煤矿开采生产技术.ppt

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1、煤矿开采生产技术第一节 煤矿地质基本知识一、煤层埋藏特征一、煤层埋藏特征(一)、顶底板 是指煤层中位于煤层是指煤层中位于煤层上下一定距离内的岩上下一定距离内的岩层。层。赋存在煤层之上、赋存在煤层之上、在煤层之后形成的岩在煤层之后形成的岩层叫层叫顶板顶板；赋存在煤层之下、赋存在煤层之下、在煤层之前形成的岩在煤层之前形成的岩层叫层叫底板底板顶板分类顶板分类顶板伪顶直接顶老顶顶 板n n伪顶:直接覆盖于煤层之上（下）的极易随煤炭的采出而同时垮落，厚度在0.5米以下，岩层多为炭质页岩；n n直接顶:位于伪顶或煤层之上，具有一定的稳定性，常伴随采煤工作面移架或回柱工序的完成而垮落的岩层；n n老顶：位于

2、直接顶或煤层之上的厚而坚硬的岩层。直接顶直接顶 控制控制n n直接顶的完整程度直接顶的完整程度主要取决于以下主要取决于以下两个因素两个因素：1)1)岩层本身的力学性质。岩层本身的力学性质。2)2)直接顶岩层内部层理、裂隙的发育程度。直接顶岩层内部层理、裂隙的发育程度。当工作面自开切眼向前推进一段距离后，假当工作面自开切眼向前推进一段距离后，假如没有支护，直接顶悬露达到一定的跨度，就要如没有支护，直接顶悬露达到一定的跨度，就要开始垮落，这时直接顶的跨距称为初次垮落距。开始垮落，这时直接顶的跨距称为初次垮落距。煤矿安全规程规定：采煤工作面必须按作业煤矿安全规程规定：采煤工作面必须按作业规程的规定及

3、时支护，严禁空顶作业。直接顶不规程的规定及时支护，严禁空顶作业。直接顶不能任其自然垮落。当工作面推进距离达到初次垮能任其自然垮落。当工作面推进距离达到初次垮落距时，要进行初次放顶。采煤工作面初次放顶落距时，要进行初次放顶。采煤工作面初次放顶必须制定安全措施，采煤区必须制定安全措施，采煤区(队队)长要亲临现场进长要亲临现场进行指挥。行指挥。底底 板板 n n伪底伪底：直接位于煤层之下的薄而软弱的岩层，多为炭质页岩或泥岩，厚度0.20.3m。n n直接底直接底：位于煤层之下与煤层直接接触的硬度较低、厚度只有几十厘米的岩层，通常为泥岩、页岩或粘土岩。n n老底老底：位于直接底之下的比较坚硬的岩层，常

4、为砂岩和石灰岩。二、煤的埋藏特征二、煤的埋藏特征n（一）、煤层的结构煤层的结构n n1、简单结构煤层简单结构煤层n n 不含夹矸或夹矸很少的煤层n n2、复杂结构煤层复杂结构煤层n n 含有夹矸较多的煤层，且夹矸层的层数、层位、厚度和岩性变化较大。（二）、煤层的厚度（二）、煤层的厚度n n薄煤层 1.3mn n中厚煤层 1.33.5mn n厚煤层 3.5m以上煤层厚度的变化对采煤工作面的影响煤层厚度的变化对采煤工作面的影响n n1 1、煤层变薄时煤层变薄时煤层变薄时煤层变薄时，支护尺寸、方法都要变化以适应，支护尺寸、方法都要变化以适应采高，带来支护困难和不安全因素；采高，带来支护困难和不安全因

5、素；n n2 2、煤层变厚时煤层变厚时煤层变厚时煤层变厚时，留顶煤开采：顶板易垮落；留底，留顶煤开采：顶板易垮落；留底煤：支架易煤：支架易“插底插底”。如煤层瓦斯含量高，采空。如煤层瓦斯含量高，采空区瓦斯容易超限。区瓦斯容易超限。n n3 3、由于、由于煤层厚度变化煤层厚度变化煤层厚度变化煤层厚度变化造成工作面矿山压力分布情造成工作面矿山压力分布情况发生变化，使得顶板管理困难。况发生变化，使得顶板管理困难。n n4 4、煤层厚度变化太大煤层厚度变化太大煤层厚度变化太大煤层厚度变化太大，还会使原来的巷道报废，还会使原来的巷道报废，造成经济损失。造成经济损失。（三）、煤层的产状要素（三）、煤层的产

6、状要素n n走向走向走向走向：煤层层面与水平线：煤层层面与水平线相交的线叫走向线，走向相交的线叫走向线，走向线延伸的方向叫煤层的走线延伸的方向叫煤层的走向。向。n n倾向倾向倾向倾向：煤层层面上与走向：煤层层面上与走向垂直的线叫倾斜线，倾斜垂直的线叫倾斜线，倾斜线由高水平指向低水平的线由高水平指向低水平的投影方向。投影方向。n n倾角倾角倾角倾角：煤层层面与水平面：煤层层面与水平面的夹角的夹角n n按煤层倾角大小将煤层分按煤层倾角大小将煤层分为四类为四类n n近水平煤层近水平煤层 88n n缓倾斜煤层缓倾斜煤层 8 82525n n倾斜煤层倾斜煤层 25 254545n n急倾斜煤层急倾斜煤层

7、 4545二、煤层地质构造二、煤层地质构造n n 单斜构造单斜构造n n 背斜背斜n n 褶皱构造褶皱构造 向斜向斜n n 原生裂隙原生裂隙n n地质构造地质构造 裂隙裂隙 次生裂隙次生裂隙n n 断裂构造断裂构造 正断层正断层n n 断层断层 逆断层逆断层n n 岩溶陷落柱岩溶陷落柱 平移断层平移断层n n 其他构造其他构造 冲刷带冲刷带n n 岩浆侵入体岩浆侵入体 单斜构造单斜构造n n煤层大致向同一个方向倾斜，这样的构造叫单斜构造。走向倾向倾角褶皱构造褶皱构造n n 背斜向斜断层断层n断层断层：是指断裂面两侧岩层产生明显位移的构造变动。n 正断层 走向断层n n按移动方向 逆断层 按走向

8、 倾向断层n n 平移断层 斜交断层根据断层两盘移动方向的断层分类根据断层两盘移动方向的断层分类n n正断层n n逆断层n n平移断层上盘下盘下盘上盘根据断层走向与岩层走向关系的断层分类根据断层走向与岩层走向关系的断层分类n n走向断层：断层走向与岩层走向完全一致或近于一致。n n倾向断层：断层倾向与岩层倾向一致或近于一致。n n斜交断层：断层走向与岩石走向斜交。其他构造其他构造n n岩溶陷落柱冲刷带冲刷带冲 刷冲刷包裹体岩浆侵入体岩浆侵入体n n 顶板煤层岩浆岩底板地质构造对瓦斯含量的影响地质构造对瓦斯含量的影响n n n n封闭型构造封闭型构造 n n 瓦斯高瓦斯高n n开放型构造开放型构

9、造n n 瓦斯低瓦斯低背斜向斜断层三、煤的形成三、煤的形成n n古代植物 泥炭化阶段 成煤阶段浸泡、厌氧细菌高温、高压成煤阶段成煤阶段n n 无无烟烟煤煤n n 贫贫煤煤n n 瘦瘦煤煤n n 焦焦煤煤n n 肥肥煤煤n n 气气煤煤n n n n 弱弱粘粘煤煤n n n n 不不粘粘煤煤n n 长长焰焰煤煤 褐褐煤煤煤矿生产技术第二节 矿井开拓一、井田划分一、井田划分n n煤田煤田煤田煤田：在地质发展过程中，含炭物质的沉积而形成大面积：在地质发展过程中，含炭物质的沉积而形成大面积n n 的含煤地带。的含煤地带。n n井田井田井田井田：一个矿井开采的部分。：一个矿井开采的部分。n n n n阶

10、段和盘区阶段和盘区阶段和盘区阶段和盘区：在井田范围内，按照一定的标高，将井田：在井田范围内，按照一定的标高，将井田n n 划分为若干个长条形的部分，每一个长条形部分划分为若干个长条形的部分，每一个长条形部分n n 为一个阶段。近水平煤层中沿煤层走向布置水平运输大巷，在为一个阶段。近水平煤层中沿煤层走向布置水平运输大巷，在n n 两侧划分快段开采，每一个快段叫一个盘区。两侧划分快段开采，每一个快段叫一个盘区。n n采区采区采区采区：将阶段或盘区沿走向划分为若干具有独立生产系统：将阶段或盘区沿走向划分为若干具有独立生产系统n n 的快段，每一快段叫一个采区。的快段，每一快段叫一个采区。n n回采工

11、作面回采工作面回采工作面回采工作面：将采：将采（盘）（盘）区划分为区段后，布置区段平巷、开切眼区划分为区段后，布置区段平巷、开切眼n n 等回采巷道就形成回采工作面。等回采巷道就形成回采工作面。煤田示例二、井田开拓二、井田开拓n n立井开拓n n 片盘开拓n n斜井开拓n n 集中斜井开拓n n平硐开拓n n 斜井立井开拓n n综合开拓 平硐立井开拓n n 平硐立井开拓矿井开拓方式优缺点比较矿井开拓方式优缺点比较三、巷道掘进三、巷道掘进n n钻爆法掘进钻爆法掘进n n钻眼 装药 放炮 通风排烟 装岩 n n运输n n综合机械化掘进综合机械化掘进n n破岩 装岩 运输煤矿生产技术第三节第三节 矿

12、井生产系统矿井生产系统一、运输、提升系统一、运输、提升系统n n煤煤煤煤:采煤工作面采煤工作面 （刮板运输机刮板运输机）工作面运输巷（工作面运输巷（转载机、转载机、胶带机胶带机)区段溜煤眼区段溜煤眼 区段集中巷区段集中巷(胶带机胶带机)煤仓煤仓 石石门门(电机车电机车)运输大巷运输大巷(电机车电机车)井底车场井底车场 井底煤仓井底煤仓 主井（主井（绞车绞车）井口煤仓井口煤仓n n矸石矸石矸石矸石：掘进工作面：掘进工作面(矿车、蓄电池电机车矿车、蓄电池电机车）采区轨道上采区轨道上山（山（绞车绞车）采区车场采区车场 水平运输大巷（水平运输大巷（电机车电机车）井底车场井底车场 副井（副井（副绞提升副

13、绞提升）地面（地面（电机车电机车）矸石矸石场场n n材料（人）材料（人）材料（人）材料（人）：地面材料库：地面材料库 副井口（副井口（副绞副绞）井底井底车场车场 水平运输大巷（水平运输大巷（电机车电机车）采区车场采区车场 轨道轨道上山（上山（绞车绞车）区段集中平巷（区段集中平巷（蓄电池电机车蓄电池电机车）区段材区段材料斜巷（料斜巷（绞车绞车）工作面材料巷存放点工作面材料巷存放点 二、矿井通风系统二、矿井通风系统 学习资料第学习资料第3838页第页第7 7题题 矿井通风系统矿井通风系统通风方式通风方式：进、出风井筒的布置方式：进、出风井筒的布置方式中央式等中央式等通风方法通风方法：主扇的工作方法

14、主扇的工作方法抽出式等抽出式等通风网络通风网络：只看结构骨架，包括风流分岔、汇合线路的结构形式只看结构骨架，包括风流分岔、汇合线路的结构形式通风设施通风设施：风门、风帘、风墙、风窗等风门、风帘、风墙、风窗等通风系统通风系统n n 中央并列式n n 中央式 中央分列式n n 对角式 两翼对角式n n通风方式 分区对角式n n 区域式 n n 混合式中央并列式通风中央并列式通风n n 进风井 回风井中央边界式通风中央边界式通风n n 进风井 回风井两翼对角式通风两翼对角式通风n n 进风井 回风井分区对角式通风分区对角式通风n n 进风井 回风井区域式通风区域式通风n n 进风井 回风井通风方法和

15、通风网络通风方法和通风网络n n 压入式n n矿井通风方法 抽出式n n 抽压混合式n n n n 串联网络n n矿井通风网络 并联网络n n 角联网络n n什么是串联通风什么是串联通风什么是串联通风什么是串联通风,其危害是什么？其危害是什么？其危害是什么？其危害是什么？n n n n串联通风串联通风串联通风串联通风是指井下用风地点的回风再次进入其他用风地点的通风方式是指井下用风地点的回风再次进入其他用风地点的通风方式是指井下用风地点的回风再次进入其他用风地点的通风方式是指井下用风地点的回风再次进入其他用风地点的通风方式.危害危害危害危害:被串用风点的进风质量差被串用风点的进风质量差,影响作业

16、环境影响作业环境;有毒有害气体进有毒有害气体进入下一用风点入下一用风点,各用风点不安全因素交织各用风点不安全因素交织各用风点不安全因素交织各用风点不安全因素交织;抗灾能力弱抗灾能力弱,事故易扩大事故易扩大;全风压通风阻力大全风压通风阻力大,调风困难调风困难。进进 回回 风风 串联用风点串联用风点 被串用风点被串用风点 风风 巷巷 巷巷 独立用风点独立用风点(区域区域)甲烷断电仪矿井通风网络的基本连接形式矿井通风网络的基本连接形式n n(1)串联风路n n特征特征特征特征:风量风量处处相等处处相等,总总风压风压(总的总的n n井巷风阻井巷风阻)等于各支路之和等于各支路之和.n n(2)并联风网n

17、 n特征特征特征特征:风压相等风压相等,总风量等于各总风量等于各n n支路之和支路之和.总的井巷风阻大大降低总的井巷风阻大大降低.n n(3)角联风网n n特征特征特征特征:与并联风网相似与并联风网相似,但复杂得多但复杂得多;对角巷道中风流方向、大小不稳定对角巷道中风流方向、大小不稳定.掘井工作面通风掘井工作面通风n n n n 压入式n通风方式 抽出式n 混合式循环风其危害n n(1)(1)循环风循环风循环风循环风 是指局扇的回风是指局扇的回风是指局扇的回风是指局扇的回风,部分或全部再进入同一部部分或全部再进入同一部部分或全部再进入同一部部分或全部再进入同一部局扇的进风风流中局扇的进风风流中

18、局扇的进风风流中局扇的进风风流中。n n 200 50200 50n n 150 150进风流回风流循环风流n n(2)循环风的危害循环风的危害:循环风使掘进面的瓦斯、粉尘循环风使掘进面的瓦斯、粉尘循环风使掘进面的瓦斯、粉尘循环风使掘进面的瓦斯、粉尘浓度上升浓度上升浓度上升浓度上升,不能有效地排除工作面的有害气体、粉尘不能有效地排除工作面的有害气体、粉尘不能有效地排除工作面的有害气体、粉尘不能有效地排除工作面的有害气体、粉尘;一旦一旦一旦一旦有火源或失爆有火源或失爆有火源或失爆有火源或失爆,易发生瓦斯、煤层爆炸事故。易发生瓦斯、煤层爆炸事故。易发生瓦斯、煤层爆炸事故。易发生瓦斯、煤层爆炸事故。

19、n n 风流短路风流短路 循环循环循环循环(3)防范措施防范措施:参看煤矿安全规程第参看煤矿安全规程第参看煤矿安全规程第参看煤矿安全规程第128128条的规定条的规定条的规定条的规定通风设施通风设施n矿井主要通风设施：n n1、引导风流：风桥、风硐、导风板；n n2、隔断风流：防爆门、风门、风墙（密闭）；n n3、调节风流：风窗、调节风门、风帘等。n矿井漏风矿井漏风n n漏风漏风是指未经过作业地点是指未经过作业地点是指未经过作业地点是指未经过作业地点,而通过通风构筑物的缝隙、煤柱裂隙而通过通风构筑物的缝隙、煤柱裂隙而通过通风构筑物的缝隙、煤柱裂隙而通过通风构筑物的缝隙、煤柱裂隙 、采空区或地表

20、塌陷区等直接渗透到回风道或地面的风流。采空区或地表塌陷区等直接渗透到回风道或地面的风流。采空区或地表塌陷区等直接渗透到回风道或地面的风流。采空区或地表塌陷区等直接渗透到回风道或地面的风流。n n 无提升无提升5%5%n n 外部漏风外部漏风外部漏风外部漏风地表与井巷之间地表与井巷之间n n漏风漏风漏风漏风 有提升有提升15%15%n n 内部漏风内部漏风内部漏风内部漏风井下各处之间井下各处之间采空采空区区三、供电系统三、供电系统n n 6 6万万t/at/a以下以下n n 高压双回路高压双回路 6 6万万t/at/a及其以上及其以上n n双回路供电双回路供电双回路供电双回路供电 主要通风机主要

21、通风机n n 低压双回路低压双回路n n 主排水泵主排水泵n n供电系统供电系统供电系统供电系统：高压双回路电网：高压双回路电网 矿井地面变电所矿井地面变电所 井筒井筒 井下中央变电所井下中央变电所 采区变电所采区变电所 工作面用工作面用电点电点n n专线供电点：主要通风机、井底水泵房、掘进工专线供电点：主要通风机、井底水泵房、掘进工作面局部通风机等作面局部通风机等四、供排水系统四、供排水系统n n 消防 洒水、喷雾、防尘水幕、采掘 n n供水供水 防尘 工作面机械设备供水系统n n供水线路供水线路：水池 井筒 井底车场 n n 运输 大巷 采区上下山 区段集中巷 n n 区段斜巷 工作面n

22、n 排水水泵n n排水排水 排水管路n n 水仓排水系统排水系统n n n n 工作水泵：工作水泵的能力，应能n n 在20h内排出矿井24h的正n n 常涌水量n n水泵 备用水泵：备用水泵的能力不应小于n n 工作水泵能力的70。n n 检修水泵：检修水泵的能力应不小于n n 工作水泵能力的25%。五、其他系统五、其他系统n n1、瓦斯监控系统n n2、灌浆防火系统n n3、通讯系统第五节第五节 采煤方法采煤方法n n 壁式采煤壁式采煤 走向走向n n采煤方法采煤方法 倾向倾向n n 巷柱式巷柱式n n 柱式采煤柱式采煤 房柱式房柱式n n n n n n 炮采炮采 垮落法垮落法n n回采

23、工艺回采工艺 普采普采 顶板管理顶板管理n n 综采综采 充填法充填法第五节第五节 采煤方法采煤方法n n 采煤方法的概念n n采煤方法采煤方法 任何一种采煤方法，均包括采煤系统和采煤工艺两项主要内任何一种采煤方法，均包括采煤系统和采煤工艺两项主要内容。容。n n(1)(1)采场采场：用来直接大量采取煤炭的场所，称为采场。：用来直接大量采取煤炭的场所，称为采场。(2)(2)采煤工作面采煤工作面：在采场内进行回采的煤壁，称为采煤工作在采场内进行回采的煤壁，称为采煤工作面面(也称回采工作面也称回采工作面)。(3)(3)回采工作回采工作：在采场内，为采取煤炭所进行的一系列工作，在采场内，为采取煤炭所

24、进行的一系列工作，称为回采工作。把煤从整体煤层中破落下来，称为称为回采工作。把煤从整体煤层中破落下来，称为破煤破煤。把破落。把破落下来的煤炭装入采场中的运输工具内，称为下来的煤炭装入采场中的运输工具内，称为装煤装煤。煤炭运出采场。煤炭运出采场的工序，称为的工序，称为运煤运煤。煤炭采出后，被废弃的空间，称为。煤炭采出后，被废弃的空间，称为采空区采空区。为了减轻矿山压力对采场的作用，以保证回采工作顺利进行。在为了减轻矿山压力对采场的作用，以保证回采工作顺利进行。在大多数情况下，必须处理采空区的顶板，这项工作称为大多数情况下，必须处理采空区的顶板，这项工作称为采空区处采空区处理理。采煤方法的概念采煤

25、方法的概念n n (4)(4)采煤工艺采煤工艺：在采煤工作面内按照一定顺序在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。(5)(5)采煤系统采煤系统：回采巷道的掘进一般是超前回采巷道的掘进一般是超前于回采工作进行的。它们之间在时间上的顺序以于回采工作进行的。它们之间在时间上的顺序以及在空间上的相互位置关系，称为回采巷道布置及在空间上的相互位置关系，称为回采巷道布置系统，也即采煤系统。系统，也即采煤系统。(6)(6)采煤方法采煤方法：根据不同的矿山地质及技术根据不同的矿山地质及技术条件，可有不同的采煤系统与采煤工艺相配合，条件，可有

26、不同的采煤系统与采煤工艺相配合，从而构成多种多样的采煤方法。如从而构成多种多样的采煤方法。如壁式采煤法壁式采煤法和和柱式采煤法柱式采煤法。走向长壁式采煤法走向长壁式采煤法回风石门采区石门采区煤仓运输机上山轨道上山区段运输巷区段回风巷回采工作面采空区倾斜长壁采煤法倾斜长壁采煤法运输斜巷回风运料斜巷阶段回风巷阶段运输巷煤仓运输斜巷煤仓进风行人斜巷采空区倒台阶采煤法倒台阶采煤法n n 工作面回风巷工作面进风巷溜煤眼超前巷工作面隔离煤柱水平分层采煤法水平分层采煤法n n 分层平巷溜眼回采工作面区段运输平巷人工假顶伪斜柔性掩护支架采煤方法伪斜柔性掩护支架采煤方法n n 工作面回风巷工作面进风巷溜煤眼工作

27、面开切眼工作面回采工艺回采工艺n n1、炮采：n n工作面破煤 装煤 运煤 n n 支护：金属摩擦支架、单体液压支柱金属铰接顶梁 n n 采空区处理：全部垮落法n n 充填法n n 缓慢下沉法工作面炮眼布置工作面炮眼布置装药放炮装药放炮刮板输送机刮板输送机2、普采、普采n n破煤破煤单滚筒采煤机单滚筒采煤机n n装煤装煤采煤机采煤机n n运煤运煤工作面刮板输送机，顺槽转载机工作面刮板输送机，顺槽转载机n n 和胶带输送机。和胶带输送机。n n支护支护单体液压支柱铰接顶梁单体液压支柱铰接顶梁n n采空区处理采空区处理全部垮落法全部垮落法截割部 牵引部 牵引部 电动机 3、综采、综采n n破煤大功

28、率双滚筒采煤机n n装煤采煤机n n运煤大功率工作面可弯曲刮板输送机，顺槽转载机 和可伸缩胶带输送机。n n支护液压自移支架n n采空区处理全部垮落法双滚筒采煤机双滚筒采煤机自救与互救自救与互救n n1 1、事故现场行动原则、事故现场行动原则n n及时报告、积极抢救、安全撤离、妥善避灾。及时报告、积极抢救、安全撤离、妥善避灾。n n 过滤式过滤式n n2 2、自救器、自救器 化学化学n n 隔绝式隔绝式n n 压缩氧压缩氧 使用：取罩使用：取罩 开盖开盖 戴口具戴口具 夹鼻夹夹鼻夹 套头带套头带 戴帽子戴帽子 3 3、躲避硐、躲避硐各类灾害防治各类灾害防治n n瓦斯、煤尘爆炸n n煤与瓦斯突n n火灾n n水灾n n冒顶现场急救现场急救n n 口对口吹气法口对口吹气法n n人工呼吸人工呼吸 压胸法压胸法n n 压背法压背法（溺水）n n 叩击术叩击术n n心脏复苏心脏复苏 按压术按压术n n止血法止血法n n骨折处理骨折处理n n伤员搬运伤员搬运 谢谢 谢谢 大大 家家祝 您 愉 快！