《开拓开采安全》PPT课件.ppt

煤矿开拓开采安全煤矿开拓开采安全采掘安全的内容采掘安全的内容采掘系统面临的对象采掘系统面临的对象物质安全物质安全采掘工作场所的特点采掘工作场所的特点环境安全环境安全采掘作业工程的要求采掘作业工程的要求技术安全技术安全采掘任务的最终目标采掘任务的最终目标本质安全本质安全第一讲 影响采掘安全的因素第二讲 矿井开拓与安全第三讲 采区准备与安全第四讲 采煤方法与安全第五讲 复杂煤层开采技术与安全第一讲第一讲 影响采掘安全的因素影响采掘安全的因素 影响煤矿安全生产影响煤矿安全生产自然地质因素自然地质因素 皱曲构造皱曲构造w岩层受力后被挤成弯弯曲曲，但仍保持岩层连续性和完整性岩层受力后被挤成弯弯曲曲，但仍保持岩层连续性和完整性的构造形态即为皱曲构造的构造形态即为皱曲构造w皱曲：岩层皱曲构造中的每一个弯曲皱曲：岩层皱曲构造中的每一个弯曲w基本形态分背斜和向斜基本形态分背斜和向斜煤层的褶曲构造煤层的褶曲构造皱曲对煤矿安全生产的影响皱曲对煤矿安全生产的影响大型向斜轴部顶板压力常有增大的现象大型向斜轴部顶板压力常有增大的现象2）有沼气突出的矿井，向斜轴部是突出的危险）有沼气突出的矿井，向斜轴部是突出的危险区区3）不同形态的皱曲的地应力的影响）不同形态的皱曲的地应力的影响 断裂构造断裂构造 岩层受力后岩层受力后.失去连续性和完整性的构造形态。分裂隙或节失去连续性和完整性的构造形态。分裂隙或节理、断层理、断层断层构造断层构造1）根据两盘相对运动的方向分：正断层、逆断层、平推断层）根据两盘相对运动的方向分：正断层、逆断层、平推断层2）断层的组合形式分：阶梯断层、地堑或地垒断层的组合形式分：阶梯断层、地堑或地垒3）断层走向与岩层走向的相对位置分：走向断层、倾向断层）断层走向与岩层走向的相对位置分：走向断层、倾向断层和斜交断层和斜交断层断裂面两侧岩层发生明显的位移的断裂构造断裂面两侧岩层发生明显的位移的断裂构造断层构造断层构造断层要素断层要素断裂构造断裂构造对煤矿安全生产的影响对煤矿安全生产的影响1）断层的影响）断层的影响 破碎带：顶板、瓦斯聚集破碎带：顶板、瓦斯聚集 沟通通道：水、瓦斯沟通通道：水、瓦斯2）节理的影响）节理的影响影响煤矿安全生产的其他因素影响煤矿安全生产的其他因素煤的自燃倾向煤的自燃倾向煤和岩层的含瓦斯性煤和岩层的含瓦斯性矿井的含水性矿井的含水性煤尘的爆炸性煤尘的爆炸性采深采深顶底板岩性顶底板岩性煤层的赋存状况煤层的赋存状况其他其他矿山工程常用图件矿山工程常用图件 煤矿测量坐标煤矿测量坐标（1）地面点的地理坐标）地面点的地理坐标 用经度纬度表示地面点位置的球面坐标用经度纬度表示地面点位置的球面坐标（2）地面点的高程）地面点的高程 由高程基准面起算的地面高度由高程基准面起算的地面高度 绝对高程、标高、海拔绝对高程、标高、海拔 相对高程、假定高程相对高程、假定高程 高差高差地面点的高程地面点的高程 煤层地板等高线图煤层地板等高线图(1)(1)斜面等高线图斜面等高线图煤层地板等高线图煤层地板等高线图底板等高线图底板等高线图煤层产状在平面图上表现：煤层产状在平面图上表现：走向、倾向、倾角走向、倾向、倾角构造在平面图上形态：构造在平面图上形态：褶曲：向斜和背斜褶曲：向斜和背斜 断层：正断层、逆断层、水平断层、断层：正断层、逆断层、水平断层、断距断距巷道与煤层相对位置关系：巷道与煤层相对位置关系：（1）矿井地质和水文地质图。）矿井地质和水文地质图。（2）井上、下对照图。）井上、下对照图。（3）巷道布置图。）巷道布置图。（4）采掘工程平面图。）采掘工程平面图。（5）通风系统图。）通风系统图。（6）井下运输系统图。）井下运输系统图。煤矿安全规程第十二条规定：煤矿安全规程第十二条规定：煤矿必须及时填绘反映实际情况的下列图纸煤矿必须及时填绘反映实际情况的下列图纸（7）安全监测装备布置图。）安全监测装备布置图。（8）排水、防尘、防火注浆、压风、充填、）排水、防尘、防火注浆、压风、充填、抽放瓦斯等管路系统图。抽放瓦斯等管路系统图。（9）井下通信系统图。）井下通信系统图。（10）井上、下配电系统图和井下电气设备布）井上、下配电系统图和井下电气设备布置图。置图。（11）井下避灾路线图。）井下避灾路线图。煤煤层层柱柱状状图图安全生产最为基本的矿用工程图纸安全生产最为基本的矿用工程图纸要求煤矿必须根据矿井实际情况填绘。要求煤矿必须根据矿井实际情况填绘。井上、下对照图井上、下对照图 采掘工程平面图采掘工程平面图 通风系统图通风系统图 井下避灾路线图井下避灾路线图采掘工程平面图应注意的问题采掘工程平面图应注意的问题w历史性（采空区、老巷、密闭等）历史性（采空区、老巷、密闭等）w真实性（图与井下采掘面貌符合性）真实性（图与井下采掘面貌符合性）w系统性（采掘、生产系统、异常）系统性（采掘、生产系统、异常）w动态性（时效、现状）动态性（时效、现状）w实用性（指导生产计划、采掘部署、生产管理、安全管理）实用性（指导生产计划、采掘部署、生产管理、安全管理）矿井常用巷道矿井常用巷道矿井巷道分类矿井巷道分类 垂直巷道垂直巷道 立井、小井、暗井等立井、小井、暗井等 倾斜巷道倾斜巷道 上山和下山、溜眼、联络上山和下山、溜眼、联络巷等巷等 水平巷道水平巷道 平峒、石门和平巷等平峒、石门和平巷等开拓巷道主、副井、风井、开拓巷道主、副井、风井、井底车场以及井底车场以及硐室、硐室、水平运输大水平运输大 巷、巷、阶段大巷（运输、阶段大巷（运输、回风）、回风）、主要石门等主要石门等准备巷道采区上（下）山、准备巷道采区上（下）山、采区石门、煤采区石门、煤仓、车场、集中巷仓、车场、集中巷回采巷道开切眼、顺槽（平巷、运输和回回采巷道开切眼、顺槽（平巷、运输和回风平巷）、腰巷（中巷）、尾巷风平巷）、腰巷（中巷）、尾巷矿井生产能力与服务年限矿井生产能力与服务年限w (一一)矿井全年产量超过矿井核定生产能力的；矿井全年产量超过矿井核定生产能力的；(二二)矿井月产量超过当月产量计划矿井月产量超过当月产量计划10%的；的；【重大隐患第一条：【重大隐患第一条：超能力、超强度或者超定员组织生产】超能力、超强度或者超定员组织生产】煤田井田井田内的划分方式 水平与阶段 水平水平单水平、多水平单水平、多水平 一个阶段、两个阶段一个阶段、两个阶段 阶段阶段上山阶段、下山阶段上山阶段、下山阶段阶段内再划分之分区式阶段内再划分之分区式煤田井田阶段采区区段工作面煤田井田阶段采区区段工作面阶段内分带划分之分带式阶段内分带划分之分带式煤田井田阶段倾斜条带（工作面）煤田井田阶段倾斜条带（工作面）阶段内再划分之分段式阶段内再划分之分段式煤田井田阶段走向条带（区段）煤田井田阶段走向条带（区段）开采顺序沿煤层走向沿煤层走向:前进式与后退式前进式与后退式沿煤层倾向沿煤层倾向:上行与下行式上行与下行式 煤层间煤层间:上行式与下行式上行式与下行式矿井开拓方式1）主要指在整个井田开采过程中所用井巷的基本特征及其布）主要指在整个井田开采过程中所用井巷的基本特征及其布置。置。2）确定井田的开拓方式主要内容）确定井田的开拓方式主要内容 确定井硐的形式、数目、位置；开采水平、阶段及阶段内确定井硐的形式、数目、位置；开采水平、阶段及阶段内的划分与开采顺序；阶段大巷的数目与位置、井底车场的的划分与开采顺序；阶段大巷的数目与位置、井底车场的形式和布置等形式和布置等 井田开拓标志井硐形式w斜井斜井w立井立井w平硐平硐w综合开拓综合开拓确定开拓方式的原则1)符合政策、技术要求符合政策、技术要求2)执行规程执行规程3)充分利用资源、合理开发充分利用资源、合理开发4)生产系统齐备、系统简单，体现集中生产系统齐备、系统简单，体现集中生产生产斜井开拓方式片盘斜井片盘斜井集中斜井集中斜井 顺层斜井顺层斜井 反斜井反斜井 穿层斜井穿层斜井片盘斜井立井开拓平硐开拓a垂直平硐、垂直平硐、b走向平硐、走向平硐、c阶梯平硐阶梯平硐综合开拓综合开拓w立井斜井立井斜井w斜井平峒斜井平峒w斜井暗立井斜井暗立井w平峒暗立井平峒暗立井w平峒暗斜井平峒暗斜井斜井立井开拓斜井立井开拓平硐斜井开拓平硐斜井开拓平硐斜井开拓平硐斜井开拓开拓巷道布置井筒：数量、位置、形状、断面及其布置井筒：数量、位置、形状、断面及其布置阶段大巷：位置、布置、运输方式阶段大巷：位置、布置、运输方式矿井通风方式：矿井通风方式：井底车场形式：井底车场形式：开拓方式比较：开拓方式比较：【重大隐患十二条：新建煤矿边建设边生产，煤矿改扩建期间，在改扩建的区域生产，或者在其他区域的生产超出安全设计规定的范围和规模】(一一)建设项目安全设施设计未经审查批准擅自组织施工的；建设项目安全设施设计未经审查批准擅自组织施工的；(二二)对批准的安全设施设计做出重大变更后未经再次审批并组对批准的安全设施设计做出重大变更后未经再次审批并组织施工的；织施工的；(三三)改扩建矿井在改扩建区域生产的；改扩建矿井在改扩建区域生产的；(四四)改扩建矿井在非改扩建区域超出安全设计规定范围和规模改扩建矿井在非改扩建区域超出安全设计规定范围和规模生产的；生产的；(五五)建设项目安全设施未经竣工验收并批准而擅自组织生产的。建设项目安全设施未经竣工验收并批准而擅自组织生产的。第三讲 采区准备方式 与安全采区巷道准备方式解决的问题 采区划分以后,在采区内部还要布置一系列巷道如采区上(下)山、区段运输及回风平巷、开切眼等，这样才能形成完整的生产系统。这些巷道的位置、数量、型式，以及相互联系和掘进顺序即是采区巷道布置解决的问题。准备方式：准备巷道的布置方式单一煤层上山采区巷道准备方式w巷道系统w巷道掘进顺序：w生产系统：共用采区上山巷道准备方式【重大隐患第五条：通风系统不完善、不可靠的】(五)没有按正规设计形成通风系统的；(七)采区进（回）风巷未贯穿整个采区，或虽贯穿整个采区但一段进风、一段回风的；单一煤层条带式准备方式联合布置条带准备方式第四讲 采煤方法采煤工作面平面布置采采采采煤煤煤煤工工工工作作作作面面面面、采采采采面面面面、采采采采场场场场一、回采工艺 采面进行的采面进行的采面进行的采面进行的破煤、装煤、运煤、支护和采空区处理破煤、装煤、运煤、支护和采空区处理破煤、装煤、运煤、支护和采空区处理破煤、装煤、运煤、支护和采空区处理等工序的工作方法，等工序的工作方法，等工序的工作方法，等工序的工作方法，及其彼此在时间上和空间上的配合关系。及其彼此在时间上和空间上的配合关系。及其彼此在时间上和空间上的配合关系。及其彼此在时间上和空间上的配合关系。回采工艺分类回采工艺分类回采工艺分类回采工艺分类 手工采煤、炮采、普采、综采等手工采煤、炮采、普采、综采等手工采煤、炮采、普采、综采等手工采煤、炮采、普采、综采等 炮采工作面回采工艺毫秒爆破起爆顺序毫秒爆破起爆顺序 毫秒爆破效果炮采工作面支护支护材料支护材料支护方式支护方式上下出口支护上下出口支护超前支护超前支护支护规格支护规格支护密度支护密度支护强度支护强度最大控顶距最小控顶距控顶步距最大控顶距最小控顶距控顶步距炮采新工艺（设备）工作面端头支护炮采工作面处理采空区w全部垮落法w煤柱支撑法w充填法w缓慢下沉法回柱放顶煤矿安全规程第五十条 采煤工作面所有安全出口与巷道连接处20m范围内，必须加强支护；综合机械化采煤工作面，此范围内的巷道高度不得低于1.8m，其他采煤工作面，此范围内的巷道高度不得低于1.6m。安全出口必须设专人维护，发生支架断梁折柱、巷道底鼓变形时，必须及时更换、清挖。采煤工作面必须保持至少采煤工作面必须保持至少2 2个畅通的安全出口个畅通的安全出口一个通到回风巷道，另一个通到进风巷道。一个通到回风巷道，另一个通到进风巷道。开采三角煤、残留煤柱开采三角煤、残留煤柱,不能保持不能保持2 2个安全出口时，个安全出口时，必须制订安全措施，报企业主要负责人审批。必须制订安全措施，报企业主要负责人审批。煤矿安全规程第五十三条采煤工作面采煤工作面必须经常必须经常存有一定数量的存有一定数量的备用支护材料。备用支护材料。使用摩擦式金属支柱使用摩擦式金属支柱或单体液压支柱的工作面或单体液压支柱的工作面，必须备有坑木，必须备有坑木，其数量、规格、存放地点其数量、规格、存放地点和管理方法必须和管理方法必须在作业规程中规定。在作业规程中规定。摩擦式金属支柱摩擦式金属支柱和单体液压支柱和单体液压支柱入井前入井前必须逐根进行必须逐根进行压力试验。压力试验。对摩擦式金属支柱对摩擦式金属支柱金属顶梁和单体液压支柱金属顶梁和单体液压支柱，在采煤工作面，在采煤工作面回采结束后或使用时间回采结束后或使用时间超过超过8 8个月后，必须进行检修。个月后，必须进行检修。检修好的支柱，检修好的支柱，还必须进行压力试验，还必须进行压力试验，合格后方可使用。合格后方可使用。在同一在同一采煤工作面中，采煤工作面中，不得使用不得使用不同类型和不同类型和不同性能的支柱。不同性能的支柱。煤矿安全规程第五十四条煤矿安全规程第五十四条采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护，采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。严禁在浮煤或浮矸上架设支架。严禁空顶作业。严禁在浮煤或浮矸上架设支架。使用摩擦式金属支柱时，必须使用液压升柱器架设，使用摩擦式金属支柱时，必须使用液压升柱器架设，初撑力不得小于初撑力不得小于50kN50kN；单体液压支柱的初撑力，；单体液压支柱的初撑力，柱径为柱径为100mm100mm的不得小于的不得小于90kN90kN，柱径为柱径为80mm80mm的不得小于的不得小于60kN60kN。对于软岩条件下初撑力确实达不到要求的，对于软岩条件下初撑力确实达不到要求的，在制定措施、满足安全的条件下，在制定措施、满足安全的条件下，必须经企业技术负责人审批。必须经企业技术负责人审批。严禁在控顶区域内提前摘柱。严禁在控顶区域内提前摘柱。煤矿安全规程第五十五条严严 格格 执执 行行敲敲帮帮问问顶顶制制 度。度。开工前，班组长开工前，班组长须对工作面安全情况须对工作面安全情况进行全面检查进行全面检查确认无危险后，确认无危险后，方准人员进入工作面。方准人员进入工作面。采煤工作面采煤工作面必须及时回柱放顶或充填，必须及时回柱放顶或充填，控顶距离超过控顶距离超过作业规程规定时，作业规程规定时，禁止采煤。禁止采煤。用垮落法控制顶板，用垮落法控制顶板，回柱后顶板不垮落、回柱后顶板不垮落、悬顶距离超过悬顶距离超过作业规程的规定时，作业规程的规定时，必须停止采煤，必须停止采煤，采取人工强制放顶采取人工强制放顶或其他措施进行处理。或其他措施进行处理。煤矿安全规程煤矿安全规程煤矿安全规程煤矿安全规程第五十六条第五十六条第五十六条第五十六条普通机械化采煤主要设备：滚筒采煤机主要设备：滚筒采煤机 刮板运输机刮板运输机 单体液压支柱单体液压支柱 金属交接顶梁金属交接顶梁综采工作面设备综采工作面设备采煤机（双滚筒采煤机、刨煤机）采煤机（双滚筒采煤机、刨煤机）液压支架（支撑式、掩护式、支掩式）液压支架（支撑式、掩护式、支掩式）刮板运输机、皮带运输机、转载机刮板运输机、皮带运输机、转载机二、走向长壁采煤系统分析采煤系统采煤系统 回采巷道的掘进与回采工作在时间上配合回采巷道的掘进与回采工作在时间上配合及在空间上的相互关系。及在空间上的相互关系。（一）区段参数：（一）区段参数：区段斜长：区段斜长：L区区=L采采+2L巷巷+L柱柱 区段走向长：区段走向长：区段斜长 我国我国 兖州兖州 美国（综采）美国（综采）L采采 120 200m 300 m 246 m，335 m 综采综采 150 mL柱柱 015 m；普采普采 综采综采L巷巷 2.5 3.0m 4 4.5 m 区段走向长区段走向长区段走向长=采区走向长采区走向长 普采普采 500 m 综采综采 1000 m 技术发展趋势：加大技术发展趋势：加大国内：国内：2430 m（采区一翼）（采区一翼）区段平巷的布置巷道布置的内容：巷道布置的内容：巷道用途、数量、位置和巷道之间的时空关系巷道用途、数量、位置和巷道之间的时空关系1、普采或炮采区段平巷布置、普采或炮采区段平巷布置1）区段回风平巷（轨巷）：）区段回风平巷（轨巷）：（1 1）功用：轨道运输、回风、行人。）功用：轨道运输、回风、行人。（2 2）要求：与采面上出口相连，必须沿煤层掘进；）要求：与采面上出口相连，必须沿煤层掘进；断面要符合运输、通风、行人、安全等要求；断面要符合运输、通风、行人、安全等要求；沿空掘巷 1)特点：沿上覆岩层稳定的采空区特点：沿上覆岩层稳定的采空区边缘或仅留很窄的煤柱掘巷。边缘或仅留很窄的煤柱掘巷。2)沿空掘巷时回采面接替顺序 (1)(1)区段跳采接替方区段跳采接替方便；巷道掘进量少；生便；巷道掘进量少；生产分散；产分散；“孤岛孤岛”采煤采煤矿压显现强烈；矿压显现强烈；适用：适用：采区区段数目多。采区区段数目多。倾斜长壁采煤法评价及适用条件 （一）评价（一）评价 1、优点、优点（1 1）巷道布置简单，巷道掘进及维护费低，投产快。）巷道布置简单，巷道掘进及维护费低，投产快。巷道掘进工程量少巷道掘进工程量少15%，相应工期短。，相应工期短。（2 2）运输系统简单，占用设备少。运输设备及辅助）运输系统简单，占用设备少。运输设备及辅助人员可减少人员可减少3030。（3 3）回采巷道沿煤掘进，易固定方向，采面可等长）回采巷道沿煤掘进，易固定方向，采面可等长布置，利于生产管理。布置，利于生产管理。（4 4）通风系统简单，风路短，通风构筑物减少约）通风系统简单，风路短，通风构筑物减少约1/31/3。倾斜长壁采煤法适用条件（1）煤层，效果最好。煤层，效果最好。（2 2）采取一定技术措施，可适用于）采取一定技术措施，可适用于12 17 的的煤层。煤层。（3 3）可据地质构造的特点采面呈伪斜布置。）可据地质构造的特点采面呈伪斜布置。（4 4）不同采深、围岩特性、沼气涌出量及水涌）不同采深、围岩特性、沼气涌出量及水涌出量均可采用倾斜长壁开采出量均可采用倾斜长壁开采。（5 5）据不同倾角，同一矿井亦可采用倾斜长壁）据不同倾角，同一矿井亦可采用倾斜长壁和走向长壁配合开采。和走向长壁配合开采。【重大隐患第一条：超能力、超强度或者超定员组织生产】(三三)一个采区内同一煤层布置一个采区内同一煤层布置 3 3个（含个（含3 3个）以上个）以上回采工作面回采工作面回采工作面回采工作面 或或5 5个（含个（含5 5个）以上个）以上掘进工作面掘进工作面掘进工作面掘进工作面同时作业的；同时作业的；采煤工作面的生产技术管理 循环作业循环作业循环作业循环作业正规循环正规循环正规循环正规循环循环率循环率循环率循环率循环方式循环方式循环方式循环方式循环进度循环进度循环进度循环进度循环循环循环作业图劳动组织和经济技术指标表【重大隐患第一条：超能力、超强度或者超定员组织生产】w(五)煤矿企业未制定井下劳动定员或者实际入井人数超过规定人数人数的。作业规程的目的和要求必要性必要性 合法性合法性 针对性针对性 可行性可行性 时效性时效性 灵活性灵活性作业规程执行程序调研调研考核考核贯彻贯彻补充补充完善完善编制编制会审会审培训培训存档存档 作业规程的内容 1）概况）概况 2）地质条件）地质条件 3）采煤方法说明）采煤方法说明 巷道布置、采煤平面布置、回采工艺说明巷道布置、采煤平面布置、回采工艺说明 生产系统生产系统 爆破设计、支护设计、通风设计爆破设计、支护设计、通风设计 4）生产技术管理说明）生产技术管理说明 5）安全技术措施说明）安全技术措施说明 6）附图）附图急倾斜采煤法倒台阶工作面急倾斜采煤法俯伪斜分段密集采煤法急倾斜采煤法斜台阶采煤法急倾斜采煤法斜坡采煤法巷道的数目、位置、断面巷道与工作面支护爆破生产与技术管理留设煤柱急倾斜采煤法仓储式采煤法急倾斜采煤法柔性掩护支架采煤法