-煤礦開采基礎知識-PPT課件

1、煤礦開采基礎知識煤礦開采基礎知識一礦井地質(zhì)基礎知識二礦井開拓三礦井開采技術四爆破安全技術五機電運輸安全技術第一節(jié)礦井地質(zhì)基礎知識煤的形成：煤是由古代植物遺體經(jīng)過變化形成的。成煤過程：1 泥炭化階段 1.52.5億年前 2 煤化階段 幾百萬年后成煤條件：1 植物條件 大量植物的繁殖、死亡、堆積 2 氣候條件 溫暖而潮濕的氣候和充分的養(yǎng)分3 地理條件 適于植物大量堆積的廣闊湖泊和 沼澤低洼地4 地殼運動條件 地殼有節(jié)奏的緩慢下降煤的分類：泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤。 第一節(jié)礦井地質(zhì)基礎知識 一、煤層（一）煤層形態(tài)層狀煤層，似層狀煤層，非層狀煤層 （二）煤層結構（三）煤層厚度（四）煤層頂板和底板（五）

2、煤層產(chǎn)狀煤層厚度分類（三）煤層厚度（四）煤層頂板和底板頂板指位于煤層上方的巖層 1.偽頂 2.直接頂 3.基本頂 又稱“老頂 煤層底板是指位于煤層下方的巖層 1.直接底 2.基本底又叫老底 （五）煤層產(chǎn)狀AOB-走向線；ON-傾斜線；ON-傾向線；-傾角煤層的分類近水平煤層 地下開采時傾角8以下的煤層；露天開采傾角5以下的煤層。緩傾斜煤層 地下開采時傾角825的煤層；露天開采時傾角510的煤層。傾 斜 煤層 地下開采時傾角2545的煤層；露天開采時傾角1045的煤層。急傾斜煤層 地下或露天開采時傾角在45以上的煤層。二、礦井地質(zhì)構造（一）褶皺構造（二）單斜構造（三）斷裂構造 圖 斷層示意圖ac

3、-垂直斷距；bc-水平斷距a-正斷層；b-逆斷層；c-平推斷層a-正斷層；b-逆斷層；c-平推斷層（四）沖蝕（五）巖溶塌陷（六）巖漿侵入三、礦圖 （一）礦圖的種類一類是礦井測量圖；一類是礦井地質(zhì)圖。(1)礦井地質(zhì)和水文地質(zhì)圖；(2)井上、下對照圖；(3)巷道布置圖；(4)采掘工程平面圖；(5)通風系統(tǒng)圖；(6)井下運輸系統(tǒng)圖；(7)安全監(jiān)測裝備布置圖；(8)排水、防塵、防火注漿、壓風、充填、抽放瓦斯等管路系統(tǒng)圖；(9)井下通訊系統(tǒng)圖；(10)井上、下配電系統(tǒng)圖和井下電氣設備布置圖；(11)井下避災路線圖。煤礦安全規(guī)程規(guī)定，一個礦井必備以下11種圖紙 （二）常用礦圖的識讀1.圖例2.礦圖比例尺礦

4、圖比例尺就是礦圖圖紙上的線段長度與實際相應線段水平長度之比 如 1:1000 1:20003.點的空間位置 (1)點的平面位置 (2)點的標高4.直線方向5.煤層底板等高線圖煤層底板等高線是不同高程的水平面與煤層底板的交線 等高線越疏表示煤層傾角越緩；等高線越密表示煤層傾角越陡 6.采掘工程平面圖將開采煤層或開采分層內(nèi)的采掘工程和地質(zhì)情況、測量及采礦工程所獲得的資料直接繪制而成，用正投影方法投影到水平面上，按一定比例繪出的圖紙，稱為采掘工程平面圖， 7.采掘工程圖的識讀(1)看標題欄 (2)看圖例 (3)看煤層的走向和傾斜。 (4)根據(jù)煤層等高線和地質(zhì)構造符號，看煤層的產(chǎn)狀、構造。 (5)從井

5、口到井底車場開始，找出主要石門，水平運輸大巷，主要上山，人行道，開拓方式，采煤方法，采區(qū)巷道布置，運輸和通風系統(tǒng)等 (6)對照平面圖和剖面圖 第二節(jié) 礦井開拓在井田范圍內(nèi)，從地面開掘一系列的井巷（開拓巷道）進入煤層，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應等生產(chǎn)系統(tǒng)，稱為井田開拓 用于井田開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為礦井開拓方式。井田開拓的主要內(nèi)容是：確定井硐的形式、數(shù)目和位置，確定水平的數(shù)目和標高；劃分采區(qū)（或盤區(qū)）；布置井底車場和主要巷道；確定開采程序；處理開拓、準備與回采的關系和礦井延深等問題。一、礦井開采的基本概念（一）煤田劃分為井田（二）礦井儲量、年產(chǎn)量及服

6、務年限1 礦井儲量是指礦井范圍內(nèi)的煤炭埋藏量。 2 礦井設計年產(chǎn)量又稱為礦井年生產(chǎn)能力， 是指礦井在一年內(nèi)所能生產(chǎn)煤炭的數(shù)量 礦井分為特大、大、中、小四種類型 特大型礦井：指生產(chǎn)能力為300、400、500萬t/a及500萬t/a以上的礦井； 大型礦井：指生產(chǎn)能力為120、150、180、240萬t/a的礦井中型礦井：指生產(chǎn)能力為45、60、90萬t/a的礦井； 小型礦井：指生產(chǎn)能力為6、9、15、21、30萬t/a的礦井；（三）井田再劃分1井田劃分為階段或盤區(qū)1）井田劃分為階段2）井田劃分為盤區(qū)2階段內(nèi)的布置方式1）連續(xù)式布置2）分區(qū)式布置3）分帶式布置 井田劃分一、二、三、四階段；、采區(qū)；

7、1、2、3區(qū)段煤礦開采基礎知識；h階段斜長；H水平高度1、2、3、4、5井田圖 一個開采水平開采上、下山兩階段；(傾角小于16度時)1主井；2副井；3階段石門；4階段運輸大巷J1上山階段；J2下山階段；、第一、第二水平一個開采水平只開采上山階段( 傾角大于16度時)1主井；2副井；3階段石門；4階段運輸大巷；、第一、第二、第三水平圖2-21 井田劃分為盤區(qū)1主斜井；2副斜井；3斜主要石門；4主要運輸平巷；5、6盤區(qū)；7盤區(qū)邊界；8井田邊界圖2-21 井田劃分為盤區(qū)1主斜井；2副斜井；3斜主要石門；4主要運輸平巷；5、6盤區(qū)；7盤區(qū)邊界；8井田邊界 井田劃分為盤區(qū)1主斜井；2副斜井；3斜主要石門

8、；4主要運輸平巷；5、6盤區(qū)；7盤區(qū)邊界；8井田邊界 分段式劃分J1、J2、J3階段；D1、D2、D3分段；1階段運輸大巷；2風井；3主要運輸上山；4主要軌道上山；5分段運輸平巷；6分段回風平巷8井田邊界圖2-23 階段內(nèi)的分區(qū)式布置階段垂高；階段斜長圖2-23 階段內(nèi)的分區(qū)式布置階段垂高；階段斜長圖2-24 帶區(qū)式劃分J1、J2、J3階段；F1、F2、F3帶區(qū)；、分帶（四）礦井巷道分類為了礦井提升、運輸、通風、排水及動力供應等需要而開掘的井筒、巷道和硐室，總稱為礦井巷道。1按井巷的空間位置分1）垂直（直立）巷道2）水平巷道平硐 平巷 石門 煤門 3）傾斜巷道斜井 上山 下山 溜煤眼 開切眼

9、4）硐室 2按巷道的用途和服務范圍分1）開拓巷道 2）準備巷道 3）回采巷道二、井田開拓方式（一）斜井開拓1斜井多水平分區(qū)式開拓1）井巷開掘順序2）生產(chǎn)系統(tǒng)3）采掘關系及開采順序2斜井多水平連續(xù)式開拓（二）立井開拓1立井多水平分區(qū)式開拓1）井巷開掘順序2）生產(chǎn)系統(tǒng)2立井單水平分區(qū)式開拓1）井巷開掘順序2）生產(chǎn)系統(tǒng) 斜井多水平分區(qū)式開拓 斜井多水平分區(qū)式開拓 斜井多水平分區(qū)式開拓 斜井多水平分區(qū)式開拓圖2-28 片盤斜井開拓圖2-29 立井多水平分區(qū)式開拓圖2-30 立井單水平分區(qū)式開拓（三）平硐開拓 走向平硐2垂直平硐圖2-32 平硐從頂板進入煤層 圖2-33 平硐從底板進入煤層圖2-34 階

10、梯平硐（四）綜合開拓圖2-35 平硐立井綜合開拓 圖2-36 立井斜井綜合開拓主平硐斜風井綜合開拓。（五）煤層群開拓1煤層間的聯(lián)系方式2煤層群的分組圖2-38 層間聯(lián)絡巷的形式三、井底車場布置井底車場是連接井筒和運輸大巷或主要石門的一組巷道和硐室的總稱 不論是斜井還是立井，井底車場均可分環(huán)行式和折返式兩大類型。 環(huán)形車場又可分為臥式、斜式和立式三種，如圖2-39所示 圖2-39 井底車場形式折返式車場又可以分為梭式和盡頭式兩種。 梭式井底車場膠帶斜井盡頭式車場 四、主要水平巷道的布置（一）運輸大巷的布置方式1分層運輸大巷2集中運輸大巷3分組集中運輸大巷（二）運輸大巷位置 (三)礦井總回風巷的布

11、置 第三節(jié) 礦井開采技術一、采煤方法及其分類（一）采煤方法的概念采煤方法包括兩項主要內(nèi)容：巷道系統(tǒng)和回來工藝。 巷道系統(tǒng):是指與回采有關的巷道布置方式，掘進和回采工作的安排順序，以及由此建立的通風、運輸、供電、排水等生產(chǎn)系統(tǒng)?；夭晒に?是指回采工作面內(nèi)所進行的落煤、裝煤、運媒、支護和采空區(qū)處理等工作及其相互配合方式。（二）采煤方法分類1按巷道系統(tǒng)構成情況分1）壁式體系采煤方法2）柱式體系采煤方法2按回采工藝分1）炮采法2）普通機械化采煤法3）綜合機械化采煤法4）水力采煤法綜采與炮采、機采相比，具有以下優(yōu)點： 工人大量的工作是操縱機械手把，因而大大減輕了工人的勞動強度。 使用液壓支架管理頂板，工

12、人在支架保護下進行操作，大大減少了冒頂事 綜采可提高生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)更加集中化。 降低了材料消耗和生產(chǎn)成本。二、緩傾斜、傾斜薄及中厚煤層長壁式采煤方法（一）走向長壁式采煤方法1采區(qū)巷道布置1）雙面采區(qū)巷道布置方式2）單面采區(qū)巷道布置方式3）采區(qū)巷道的聯(lián)合布置方式（1）共用采區(qū)上山的聯(lián)合布置方式 （2）共用采區(qū)上山和區(qū)段平巷的聯(lián)合布置方式圖2-50 共用采區(qū)上山的采區(qū)巷道聯(lián)合布置圖2-50 共用采區(qū)上山的采區(qū)巷道聯(lián)合布置 共用采區(qū)上山和區(qū)段平巷的采區(qū)聯(lián)合巷道布置2回采工藝1）炮采工作面回采工藝（1）爆破落煤。是用鉆眼爆破的方法把煤從煤壁上崩落下來，它包括鉆眼、裝藥、聯(lián)線和放炮等工序。

13、對爆破落煤的要求是：煤塊粒度均勻、煤壁平直、不破頂、不留底、不崩倒支架，并且材料消耗少。若想取得較好的爆破效果，主要在于炮眼布置合理、裝藥量適當、炮眼充填質(zhì)量好。 （2）裝煤。爆破落煤后，一般采用人工裝煤，但為了減輕炮采工作面裝煤工作的笨重勞動，應推廣使用擂煤機 和爆破裝煤。爆破裝煤是把輸送機安設在距煤壁0.2m處，并在輸送機靠近采空區(qū)側安設擋板，防止煤炭拋向采空區(qū)。一般爆破裝煤效果可達3138左右。（3）運煤?；夭晒ぷ髅婷禾康倪\輸方式主要有：自溜運輸和刮板輸送機運輸兩種方式。 自溜運輸：在煤層傾角大于25工作面的底板上鋪設溜槽(俗稱“笨溜子”) 靠煤的自重溜煤刮板輸送機運輸：刮板輸送機 分為

14、拆移式刮板輸送機和可彎曲刮板輸送機兩種目前炮采工作面一般用可彎曲刮板輸送機運輸。這些輸送機移置方便強度高、輸送能力大，能適合于爆破裝煤和裝煤機裝煤。（4）移輸送機?？蓮澢伟遢斔蜋C采用液壓千斤頂或其它類用的千斤頂移置。（5）支護。常用的回采工作面支護材料有木支架、摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱和金屬鉸接頂梁。 工作面的支護方式一般可分為戴帽點柱和支架兩種。 圖2-55 戴帽點柱支護L排距；M柱距圖2-56 支架布置方式a傾向支架；b走向支架金屬摩擦支柱與鉸接頂梁配合使用時可構成懸臂梁。按梁與支柱的相互位置關系分正懸臂式和倒懸臂式兩種，如圖2-57所示。圖2-57 正倒懸臂架設方式a正懸臂；b倒懸

15、臂（6）采空區(qū)處理 圖2-58 采空區(qū)處理方法圖2-59 最小、最大控頂距和放頂距a最大控頂距； b最小控頂距；c放頂步距2）機采工作面回采工藝采煤機簡介。主要有滾筒式采煤機和刨煤機兩種。 圖2-60 單滾筒采煤機圖2-61 雙滾筒采煤機圖2-62 拖鉤刨煤機結構（2）普通機械化采煤回采工藝滾筒采煤機的割煤方式有單向割煤和雙向割煤兩種 圖2-64 雙向割煤往返進一刀上行割頂煤；b下行割底煤；圖2-63 單向割煤方式上行割煤；b下行割底煤或空行運煤：機采工作面運煤除必須采用可彎曲刮板輸送機外，與炮采工作面運煤相同 支護：機采工作面廣泛使用金屬摩擦支柱或單體液壓支柱 圖2-66 懸臂支架布置方式a

16、齊梁式布置；b錯梁式布置（3）綜采工作面回采工藝 落煤與裝煤：綜采工作面的落煤與裝煤工作與機采相似 運煤：運煤同普通機采工作面一樣，也是采用可彎曲刮板輸送機 支護：綜采工作面支護主要采用自移式液壓支架 按支架與圍巖的相互作用方式支架可分為三種基本類型，即：支撐式、掩護式及支撐掩護式。 支撐式液壓支架按結構與移動方式主要分為垛式(圖2-68a)和節(jié)式(圖2-68b)兩種。采空區(qū)處理：綜采工作面主要用垮落法處理采空區(qū) 圖2-67 綜采工作面總布置圖圖2-68 各種液壓支架（二）傾斜長壁式采煤方法長壁工作面沿煤層走向布置、沿煤層傾向推進的采煤方法，稱為傾斜長壁式采煤法。1巷道布置1）單一煤層巷道布置

17、2）近距離煤層群巷道布置圖2-70 傾斜長壁開采煤層群巷道布置2回采工藝傾斜長壁采煤方法的回采工藝與走向長壁采煤萬法基本相同，也有三種形式，即炮采、機采和綜采 3傾斜長壁采煤方法的特點(1)取消了采區(qū)上 (下)山，簡化了巷道布置，減少了巷道工程量。 (2)工作面是水平的，而其兩側的運輸、通風巷則是沿煤層開掘的方向固定不變的傾斜巷道，回采工作面長度基本不變，能夠適應綜合機械化采煤的要求。(3)回采方式靈活多樣，有利于安全生產(chǎn)。(4)減少了一個運輸環(huán)節(jié)，簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，節(jié)省了運輸費用。(5)存在輔助運輸和行人距離長、水平運輸大巷裝車站多的不足。三、厚煤層采煤方法（一）分層開采1分層方法圖2-71

18、厚煤層分層方法2傾斜分層下行垮落走向長壁采煤法1）采區(qū)巷道布置2）回采工藝圖2-73 傾斜分層采區(qū)巷道布置3傾斜分層上行充填走向長壁采煤法（二）綜采放頂煤采煤法1綜采機械2采煤方式1)不采頂層放頂煤開采2)采頂層放頂煤回采（三）綜采大采高采煤法四、急傾斜煤層采煤方法我國急傾斜煤層采煤方法常用的有：走向長壁采煤法、倒臺階采煤法、厚煤層分層采煤法（水平及斜切分層采煤法）、偽傾斜柔性掩護支架采煤法等。第四節(jié) 爆破安全技術一、礦用爆破器材和爆破作業(yè)（一）礦用爆破器材1煤礦許用炸藥2煤礦許用炸藥的種類及選用（一）低瓦斯礦井的巖石掘進工作面必須使用安全等級不低于一級的煤礦許用炸（二）低瓦斯礦井的煤層采掘工

19、作面、半煤巖掘進工作面必須使用安全等級不低于二級的煤礦許用炸藥。（三）高瓦斯礦井、低瓦斯礦井的高瓦斯區(qū)域，必須使用安全等級不低于三級的煤礦許用炸 藥。有煤（巖）與瓦斯突出危險的工作面，必須使用安全等級不低于三級的煤礦許用含水炸藥。 嚴禁使用黑火藥和凍結或半凍結的硝化甘油類炸藥。同一工作面不得使用2種不同品種的炸藥。 在采掘工作面，必須使用煤礦許用瞬發(fā)電雷管或煤礦許用毫秒延期電雷管。使用煤礦許用毫秒延期電雷管時，最后一段的延期時間不得超過130ms。不同廠家生產(chǎn)的或不同品種的電雷管，不得摻混使用。不得使用導爆管或普通導爆索，嚴禁使用火雷管。 3起爆器材（二）井下爆破作業(yè)起爆器材一般有雷管和索狀起爆材料及其輔件等，煤礦常用的是電雷管 電雷管是一種用電流起爆的雷管。 煤礦許用電雷管分為瞬發(fā)和毫秒延期兩種類型 1井下安全爆破管理2嚴格使用煤礦許用爆破器材3正確執(zhí)行放炮操作規(guī)程4正確處理拒爆二、爆破事故預防爆破事故主要包括早爆、瞎炮、殘爆、爆燃等。約占煤礦總事故的25%左右 （一）早爆的防治1雜散電流的防治（1）雜散電流的來源（2）雜散電流的防治2靜電的防治（二）瞎炮的預防與處理1瞎炮產(chǎn)生的原因2瞎炮的預防措施3瞎炮的處理方法（三）殘爆、爆燃和緩爆的預防1殘爆和爆燃殘爆是指炮眼里的炸藥引爆后，發(fā)生爆轟中斷而殘留一部分不爆藥卷的現(xiàn)象 爆燃是炮眼里的藥卷未能正常起爆