事故，給頂板管理帶來(lái)困難。（2）有瓦斯突出危險(xiǎn)的礦井，向斜軸部是瓦斯突出的危險(xiǎn)區(qū)。應(yīng)預(yù)先采取防突措施。2、斷層對(duì)采煤工作面的影響：

（1）、采煤工作面遇到斷層時(shí)，由于頂板破碎，給支護(hù)工作和工作面頂板管理帶來(lái)困難，應(yīng)及時(shí)采取加強(qiáng)頂板管理的措施，以防發(fā)生頂板事故。（2）、斷層既是地下水的貯存場(chǎng)所，又是其導(dǎo)出通道。采煤工作面進(jìn)入斷層范圍，一旦揭穿，水能沿著斷層帶流入工作面，就發(fā)生透水事故。因此，工作面在接近斷層時(shí)，應(yīng)采取預(yù)防水害的措施。（3）因?yàn)閿鄬訁^(qū)煤巖破碎，裂隙發(fā)育，容易積存承壓瓦斯。工作面接近或通過這些斷層時(shí)，必須注意防止發(fā)生瓦斯事故。九、巖石的物理力學(xué)性質(zhì)對(duì)爆破影響較大的巖石物理性質(zhì)主要有：

（1）堅(jiān)固性。它說明巖石抵抗外力作用的總強(qiáng)度。堅(jiān)固性大的巖石，鉆眼與爆破的難度也大。

（2）彈性與脆性。彈性是指作用在巖石上的外力消除后，巖石恢復(fù)原來(lái)的形狀和體積的能力。巖石的彈性越大，鉆眼與爆破的難度就大。越脆的巖石越易破碎。脆性大的巖石應(yīng)選用猛度大的炸藥。（3）層理和節(jié)理。

（4）含水性和含氣性。（5）風(fēng)化程度。指巖石受空氣、水和溫度作用而破壞的程度。風(fēng)化后的巖石容易鉆孔和爆破。（6）粘性。指巖石塊抵抗巖體分離的能力。巖石的粘性越大，炸藥的消耗量越大。

第二節(jié)礦圖

在礦井設(shè)計(jì)、施工和生產(chǎn)管理等工作中，需要測(cè)繪一系列的圖紙，這些圖稱為礦圖。1、礦圖的種類礦圖的種類很多，如煤礦地質(zhì)、測(cè)量和采礦等工程用圖，但一般分為兩大類：（1）礦井測(cè)量圖（2）礦井地質(zhì)圖礦井測(cè)量圖是根據(jù)地面和井下實(shí)際測(cè)量的資料繪制的。隨采掘情況的不斷變化逐步測(cè)量并填繪的。它主要反映礦井地面的地貌、地物情況；井下各種巷道的空間位置關(guān)系；煤層產(chǎn)狀和各種地質(zhì)構(gòu)造；井下采掘工作面及井上下相對(duì)位置關(guān)系等情況。礦井地質(zhì)圖一般是在礦井測(cè)量圖的基礎(chǔ)上，將生產(chǎn)過程中收集的地質(zhì)資料和原有勘探資料，經(jīng)過分析推斷繪制而成。他主要反映全礦煤層的產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造、地形地質(zhì)、水文地質(zhì)、煤層空間分布等情況。煤層底板等高線圖：是把煤層底板與不同高程水平面的交線，垂直投影到平面上，反映煤層空間形態(tài)和構(gòu)造變動(dòng)的重要地質(zhì)圖件。第三節(jié)礦井開拓由地表進(jìn)入煤層為開采水平服務(wù)所進(jìn)行的井巷布置和開掘工程稱為礦井開拓。一、井田的劃分1、階段與水平（1）在井田范圍內(nèi)，沿煤層傾斜方向，按一定的標(biāo)高將井田劃分為若干長(zhǎng)條形的部分，每一部分稱為一個(gè)階段。（2）水平：階段與階段之間以水平面分界，劃分階段的水平面稱為水平。2、階段內(nèi)的劃分分為3種方式：分區(qū)式、分段式和分帶式。（1）分區(qū)式：在階段或開采水平內(nèi)，沿走向劃分為若干部分，每一部分有獨(dú)立而完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，這樣的部分稱為一個(gè)采區(qū)。（2）分段式：在階段內(nèi)沿煤層傾斜方向?qū)⒚簩觿澐譃槿舾蓚€(gè)可以布置一個(gè)采煤工作面的長(zhǎng)條，每一個(gè)長(zhǎng)條稱為一個(gè)分段。（3）分帶式：在階段內(nèi)沿煤層走向?qū)㈦A段劃分為若干傾斜條帶，這樣的條帶稱為分帶。二、礦井的開拓方式礦井的開拓方式：主要指開拓巷道在井田內(nèi)的布置形式。分為4種。（1）、斜井開拓：主付井均為斜井的開拓方式。是用傾斜巷道由地面進(jìn)入地下,并通過一系列巷道到達(dá)煤層的一種開拓方式，它分為片盤斜井開拓和斜井多水平開拓式開拓。主要適用于煤層埋藏深度不大，表土不太厚且無(wú)流沙層、水文地質(zhì)簡(jiǎn)單的緩傾斜煤層。（2）、立井開拓：主付井均為立井的開拓方式。是指垂直巷道由地面進(jìn)入地下，并通過一系列巷道通往煤層的一種開拓方式。一般開采煤層埋藏較淺，表土厚或地質(zhì)條件比較復(fù)雜的煤層。常用的有立井多水平開拓和立井單水平開拓方式。（3）、平硐開拓：指用水平巷道由地面進(jìn)入地下，并通過一系列巷道到達(dá)煤層的開拓方式，它是一種在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上最合理、最有利的開拓方式，一般用于山嶺地帶。（4）、綜合開拓：采用立井、斜井、平硐等任何兩種或兩種以上的開拓方式，稱為綜合開拓。三、巷道的分類（一）、根據(jù)巷道的用途、服務(wù)范圍不同，把巷道分為3類。1、開拓巷道為全礦井、一個(gè)水平或兩個(gè)以上采區(qū)服務(wù)的巷道稱為開拓巷道，開拓巷道主要包括以下幾部分：（1）、井硐：從地面直接通向地下的巷道。主要有立井、斜井和平硐。井硐一般同時(shí)開掘一對(duì)，其中提煤的稱為主井；作為運(yùn)料、出矸、升降人員、排水、供電、進(jìn)風(fēng)時(shí)等用途的稱為副井。（2）、井底車場(chǎng)：連接井筒和主要運(yùn)輸巷道的一組巷道和硐室的總稱。它起著地下巷道與井筒之間總轉(zhuǎn)運(yùn)站的作用。井底車場(chǎng)一般布置在煤層底板巖石中。（3）、石門：穿巖層的水平巷道。一般在巖層中開掘，垂直或斜交于巖層的走向。由井底車場(chǎng)通向運(yùn)輸大巷的石門稱為運(yùn)輸石門或主石門；由回風(fēng)井井底通向回風(fēng)大巷的石門稱為回風(fēng)石門；由大巷通向采區(qū)的石門稱為采區(qū)石門。（4）、運(yùn)輸大巷：沿煤巖層走向開掘的，用來(lái)作為井下運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、供電等的主要通路的水平巷道，為每一采區(qū)服務(wù)。（5）、回風(fēng)大巷：沿煤巖層走向開掘的，用來(lái)作為井下各采區(qū)回風(fēng)的主要通路的水平巷道。2、準(zhǔn)備巷道為一個(gè)采區(qū)內(nèi)的一個(gè)或幾個(gè)采煤工作面和掘進(jìn)工作面服務(wù)的巷道和硐室稱為準(zhǔn)備巷道。由準(zhǔn)備巷道所圈定的煤量稱為準(zhǔn)備煤量。（1）、采區(qū)上（下）山：在煤層或底板巖層中自運(yùn)輸大巷向上（下）開掘，聯(lián)系區(qū)段平巷的傾斜巷道。采區(qū)上山中用來(lái)運(yùn)輸?shù)姆Q為運(yùn)輸上山；用來(lái)運(yùn)送材料的稱為軌道上山。（2）、采區(qū)車場(chǎng)：采區(qū)中用來(lái)調(diào)車的巷道。它又分為下部車場(chǎng)、中部車場(chǎng)和上部車場(chǎng)等。（3）、采區(qū)煤倉(cāng)：為一個(gè)采區(qū)暫時(shí)貯存煤炭用的垂直或傾斜巷道。（4）、區(qū)段石門：連接區(qū)段平巷和采區(qū)上山的石門。3、回采巷道直接為一個(gè)采煤工作面服務(wù)的巷道稱為回采巷道。（1）、區(qū)段運(yùn)輸平巷：布置在區(qū)段下部，沿走向在煤層中開掘的水平巷道，直接為采煤工作面的煤炭運(yùn)輸服務(wù)，又稱為運(yùn)輸順槽。（2）、區(qū)段回風(fēng)平巷：布置在區(qū)段的上部，沿走向在煤層中開掘的水平巷道，直接為采煤工作面回風(fēng)服務(wù)，又稱回風(fēng)順槽。一般輔設(shè)軌道，為采煤工作面運(yùn)送設(shè)備和材料，采煤工作面污濁風(fēng)流從這里排出。（3）、開切眼：在采區(qū)邊界或上山附近，由區(qū)段運(yùn)輸平巷沿煤層傾斜向上掘進(jìn)，連通區(qū)段回風(fēng)平巷的一條傾斜巷道，是采煤工作面的起始位置。直接進(jìn)行采煤的工作空間稱為采煤工作面，又稱采場(chǎng)。它隨著工作的不斷進(jìn)行而向前移動(dòng)。原有的工作空間隨即變?yōu)閺U棄的采空區(qū)。（二）按其所在空間位置不同，把礦井巷道分為以下三類：（1）垂直巷道。如立井、小風(fēng)井、暗井及溜井等。（2）水平巷道。如平硐、石門、煤門及平巷等。（3）傾斜巷道。如斜井、上山、下山、溜煤眼及開切眼等。（三）按巷道斷面煤、巖所占的比例分為以下三類（1）煤巷：在掘進(jìn)斷面中，煤層占80％以上（包括80％），稱為煤巷。（2）半煤巖巷：在掘進(jìn)斷面中，巖層占20％～80％時(shí)，稱為半煤巖巷。（3）巖巷：在掘進(jìn)斷面中，巖層占80％以上（包括80％），稱為巖巷。四、礦井五大生產(chǎn)系統(tǒng)

1、提升系統(tǒng)：主要通過主副井來(lái)進(jìn)行的。主井一般（串車、罐籠、箕斗）提煤矸，副井（罐籠）提材料，運(yùn)送人員。

2、運(yùn)輸系統(tǒng)：包括運(yùn)煤矸和運(yùn)材料。

3、通風(fēng)系統(tǒng)：地面的新鮮空氣由副井或主井經(jīng)井下一系列巷道到達(dá)采掘工作面。乏風(fēng)經(jīng)采掘工作面回風(fēng)巷等巷道由回風(fēng)井排出地面。

4、供電系統(tǒng)：由礦井地面變電所到達(dá)井下中央變電所、采區(qū)變電所和工作面各用電點(diǎn)，供各種設(shè)備用電。

5、排水系統(tǒng)：工作面的水經(jīng)巷道中的排水溝流至采區(qū)水倉(cāng)，通過水泵排至大巷水溝內(nèi)至井底車場(chǎng)主水泵房，經(jīng)大泵排至地面。

第四節(jié)采煤技術(shù)一、礦山壓力基本知識(shí)

1、礦山壓力：指由于開采后所引起的巷道及回采工作面的周圍巖層或煤體內(nèi)的力以及這個(gè)力的作用過程。

2、礦山壓力顯現(xiàn)：由于礦山壓力的作用而引起對(duì)巷道、采掘工作面及支架的破壞現(xiàn)象稱為礦山壓力顯現(xiàn)，或叫礦壓顯現(xiàn)。

3、直接頂?shù)某醮慰迓洌寒?dāng)工作面從開切眼推進(jìn)一定距離后，直接頂?shù)牡谝淮未竺娣e冒落，稱為直接頂?shù)某醮慰迓洹?/p>

4、老頂?shù)某醮蝸?lái)壓和周期來(lái)壓：（1）老頂?shù)某醮蝸?lái)壓：當(dāng)工作面從開切眼推進(jìn)一定距離后，老頂大面積垮落，給回采工作面帶來(lái)明顯的礦壓增大的現(xiàn)象，稱為初次來(lái)壓。老頂初次來(lái)壓時(shí)工作面距開切眼的距離稱為初次來(lái)壓步距。（2）周期來(lái)壓：隨著工作面不斷推進(jìn)老頂再次斷裂，這樣老頂周而復(fù)始發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，稱為老頂?shù)闹芷趤?lái)壓。兩次來(lái)壓間隔的天數(shù)稱為來(lái)壓周期。兩次來(lái)壓期間工作面推進(jìn)的距離，稱為周期來(lái)壓步距。我國(guó)一些煤礦的老頂來(lái)壓步距，一般為20～35m，個(gè)別礦區(qū)的部分巖層可達(dá)60～70m，甚至更大。周期來(lái)壓步距比初次來(lái)壓步距小得多，一般約為5～20m左右,少數(shù)較堅(jiān)硬頂板可達(dá)20～30m。二、采煤方法分類概述按照開采規(guī)劃，井田進(jìn)行了所必須的開拓巷道、準(zhǔn)備巷道、回采巷道的掘進(jìn)后，可大量開采煤炭的場(chǎng)所已經(jīng)形成，這些場(chǎng)所稱為采場(chǎng)，又稱采煤工作面。采場(chǎng)設(shè)備安裝完畢后，即可進(jìn)行煤炭開采，又稱回采。采煤是煤礦生產(chǎn)活動(dòng)的中心，采煤方法是否合理，對(duì)礦井的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響很大。不同的煤層賦存條件和開采技術(shù)條件，應(yīng)選用與之相適應(yīng)的采煤方法。合理的采煤方法應(yīng)最大限度的滿足生產(chǎn)安全、產(chǎn)量大、效率高、煤質(zhì)好、成本低和煤炭回采率高等基本要求。

采煤方法包括采煤系統(tǒng)和回采工藝兩大部分內(nèi)容。采煤系統(tǒng)是指采區(qū)巷道的布置方式，

掘進(jìn)和回采工作在時(shí)間和空間上的配合以及采區(qū)的通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)?；夭晒に囀侵覆擅汗ぷ髅嫫泼?、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)和采空區(qū)處理等工作以及這些工作在時(shí)間和空間上的配合方式。不同的回采工藝和采煤系統(tǒng)就形成了不同的采煤方法。1、壁式體系采煤法壁式采煤法采煤工作面較長(zhǎng)，采煤工作面兩端至少有兩條巷道供通風(fēng)運(yùn)輸，采下的煤炭從平行于采煤工作面的方向運(yùn)出采煤場(chǎng)，再由運(yùn)輸順槽運(yùn)出，隨著采煤工作面的推進(jìn)需對(duì)采空區(qū)進(jìn)行處理。薄及中厚煤層一般都是將煤層全厚一次采出，這種長(zhǎng)壁采煤法稱為單一長(zhǎng)壁采煤法。對(duì)于厚煤層，一般是把它分為若干中等厚度的分層來(lái)開采，稱為分層長(zhǎng)壁采煤法。按回采工作面推進(jìn)方向不同，又可分為走向長(zhǎng)壁法和傾斜長(zhǎng)壁法兩種。2、柱式體系采煤法柱式體系采煤法的主要特點(diǎn)是：采煤工作面長(zhǎng)度較短，但數(shù)目較多；采場(chǎng)內(nèi)煤的運(yùn)輸方向垂直于采煤工作面；回采工藝較簡(jiǎn)單；沒有采空區(qū)處理工序；采煤工作面通風(fēng)條件較差。柱式體系采煤法又分房式、房柱式及巷柱式3種類型。三、回采工藝

回采工作面內(nèi)破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)及采空區(qū)處理等各種工序進(jìn)行的配合方式稱為回采工藝。（一）、普通機(jī)械化采煤工藝普通機(jī)械化采煤簡(jiǎn)稱“普采”。即用機(jī)械方法破煤和裝煤，輸送機(jī)運(yùn)煤和單體支柱支護(hù)頂板的采煤工藝。1、落煤：由采煤機(jī)完成。3種進(jìn)刀方式。（1）推入式進(jìn)刀（2）鉆入式進(jìn)刀（3）斜切式進(jìn)刀2、裝煤：采煤機(jī)裝。3、運(yùn)煤：可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤。4、工作面支護(hù)：帶帽點(diǎn)柱、棚子支護(hù)和懸臂支架三種。5、采空區(qū)處理：采用全部垮落法。（二）、綜合機(jī)械化采煤工藝綜采：綜合機(jī)械化采煤工藝簡(jiǎn)稱綜采。它與普采不同之點(diǎn)在于工作面支護(hù)采用了整體自移式液壓支架，破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)和采空區(qū)處理全部工序都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。綜采工作面的主要設(shè)備有大功率雙滾筒采煤機(jī)、可彎曲輸送機(jī)、整體自移式支架。此外還有乳化液壓泵、轉(zhuǎn)載機(jī)、可伸縮膠帶輸送機(jī)、移動(dòng)變電站等輔助設(shè)備。

整體自移式液壓支架是綜采工作面的主要標(biāo)志。它由頂梁、底座、推移千斤頂、2—6根支柱和控制裝置組成。每一部支架寬1m左右，沿工作面全長(zhǎng)排成一溜，采煤機(jī)割過煤后，支架逐架向前移動(dòng)，然后重新支撐頂板。當(dāng)某一支架降下脫離頂板并向前移動(dòng)時(shí)，其左右兩側(cè)支架處于支撐頂板狀態(tài)。支架移動(dòng)后，位于其后面的采空區(qū)自行垮落，不再需要人工回柱放頂處理采空區(qū)。不同的綜采工作面應(yīng)根據(jù)不同的頂板條件，選用與之相適應(yīng)的整體自移式液壓支架。自移式液壓支架有以下三種基本類型：（1）支撐式液壓支架。它以支撐為主，頂梁較長(zhǎng)，支撐力較大，每架支撐力可達(dá)800t，適用于支撐難冒落的堅(jiān)硬頂板。支撐式液壓支架按其構(gòu)造與動(dòng)作方式的不同有垛式和節(jié)式兩種。（2）掩護(hù)式液壓支架。它的頂蓋較短，有一個(gè)整體的掩護(hù)板，可將工作空間和采空區(qū)完全隔開，適用于中等穩(wěn)定和易冒落的頂板。（3）支撐掩護(hù)式液壓支架。它是以支撐為主，兼有隔離采空區(qū)矸石的作用。綜合機(jī)械化采煤工作面的主要工序?yàn)楦蠲?、移架、推移輸送機(jī)。全部工序都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，基本上杜絕了頂板事故，生產(chǎn)更加安全。產(chǎn)量和效率顯著提高，生產(chǎn)集中，減少了輔助人員，是建設(shè)高產(chǎn)、高效礦井的重要途徑。因此，對(duì)地質(zhì)和技術(shù)條件適宜的大、中型礦井，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展綜合機(jī)械化采煤。（三）、爆破采煤工藝指在長(zhǎng)壁工作面用爆破方法破煤和裝煤、或人工裝煤、輸送機(jī)運(yùn)煤和單體支柱支護(hù)的采煤工藝。其工藝：爆破落煤和裝煤、或人工裝煤、刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，人工掛梁支柱、移置輸送機(jī)、人工回柱放頂?shù)裙ば?。（四）、綜采放頂煤采煤工藝綜采放頂煤采煤法，一般適用于緩斜及傾斜特厚煤層，它是在開采厚煤層的底部（貼近煤層底板采煤或在煤層某一劃定厚度范圍內(nèi)的底部）布置一個(gè)采煤工作面，隨著工作面的回采，利用礦山壓力或爆破力，使頂煤破碎冒落，并將冒落的頂煤從該工作面一并采出。綜采放頂煤采煤分兩步完成。第一步是工作面采煤，第二步是放頂煤。綜采放頂煤開采，一般采高3m左右，放頂煤工藝與所采用的放頂煤支架有關(guān)，一般放頂煤高度（采放比）約為采高的1～3倍。

綜采放頂煤的采面支護(hù)采用放頂煤支架，放頂煤支架有帶放煤天窗的掩護(hù)式支架和帶放煤插板的支撐式掩護(hù)支架兩大類。按照工作面及巷道布置方式的不同，綜采放頂煤采煤法分為：一次性全高放頂煤采煤法、預(yù)采頂分層放頂煤采煤法、預(yù)采中分層放頂煤采煤法等。一次采全高放頂煤采煤法這種采煤法是沿煤層底板布置放頂煤工作面，先用一般方法采出相當(dāng)于工作面采高（一般為3m左右）的煤體，隨著工作面的推進(jìn)，將回采工作面上方的頂煤放落到回采工作空間，一并加以采出。預(yù)采頂分層放頂煤采煤法這種方法是沿煤層頂板預(yù)先布置一個(gè)長(zhǎng)壁工作面采出頂分層的煤，然后沿煤層底板布置一個(gè)放頂煤工作面，用類似一次全高放頂煤采煤法的方法采頂分層以下的全部煤層。預(yù)采一中分層的放頂煤采煤法這種采煤法是先在煤層底板以上3—5m處布置一個(gè)工作面采出中分層的煤炭，隨著工作面的推進(jìn)，中分層以上的頂煤將破碎冒落并儲(chǔ)存在采空區(qū)中。然后，再沿底板布置一個(gè)放頂煤工作面，采出沿底板的煤層并回收已破碎的頂煤。綜采放頂煤采煤法，在工作面采高不大的情況下，大大增加了一次開采的厚度，與開采特厚煤層的分層開采法比較，工效高、成本低。對(duì)于煤層厚度為5—20m或更厚、煤質(zhì)松軟易垮落、頂板易冒落的煤層，采用這種采煤法比較適宜。我國(guó)一些高產(chǎn)、高效礦井的采煤工作面采用這種采煤法，工作面年產(chǎn)可達(dá)100萬(wàn)t以上。但這種采煤法還存在回采率較低、含矸率高，對(duì)于易自燃、煤塵大和瓦斯涌出量大的煤層，通風(fēng)管理還存在一些問題。《煤礦安全規(guī)程》第183條規(guī)定：煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的采煤工作面禁止采用這種采煤方法。2、綜采放頂煤采煤工藝的安全技術(shù)要求，《規(guī)程》第六十八條有如下規(guī)定；（1）必須根據(jù)煤層地質(zhì)特征編制放頂煤開采設(shè)計(jì)。（2）工作面必須符合以下條件：①無(wú)煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險(xiǎn)性。②頂煤和煤層頂板能隨放煤即行垮落或在采取預(yù)裂爆破等措施后能及時(shí)垮落，且頂板垮落充填采空區(qū)的高度大于采放煤高度。（3）必須針對(duì)煤層的開采技術(shù)條件和放頂煤開采工藝的特點(diǎn)，對(duì)防火、防塵、防瓦斯、放煤步距、放煤順序、采放平行關(guān)系、頂板控制、支架選型、端頭支護(hù)、切眼擴(kuò)面、支架安裝、初次放頂（煤）、工作面收尾及支架回撤等制定安全技術(shù)措施。（4）大塊煤（矸）卡住放煤口時(shí)，嚴(yán)禁爆破處理；有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)時(shí)，嚴(yán)禁挑頂煤爆破作業(yè)。

五、急傾斜煤層采煤方法1、急傾斜煤層開采所特點(diǎn)：（1）、急傾斜煤層多為不穩(wěn)定的復(fù)雜煤層，給開采工作帶來(lái)很大的困難。（2）、由于煤層傾角大，支架的支撐能力可較小，但必須充分考慮支架的穩(wěn)定性。（3）、在頂板巖石性質(zhì)相同的條件下，工作面采過后，頂板將比緩傾斜煤層不易垮落。（4）、破落下來(lái)的煤會(huì)自動(dòng)下滑，有利于工作面內(nèi)煤炭運(yùn)輸，但煤巖塊自動(dòng)滾落容易傷人和沖倒支架，對(duì)作業(yè)安全不利。

（5）、不僅頂板會(huì)垮落，底板也會(huì)滑落。所以，在開采急傾斜近距煤層群時(shí)，除了開采下層會(huì)影響上層以外，開采上層也會(huì)影響下層。（6）、由于垮落矸石從上向下滑落，可對(duì)下部采空區(qū)起充填作用，所以冒落帶呈漏斗狀。（7）、開采急傾斜煤層時(shí)，對(duì)煤層自然發(fā)火的防治比較困難。當(dāng)采空區(qū)發(fā)火時(shí)，往往難以隔離處理。（8）、在急傾斜煤層中，人員沿傾斜方向上下行走不方便。2、適于急傾斜煤層開采的工藝根據(jù)急傾斜煤層開采的條件方面的特點(diǎn)，目前采用了適于急傾斜煤層開采的工藝方法有偽斜開采、掩護(hù)支架開采、充填開采、無(wú)支護(hù)的無(wú)人開采、短壁柱式開采。

3、倒臺(tái)階采煤法工作面沿傾斜方向呈倒臺(tái)階布置，充分利用工作面長(zhǎng)度，使工人在各個(gè)臺(tái)階階檐的保護(hù)下，多點(diǎn)同時(shí)作業(yè)。工作面長(zhǎng)度一般為40~50米，2~3個(gè)臺(tái)階組成，臺(tái)階長(zhǎng)度一般為10~20米，工作面落煤一般用炮采或鎬刨，沿工作面自溜，經(jīng)溜煤眼到區(qū)段運(yùn)輸巷，用輸送機(jī)運(yùn)到采區(qū)溜煤眼，下放到采區(qū)石門裝車外運(yùn)。倒臺(tái)階采煤法適用于煤層厚度小于2米以下煤層開采，它的優(yōu)點(diǎn)是，巷道通風(fēng)通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，掘進(jìn)少，采出率高，通風(fēng)方便等。但是這種采煤法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，工作面支護(hù)和頂板管理工作量大、操作不便，以及坑木消耗大，安全條件差、工作面難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化等缺點(diǎn)。4、偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法該采煤法具有走向走向長(zhǎng)壁采煤法的某些特點(diǎn)，回采工作面是直線形，按偽傾斜方向布置，沿走向推進(jìn)，用柔性掩護(hù)支架隔離采空區(qū)，工人在掩護(hù)下進(jìn)行采煤。掩護(hù)支架下采煤包括打眼、裝藥、放炮、鋪溜槽及調(diào)整支架等項(xiàng)工作。工作面采落的煤，自溜至區(qū)段運(yùn)輸平巷，再運(yùn)至采區(qū)溜煤眼在石門裝車外運(yùn)。新鮮風(fēng)流從采區(qū)石門進(jìn)入，經(jīng)行人眼、區(qū)段運(yùn)輸平巷到采煤工作面。乏風(fēng)從工作面經(jīng)區(qū)段回風(fēng)回巷到石門排出。

該采煤法將工作面傾角變緩，工作面較長(zhǎng)，從而具有緩傾斜、傾斜煤層走向長(zhǎng)壁采煤法巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、掘進(jìn)率低、產(chǎn)量和效率相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn)。這種采煤法用掩護(hù)支架把工作空間與采空區(qū)隔開，大大簡(jiǎn)化了復(fù)雜繁重的頂板管理工作，為安全生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件；工作面煤炭自溜運(yùn)輸，減輕了繁重的攉煤勞動(dòng)。當(dāng)煤層厚度0.6~1.5米,傾角大于55度,煤層比較穩(wěn)定的條件下,應(yīng)優(yōu)先選用這種采煤方法。5、水平分層采煤法水平分層采煤法就是把急傾角厚煤層劃分成若干個(gè)與水平面相平行的分層，并在每個(gè)分層布置回采巷道形成回采工作面，然后依次進(jìn)行回采。分層厚度取決于工作面支架的高度，一般采用2.2~3.0米。落煤一般用爆破法或風(fēng)鎬；支護(hù)可用金屬或木支柱。采煤時(shí)，必須鋪設(shè)假頂，假頂材料可用金屬網(wǎng)、木板、竹笆、荊笆等，可采用掛金屬網(wǎng)的方法。采空區(qū)處理，一般采用全部垮落法。

這種采煤法的優(yōu)點(diǎn)：能適應(yīng)煤層厚度和傾角的變化，工作比較安全，回采率高。缺點(diǎn)是巷道布置及通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，采煤工序多，掘進(jìn)效率高，通風(fēng)、運(yùn)料困難，工作面裝煤勞動(dòng)強(qiáng)度大，坑木材料消耗大，機(jī)械程度低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般較低。厚度大于2米的急傾斜煤層，由于傾角、煤厚變化不適合采作其他采煤法時(shí)，可以采用水平分層采煤法。第五節(jié)掘進(jìn)施工技術(shù)一、掘進(jìn)巷道的定向

1、中線定向：用激光指向儀或三根垂線延設(shè)法。

2、腰線：用半圓儀及導(dǎo)水管延設(shè)腰線。二、巷道通過斷層及巖石破碎帶的施工方法

1、短掘短砌法：施工采用短段掘進(jìn)，短段支護(hù)單行作業(yè)方式。掘砌段距不宜過長(zhǎng)（1～2m）。2、隨掘隨錨噴法：放炮后立即噴上一薄層混凝土）（50mm以上），作臨時(shí)支護(hù)，然后打錨桿，掛金屬網(wǎng)，打錨索。

3、超前導(dǎo)硐法：首先掘進(jìn)小斷面巷道，臨時(shí)支護(hù)，緊跟著刷大斷面，進(jìn)行永久支護(hù)，達(dá)到成巷要求。施工安全注意事項(xiàng)；（1）由于圍巖很不穩(wěn)定，只能放小炮或用風(fēng)鎬掘進(jìn)。（2）臨時(shí)支架要架設(shè)牢靠，保證作業(yè)安全。（3）、多打眼、少裝藥。

1、三違：

違章指揮、違章作業(yè)、違反勞動(dòng)紀(jì)律2、三大規(guī)程：

煤礦安全規(guī)程：作業(yè)規(guī)程操作規(guī)程應(yīng)知應(yīng)會(huì)3、三不生產(chǎn)：不安全不生產(chǎn)隱患不排除不生產(chǎn)措施不落實(shí)不生產(chǎn)。4、“三同時(shí)”原則：安全設(shè)施與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)同時(shí)施工同時(shí)投入使用5、四不放過：發(fā)生事故的原因不明不放過事故責(zé)任者不受處理不放過職工群眾不受教育不放過有針對(duì)性的安全措施不落實(shí)不放過6、三不傷害：不傷害自己不傷害別人不被別人傷害7、煤礦5大生產(chǎn)系統(tǒng)提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、供電、排水8、礦井5大自然災(zāi)害水、火、瓦斯、煤塵、頂板9、安全生產(chǎn)的方針安全第一、預(yù)防為主、綜合治理

煤的形成

煤是由古代植物遺體演變而成的。用顯微鏡觀察煤的薄片，可以看到煤中的木質(zhì)細(xì)胞組織。在煤中可以發(fā)現(xiàn)大量的植物化石。

一、成煤物質(zhì)植物是成煤的原始物質(zhì)，植物分為低等植物和高等植物。低等植物主要是由單細(xì)胞或多細(xì)胞構(gòu)成的絲狀和葉片狀植物體，最大特點(diǎn)是沒有根、莖、葉等器官的分化，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，多數(shù)生活在水中，如如藻類或菌類。高等植物最大特點(diǎn)是有根、莖、葉的分化。如苔蘚植物、蕨類植物、裸子植物、被子植物。在漫長(zhǎng)的45億年的地史上，有過三次高等植物的極盛期，即石炭、二疊紀(jì)的蕨類植物，三疊、侏羅紀(jì)的裸子植物，第三紀(jì)的被子植物。這三個(gè)時(shí)期的高等植物為成煤提供了豐富的原始物質(zhì)。由低等植物形成的煤稱為腐泥煤，由高等植物形成的煤稱為腐植煤。在自然界中腐植煤占絕大數(shù)，目前開采的也主要是腐植煤，所以腐植煤是介紹的重點(diǎn)。

二、成煤作用煤是由植物經(jīng)過漫長(zhǎng)的極其復(fù)雜的生物、物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)變而成的。從植物遺體堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊旱囊幌盗醒葑冞^程稱為成煤作用。成煤作用大致可分為兩個(gè)階段：第一階段為泥炭化階段；第二階段為煤化階段。1、泥炭化或腐泥化作用階段在古代成煤時(shí)期（如石炭二疊紀(jì)），大量的植物遺體堆積在水體淺部，隨著堆積物不斷加厚和地殼的下沉，植物遺體與空氣隔絕，在厭氧菌的作用下，植物遺體繼續(xù)發(fā)生變化，形成新的化合物（腐植酸、瀝青質(zhì)等）。這種物質(zhì)與少量泥沙等物質(zhì)混合在一起，形成了泥炭。這個(gè)過程中，有一部分氣體（二氧化碳、甲烷等）逸散出去了。2、煤化階段成巖過程：泥炭形成后，隨著地殼的緩慢下沉，上覆物不斷加厚，壓力、溫度升高，原來(lái)疏松多水的泥炭，不斷脫水固結(jié)，趨于致密，其含碳量增加，H、O含量減少，物理性質(zhì)和化學(xué)成分發(fā)生變化，逐漸形成褐煤。褐煤因呈褐色而得名，光澤很弱，埋藏淺。褐煤可作為化工原料及民用燃料等。如我國(guó)內(nèi)蒙古東部的霍楚河露天煤礦就是開采優(yōu)質(zhì)褐煤，其儲(chǔ)量達(dá)百億噸。變質(zhì)過程：如果地殼繼續(xù)下降，壓力、溫度進(jìn)一步升高，