煤矿生产技术.ppt

《煤矿生产技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿生产技术.ppt（50页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、煤矿生产技术煤矿生产技术 煤矿生产技术v第一节第一节 矿井地质基础知识矿井地质基础知识v第二节第二节 矿井开拓矿井开拓v第三节第三节 采煤技术采煤技术2 第一节、矿井地质基础知识v一、岩石与地质一、岩石与地质v二、煤层二、煤层v三、地质构造三、地质构造v四、褶皱构造对煤矿安全生产的影响四、褶皱构造对煤矿安全生产的影响v五、断裂构造对煤矿安全生产的影响五、断裂构造对煤矿安全生产的影响v六、矿图知识六、矿图知识3 一、岩石与地层 人类的活动，大都是在地壳的表层进行。组成地壳的是岩人类的活动，大都是在地壳的表层进行。组成地壳的是岩石，岩石由矿物颗粒组成，矿物由一种或多种元素组成。石，岩石由矿物颗粒组

2、成，矿物由一种或多种元素组成。按生成方式，岩石可分为沉积岩按生成方式，岩石可分为沉积岩.岩浆岩和变质岩三大类。岩浆岩和变质岩三大类。煤是一种由植物遗体转变的沉积岩，煤层上下的岩石绝大煤是一种由植物遗体转变的沉积岩，煤层上下的岩石绝大多数也是沉积岩。常见的沉积岩有砂岩、泥浆岩和石灰岩多数也是沉积岩。常见的沉积岩有砂岩、泥浆岩和石灰岩等。等。岩层的空间产生状态，可由岩层的走向，倾向和倾角反映岩层的空间产生状态，可由岩层的走向，倾向和倾角反映出来，该三者称为岩层的产状三要素（也叫煤层产状三要出来，该三者称为岩层的产状三要素（也叫煤层产状三要素）。素）。1.走向。岩层的层面与水平面的交线，称为走向线。

3、走向线走向。岩层的层面与水平面的交线，称为走向线。走向线是一条水平线。走向线两端的延伸方向，称为岩层走向。是一条水平线。走向线两端的延伸方向，称为岩层走向。它表示倾斜煤层在水平面上的延伸方向。它表示倾斜煤层在水平面上的延伸方向。2.倾向。在岩层面上，垂直于走向线沿层面倾斜向下所引的倾向。在岩层面上，垂直于走向线沿层面倾斜向下所引的直线，称为岩层的倾斜线。倾斜线在水平面上的投影线称直线，称为岩层的倾斜线。倾斜线在水平面上的投影线称为倾斜线，倾斜线所指的方向称倾向。它反映了岩层的倾为倾斜线，倾斜线所指的方向称倾向。它反映了岩层的倾斜方向。斜方向。3.倾角。岩层的倾斜线和它在水平面上投影线的夹角，称

4、为倾角。岩层的倾斜线和它在水平面上投影线的夹角，称为岩层的倾角。它反映了岩层的倾斜程度。岩层的倾角。它反映了岩层的倾斜程度。4 二、煤 层 （一）煤层结构。煤层中有无稳定的岩一）煤层结构。煤层中有无稳定的岩石夹层（夹矸）的情况称为煤层结构。石夹层（夹矸）的情况称为煤层结构。一般分为两类。一般分为两类。1.简单结构煤层：煤层中不含稳定的呈简单结构煤层：煤层中不含稳定的呈层状分布的岩石夹层，有时含有效小层状分布的岩石夹层，有时含有效小的矿物透镜体或结核。的矿物透镜体或结核。2.复杂结构煤层：煤层中夹有一至数层复杂结构煤层：煤层中夹有一至数层呈层状的较稳定的岩石夹层。呈层状的较稳定的岩石夹层。5二、

5、煤层（二）煤层的厚度。煤层的厚度就是指煤层顶、底版之间的垂直距离。根据煤层厚度对地下井开采的影响，将煤层分为以下3类：1.薄煤层：煤层厚度从最低可采厚度1.3m。2.中厚煤层：煤层厚度为1.33.5m。3.厚煤层：煤层厚度为3.5m以上。4.习惯上把煤层厚度为6m以上称为特厚煤层。6二、煤层（三）煤层的倾角 煤层倾角是指煤层层面与水平面之间的夹角。根据煤层倾角对地下开采的影响，将煤层分为4类：1.近水平煤层：倾角在8度以下。2.缓倾斜煤层：倾角在8度25度以下。3.倾斜煤层：倾角为25度45度。4.急倾斜煤层：倾角为45度90度。7三、地质构造 沉积岩层开始形成时，一般呈水平和连续完整状态。在

6、地壳运动的作用下，产生变形和变位，改变了原先的赋存状态，这种现象称为构造运动。由此而形成的岩层空间状态，称为地质构造。地质构造主要分为两类：褶皱构造和断裂构造。8三、地质构造1.褶皱构造。岩层受水平力的作用，被挤压成曲状，但仍保持岩层的连续性和完整性的构造形态，称为褶皱。岩层褶皱构造中的每一个弯曲称为褶曲。岩层层面凸起褶曲称为背斜，凹下的称为向斜。2.断裂构造。岩层受力后遭到破坏，失去了连续性和完整性的构造形态，称为断裂构造。若断裂面两侧的岩层没有发生明显的相对位移，称为断裂或节理；若断裂面两侧的岩层发生了明显的相对位移和错动，称为断层。9断层岩层断裂后，两个断块发生相互错动的错动面称为断层面

7、。位于断层面上方的断块称为上盘，位于断层面下方的称为下盘。根据断块相对错动的方向，将断层分为正断层，逆断层和平推断层。正断层；上盘相对下降，下盘相对上升。逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降。平推断层：两盘沿断层面最水平方向相对位移。10四、褶皱构造对煤矿安全生产的影响1.向斜褶曲，由于埋藏深度大，因此瓦斯含量高。2.向斜轴部顶板，压力常有增大现象，岩石破碎，容易发生跨落，必须加强支护，否则容易发生冒顶、切面等事故，给顶板管理带来很大困难。3.瓦斯突出的矿井，向斜轴部是瓦斯突出的危险区，由于向斜轴部的次一级构造比较发育，也是瓦斯较集中的地区，在绝大的瓦斯压力和顶板压力作用下，往往容易瓦斯突出。4

8、.在褶皱构造的影响下，有的煤层突然增厚，使原采煤方法不能继续，需改变采高或分层开采；有的地方突然变薄甚至不可采，使工作面无法继续采煤，需要重新掘开切眼。11五、断裂构造对煤矿生产的影响1.断层破碎带是径流的良好通道，地表水和底下水往往沿通道流水井下，使涌水量增加，在水文地质条件复杂的矿井，还可能引起突水事故。2.在高瓦斯矿井中，在断层破碎带附近，容易聚积大量瓦斯，可能会造成瓦斯突出事故，给生产带来危险。3.断层带及其附近，由于岩石破碎，降低了岩石强度，容易引起跨落冒顶，因此，施工时必须注意。4.断层造成煤炭损失，为保证安全生产，断层两侧必须留有一定宽度的保安煤柱。5.断层影响掘进工作，煤矿生产

9、过程中遇到断层后，应迅速准确找到断失煤层，否则将会造成大量废巷，影响掘进工作进行。6.断层带附近构造残余压力大，容易引起冲击地压，给安全生产造成威胁。12六、矿图知识v矿图是管理煤矿企业和指导生产比不可少的重要技术资料。通过矿图可以了解矿区地面的地形情况，矿井的地质条件，煤层产状，各种巷道和回采工作面及其与地面建筑物的位置关系等。有了正确的矿图，才能进行新的采掘工程设计，才能进行通风、排水、运输、供电等系统的规划设计，才可以指导持续的安全生产。矿图应用于煤矿开发的全过程，即使矿井报废，还应注意保存，以备随时查阅。矿图的种类很多，生产矿井。必备的图纸一般分为二大类，一类是矿井测量图；一类是矿井地

10、质图。131.0矿井测量图矿山测量图是反映矿区地形地物情况、采煤巷道位置和煤层采掘情况等的重要图纸。矿位地形图：是矿山勘探、设计、施工与开采比不可少的图纸。它较全面地反映了地面地貌和地物的情况。采掘工程平面图：是反映矿井巷道布置和回采情况的图纸。井上下对照井上下对照图：将矿井范围内的地形地物和井下主要巷道综合画在一张图上，便于井上下对照。142、矿井地质图矿井地质图是反映煤层地质情况和构造情况的图纸。地质剖面图：假想用一平面将岩体剖开，从切面上能呈现内部的构造情况，这样的切面图叫做地质剖面图。煤层底版等高线图：煤层底版高程相同各点的连线，就是煤层的底版等高线，也就是煤层底版面与水平面的交线。煤

11、层底版等高线在水平面上的投影图就是煤层底版等高线图。153、其他矿图通风系统图：表示矿井通风系统的路线，通风设备和通过井下巷道及工作面风量、风速等情况的总图。运输系统图：表示从工作面开始到主井井底为止的整个井下运输系统、运输方法、运输设备和各级运输量的综合图纸。排水系统图：表示井下各个水平，各个地段漏水16第二节 矿井开拓1煤田、井田2井田再划分3矿井开拓方式4矿井生产系统17一、煤田、井田1、煤田：在同一个地质时期生成的大面积含煤地带为煤田。2、井田：一个大的煤田通常由几个或十几个矿开采，划归一个矿井进行开采的煤田通常称为井田（或矿田）。18二、井田再划分 煤田划分为井田后，每个井田的面积仍

12、然比较大，为便于开采，还必须将井田再划分为若干较小的区、段、以便于有计划 地按一定顺序开采。1、井田划分为阶段：开采缓倾斜、倾斜和急倾斜煤层时，通常沿煤层倾斜方向，按一定标高，将 井田划分为若干长条，每个长条即分称为阶段。阶段与阶段之间以水平面分界，称水平面，布置有主要运输大巷和井底车场。担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平称为开采水平。19井田再划分2、阶段内的布置阶段内的布置有连续式，分区式和分带式3种。（1）连续式：当阶段内的走向长度和倾斜长度都较小时，可在井田的每一翼沿阶段倾斜全长布置一个采煤工作面，并且采煤工作面可以由井田中央向井田边界推进（连续前进式开采）；或者从井田边界

13、向井田中央推进（连续后退式开采）。20阶段内的布置（2）分区式：当阶段的走向和倾斜长度都较大时，在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干部分，每部分长度约为6001200m，沿倾斜的长度等于阶段斜长，在其中有独立的通风和运输系统，这样的每个部分称为采区，这种不止称为分区十式布置。阶段斜长往往很大，有时长达10001500m以上，实际生产中又将采区沿倾斜划分成若干长条部分，称为区段。21阶段内的布置（3）分带式：在阶段内不再划分采区，而沿煤层走向划分成许多个可以分别布置一个采煤工作的倾斜长条，称为分带。在分带内，采煤工作面沿煤层倾斜方向由下而上（仰采）或由上而下（俯采）连续推进，这种布置称为分带式布

14、置。22三、矿井开拓方式 在每个井田范围内，为了合理地把煤炭从地下开采出来，需从地面向井下开掘一系列通向煤体的井筒和巷道，称为矿井开拓。井筒的形式、开拓巷道的布置和矿井的通风运输方式叫做矿井开拓方式。通常以井筒形式为主要依据，将矿井开拓方式分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓。23矿井开拓方式1.斜井开拓：根据井筒位置和开拓巷道布置方式的不同，斜井开拓主要分为井盘斜井开拓和斜井分区式开拓两种。2.立井开拓，我国煤矿多采用主井单水平分区开拓和主井多水平分区开拓。3.平硐开拓：平硐沿煤层走向掘进的称走向平硐，与走向斜交（或垂直）称斜交（或垂直平硐）。4.综合开拓：为充分发挥上述3种开拓方式的

15、优点，可以采用其中的两种或3钟方式开拓一个井田的方式。24四、井田巷道的分类（一）按巷道在生产中的用途划分 矿井巷道按其作用和服务范围可分为开拓巷道，准备巷道和回采巷道3类。（二）按巷道的空间形态划分 矿井巷道按其空间形态划分为垂直巷道，水平巷道和倾斜巷道3类。251、开拓巷道 开拓巷道是为全矿井，一个开采水平或两个以上采区服务的巷道。主要包括以下几种：平硐：直接与地面相通的水平巷道。斜井：直接与地面相通的倾斜巷道。立井：直接与地面相通的直立巷道。井底车场：井下主要运输巷道和井筒连接处的一组巷道和硐室的总称。石门：穿过各岩层掘进并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道。主要运输及回风大巷：沿走向掘进，

16、使全矿井或某个水平运输、回风用的水平巷道，多数开掘在岩层内，也可开掘在煤层内。262、准备巷道 准备巷道是为一个采区服务的巷道，主要有以下几种类型。采区上山：在运输大巷向上沿煤、岩层开曹的倾斜巷道，按用途和装备分为：运输机上山和人行上山等。采区下山：杂运输大巷向下沿煤273、回采巷道回采巷道是为一个采煤工作面服务的巷道，主要有以下几种：（1）回风巷道：一般指供采煤工作面回风和运煤用的巷道。（2）进风巷道：一般指供采煤工作面进风和送料用的巷道。（3）切眼：为布置采面设备，形成生产系统而掘出的贯通回风与进风的巷道。28按巷道的空间形态划分1.垂直巷道：主要有立井、暗立井、潘井等。2.水平巷道：主要

17、有平硐、平巷道、石门、煤门等。3.倾斜巷道：主要有斜井、暗斜井、上山、下山等。29第三节 采煤技术1基本概念2壁式体系采煤法3柱式体系采煤法30一、基本概念（一）采场和采煤工作面v采场：用来直接大量采取煤炭的场所。v采煤工作面：在采场进行采煤的煤壁。在实际工作当中，采煤工作面与采场是同义词。31基本概念（二）采煤工作 采煤工作：在采场内，为了采取煤炭所进行的一系列工作。采煤工作可分为基本工序和辅助工序。基本工序：破煤、装煤、运煤 辅助工序：工作面支糊、采空区处理，移置运输及采煤设备等工序。32基本概念（三）采煤工艺 按照一定顺序完成破煤、运煤、工作面支护、采空区处理等各项工序的方法及其配合，称

18、为采煤工艺或回采工艺。我国目前普遍采用的采煤工艺有：爆破采煤工艺、普通机械采煤工艺，综合机械化采煤工艺、综采放顶煤采煤工艺。（四）采煤系统 采煤巷道的掘进一般是超前于采煤工作进行的。它们之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置关系，称为采煤巷道布置系统，也称为采煤系统。33基本概念（五）采煤方法 采煤方法就是采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间和空间上的相互配合。采煤方法主要分为壁式和柱式体系两种。（六）矿井及采区生产系统 矿井及采区生产系统包括：提升运输系统、通风系统、供电系统、供排水系统、其他系统（瓦斯监控系统、灌浆防火系统、通讯系统）34二、壁式体系采煤法1.壁式体系采煤法的特点（什么叫壁

19、式体系采煤法）：回采（采煤）工作面长度较长（一般为80250M左右），工作面两端各有一条巷道，用于通风及运输，采煤的煤炭沿着平行于煤壁的方向运出工作面，随着采煤工作面推进要求及时和有计划地处理采空区。2.壁式体系采煤法的优点：煤炭损失 少，采煤连续性强，单产高，采煤系统较简单，对地质条件适应性较强，但采煤工艺装备比较复杂。35壁式体系采煤法 在壁式体系采煤法中，对于薄煤层及中厚煤层，一般沿煤层全厚一次采出，既整层回采；对于厚煤层，一般将其分成若干个中等厚度的分层进行回采，既分层回采（或采用放顶煤开采）。无论整层回采还是分层回采（或采用放顶煤开采），按其推进方向又可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采

20、煤法。走向长壁采煤法：回采工作面沿倾向布置，沿走向推进。倾向长壁采煤法：回采工作面沿走向布置，沿倾向推进。方便于顺利开采，使用倾向长壁采煤法时煤层倾角不宜超过12度。36三、柱式体系采煤法 柱式体系采煤法是在煤层内开掘一系列宽为57m左右的煤房，煤房间用联络巷相连，形成近似于长条形成块状的煤柱，煤柱宽度由数米至20多米不等，采煤在煤层中进行。有两种基本类型，既房式采煤法和房柱式采煤法。留下煤柱不采的称为房式采煤法。即采煤房又采煤柱的称为房柱式采煤法。37柱式体系采煤法的特点是：1.回采工作面的长度较短，但工作面的数目较多。2.采房及回收煤柱设备合一，灵活性强。3.矿压显现减弱，回采过程中有时不

21、进行采空区处理。4.工作面的通风条件一般较差。5.回采率低。6.机械化的柱式采煤，使用条件较严格，发展受到一定限制。38四、急倾斜煤层常用采煤方法简介1.急倾斜煤层的开采特点2.由于急倾斜煤层的倾角比较大，在开采技术、安全、运输、顶板管理方面都具有独立的特点，主要表现是：3.（1）由于煤层倾角大，增加了开采困难，在开采技术上必须采取相应的安全措施。4.（2）煤层顶板垂直作用在支架或煤体上的压力较小，而作用在倾斜方向的压力增大。因此。支架不稳定，容易倾倒；护巷煤柱容易片帮；顶底板都可能沿倾斜方向滑动。39急倾斜煤层的开采特点（3）采下来的煤和冒落的矸石，都可重下滑，简化了工作面的运输工作，但容易

22、吊砸人和冲倒支架，影响安全。（4）由于煤层倾角大，沿倾斜方向的行人，运料及搬迁设备都比较困难。因此，采区的走向和倾斜长度一般都比缓倾煤层的小。（5）开采两个相应距较近的急倾斜煤层时，上层开采后，由于底版岩层的移动，使下层煤遭受破坏，所以，在开采顺序上与缓倾斜煤层群有所不同。40急倾斜煤层的开采特点（6）急倾斜煤层顶板比缓倾斜顶板难于冒落，冒落步距相对较大。冒落的矸石下滑充填采空区，对顶板起支撑作用，所以在正常开采期间一般不出现明显的周期来压现象。为此，急倾斜采煤法中的支护工作多数是以掩护为主，以支撑为辅。（7）一般采煤机械设备不适于在急倾斜煤层中使用。412、急倾斜煤层采煤方法 急倾斜煤层开采

23、方法较多，主要的有倒台阶采煤法，水平分层采煤法及伪倾斜掩护支架采煤法。（1）倒台阶工作面采煤法：适应于顶板不太破碎，煤层厚0.61.5m。他们的特点是：巷道系统简单，掘进率底，回采率高，通风方便；但是，它具有生产工艺复杂，工作面芝护操作不便，材料消耗大，难以使用机械化采煤，安全条件差等不利因素，所以近年来煤矿中应用的较少。42急倾斜煤层采煤方法（2）水平分层采煤法：就是将急倾斜中厚及厚煤层沿走向分成几个水平分层来开采。煤层厚度就是工作面长度，分层的厚度就是工作面的采高，工作面沿走向推进。其主要优点是：对煤层地质条件适应性强，可适应煤层倾角和厚度的变化；回采率高。其主要缺点是：巷道布置和通风系统

24、复杂，巷道掘进量大，回采工序多，劳动强度大，机械化程度低；产量和效率较低，材料消耗较多。其适用条件是：煤层厚度在46m或大于6m埋藏条件较复杂的急倾斜煤层。43急倾斜煤层采煤方法（3）伪倾斜柔性掩护支架采煤法。其特点是：回采工作面成直线型，按伪倾斜方向布置，沿走向推进。用柔性掩护支架，隔离采空区与回采空区与回采空间，工作人员在掩护支架的保护下进行采煤工作。44伪倾斜柔性掩护支架采煤法a.采区巷道布置。采区运输石门揭露煤层后，向上掘一组上山眼，布置区段运输平巷。回风平巷，在采区边界开掘一对开切眼，以作为回采开始阶段的运输，行人和通风之用。然后，即可安装支架进行回采工作。正常的回采工作面应有25度

25、30度的伪倾斜角。回采时，为了溜煤、行人、通风和运料，在工作面下端掘超前平巷，并沿走向每隔5m左右，由区段运输平巷向上开掘小眼，与超前平巷贯通。45伪倾斜柔性掩护支架采煤法b.掩护支架的结构型式 平板形掩护支架，它主要由钢架和钢丝绳组成。钢丝绳沿走向布置，钢梁沿煤层厚度布置。架子的宽度视煤层厚度而定，一般应比煤层厚度小0.30.5m，以便架子的下放。钢丝绳的根数根据架子宽度决定，可由35根组成。钢梁之间距离不大与0.3m，其间距内用撑木及荆笆条填充。在钢梁上部铺设双层荆笆，作为隔离采区矸石的拆架时人工假顶之用。这种结构的架子，具有柔性而且便于控制回收。它适用于2.55m煤层。46伪倾斜柔性掩护

26、支架采煤法b.掩护支架的结构形式 组合梁掩护支架。当煤层厚度大于5m时，可采用两根钢梁对接或搭接构成长度等于煤厚的一根直梁，称为组合梁。把组合梁排列好。用钢丝绳、螺栓联接成整体，再埔上荆笆或金属网，即为组合梁掩护支架。这种支架可为双地沟工作面进行支护，目前可适用于8m以上的急倾斜厚煤层。47伪倾斜柔性掩护支架采煤法b.掩护支架的结构形式 “八”字形掩护支架。当煤厚为1.31.5m时，如用平板掩护支架，其支护下面空间狭小，操作不便，通风不良，。因此，可采用具有较大工作空间的“八”字型掩护支架。这种支架是用工字钢制成“八”字形钢架，把钢架排列好，同样用钢丝绳、螺栓把“八”字行钢架联接成整体，在埔上

27、荆笆或金属网而成“八”字行掩护支架。48伪倾斜柔性掩护支架采煤法 可三班出煤，不需要专门的准备班，它与分层和倒台阶采煤方法比较，有下列优点：从根本上解决了工作面支柱、固柱的笨重工作，煤炭自滑运输；工人在掩护支架下工作，工作安全性高，采区巷道掘进量小，煤炭损失少回采率高；通风系统简单，坑木消耗量低；采煤工作面工序简单管理方便。其主要缺点是：掩护支架的宽度不能自动调节，难以适应煤层厚度的变化。但是当煤层稳定，厚度变化不大，倾角大于55度，煤厚在1.56.0m的条件下，这种采煤方法能得到较好的技术经济指标。49复习思考题1.煤（岩）层的产状三要素是什么？它们之间有何关系？2.什么是褶曲和断层？它们对煤矿安全生产有什么影响？3.矿井生产系统主要有哪些？4.井田开拓方式有哪几种？5.采煤方法分为哪两大类？各自有什么特点？6.井工开采主要采煤工艺有哪些？50