煤矿开采安全与“一通三防”安全管理(防爆车司机).ppt

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1、煤矿开采安全与煤矿开采安全与“一通三防一通三防”安全管理安全管理王世栋二O一二年十二月主要内容主要内容1 1煤矿开采安全煤矿开采安全2 2通风安全管理通风安全管理3 3防瓦斯安全管理防瓦斯安全管理4 4防尘安全管理防尘安全管理5 5防灭火安全管理防灭火安全管理6 6矿用产品安全标志矿用产品安全标志主要内容主要内容1 1煤矿开采安全煤矿开采安全2 2通风安全管理通风安全管理3 3防瓦斯安全管理防瓦斯安全管理4 4防尘安全管理防尘安全管理5 5防灭火安全管理防灭火安全管理6 6矿用产品安全标志矿用产品安全标志煤矿开采安全煤矿开采安全煤矿开采五大灾害：煤矿开采五大灾害：水水 火火 顶板顶板 瓦斯瓦斯

2、 煤尘煤尘煤矿地质煤矿地质一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类二、煤层顶底板二、煤层顶底板三、地质构造三、地质构造四、矿井井巷的名称及分类四、矿井井巷的名称及分类五、矿井生产系统五、矿井生产系统地球不是均质体，其物质组成的分布呈同地球不是均质体，其物质组成的分布呈同心圈层结构。大致以地壳表层为界分为外心圈层结构。大致以地壳表层为界分为外圈和内圈。圈和内圈。外圈包括：大气圈、水圈、生物圈。外圈包括：大气圈、水圈、生物圈。内圈包括：地壳、地幔、地核。内圈包括：地壳、地幔、地核。具体结构见下表具体结构见下表一、地球的圈层结构一、地球的圈层结构第一节第一节 地质作用等地质作用等一、地球的圈

3、层结构一、地球的圈层结构第一节第一节 地质作用等地质作用等地球（以地表地球（以地表为界）为界）外圈层（根据物质性外圈层（根据物质性质和状态的不同）质和状态的不同）大气圈大气圈水水 圈圈生物圈生物圈 内圈层（根据地震波内圈层（根据地震波提供的信息）提供的信息）地地 壳壳硅铝层硅铝层硅镁层硅镁层地地 幔幔上地幔上地幔下地幔下地幔地地 核核外外 核核内内 核核一、地球的圈层结构一、地球的圈层结构第一节第一节 地质作用等地质作用等(一一)地质作用的概念地质作用的概念凡是由自然动力所引起的地壳物质成分、凡是由自然动力所引起的地壳物质成分、内部结构以及外部形态发生变化和发展的内部结构以及外部形态发生变化和

4、发展的过程称为地质作用。过程称为地质作用。(二二)地质作用的分类地质作用的分类根据地质作用的能源不同，地质作用分为根据地质作用的能源不同，地质作用分为两大类：两大类：内力地质作用、外力地质作用。内力地质作用、外力地质作用。第一节第一节 地质作用等地质作用等二、地质作用二、地质作用(三三)内力地质作用的概念和分类内力地质作用的概念和分类1.1.内力地质作用内力地质作用由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、地表形态发生变化的地质作用，叫内力地质作用。地表形态发生变化的地质作用，叫内力地质作用。2.2.按作用的性质和方式，内力地质作用分为按作用的性质

5、和方式，内力地质作用分为地壳运动、地震作用、岩浆作用、变质作用。地壳运动、地震作用、岩浆作用、变质作用。第一节第一节 地质作用等地质作用等二、地质作用二、地质作用(四四)外力地质作用的概念和分类外力地质作用的概念和分类1.1.外力地质作用外力地质作用外力地质作用是指以地球外部的太阳能以及日月外力地质作用是指以地球外部的太阳能以及日月引力能为能源，并通过大气、水、生物因素所引引力能为能源，并通过大气、水、生物因素所引起的风、雨、冰雪、冰川、河流、海浪等营力产起的风、雨、冰雪、冰川、河流、海浪等营力产生各种地质作用。生各种地质作用。2.2.外力地质作用分类外力地质作用分类外力地质作用包括：风化作用

6、、剥蚀作用、搬运外力地质作用包括：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用等。作用、沉积作用、固结成岩作用等。第一节第一节 地质作用等地质作用等三、地壳物质组成三、地壳物质组成地地壳壳由由岩岩石石组组成成，岩岩石石是是矿矿物物的的集集合合体体，矿物由化学元素结合而成。矿物由化学元素结合而成。(一一)矿物矿物矿物是地壳中的一种或多种化学元素在各矿物是地壳中的一种或多种化学元素在各种地质作用下形成的天然单质或化合物。种地质作用下形成的天然单质或化合物。矿物是组成岩石和矿石的基本单位。矿物是组成岩石和矿石的基本单位。到目前人们所认识的矿物已达到目前人们所认识的矿物已达20002000多种

7、。多种。第一节第一节地质作用等地质作用等三、地壳物质组成三、地壳物质组成(一一)矿物矿物矿物的形态可以分为两类：单体的形态与集合体形态。矿物的形态可以分为两类：单体的形态与集合体形态。1.1.矿物单体的形态矿物单体的形态第一节第一节地质作用等地质作用等三、地壳物质组成三、地壳物质组成(一一)矿物矿物2.2.矿物集合体的形态矿物集合体的形态第一节第一节地质作用等地质作用等三、地壳物质组成三、地壳物质组成(二二)岩石岩石岩石是构成地壳和上地幔固态部分的基本岩石是构成地壳和上地幔固态部分的基本物质，它是天然产出的一种或多种矿物在物质，它是天然产出的一种或多种矿物在各种地质作用下形成的、具有一定结构、

8、各种地质作用下形成的、具有一定结构、构造的集合体。构造的集合体。第一节第一节地质作用等地质作用等三、地壳物质组成三、地壳物质组成(二二)岩石岩石按成因分为三大类：岩浆岩（火成岩）、按成因分为三大类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩、变质岩。沉积岩、变质岩。1.1.岩浆岩：岩浆冷凝后形成的岩层，如花岗岩浆岩：岩浆冷凝后形成的岩层，如花岗岩、玄武岩等。岩、玄武岩等。第一节第一节地质作用等地质作用等三、地壳物质组成三、地壳物质组成(二二)岩石岩石2.2.沉积岩：由先形成的三大沉积岩：由先形成的三大类岩石经风化、剥蚀、搬运类岩石经风化、剥蚀、搬运作用形成的岩石。作用形成的岩石。其特点是成层状态。其特点是成层状

9、态。如砾石、砂岩、页岩、石灰如砾石、砂岩、页岩、石灰岩、煤等。岩、煤等。第一节第一节地质作用等地质作用等三、地壳物质组成三、地壳物质组成(二二)岩石岩石3.3.变质岩：受变质作用或高温高压作用已变质岩：受变质作用或高温高压作用已改变了成份和性质的岩石。改变了成份和性质的岩石。如大理岩、石英岩、千枚岩、片岩和片麻岩如大理岩、石英岩、千枚岩、片岩和片麻岩等。等。第一节第一节地质作用等地质作用等三、地壳物质组成三、地壳物质组成(二二)岩石岩石由于地质作用的复杂性、多期性与漫长性，由于地质作用的复杂性、多期性与漫长性，三大类岩石之间可以相互转化。三大类岩石之间可以相互转化。第一节第一节地质作用等地质作

10、用等三大岩石相互关系三大岩石相互关系岩石循环转化示意岩石循环转化示意四、地史的概念四、地史的概念年代地层单位和地质年代单位年代地层单位和地质年代单位1.1.概念：概念：1)1)年代地层单位年代地层单位地层单位，代表一定地层单位，代表一定时间范围内形成的地层时间范围内形成的地层依据：生物演化的阶段性。顶底界面具有严依据：生物演化的阶段性。顶底界面具有严格的等时性。格的等时性。2)2)地质年代单位地质年代单位时间单位，代表地史时间单位，代表地史中一定时间范围。中一定时间范围。第一节第一节地质作用等地质作用等四、地史的概念四、地史的概念年代地层单位和地质年代单位年代地层单位和地质年代单位2.2.二者

11、具有对应关系二者具有对应关系年代地层单位地质年代单位年代地层单位地质年代单位宇宙宇宙界代界代系纪系纪统世统世阶期阶期时带时时带时第一节第一节地质作用等地质作用等二、地层单位分类二、地层单位分类年代地层单位和年代地层单位和地质年代单位地质年代单位3.3.地质年代表地质年代表第一节第一节地质作用等地质作用等第二节第二节 煤的形成及煤系煤的形成及煤系一、煤的形成二、煤系的概念一、煤的形成一、煤的形成 (一一)煤形成的主要影响因素煤形成的主要影响因素煤是由古代植物遗体演化而形成的。煤是由古代植物遗体演化而形成的。煤层的形成受以下因素的影响：煤层的形成受以下因素的影响：(1)(1)古植物条件古植物条件(

12、2)(2)古气候条件古气候条件(3)(3)古构造条件古构造条件第二节 煤的形成及煤系一、煤的形成一、煤的形成(二二)成煤作用成煤作用植物遗体堆积，到转变为煤的全部过程叫成煤作用。这植物遗体堆积，到转变为煤的全部过程叫成煤作用。这个过程经历了复杂的生物化学作用和物理化学作用。个过程经历了复杂的生物化学作用和物理化学作用。成煤作用分为二个阶段：成煤作用分为二个阶段：p泥炭化（腐泥化）阶段泥炭化（腐泥化）阶段p煤化阶段（包括成岩作用和变质作用）。煤化阶段（包括成岩作用和变质作用）。第二节 煤的形成及煤系(二二)成煤作用成煤作用1.1.泥炭化（腐泥化）阶段泥炭化（腐泥化）阶段植物繁殖、死亡、堆积，在微

13、生物作用下不断分解、化合、植物繁殖、死亡、堆积，在微生物作用下不断分解、化合、聚积，高等植物形成泥炭，低等植物形成腐泥。聚积，高等植物形成泥炭，低等植物形成腐泥。1)1)腐泥化作用腐泥化作用 (1)(1)概念概念低等植物和浮游生物在湖泊、泻湖、海湾等低等植物和浮游生物在湖泊、泻湖、海湾等还原环境中转变成腐泥的生物化学作用叫腐泥化作用。还原环境中转变成腐泥的生物化学作用叫腐泥化作用。(2)(2)腐泥腐泥含大量水分的黑灰、黑褐色冻胶淤泥状物质。含大量水分的黑灰、黑褐色冻胶淤泥状物质。一、煤的形成一、煤的形成第二节 煤的形成及煤系一、煤的形成(二二)成煤作用成煤作用1.1.泥炭化（腐泥化）阶段泥炭化

14、（腐泥化）阶段2)2)泥炭化作用泥炭化作用 (1)(1)概念概念高等植物遗体在泥炭沼泽中经复杂的生物化学、物高等植物遗体在泥炭沼泽中经复杂的生物化学、物理化学作用转变为泥炭的过程叫泥炭化作用。分为二个阶段：理化学作用转变为泥炭的过程叫泥炭化作用。分为二个阶段：第一阶段：在沼泽浅部植物遗体受氧化、分解。第一阶段：在沼泽浅部植物遗体受氧化、分解。第二阶段：随积水深度增加，氧化环境被还原环境代替，产生第二阶段：随积水深度增加，氧化环境被还原环境代替，产生腐植酸和沥青质，形成泥炭。腐植酸和沥青质，形成泥炭。(2)(2)泥炭泥炭黄褐、黑褐色，无光泽、质地疏松状物质，风干黄褐、黑褐色，无光泽、质地疏松状物

15、质，风干可作燃料，也可作化工原料和肥料。可作燃料，也可作化工原料和肥料。第二节 煤的形成及煤系一、煤的形成一、煤的形成(二二)成煤作用成煤作用2.2.煤化阶段煤化阶段泥炭或腐泥形成后，由于地壳下降而被其泥炭或腐泥形成后，由于地壳下降而被其它沉积物覆盖，则进入了煤化作用阶段。它沉积物覆盖，则进入了煤化作用阶段。此时生化作用停止，代之以物理化学作用。此时生化作用停止，代之以物理化学作用。这个过程包括了二个连续过程：这个过程包括了二个连续过程：1)1)成岩作用成岩作用泥炭泥炭(腐泥腐泥)在温度、压力在温度、压力作用下，经压实、脱水、固结转变成褐煤作用下，经压实、脱水、固结转变成褐煤(腐泥煤腐泥煤)。

16、2)2)变质作用变质作用褐煤继续在温度、压力、褐煤继续在温度、压力、时间影响下转变为烟煤、无烟煤、天然焦时间影响下转变为烟煤、无烟煤、天然焦或石墨。或石墨。第二节 煤的形成及煤系一、煤的形成一、煤的形成(二二)成煤作用成煤作用3.3.成煤过程成煤过程古植物成煤过程古植物成煤过程 第二节 煤的形成及煤系二、煤系的概念二、煤系的概念(一一)煤系的概念煤系的概念 指在一定地质时间内，形成的具有成因联系指在一定地质时间内，形成的具有成因联系且连续沉积的一套含煤岩系。且连续沉积的一套含煤岩系。(二二)煤系地层煤系地层在煤的形成过程中，煤层上下同时形成许多在煤的形成过程中，煤层上下同时形成许多岩层，这些夹

17、有煤层的岩层是在同一个成岩层，这些夹有煤层的岩层是在同一个成煤时期形成的，称为煤系地层。煤时期形成的，称为煤系地层。第二节 煤的形成及煤系第三节第三节 煤的性质及工业分类煤的性质及工业分类一、煤的性质一、煤的性质1、煤的物理性质：、煤的物理性质：光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、比重和光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、比重和容重、导电性。容重、导电性。2、煤的化学组成：、煤的化学组成：有机质和无机质，主要元素有：碳、氢、有机质和无机质，主要元素有：碳、氢、氧、氮、硫、磷。氧、氮、硫、磷。第三节第三节 煤的性质及工业分类煤的性质及工业分类变质变质程度程度光光泽泽颜颜色色硬度硬度脆度脆度容重容重导电导电性

18、性褐煤褐煤无光无光泽泽暗淡暗淡沥沥青光青光泽泽褐色褐色黑褐色黑褐色2.02.5脆度脆度较较小有一小有一定定韧韧性性1.051.2不良不良导导体，体，导导电电性随性随变质变质程程度增高度增高而增加而增加烟烟煤煤长长焰煤焰煤沥沥青光青光泽泽褐黑色褐黑色2.81.21.4气煤气煤强强沥沥青光青光泽泽弱玻璃光弱玻璃光泽泽黑色黑色黑灰色黑灰色肥煤肥煤玻璃光玻璃光泽泽2.6最大最大焦煤焦煤强强玻璃光玻璃光泽泽2.5瘦煤瘦煤金属光金属光泽泽2.6无烟煤无烟煤似金属光似金属光泽泽灰黑色灰黑色钢钢灰色灰色3.54.0最小最小1.351.8良好良好第三节第三节 煤的性质及工业分类煤的性质及工业分类煤的主要物理性质

19、变化表煤的主要物理性质变化表二、煤的工业分类二、煤的工业分类1 1常用的煤质指标常用的煤质指标评价煤质的主要指标包括：水分评价煤质的主要指标包括：水分W W、灰分（、灰分（ashash）、挥发分）、挥发分（volatilityvolatility）、胶质层厚度）、胶质层厚度Y Y、发热量、发热量Q Q、硫、硫S S和磷和磷P P的含的含量以及含矸率等。量以及含矸率等。2 2煤的工业分类煤的工业分类我国现行的工业分类，是以炼焦煤为主的分类方案，分类我国现行的工业分类，是以炼焦煤为主的分类方案，分类指标主要用挥发分和胶质层的最大厚度指标主要用挥发分和胶质层的最大厚度y(mm)y(mm)为指标划分为

20、指标划分煤的种类，从无烟煤到褐煤分为十大煤种，即无烟煤、烟煤的种类，从无烟煤到褐煤分为十大煤种，即无烟煤、烟煤（贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘煤、不粘煤、煤（贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤）、褐煤长焰煤）、褐煤 。第三节第三节 煤的性质及工业分类煤的性质及工业分类第四节第四节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征 按煤层厚度分类按煤层厚度分类 煤层煤层 地下开采地下开采 极薄煤层极薄煤层 0.3-0.5m0.3-0.5m 薄煤层薄煤层 0.5-1.3m0.5-1.3m 中厚煤层中厚煤层 1.3-3.5m1.3-3.5m 厚煤层厚煤层 3.5-8.0m3.5-8.0m 巨厚煤层

21、巨厚煤层 8.0m 8.0m 第四节第四节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征一、煤层赋存状态一、煤层赋存状态第四节第四节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征一、煤层赋存状态一、煤层赋存状态按煤层倾角分类按煤层倾角分类 煤层煤层 地下开采地下开采 近水平煤层近水平煤层 45 第四节第四节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征第四节第四节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征一、煤层赋存状态一、煤层赋存状态按煤层稳定性分类按煤层稳定性分类煤层稳定性指煤层形态、厚度、结构和可煤层稳定性指煤层形态、厚度、结构和可采性的变化程度。按照矿区采性的变化程度。按照矿区(或井田或井田)的煤的煤层变化程度层变化程度(即稳定程度即稳定程度)

22、划分为四类。划分为四类。稳定煤层；稳定煤层；较稳定煤层较稳定煤层 不稳定煤层；不稳定煤层；极不稳定煤层极不稳定煤层 第四节第四节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征第四节第四节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征一、煤层赋存状态一、煤层赋存状态按煤层的结构按煤层的结构根据煤层中有无较稳定的夹石层，煤层可分根据煤层中有无较稳定的夹石层，煤层可分为：为：1)1)简单结构简单结构2)2)复杂结构复杂结构第四节第四节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类 对煤层开采影响较大的有两个方面：对煤层开采影响较大的有两个方面：1 1、煤层本身的赋存状况；、煤层本身的赋存状况；2 2

23、、煤层围岩和地质构造。、煤层围岩和地质构造。在煤层的赋存条件中，对煤层开采影响在煤层的赋存条件中，对煤层开采影响较大的是煤层的结构、煤层的厚度、煤层较大的是煤层的结构、煤层的厚度、煤层的倾角、煤层的层理、结核、化石等。的倾角、煤层的层理、结核、化石等。一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的结构一、煤层的结构 根据煤层中有无较稳定的夹矸层，可将煤层分为根据煤层中有无较稳定的夹矸层，可将煤层分为简简单结构煤层单结构煤层和和复杂结构煤层复杂结构煤层。煤层结构对采掘造成重要的影响，如采掘复杂结构煤层结构对采掘造成重要的影响，如采掘复杂结构煤层时，其表现为：煤层时，其表现为：1 1、

24、增加煤炭中的含矸量、灰分，影响煤质；、增加煤炭中的含矸量、灰分，影响煤质；2 2、在炮采炮掘面，增加装药量；、在炮采炮掘面，增加装药量；3 3、在综采综掘面，增加截齿的磨损；、在综采综掘面，增加截齿的磨损；等等等等 一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类二、煤层厚度二、煤层厚度 煤层厚度：是指煤层顶底板之间的垂直距离。根煤层厚度：是指煤层顶底板之间的垂直距离。根据煤层结构，煤层厚度可分为总厚度、有益厚度、可据煤层结构，煤层厚度可分为总厚度、有益厚度、可采厚度。采厚度。总厚度：是指煤层顶底板之间各煤分层和夹矸层总厚度：是指煤层顶底板之间各煤分层和夹矸层厚度的总和。厚度的总和。有益厚度：

25、是指煤层顶底板之间各煤分层厚度的有益厚度：是指煤层顶底板之间各煤分层厚度的总和。总和。可采厚度：是指在现代经济技术条件下可以开采可采厚度：是指在现代经济技术条件下可以开采的煤层厚度，又称最小可采厚度。除经济技术因素外，的煤层厚度，又称最小可采厚度。除经济技术因素外，可采厚度的大小还受煤种、煤炭资源状况以及地质条可采厚度的大小还受煤种、煤炭资源状况以及地质条件的影响。件的影响。一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类二、煤层厚度二、煤层厚度 达到可采厚度的煤层称为可采煤层，可采煤达到可采厚度的煤层称为可采煤层，可采煤层具有开采价值。根据开采技术的特点，可采煤层具有开采价值。根据开采技术的

26、特点，可采煤层按厚度可分为以下层按厚度可分为以下3 3类：类：薄煤层：薄煤层：可采煤层可采煤层1.3m1.3m；中厚煤层：中厚煤层：1.31.33.5m3.5m；厚煤层：厚煤层：3.5m3.5m。生产中，习惯将厚度大于生产中，习惯将厚度大于6m6m以上的煤层称为以上的煤层称为特厚煤层。我国的煤层以厚煤层和中厚煤层为主。特厚煤层。我国的煤层以厚煤层和中厚煤层为主。以开采产量而论，厚煤层和中厚煤层大约各占以开采产量而论，厚煤层和中厚煤层大约各占4040，薄煤层在，薄煤层在2020左右。左右。一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类二、煤层厚度二、煤层厚度 地下开采地下开采露天开采露天开采1

27、.3m薄煤层薄煤层3.5m中厚煤层中厚煤层厚煤层厚煤层3.5m10m薄煤层薄煤层中厚煤层中厚煤层厚煤层厚煤层一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类二、煤层厚度二、煤层厚度 煤层的厚度对采掘也造成重要的影响，一般情况煤层的厚度对采掘也造成重要的影响，一般情况下，下，2.5m2.5m左右的煤层采掘最舒服，薄煤层和厚煤左右的煤层采掘最舒服，薄煤层和厚煤层的开采都会增大采掘的难度，机械化采掘的难层的开采都会增大采掘的难度，机械化采掘的难度加大，降低了煤炭的回收率等等。度加大，降低了煤炭的回收率等等。根据开采煤层的厚度不同，壁式体系采煤法分：根据开采煤层的厚度不同，壁式体系采煤法分：壁式体系采

28、煤法壁式体系采煤法薄煤层采煤法薄煤层采煤法中厚煤层采煤法中厚煤层采煤法厚煤层采煤法厚煤层采煤法一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状与倾角三、煤层的产状与倾角 煤层的产状是指煤层的空间位置和状态。煤层煤层的产状是指煤层的空间位置和状态。煤层的产状通常用煤层的走向、倾向、倾角三要素来的产状通常用煤层的走向、倾向、倾角三要素来表示，如下图所示。表示，如下图所示。煤岩层产状要素煤岩层产状要素abab走向线；走向线；cece倾斜线；倾斜线；cdcd倾向；倾向；倾角倾角 一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状与倾角三、煤层的产状与倾角 (1)(1)走向：倾

29、斜煤层层面与假想水平面的交线称走向：倾斜煤层层面与假想水平面的交线称为走向线，它是一条水平线；走向线的方向称为为走向线，它是一条水平线；走向线的方向称为走向，走向代表倾斜煤层在平面上的延伸方向。走向，走向代表倾斜煤层在平面上的延伸方向。(2)(2)倾向：煤层层面上与走向垂直的线称为倾斜倾向：煤层层面上与走向垂直的线称为倾斜线。倾斜线由高到低的水平投影所指方向称为倾线。倾斜线由高到低的水平投影所指方向称为倾向。向。(3)(3)倾角：倾斜煤层层面与水平面所夹的最大锐倾角：倾斜煤层层面与水平面所夹的最大锐角。角。一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状与倾角三、煤层的产状与倾角

30、 倾角的大小反映了煤层的倾斜程度。煤层倾角的大小反映了煤层的倾斜程度。煤层倾角越大，开采的难度也就越大，并且，煤层倾倾角越大，开采的难度也就越大，并且，煤层倾角对采煤方法和设备的选型有很大的影响。根据角对采煤方法和设备的选型有很大的影响。根据倾角大小可将煤层分为倾角大小可将煤层分为4 4类：类：近水平煤层：近水平煤层：0 088；缓倾斜煤层：缓倾斜煤层：8 82525；倾斜煤层：倾斜煤层：25254545；急倾斜煤层：急倾斜煤层：4545。有些书上将倾角大于有些书上将倾角大于6060的煤层为立槽煤。的煤层为立槽煤。一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状及倾角三、煤层的产

31、状及倾角 地下开采地下开采露天开采露天开采8近水平煤层近水平煤层45缓倾斜煤层缓倾斜煤层倾斜煤层倾斜煤层250急倾斜煤层急倾斜煤层051025近水平煤层近水平煤层缓倾斜煤层缓倾斜煤层倾斜煤层倾斜煤层急倾斜煤层急倾斜煤层一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状及倾角三、煤层的产状及倾角1 1、根据开采煤层倾角的大小不同，壁式体系采煤法、根据开采煤层倾角的大小不同，壁式体系采煤法分：分：壁式体系采煤法壁式体系采煤法缓倾斜煤层采煤法缓倾斜煤层采煤法倾斜煤层采煤法倾斜煤层采煤法急倾斜煤层采煤法急倾斜煤层采煤法一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状及倾角三、

32、煤层的产状及倾角2 2、根据工作面布置及推进方向不同，壁式、根据工作面布置及推进方向不同，壁式体系采煤法分：体系采煤法分：壁式体系采煤法壁式体系采煤法走向长壁采煤法（走向长壁采煤法（a）倾斜长壁采煤法倾斜长壁采煤法仰斜长壁仰斜长壁=仰采（仰采（b）俯斜长壁俯斜长壁=俯采（俯采（c）一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类四、煤层的稳定性四、煤层的稳定性 任何煤层的厚度实际上都是变化的，时薄时厚，任何煤层的厚度实际上都是变化的，时薄时厚，甚至尖灭。根据煤层的变化可将煤层分为甚至尖灭。根据煤层的变化可将煤层分为4 4类：类：(1)(1)稳定煤层：煤层在整个矿井开采范围内厚度均大于稳定煤层：

33、煤层在整个矿井开采范围内厚度均大于最小可采厚度，且厚度的变化有一定的规律性。最小可采厚度，且厚度的变化有一定的规律性。(2)(2)较稳定煤层：在矿井开采范围内绝大多数煤层基本较稳定煤层：在矿井开采范围内绝大多数煤层基本可采，而只有局部煤层不可采。可采，而只有局部煤层不可采。(3)(3)不稳定煤层：煤层厚度的变化很大，有薄有厚甚至不稳定煤层：煤层厚度的变化很大，有薄有厚甚至尖灭，经常出现不可采区域。尖灭，经常出现不可采区域。(4)(4)极不稳定煤层：煤层常呈鸡窝状，断断续续分布，极不稳定煤层：煤层常呈鸡窝状，断断续续分布，在井田范围内仅局部可采。在井田范围内仅局部可采。一、煤层的赋存状况及分类一

34、、煤层的赋存状况及分类五、煤层的层理、结核、化石五、煤层的层理、结核、化石1 1、层理：是指煤层垂直方向上，由于煤与夹矸在组、层理：是指煤层垂直方向上，由于煤与夹矸在组成、粒度、颜色、形状不同而显示出的成层现象。层成、粒度、颜色、形状不同而显示出的成层现象。层理现象有助于煤炭的破碎，对煤层颗粒的形状也具有理现象有助于煤炭的破碎，对煤层颗粒的形状也具有直接的影响。直接的影响。2 2、结核：是指煤层中存在的与周围物质成分不同的、结核：是指煤层中存在的与周围物质成分不同的团块状物体。其形状和大小不一。如黄铁矿结核、菱团块状物体。其形状和大小不一。如黄铁矿结核、菱铁矿结核等。铁矿结核等。3 3、化石：

35、是指煤层中含有古生物遗体和遗迹。如我、化石：是指煤层中含有古生物遗体和遗迹。如我国云南褐煤层中有大量的哺乳动物化石。国云南褐煤层中有大量的哺乳动物化石。层理现象以及结核和化石的存在，说明煤的沉积岩特层理现象以及结核和化石的存在，说明煤的沉积岩特征。征。一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类六、煤层的埋深六、煤层的埋深 我国是世界产煤大国，也是用煤大国。我国煤炭储我国是世界产煤大国，也是用煤大国。我国煤炭储量大部分埋藏在深部，埋深大于量大部分埋藏在深部，埋深大于600 m 600 m 和和1000 m 1000 m 的储量分别占到的储量分别占到73.19%73.19%和和53.17%5

36、3.17%。1 1、根据矿井开拓的深度，可将矿井分为：、根据矿井开拓的深度，可将矿井分为：浅（部）矿井：浅（部）矿井：400m400m 中深（部）矿井：中深（部）矿井：400400800m800m 深（部）矿井：深（部）矿井：8008001200m1200m 特深矿井：特深矿井：1200m1200m 浅部浅部中深部中深部深部深部特深部特深部400m800m1200m一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类六、煤层的埋深六、煤层的埋深2 2、深部巷道的概念：由矿井深度和岩性两个因素决、深部巷道的概念：由矿井深度和岩性两个因素决定。定。由浅部过渡到深部的界限称为由浅部过渡到深部的界限称为“

37、极限深度极限深度”。巷道极限深度表巷道极限深度表围岩单轴抗压强度 /MPa巷道极限深度 /m 50 800 极限深度以上支护简单、易维护；以下则明显困难。极限深度以上支护简单、易维护；以下则明显困难。一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的赋存状况及分类六、煤层的埋深六、煤层的埋深3 3、深部开采的主要严重问题、深部开采的主要严重问题21 1）井巷维护困难、维护费用高，影响生产；）井巷维护困难、维护费用高，影响生产；22 2）采场顶板破碎，冒顶事故的危害增大；）采场顶板破碎，冒顶事故的危害增大；23 3）凿井困难增加，提升等井筒设备不能适应深井的需要；）凿井困难增加，提升等井筒设备不能适应深井的需要

38、；24 4）冲击矿压、煤与瓦斯突出危险加大；）冲击矿压、煤与瓦斯突出危险加大；25 5）地温升高，恶化生产环境，影响生产；）地温升高，恶化生产环境，影响生产；26 6）瓦斯涌出量增加，瓦斯爆炸危险加大；）瓦斯涌出量增加，瓦斯爆炸危险加大；27 7）矿井水压力和涌出量增加，突水事故的危险性加大。）矿井水压力和涌出量增加，突水事故的危险性加大。二、煤层顶底板二、煤层顶底板一、煤层的顶底板一、煤层的顶底板 赋存在煤层之上的赋存在煤层之上的岩层称为顶板；煤层以岩层称为顶板；煤层以下的岩层称为底板。煤下的岩层称为底板。煤层的顶底板一般由砂岩、层的顶底板一般由砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、粉砂岩、泥岩、页岩、

39、粘土岩和石灰岩等组成。粘土岩和石灰岩等组成。煤层的顶底板的岩石性煤层的顶底板的岩石性质、结构和构造、强度、质、结构和构造、强度、含水性等是选择顶板管含水性等是选择顶板管理方法和采煤工艺的重理方法和采煤工艺的重要依据。要依据。二、煤层顶底板二、煤层顶底板一、煤层的顶底板一、煤层的顶底板顶板顶板 根据顶板自然层位的岩性、厚度、与煤层根据顶板自然层位的岩性、厚度、与煤层的相对位置及垮落难易程度，可分为伪顶、直的相对位置及垮落难易程度，可分为伪顶、直接顶、基本顶（又称老顶）接顶、基本顶（又称老顶）3 3种类型。种类型。伪顶：直接位于煤层之上，厚度一般在伪顶：直接位于煤层之上，厚度一般在0.5m0.5m

40、以下，极易垮落的岩层，经常在落煤时即以下，极易垮落的岩层，经常在落煤时即随同垮落。通常由炭质页岩、泥质页岩等强度随同垮落。通常由炭质页岩、泥质页岩等强度较低的岩层组成，对顶板维护和煤炭质量有一较低的岩层组成，对顶板维护和煤炭质量有一定影响。有些煤层没有伪顶。定影响。有些煤层没有伪顶。直接顶：位于煤层或伪顶之上，具有一定直接顶：位于煤层或伪顶之上，具有一定的稳定性，在支架前移或回柱后能自行冒落的的稳定性，在支架前移或回柱后能自行冒落的岩层。一般为页岩、砂质页岩和粉砂岩等，是岩层。一般为页岩、砂质页岩和粉砂岩等，是采煤工作面顶板管理的直接对象。采煤工作面顶板管理的直接对象。第四节第四节 煤层的埋藏

41、特征煤层的埋藏特征二、煤层顶底板岩层二、煤层顶底板岩层煤层顶底板岩层是指煤系中位于煤层上下一煤层顶底板岩层是指煤系中位于煤层上下一定距离内的岩层。定距离内的岩层。顶板顶板(赋存在煤层之上的邻近岩层赋存在煤层之上的邻近岩层)伪伪顶顶直接顶直接顶基本顶基本顶底板底板(赋存在煤层之下的邻近岩层赋存在煤层之下的邻近岩层)直接底老底第四节第四节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征二、煤层顶底板二、煤层顶底板一、煤层的顶底板一、煤层的顶底板顶板顶板直接顶分类直接顶分类 根据直接顶的强度及初次垮落步距，可将其根据直接顶的强度及初次垮落步距，可将其分为分为4 4类。如下表所示：类。如下表所示：类别类别 指标指标不稳

42、定不稳定顶板顶板中等稳中等稳定顶板定顶板稳定稳定顶板顶板坚硬坚硬顶板顶板主要主要指标指标强度强度指标指标D D30317071100120参考参考指标指标直接顶初次直接顶初次垮落步垮落步距距/m/m8918192525二、煤层顶底板二、煤层顶底板一、煤层的顶底板一、煤层的顶底板顶板顶板 基本顶（老顶）：位于直接顶或煤层之上，基本顶（老顶）：位于直接顶或煤层之上，通常为厚度及岩石强度较大，难于垮落的岩层。通常为厚度及岩石强度较大，难于垮落的岩层。常有砂岩、砂砾岩或石灰岩等组成。基本顶在采常有砂岩、砂砾岩或石灰岩等组成。基本顶在采空区上方悬露一定的面积后才能垮落，并且垮落空区上方悬露一定的面积后才

43、能垮落，并且垮落后会给采煤工作面带来很大的压力，如果工作面后会给采煤工作面带来很大的压力，如果工作面支护不好，就会发生大冒顶伤人事故。支护不好，就会发生大冒顶伤人事故。根据直接顶的厚度与采高的比值根据直接顶的厚度与采高的比值K K和基本顶和基本顶的初次来压步距的初次来压步距L L，将基本顶分为，将基本顶分为4 4级，如下表所级，如下表所示：示：一、煤层的顶底板一、煤层的顶底板顶板顶板基本顶分级基本顶分级基本顶分级基本顶分级基本顶基本顶来压显现来压显现不明显不明显明显明显强烈强烈极强烈极强烈主要主要指指标标比值比值K KK K3 35 50.30.3K3K35 5L=25L=2550500.30

44、.3K3K35 5L L5050；K0.3K0.3L=25L=255050K0.3K0.3L L5050参考参考指标指标L/mL/m二、煤层顶底板二、煤层顶底板一、煤层的顶底板一、煤层的顶底板底板底板 可分为直接底和老底可分为直接底和老底2 2种类型种类型 直接底：直接位于煤层之下的岩层。直接直接底：直接位于煤层之下的岩层。直接底坚硬、平整时，有利于工作面支护和采煤机底坚硬、平整时，有利于工作面支护和采煤机工作；直接底松软或遇水膨胀时，常出现底鼓，工作；直接底松软或遇水膨胀时，常出现底鼓，支柱插入底板。溜子和液压支架一社困难等现支柱插入底板。溜子和液压支架一社困难等现象。象。老底：位于直接底或

45、煤层之下的岩层。一老底：位于直接底或煤层之下的岩层。一般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层组成。般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层组成。二、煤层顶底板二、煤层顶底板一、煤层的顶底板一、煤层的顶底板 采煤工作面是地下移动着的空间。为了保证生产工采煤工作面是地下移动着的空间。为了保证生产工作的正常进行与矿工的安全，必须对采面进行维护，控作的正常进行与矿工的安全，必须对采面进行维护，控制采面形成的矿山压力。制采面形成的矿山压力。1 1、采面围岩一般是指直接顶、基本顶和直接底，这三、采面围岩一般是指直接顶、基本顶和直接底，这三者对采面的生产有着重要的影响。者对采面的生产有着重要的影响。2 2、采煤工作的直接维护对象

46、是直接顶，直接顶的好坏、采煤工作的直接维护对象是直接顶，直接顶的好坏将对生产和安全有直接的影响，例如：采面的初次来压将对生产和安全有直接的影响，例如：采面的初次来压与周期来压都是由于基本顶的活动而形成的。与周期来压都是由于基本顶的活动而形成的。3 3、控制采面的矿山压力显然主要是控制基本顶的活动、控制采面的矿山压力显然主要是控制基本顶的活动规律，这样才能保证采面的安全。采面的支护对象是直规律，这样才能保证采面的安全。采面的支护对象是直接顶岩层，通过直接顶间接地对基本顶的活动起一定的接顶岩层，通过直接顶间接地对基本顶的活动起一定的控制作用。控制作用。三、地质构造三、地质构造一、地质构造的分类及对

47、生产的影响一、地质构造的分类及对生产的影响 煤层形成初期，一般都是水平或近水平的，煤层形成初期，一般都是水平或近水平的，并在一定范围内连续分布。但是，后来受地壳运并在一定范围内连续分布。但是，后来受地壳运动的影响，使煤岩层的形态和产状发生了变化。动的影响，使煤岩层的形态和产状发生了变化。这些由地壳运动而造成的煤岩层空间形态的变化这些由地壳运动而造成的煤岩层空间形态的变化称为地质构造。称为地质构造。地质构造的形态多种多样。概括起来可分为地质构造的形态多种多样。概括起来可分为三种基本类型，即单斜构造、褶皱构造和断裂构三种基本类型，即单斜构造、褶皱构造和断裂构造。它们对煤矿安全生产影响很大。造。它们

48、对煤矿安全生产影响很大。三、地质构造三、地质构造1 1、单斜构造、单斜构造 如果煤岩层大致向同一方向倾斜，这样如果煤岩层大致向同一方向倾斜，这样的构造称为单斜构造。如图所示。单斜构造往的构造称为单斜构造。如图所示。单斜构造往往是其它构造的一部分，如褶曲的一翼或断层往是其它构造的一部分，如褶曲的一翼或断层的一盘。单斜构造在地壳中的存在状态用产状的一盘。单斜构造在地壳中的存在状态用产状要素来表示，包括走向、倾向和倾角。要素来表示，包括走向、倾向和倾角。三、地质构造三、地质构造2 2、褶皱构造、褶皱构造 当煤岩层受地壳运动水平力的挤压作用而产生弯曲，但仍当煤岩层受地壳运动水平力的挤压作用而产生弯曲，

49、但仍保持着连续性，这种构造形态称为褶皱构造。其中每一个弯保持着连续性，这种构造形态称为褶皱构造。其中每一个弯曲部分称为褶曲，它是褶皱构造的基本单位。如下图所示。曲部分称为褶曲，它是褶皱构造的基本单位。如下图所示。褶曲的基本形态有两种，即背斜和向斜。褶曲的基本形态有两种，即背斜和向斜。背斜：在形态上是一个中间向上凸起的弯曲，煤岩层从中心向背斜：在形态上是一个中间向上凸起的弯曲，煤岩层从中心向两侧倾斜。两侧倾斜。向斜：在形态上是一个中间向下凹去的弯曲，煤岩层从两侧向向斜：在形态上是一个中间向下凹去的弯曲，煤岩层从两侧向中心倾斜。中心倾斜。背斜背斜向向斜斜三、地质构造三、地质构造2 2、褶皱构造、褶

50、皱构造 褶皱构造对煤矿安全生产的影响：褶皱构造对煤矿安全生产的影响：(1)(1)褶曲常常造成煤层厚度、产状的较大变化，褶曲常常造成煤层厚度、产状的较大变化，给生产、安全造成困难；给生产、安全造成困难；(2)(2)褶曲核部一般裂隙发育，岩石破碎、易冒褶曲核部一般裂隙发育，岩石破碎、易冒落，必须加强支护，否则，易发生冒顶，给顶板落，必须加强支护，否则，易发生冒顶，给顶板管理带来困难。管理带来困难。(3)(3)褶曲核部，瓦斯极易在此集聚，可能会造褶曲核部，瓦斯极易在此集聚，可能会造成瓦斯突出，给安全带来威胁。成瓦斯突出，给安全带来威胁。三、地质构造三、地质构造3 3、断裂构造、断裂构造 煤岩层受地壳