煤礦開采基本知識課件

煤礦開采基本知識

2023年8月

第一章地質(zhì)基礎(chǔ)知識第二章煤田開發(fā)的概念第三章井田開拓第四章巷道掘進(jìn)第五章采煤方法目

錄第一節(jié)煤的形成、用途和分類

一、煤的形成

遠(yuǎn)在距今約0.03～3.2億年間，即地質(zhì)史上稱為第三紀(jì)、侏羅紀(jì)、二迭紀(jì)和石炭紀(jì)等時(shí)代，從原始的地球上許多地區(qū)布滿了湖泊、沼澤，當(dāng)時(shí)氣候溫暖潮濕，植物生長茂盛,經(jīng)歷過地殼運(yùn)動將茂盛植物遺體經(jīng)過生物化學(xué)作用和物理化學(xué)作用而轉(zhuǎn)變成的沉積有機(jī)礦產(chǎn)，是多種高分子化合物和礦物質(zhì)組成的產(chǎn)物，稱為煤。二、評價(jià)煤質(zhì)的主要指標(biāo)水分和灰分：揮發(fā)分：固定碳：膠質(zhì)層厚度：發(fā)熱量：硫：磷：含矸率：

第一章地質(zhì)基礎(chǔ)知識

三、煤的用途與工業(yè)分類分類分類指標(biāo)主要用途名稱符號揮發(fā)分（%膠質(zhì)層厚度（毫米）無煙煤A0～10—是良好的動力和民用煤并可作化工用煤煙

煤貧煤瘦煤焦煤肥煤氣煤弱粘煤不粘煤長焰煤TⅡCKKPCCHC＞10～20＞14～20＞14～30＞26或＜26＞30＞20～37＞20～37＞370（粉狀）0～12＞8～25＞25＞5～250～9（塊狀）0（粉狀）0～5多作動力和民用煤一般作配焦用煤主要的煉焦用煤配焦用煤氣化、煉油、配焦用煤配焦、氣化、煉油和動力用煤氣化、動力和民用煤氣化、煉油和動力用煤褐煤B＞40—化工、氣化、煉油和民用煤第二節(jié)煤系地層和礦井地質(zhì)構(gòu)造

一、煤系地層與煤層賦存狀態(tài)（一）煤系煤是在一定歷史時(shí)期形成的具有成因聯(lián)系的大致連續(xù)沉積的一套含煤巖系。（二）煤層1、煤層是由植物體大量堆積，經(jīng)成煤作用形成的層狀固體可燃礦產(chǎn)。2、煤層的形態(tài)是指煤層賦存的幾何形態(tài)。3、煤層厚度是指煤層頂?shù)装逯g的垂直距離，也稱為煤層真厚度。（1）薄煤層厚度小于1.3m（2）中厚煤層厚度為1.3～3.5m（3）厚煤層厚度大于3.5m.

4、煤層按傾角分為四類近水平煤層：＜8°緩（傾）斜煤層：8°-25°中斜煤層:25°-45°急（傾）斜煤層：45°我國煤礦以開采近水平煤層和緩（傾）斜煤層為主，礦井?dāng)?shù)占到65.6%，生產(chǎn)能力占78.4%，開采中斜煤層和急（傾）斜煤層的礦井?dāng)?shù)和生產(chǎn)能力的比重均較小5、煤層按穩(wěn)定性可分為：穩(wěn)定煤層中等煤層不穩(wěn)定煤層極不穩(wěn)定煤層(三）煤層厚度的變化

煤層厚度是影響煤礦開采的主要地質(zhì)因素，煤層厚度不同，采煤方法亦不同。１、煤層厚度的原生變化泥炭層堆積過程中，形成頂板前，由于各種地質(zhì)作用影響而形成的煤層形態(tài)和厚度的變化。２、煤層厚度的后生變化泥炭層被覆蓋或煤系形成后，由于構(gòu)造變動，巖漿侵入，河流剝蝕等地質(zhì)作用引起的煤層形態(tài)和厚度的變化。

構(gòu)造變動引起的變化特點(diǎn)：

原始結(jié)構(gòu)破壞，出現(xiàn)層間揉皺和滑動鏡面，在構(gòu)造復(fù)雜的地段煤呈碎粒狀、鱗片狀和粉末狀，煤的光澤變暗，灰分增高；煤層增厚帶和變薄帶相間出現(xiàn)，并沿主要構(gòu)造線呈狹長條帶分布；煤巖層出現(xiàn)不協(xié)調(diào)褶曲，有時(shí)煤巖互相穿插，致使煤層呈各種不規(guī)則狀態(tài)。(四)煤層頂板和底板

頂板：賦存在煤層之上的臨近巖層底板：賦存在煤層之下的臨近巖層1、頂板的類型根據(jù)頂板的巖性、厚度及回采過程中垮落的難易程度，分為3種頂板類型。偽頂直接頂老頂2、底板的類型直接底老底

二、礦井地質(zhì)構(gòu)造

礦井地質(zhì)構(gòu)造是井田邊界及其范圍內(nèi)的褶皺、斷層、節(jié)理和層間滑動等地質(zhì)構(gòu)造的統(tǒng)稱。

（一）褶皺構(gòu)造巖層和煤層在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的一系列連續(xù)的彎曲稱為褶皺構(gòu)造。

每一個(gè)單獨(dú)的彎曲稱為褶曲有2種基本形式:向斜：巖層向下彎曲，核部是老巖層，兩翼是新巖層背斜：巖層向上彎曲，核部是新巖層，兩翼是老巖層褶曲要素（基本組成部分）：核部、翼部、軸面、樞紐（二）斷層構(gòu)造巖層或煤層受力超過其強(qiáng)度極限發(fā)生變形破壞的類型，可以分為兩類：斷層（兩側(cè)巖塊有顯著位移）和節(jié)理（裂隙）。斷層是影響礦井安全生產(chǎn)的最主要的地質(zhì)構(gòu)造。1、斷層要素?cái)鄬用鏀啾P斷層線（斷層交面線）斷距（1）斷層面斷層的斷裂滑動面稱為斷層面。走向、傾向、傾角。（2）斷盤位于斷層面兩側(cè)的巖塊稱為斷盤。（3）斷層線和斷層交面線斷層線是指斷層在地表的出露線，也就是斷層面與地面的交線，它反映了斷層的延展方向。斷層面與巖層面的交線稱為交面線。斷層面與煤層底板面的交線稱煤層交面線，或斷煤交線。（4）斷距斷距指斷層兩盤相對錯(cuò)開的距離，包括：真斷距、地層斷距、鉛直斷距和水平斷距。

ab——總斷距或真斷距hi——地層斷距

dg——鉛直斷距或稱落差gn——水平斷距2、斷層的分類根據(jù)上下兩盤巖體相對移動性質(zhì)來劃分3、裂隙裂隙又稱為節(jié)理，指沿?cái)嗔衙鎯蓚?cè)沒有發(fā)生明顯位移的斷裂。

三、陷落柱巖溶陷落柱是煤系地層下部可溶性巖石在地下水和重力作用下所產(chǎn)生的塌陷現(xiàn)象。第二章煤田的開發(fā)的概念

一、煤田和礦區(qū)在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，同一地質(zhì)時(shí)期形成并大致連續(xù)發(fā)育的含煤巖系分布區(qū)稱為煤田。統(tǒng)一規(guī)劃和開發(fā)的煤田或其一部分則稱為礦區(qū)。從我國煤田和礦區(qū)的實(shí)際關(guān)系看，有的是一個(gè)礦區(qū)開發(fā)一個(gè)煤田；有的是幾個(gè)礦區(qū)開發(fā)一個(gè)煤田。按開采方式不同，煤礦開采分為地下開采和露天開采兩種，我國煤礦以地下開采為主，地下開采的煤礦稱為礦井。二、井田礦井是形成地下煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的井巷、硐室、裝備、地面建筑物和構(gòu)筑物的總稱。煤田和礦區(qū)的范圍很大，需要劃分為若干部分，按一定順序開采。劃歸一個(gè)礦井開采的那部分煤田稱為井田，而劃歸為一個(gè)露天礦開采的那部分煤田常稱為礦田。三、礦井生產(chǎn)能力和井型礦井生產(chǎn)能力，一般是指礦井的設(shè)計(jì)年產(chǎn)量，以萬T/a表示。我國把礦井劃分為大、中、小三種類型，稱井型。大型礦井：生產(chǎn)能力為120萬T/a、150萬T/a、180萬T/a、240萬T/a、300萬T/a、400萬T/a、500萬T/a及以上的礦井，300萬T/a及其以上的礦井又稱特大型礦井。中型礦井：生產(chǎn)能力為45萬T/a、60萬T/a、90萬T/a小型礦井：生產(chǎn)能力為9萬T/a、15萬T/a、21萬T/a、30萬T/a。我國國有煤礦多為大、中型礦井；地方煤礦多為中小型礦井；鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦多是小煤窯，年產(chǎn)量在多小于3萬T/a。四、地下開采與露天開采通過由地面向地下開掘井巷采出煤炭的方法稱為地下開采，又稱為井工開采。直接從地表揭露并采出煤炭的方法稱為露天開采。與露天開采相比，地下開采要復(fù)雜和困難。第三章井田開拓

第一節(jié)煤田劃分為井田一、礦井年產(chǎn)量井型設(shè)計(jì)年產(chǎn)量（萬噸/年）服務(wù)年限（年）備注特大型井300及以上80以上

礦井設(shè)計(jì)按年工作日300天計(jì)算大型井2401801501209070以上50～70中型井603030～40小型井2115910～20二、礦井服務(wù)年限三、礦井儲量Z可采=KAT四、井田范圍第二節(jié)井田內(nèi)的再劃分

一、井田劃分為階段二、階段劃分為采區(qū)可將井田內(nèi)的劃分順序歸納如下：第三節(jié)礦井開拓方式

一、斜井開拓

二、立井開拓三、平硐開拓第四章井巷掘進(jìn)

第一節(jié)巖石的分級

巖石的物理機(jī)械性能對于掘進(jìn)和開采工作影響很大，為了能夠用簡明的指標(biāo)來區(qū)分各種巖石破碎的難易程度，通常按巖石的單向抗壓強(qiáng)度，把巖石分為十級，并用堅(jiān)固性系數(shù)f來表示。f值是巖石單向抗壓強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度10MPa之比。例如，測得某種巖石的單向抗壓強(qiáng)度為80MPa，則其堅(jiān)固性系數(shù)f值為8。巖石分級表

級別堅(jiān)固性程度巖石堅(jiān)固系數(shù)fⅠ最堅(jiān)固的巖石最堅(jiān)固、致密的石英巖及玄武巖。其它最堅(jiān)固的巖石20Ⅱ很堅(jiān)固的巖石很堅(jiān)固的花崗巖類：15Ⅲ堅(jiān)固的巖石花崗巖（致密的）及花崗巖類巖石；10Ⅲa堅(jiān)固的巖石堅(jiān)固的石灰?guī)r；不堅(jiān)固的花崗巖；堅(jiān)固的砂巖；8Ⅳ相當(dāng)堅(jiān)固的巖石一般的砂巖；鐵礦石6Ⅳa相當(dāng)堅(jiān)固的巖石砂質(zhì)頁巖；泥質(zhì)頁巖5Ⅴ堅(jiān)固性中等巖石堅(jiān)固的頁巖：不堅(jiān)固的砂巖及石灰?guī)r；軟的礫巖4Ⅴa堅(jiān)固性中的巖石各種（不堅(jiān)固的）頁巖；致密的泥灰?guī)r3Ⅵ相當(dāng)軟的巖石軟的頁巖；很軟的石灰?guī)r；石膏；凍土；無煙煤；2Ⅵa相當(dāng)軟的巖石碎石土；堅(jiān)硬的煙煤；硬化的粘土1.5Ⅶ軟巖粘土（致密的）；軟的煙煤；堅(jiān)硬的表土層；1.0Ⅶa軟巖微砂質(zhì)粘土（黃土、細(xì)礫石）0.8Ⅷ土壤狀巖石腐植土；泥炭；微砂質(zhì)粘土；濕砂0.6Ⅸ松散巖石砂；小的細(xì)礫石；填方土；已采下的煤0.5Ⅹ流動性巖石流砂；沼澤土；含水黃土及其他含水土壤0.3第二節(jié)巷道斷面及施工概述

一、巷道斷面形狀二、巷道施工概述巷道按在煤層或巖層中的位置，可分為以下三類：煤巷半煤巖巷巖巷巷道施工時(shí)的主要工序有：破、裝、運(yùn)、支；輔助工序有排水、挖砌水溝、通風(fēng)、鋪軌和測量等。第三節(jié)鉆眼爆破

一、鉆眼機(jī)具

（二）煤電鉆（二）鑿巖機(jī)二、礦用炸藥及起爆器材

（一）礦用炸藥炸藥是一種由碳、氫、氧、氮等元素組成的固體（或膠體、液體）物質(zhì)，當(dāng)受到外界能量作用時(shí)，能夠迅速分解，產(chǎn)生大量氣體和放出大量熱量。由于高溫使氣體體積急劇膨脹，對炮眼眼壁施加巨大壓力而破碎煤、巖。礦用銨梯炸藥

成分和使用范圍炸藥名稱煤礦銨梯炸藥巖石銨梯炸藥1號2號3號1號2號化學(xué)組成（%）硝酸銨梯恩梯木粉食鹽68152157110415671032082144-85114-使用范圍低沼氣礦井高沼氣礦井無沼氣和煤塵爆炸危險(xiǎn)的工作面（二）起爆器材

雷管三、炮眼布置

第四節(jié)巷道支護(hù)

一、木棚子二、金屬支架

三、錨桿支護(hù)

錨桿的種類較多：金屬錨桿木錨桿竹錨桿樹脂錨桿鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿第五節(jié)巷道掘進(jìn)的輔助工序一、通風(fēng)工作二、排水三、輔軌四、測量工作局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)第五章采煤方法采煤方法主要分為：露天開采井工開采水力采煤其它（煤炭汽化、液化等）我們在此講的是井工開采主要包括：1、采區(qū)巷道布置

走向長壁開采

傾斜長壁開采2、采煤工作面采煤工藝

爆破式采煤工藝

普通機(jī)械化采煤工藝

綜合機(jī)械化采煤工藝

放頂煤開采等第一節(jié)采區(qū)巷道布置一、走向長壁采煤法巷道布置

二、傾斜長壁采煤法巷道布置第二節(jié)采煤工藝主要包括：1、落煤（破煤）2、裝煤3、運(yùn)煤4、移運(yùn)輸機(jī)5、支護(hù)6、采空區(qū)處理一、爆破式

采煤工藝1、裝煤和運(yùn)煤2、工作面支護(hù)

（1）木支護(hù)（2）金屬摩擦支柱（3）單體液壓支柱（4）金屬鉸接頂梁（5）懸臂式支護(hù)二、普通機(jī)械化采煤工藝三、綜合機(jī)械化采煤工藝

1、雙滾筒采煤機(jī)2、支撐式液壓支架3、掩護(hù)式液壓支架4、支撐掩護(hù)式液壓支架5、綜采工作面的設(shè)備布置6、綜合機(jī)械化采煤的工藝過程開始采煤前，輸送機(jī)靠近煤壁，全部液壓支架處于支撐狀態(tài)。支架底座箱前緣與輸送機(jī)電纜槽槽幫之間預(yù)先留有一個(gè)截深的寬度，既便于采煤機(jī)司