煤礦開采生產(chǎn)技術(shù)

1、第一節(jié) 煤礦地質(zhì)基本知識(shí)一、煤層埋藏特征一、煤層埋藏特征(一)、頂?shù)装?是指煤層中位于煤層上下一定距離內(nèi)的巖層。 賦存在煤層之上、在煤層之后形成的巖層叫頂板； 賦存在煤層之下、在煤層之前形成的巖層叫底板頂板分類頂板分類頂板偽頂直接頂老頂n偽頂:直接覆蓋于煤層之上（下）的極易隨煤炭的采出而同時(shí)垮落，厚度在0.5米以下，巖層多為炭質(zhì)頁巖；n直接頂:位于偽頂或煤層之上，具有一定的穩(wěn)定性，常伴隨采煤工作面移架或回柱工序的完成而垮落的巖層；n老頂：位于直接頂或煤層之上的厚而堅(jiān)硬的巖層。直接頂直接頂 控制控制n直接頂?shù)耐暾潭戎饕Q于以下兩個(gè)因素： 1)巖層本身的力學(xué)性質(zhì)。 2)直接頂巖層內(nèi)部層理、裂隙

2、的發(fā)育程度。 當(dāng)工作面自開切眼向前推進(jìn)一段距離后，假如沒有支護(hù)，直接頂懸露達(dá)到一定的跨度，就要開始垮落，這時(shí)直接頂?shù)目缇喾Q為初次垮落距。煤礦安全規(guī)程規(guī)定：采煤工作面必須按作業(yè)規(guī)程的規(guī)定及時(shí)支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。直接頂不能任其自然垮落。當(dāng)工作面推進(jìn)距離達(dá)到初次垮落距時(shí)，要進(jìn)行初次放頂。采煤工作面初次放頂必須制定安全措施，采煤區(qū)(隊(duì))長要親臨現(xiàn)場進(jìn)行指揮。 ：直接位于煤層之下的薄而軟弱的巖層，多為炭質(zhì)頁巖或泥巖，厚度0.20.3m。：位于煤層之下與煤層直接接觸的硬度較低、厚度只有幾十厘米的巖層，通常為泥巖、頁巖或粘土巖。：位于直接底之下的比較堅(jiān)硬的巖層，常為砂巖和石灰?guī)r。二、煤的埋藏特征二、煤的埋藏

3、特征n1、n 不含夾矸或夾矸很少的煤層n2、n 含有夾矸較多的煤層，且夾矸層的層數(shù)、層位、厚度和巖性變化較大。n薄煤層 1.3mn中厚煤層 1.33.5mn厚煤層 3.5m以上煤層厚度的變化對(duì)采煤工作面的影響煤層厚度的變化對(duì)采煤工作面的影響n1、，支護(hù)尺寸、方法都要變化以適應(yīng)采高，帶來支護(hù)困難和不安全因素；n2、，留頂煤開采：頂板易垮落；留底煤：支架易“插底”。如煤層瓦斯含量高，采空區(qū)瓦斯容易超限。n3、由于造成工作面礦山壓力分布情況發(fā)生變化，使得頂板管理困難。n4、，還會(huì)使原來的巷道報(bào)廢，造成經(jīng)濟(jì)損失。（三）、煤層的產(chǎn)狀要素（三）、煤層的產(chǎn)狀要素：煤層層面與水平線相交的線叫走向線，走向線延伸

4、的方向叫煤層的走向。：煤層層面上與走向垂直的線叫傾斜線，傾斜線由高水平指向低水平的投影方向。：煤層層面與水平面的夾角n按煤層傾角大小將煤層分為四類n近水平煤層 8n緩傾斜煤層 825n傾斜煤層 2545n急傾斜煤層 45二、煤層地質(zhì)構(gòu)造二、煤層地質(zhì)構(gòu)造n 單斜構(gòu)造n 背斜n 褶皺構(gòu)造 向斜n 原生裂隙n地質(zhì)構(gòu)造 裂隙 次生裂隙n 斷裂構(gòu)造 正斷層n 斷層 逆斷層n 巖溶陷落柱 平移斷層n 其他構(gòu)造 沖刷帶n 巖漿侵入體 單斜構(gòu)造單斜構(gòu)造n煤層大致向同一個(gè)方向傾斜，這樣的構(gòu)造叫單斜構(gòu)造。走向傾向傾角褶皺構(gòu)造褶皺構(gòu)造n 背斜向斜斷層斷層：是指斷裂面兩側(cè)巖層產(chǎn)生明顯位移的構(gòu)造變動(dòng)。n 正斷層 走向斷

5、層n按移動(dòng)方向 逆斷層 按走向 傾向斷層n 平移斷層 斜交斷層根據(jù)斷層兩盤移動(dòng)方向的斷層分類根據(jù)斷層兩盤移動(dòng)方向的斷層分類n正斷層n逆斷層n平移斷層上盤下盤下盤上盤根據(jù)斷層走向與巖層走向關(guān)系的斷層分類根據(jù)斷層走向與巖層走向關(guān)系的斷層分類n走向斷層：斷層走向與巖層走向完全一致或近于一致。n傾向斷層：斷層傾向與巖層傾向一致或近于一致。n斜交斷層：斷層走向與巖石走向斜交。其他構(gòu)造其他構(gòu)造n巖溶陷落柱沖刷帶沖刷帶沖 刷沖刷包裹體巖漿侵入體巖漿侵入體n 頂板煤層巖漿巖底板地質(zhì)構(gòu)造對(duì)瓦斯含量的影響地質(zhì)構(gòu)造對(duì)瓦斯含量的影響n n封閉型構(gòu)造 n n開放型構(gòu)造n 背斜向斜斷層三、煤的形成三、煤的形成n古代植物

6、泥炭化階段 成煤階段浸泡、厭氧細(xì)菌高溫、高壓成煤階段成煤階段n 無煙煤n 貧煤n 瘦煤n 焦煤n 肥煤n 氣煤n n 弱粘煤n n 不粘煤n 長焰煤 褐煤第二節(jié) 礦井開拓一、井田劃分一、井田劃分：在地質(zhì)發(fā)展過程中，含炭物質(zhì)的沉積而形成大面積n 的含煤地帶。：一個(gè)礦井開采的部分。n ：在井田范圍內(nèi)，按照一定的標(biāo)高，將井田n 劃分為若干個(gè)長條形的部分，每一個(gè)長條形部分n 為一個(gè)階段。近水平煤層中沿煤層走向布置水平運(yùn)輸大巷，在n 兩側(cè)劃分快段開采，每一個(gè)快段叫一個(gè)盤區(qū)。：將階段或盤區(qū)沿走向劃分為若干具有獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)n 的快段，每一快段叫一個(gè)采區(qū)。：將采（盤）區(qū)劃分為區(qū)段后，布置區(qū)段平巷、開切眼n 等

7、回采巷道就形成回采工作面。煤田示例二、井田開拓二、井田開拓n立井開拓n 片盤開拓n斜井開拓n 集中斜井開拓n平硐開拓n 斜井立井開拓n綜合開拓 平硐立井開拓n 平硐立井開拓礦井開拓方式優(yōu)缺點(diǎn)比較礦井開拓方式優(yōu)缺點(diǎn)比較三、巷道掘進(jìn)三、巷道掘進(jìn)n鉆眼 裝藥 放炮 通風(fēng)排煙 裝巖 n運(yùn)輸n破巖 裝巖 運(yùn)輸一、運(yùn)輸、提升系統(tǒng)一、運(yùn)輸、提升系統(tǒng):采煤工作面 （刮板運(yùn)輸機(jī)） 工作面運(yùn)輸巷（轉(zhuǎn)載機(jī)、膠帶機(jī) ) 區(qū)段溜煤眼 區(qū)段集中巷(膠帶機(jī) )煤倉 石門(電機(jī)車 ) 運(yùn)輸大巷(電機(jī)車) 井底車場 井底煤倉 主井（絞車） 井口煤倉：掘進(jìn)工作面(礦車、蓄電池電機(jī)車） 采區(qū)軌道上山（絞車） 采區(qū)車場 水平運(yùn)輸大巷

8、（電機(jī)車） 井底車場 副井（副絞提升） 地面（電機(jī)車） 矸石場：地面材料庫 副井口（副絞） 井底車場 水平運(yùn)輸大巷（電機(jī)車） 采區(qū)車場 軌道上山（絞車） 區(qū)段集中平巷（蓄電池電機(jī)車） 區(qū)段材料斜巷（絞車） 工作面材料巷存放點(diǎn) 二、礦井通風(fēng)系統(tǒng)二、礦井通風(fēng)系統(tǒng) 學(xué)習(xí)資料第38頁第7題 礦井通風(fēng)系統(tǒng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)方式通風(fēng)方式：進(jìn)、出風(fēng)井筒的布置方式：進(jìn)、出風(fēng)井筒的布置方式中央式等中央式等通風(fēng)方法通風(fēng)方法： 主扇的工作方法主扇的工作方法抽出式等抽出式等通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)：只看結(jié)構(gòu)骨架，包括風(fēng)流分岔、匯合線路的結(jié)構(gòu)形式只看結(jié)構(gòu)骨架，包括風(fēng)流分岔、匯合線路的結(jié)構(gòu)形式通風(fēng)設(shè)施通風(fēng)設(shè)施：風(fēng)門、風(fēng)簾、風(fēng)墻、風(fēng)

9、窗等風(fēng)門、風(fēng)簾、風(fēng)墻、風(fēng)窗等通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)n 中央并列式n 中央式 中央分列式n 對(duì)角式 兩翼對(duì)角式n通風(fēng)方式 分區(qū)對(duì)角式n 區(qū)域式 n 混合式中央并列式通風(fēng)中央并列式通風(fēng)n 進(jìn)風(fēng)井 回風(fēng)井中央邊界式通風(fēng)中央邊界式通風(fēng)n 進(jìn)風(fēng)井 回風(fēng)井兩翼對(duì)角式通風(fēng)兩翼對(duì)角式通風(fēng)n 進(jìn)風(fēng)井 回風(fēng)井分區(qū)對(duì)角式通風(fēng)分區(qū)對(duì)角式通風(fēng)n 進(jìn)風(fēng)井 回風(fēng)井區(qū)域式通風(fēng)區(qū)域式通風(fēng)n 進(jìn)風(fēng)井 回風(fēng)井通風(fēng)方法和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)方法和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)n 壓入式n礦井通風(fēng)方法 抽出式n 抽壓混合式n n 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)n礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) 并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)n 角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)n甲烷斷電儀礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的基本連接形式礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的基本連接形式n(1) 串聯(lián)風(fēng)路:風(fēng)量處處相等,

10、總風(fēng)壓(總的n井巷風(fēng)阻)等于各支路之和.n(2)并聯(lián)風(fēng)網(wǎng):風(fēng)壓相等,總風(fēng)量等于各n支路之和.總的井巷風(fēng)阻大大降低.n(3)角聯(lián)風(fēng)網(wǎng):與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)相似,但復(fù)雜得多;對(duì)角巷道中風(fēng)流方向、大小不穩(wěn)定. 掘井工作面通風(fēng)掘井工作面通風(fēng)n n 壓入式n通風(fēng)方式 抽出式n 混合式進(jìn)風(fēng)流回風(fēng)流循環(huán)風(fēng)流通風(fēng)設(shè)施通風(fēng)設(shè)施n礦井主要通風(fēng)設(shè)施：n1、引導(dǎo)風(fēng)流：風(fēng)橋、風(fēng)硐、導(dǎo)風(fēng)板；n2、隔斷風(fēng)流：防爆門、風(fēng)門、風(fēng)墻（密閉）；n3、調(diào)節(jié)風(fēng)流：風(fēng)窗、調(diào)節(jié)風(fēng)門、風(fēng)簾等。無提升5%地表與井巷之間有提升15%井下各處之間采空采空區(qū)區(qū)三、供電系統(tǒng)三、供電系統(tǒng)n 6萬t/a以下n 高壓雙回路 6萬t/a及其以上 主要通風(fēng)機(jī)n 低壓雙回

11、路n 主排水泵：高壓雙回路電網(wǎng) 礦井地面變電所 井筒 井下中央變電所 采區(qū)變電所 工作面用電點(diǎn)n專線供電點(diǎn)：主要通風(fēng)機(jī)、井底水泵房、掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)等四、供排水系統(tǒng)四、供排水系統(tǒng)n 消防 灑水、噴霧、防塵水幕、采掘 防塵 工作面機(jī)械設(shè)備供水系統(tǒng)：水池 井筒 井底車場 n 運(yùn)輸 大巷 采區(qū)上下山 區(qū)段集中巷 n 區(qū)段斜巷 工作面n 排水水泵 排水管路n 水倉排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)n n 工作水泵：工作水泵的能力，應(yīng)能n 在20h內(nèi)排出礦井24h的正n 常涌水量n水泵 備用水泵：備用水泵的能力不應(yīng)小于n 工作水泵能力的70。n 檢修水泵：檢修水泵的能力應(yīng)不小于n 工作水泵能力的25%。 五、其他系統(tǒng)

12、五、其他系統(tǒng)n1、瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)n2、灌漿防火系統(tǒng)n3、通訊系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 采煤方法采煤方法n 壁式采煤 走向n采煤方法 傾向n 巷柱式n 柱式采煤 房柱式n n n 炮采 垮落法n回采工藝 普采 頂板管理n 綜采 充填法第五節(jié)第五節(jié) 采煤方法采煤方法n 采煤方法的概念n采煤方法 任何一種采煤方法，均包括采煤系統(tǒng)和采煤工藝兩項(xiàng)主要內(nèi)容。n (1)采場：用來直接大量采取煤炭的場所，稱為采場。 (2)采煤工作面： 在采場內(nèi)進(jìn)行回采的煤壁，稱為采煤工作面(也稱回采工作面)。 (3)回采工作： 在采場內(nèi)，為采取煤炭所進(jìn)行的一系列工作，稱為回采工作。把煤從整體煤層中破落下來，稱為破煤。把破落下來的煤炭裝

13、入采場中的運(yùn)輸工具內(nèi)，稱為裝煤。煤炭運(yùn)出采場的工序，稱為運(yùn)煤。煤炭采出后，被廢棄的空間，稱為采空區(qū)。為了減輕礦山壓力對(duì)采場的作用，以保證回采工作順利進(jìn)行。在大多數(shù)情況下，必須處理采空區(qū)的頂板，這項(xiàng)工作稱為采空區(qū)處理。采煤方法的概念采煤方法的概念n (4)采煤工藝： 在采煤工作面內(nèi)按照一定順序完成各項(xiàng)工序的方法及其配合，稱為采煤工藝。 (5)采煤系統(tǒng)： 回采巷道的掘進(jìn)一般是超前于回采工作進(jìn)行的。它們之間在時(shí)間上的順序以及在空間上的相互位置關(guān)系，稱為回采巷道布置系統(tǒng)，也即采煤系統(tǒng)。 (6)采煤方法： 根據(jù)不同的礦山地質(zhì)及技術(shù)條件，可有不同的采煤系統(tǒng)與采煤工藝相配合，從而構(gòu)成多種多樣的采煤方法。如壁

14、式采煤法和柱式采煤法。走向長壁式采煤法走向長壁式采煤法回風(fēng)石門采區(qū)石門采區(qū)煤倉運(yùn)輸機(jī)上山軌道上山區(qū)段運(yùn)輸巷區(qū)段回風(fēng)巷回采工作面采空區(qū)傾斜長壁采煤法傾斜長壁采煤法運(yùn)輸斜巷回風(fēng)運(yùn)料斜巷階段回風(fēng)巷階段運(yùn)輸巷煤倉運(yùn)輸斜巷煤倉進(jìn)風(fēng)行人斜巷采空區(qū)倒臺(tái)階采煤法倒臺(tái)階采煤法n 工作面回風(fēng)巷工作面進(jìn)風(fēng)巷溜煤眼超前巷工作面隔離煤柱水平分層采煤法水平分層采煤法n 分層平巷溜眼回采工作面區(qū)段運(yùn)輸平巷人工假頂偽斜柔性掩護(hù)支架采煤方法偽斜柔性掩護(hù)支架采煤方法n 工作面回風(fēng)巷工作面進(jìn)風(fēng)巷溜煤眼工作面開切眼工作面回采工藝回采工藝n1、炮采：n工作面破煤 裝煤 運(yùn)煤 n 支護(hù)：金屬摩擦支架、單體液壓支柱金屬鉸接頂梁 n 采空區(qū)處理：全部垮落法n 充填法n 緩慢下沉法工作面炮眼布置工作面炮眼布置裝藥放炮裝藥放炮刮板輸送機(jī)刮板輸送機(jī)2、普采、普采n破煤單滾筒采煤機(jī)n裝煤采煤機(jī)n運(yùn)煤工作面刮板輸送機(jī)，順槽轉(zhuǎn)載機(jī)n 和膠帶輸送機(jī)。n支護(hù)單體液壓支柱鉸接頂梁n采空區(qū)處理全部垮落法截割部 牽引部 牽引部 電動(dòng)機(jī) 3、綜采、綜采n破煤大功率n裝煤采煤機(jī)n運(yùn)煤大功率工作面刮板輸送機(jī)，順槽轉(zhuǎn)載機(jī) 和膠帶輸送機(jī)。n支護(hù)n采空區(qū)處理全