煤礦生產技術基礎知識培訓課件

煤礦生產技術基礎知識

學習目的：

一、了解煤礦地質基礎知識;熟悉煤係地層、地質構造等地質因素對煤炭生產的影響。

二、熟悉並掌握礦井開拓方式、開采順序和常用采煤方法的安全管理要求。

三、掌握常用的井巷工程施工、支護技術的安全管理要求。

四、熟悉掌握回采和頂板控製作業過程。

學習內容

第一章：煤礦地質基礎知識(簡介)

第二章：井田開拓(簡介)

第三章：礦井開拓方式(簡介)

第四章：準備方式(簡介)

第五章：礦山壓力及其控製(重點)

第六章：采煤方法(重點)

第七章：急傾斜煤層開采(重點)

第一章 煤礦地質基礎知識

第一節 地質作用與岩石分類

一、地質作用

二、岩石的分類

1、岩漿岩——地球內部高溫熔融狀態的岩漿沿地殼薄弱地帶侵入地殼或噴出地表後逐漸冷卻、凝固而形成的岩石。主要礦物成分是二氧化矽(石英)。

2、變質岩——原有的岩漿岩、沉積岩或變質岩在地殼中受到高溫、高壓及化學性質活潑的氣體或液體的影響，其物理和化學性質發生變化，變成一種新的岩石，稱為變質岩。

3、沉積岩——是在地殼表層環境中形成的岩石。

三、沉積岩的特征

1、層狀構造及層理——先後沉積的物質在成分、粒度、顏色、形狀等方麵的差異。沉積岩顯示出明顯的成層現象，稱為層狀構造。

四、沉積岩分類和主要沉積岩

沉積岩按物質成分和成因可分為：碎屑岩類、粘土岩類、化學岩類和生物化學岩類。

煤礦常見的岩石有(1)角礫岩 (2)礫岩 (3)砂岩 (4)粉砂岩 (5)泥岩和頁岩 (6)石灰岩

第二節 煤的形成及煤係

一、煤的形成

煤是由地質曆史上植物遺體演變而形成的。

二、煤係的概念

1、 煤係——含煤的岩係。一般是按其形成的時代命名的。如石炭二疊紀煤係。

2、煤係的顏色——由植物變炭，以灰色、灰黑色、灰綠色、黃綠色為主。

3、煤係的岩石——粉砂岩、砂岩、泥岩、石灰岩和礫岩層。

4、成煤條件——古植物、氣候、地理環境和地殼運動。有地區性和時間性。

第三節 煤層結構和埋藏特征

1、 煤層特征：主要是指煤層厚度、結構、傾角、穩定性、埋藏深度及頂底板圍岩性質，是確定開拓方式和選擇采煤方法的重要依據。

2、煤層結構——指煤層中含有的夾矸層。

1)簡單結構煤層—一般沒有夾矸或偶有1一2層穩定夾矸。

2)複雜結構煤層—含有很多夾矸層，層數、層 位、厚度及岩性變化大。

二、煤層的分類

2、按煤層傾角劃分

近水平煤層： 小於5-8度

緩傾斜煤層： 8—25度

傾斜煤層： 25—45度

急傾斜煤層： 大於45度

三、煤層的埋藏特征

1、頂底板：

(1)偽頂：緊貼煤層之上，極易垮落的岩層。

(2)直接頂：直接位於偽頂或煤層之上、隨著回

撤支架而垮落的岩層。

(3)老頂：位於直接頂或煤層之上厚而堅硬的岩層。

(4)偽底：直接位於煤層之下的薄層軟弱岩層。

(5)直接底：直接位於煤層之下硬度較低的岩層。

(6)老底;直接底下麵比較堅硬的岩層。

2、煤層層數：含煤的層數。

3、埋藏深度：指離地表的深淺程度。

第四節 地質構造

一、單斜構造

一定範圍內煤層或岩層大致向一個方向傾斜的構造稱為單斜構造。常用產狀三要素：走向、傾向、傾角來描述。

1、走向：

岩層或煤層層麵與任一假想水平麵的交線。

2、傾向：

在岩層層麵上與走向線相垂直並沿斜麵向下的一條線叫傾斜線。

傾斜線在水平麵上的投影所指方向即為傾向。

3、傾角：

傾斜線與它在水平麵上投影的夾角。

二、褶皺構造

岩層和煤層在構造應力作用下形成的一係列連續的彎曲叫褶皺構造。

褶皺構造中岩層的任何一個彎曲叫褶曲。

1、背斜：岩層向上彎曲，核部是老岩層、兩翼是新岩層。

2、向斜：岩層向下彎曲，核部是新岩層、兩翼是老岩層。

第二章 井田開拓

基本概念

礦床開采— 地下開采 、 露天開采。

生產係統—由開采、運輸、通風、排水、提升、

供電、照明和安全、技術、生產、製度措施構成。

井 田—劃歸一個煤礦開采的範圍稱井田。

礦 井—在一個井田上進行開采的煤礦稱礦井。

井田開拓—在一個井田範圍內，礦井主要巷道工程的總體布置和有關參數叫井田開拓。

第一節、 煤田的劃分

一、煤田劃分的步驟

煤田—劃分為若幹個井田—礦井—若幹個礦井合並歸 一個行政機構管理為礦區。

二、劃分的原則

1、合理的技術開采條件—每個井田有合理的邊界和尺寸，有足夠的儲量。

2、充分利用自然條件—井下構造，地麵建築設施。

3、統籌兼顧全麵規劃： 要考慮井田深部與淺部、大井與小井、新井與老井的關係。淺部建小井。

4、人為劃分井田：

三、井田劃分方法

1、垂直劃分:煤層傾角較小或近水平煤層劃分。

2、水平劃分:煤層傾角較大或急傾斜煤層劃分。

第二節、 礦井儲量、生產能力和服務年限

一、礦井儲量

二、礦井生產能力

1、礦井生產能力

一年內生產煤炭的總量，也叫礦井年產量或井型。

2、井型的種類

大型—120、150、180、240、300、400、萬噸/年.

中型—45、60、90 萬噸/年。

小型—9、15、21、30萬噸/年。

3、各井型特點

大型建井時間長，投資大成本低。小型見煤快，產量低，效率低，不穩定。

三、礦井服務年限

礦井從投產到報廢的年限稱礦井服務年限。

服務年限、生產能力、礦井儲量之間關係

第三節 井田再劃分

一、井田劃分為階段

二、井田劃分為盤區

針對近水平煤層來劃分

三、井田分區域劃分

四、階段內再劃分

1、分區式布置：

2、分帶式布置：

3、分段式布置

這種方式將整個階段看成一個采區，沿傾斜方向劃分若幹個區段，每個區段為一個工作麵。適應井田範圍小，地質構造簡單的礦井。

4、整階段布置

井田較小時，可分成一個采區，沿傾斜方向分成若幹個塊段，每個塊段是一個工作麵。

這種布置生產係統簡單，工程量小。

第四節、 井田內開采順序

一、煤層沿傾斜的開采順序

1、多 層 煤：

先采上層後采下層。

2、同一煤層：

由上向下開采稱為下行式開采，反之稱為上行式開采。原則上采用下行式開采。

二、煤層沿走向的開采順序

煤層沿走向開采有前進式和後退式。

原則上開拓工程為前進式，區內回采為後退式。

第五節、 巷道分類

一、按空間特征分類

第三章、 礦井開拓方式

主要指開拓巷道在井田內的布置形式。通常以井筒的形式為主要依據將礦井開拓方式分為：

斜井開拓、 立井開拓、

平硐開拓、 綜合開拓。

建井原則

有條件建平硐先建平硐;

無條件建平硐則建斜井;

無條件建斜井則建立井。

第一節、 斜井開拓

第二節、 立井開拓

一、立井開拓除井筒形式外，其它開拓巷道布置與斜井相同。

二、立井開拓的特點

1、特點

可以適應各種水平的劃分方式和階段內的布置形式。

2、優點

井筒短、提升速度快、提升能力大、較易維護。

3、缺點

井筒施工技術要求高，掘進速度慢，基建投資大。

第六節、 井底車場

井底車場—井筒與井下主要巷道連接處的一組巷道和硐室的總稱。

任務—負責礦井煤矸、物料、設備、人員的運轉，又為礦井通風、排水、供電服務，是連接井下運輸和井筒提升的樞紐。

井底車場的形式—環行式和折返式兩種。

第四章、 準備方式

準備方式

準備巷道的布置方式稱準備方式。

準備巷道的種類

采(盤)區上(下)山

區段石門或斜巷

區段集中平巷

第二節、準備方式中有關問題的分析

一、采煤巷道：

(一)單煤層區段平巷布置：

每一個采煤工作麵必須具有兩條平巷， 工

作麵下段布置運輸平巷，上段布置軌道平巷

(回風平巷)。

(二)分層平巷的布置：

1、傾斜式布置：

2、水平式布置：

3、垂直式布置;

二、上(下)山：

(一)上山條數的確定：

一般情況下，采區布置兩條上(下)山。

特殊情況下，采區布置三條上(下)山。

(二)上山布置方式：

1、一條煤層上山：

2、兩條煤層上山：

3、一岩一煤上山：

4、兩條岩石上山：

5、兩岩一煤上山：

6、三條岩石上山：

第二節、工作麵頂板壓力顯現

一、支承壓力

1、支承壓力的形成

當在煤體內開掘開切眼後，破壞了應力的

平衡狀態，引起應力的重新分布，這時在開切

眼上部頂板內形成了自然平衡“壓力拱”。開切

眼上部岩體重量由兩側煤壁平均分擔。因此，

在開切眼兩幫煤體中，產生了應力集中現象，

這種集中應力稱為支承壓力。

2、影響支承壓力大小、分布的因素

(1)采空區頂板懸露的麵積

(2)開采深度：

(3)采空區充填程度：

(4)頂底板岩性：

(5)煤質軟硬：

3、支承壓力顯現。

由於支承壓力的作用，可導致頂板預先下沉、煤壁破碎片幫、產生衝擊地壓、煤和瓦斯突出等現象，叫支承壓力顯現。

二、工作麵初次來壓

1、初次垮落：

采空區基本頂第一次大麵積垮落。

2、初次來壓：

由於基本頂初次垮落，使工作麵壓力增大，稱為初次來壓。

3、初次來壓的特點：

工作麵頂板下沉量和下沉速度急增，出現台階式下沉;頂板破碎，甚至出現與煤壁平行的 裂隙，有時發出巨大的斷裂聲：支架受力增加，采空區掉塊，煤壁嚴重片幫。

三、工作麵周期來壓

1、周期垮落

基本頂垮落隨工作麵推進而周期性的出現。

2、周期來壓

基本頂來壓隨工作麵推進而周期性的出現。

3、周期垮落步距

兩次周期來壓之間的距離。

四、采空區上覆岩層移動情況

1、冒落帶：

易冒落的直接頂不規則垮落，碎脹的岩石將填滿采空區，形成冒落帶，支撐基本頂。

2、裂隙帶：

位於冒落帶之上的基本頂岩層，在上覆岩層的壓力作用下，成段折斷或產生許多裂隙，但不冒落仍整齊排列，形成裂隙帶。

3、彎曲下沉帶：

在上覆岩層壓力的作用下，裂隙帶上方直到地表的岩層形成彎曲下沉帶。

第三節：采煤工作麵支架

一、單體支架：

單體支架指由單體支柱與橫梁或拄帽組成的支架。

1、支柱類型、結構與性能

(1)木支柱：

(2)剛性金屬支架：

(3)摩擦式金屬支架：

(4)液壓支柱：

2、頂梁的種類：

(1) 金屬鉸接頂梁：

用礦用鋼軌製成。

(2)木頂梁：

一般用楊木或鬆木製成。

(3)柱帽：

用半圓木或木板製成。

三、普采麵單體支架

1、支架布置方式

1)按懸臂頂梁與支柱的關係分：

(1)正懸臂：

支架懸臂的長段在立柱的煤壁側，短段在立柱的采空側。

(2)倒懸臂：

支架懸臂的短段在立柱的煤壁側，長段在立柱的采空側。

2)按梁的排列特點分：

(1)齊梁式：

(2)錯梁式：

第四節、綜合機械化采煤工藝

一、綜采麵雙滾筒采煤機工作方式

(一)綜采麵雙滾筒采煤機的割煤方式

1、往返一次割兩刀：

2、往返一次割一刀：

(二)綜采麵采煤機的進刀方式

1、直接推入法進刀：

2、工作麵端部斜切進刀：

3、綜采麵中部斜切進刀：

4、滾筒鑽入法進刀：

二、綜采麵液壓支架的移架方式

1、單架依次順序式

2、分組間隔交錯式

3、成組整體依次順序式

三、綜采工作麵工序配合方式

綜采麵割煤、移架、推移輸送機三個主要工序按照不同順序有兩種配合方式：

1、及時支護方式：

2、滯後支護方式：

第五節、放頂煤采煤法

一、放頂煤采煤法的分類

1、預采頂分層放頂煤采煤法：

2、預采中分層放頂煤采煤法：

3、整層開采放頂煤采煤法：

4、分段放頂煤采煤法：

二、放頂煤工藝

1、采煤機采煤：

2、放頂煤：

三、放頂煤采煤法的優點、適用條件及注意事項

1、優點：

(1)在工作麵采高不大的情況下，可大大增加一次開采的厚度，用於特厚煤層的開采。

(2)簡化巷道布置，減少巷道掘進工作量。

第二節、急傾斜煤層開采的方法

一、倒台階采煤法

倒台階采煤法的工作麵沿傾斜方向呈倒台階布置，目的在於充分利用工作麵長度，使工人在各個台階階岩的保護下，多點同時作業。

1、優點：

巷道係統簡單，掘進率低，采出率高，通風方便。

2、缺點：

生產工藝複雜，支護工作量大，操作不便，坑木消耗量大，安全條件差，工作麵難以實現機械化。

二、正台階采煤法

將一個在上下區段平巷之間的偽斜長壁工作麵分為若幹個短壁工作麵，短壁工作麵呈正台階布置。

1、優點：

工作麵位於采空區下方，不會積聚瓦斯，工作麵浮塵少，減少了自然發火的隱患，地質條件適應性強，巷道布置簡單。

2、缺點：

短壁工作麵多，溜煤相互幹擾，工作麵利用率低，煤塵大。

3、適用條件： 煤厚，傾角有變化或有小構造、厚度在2.4米以下的急傾斜煤層。

(三)提高回采率：

1、作用：

減少煤炭的損失，防止煤的自燃發火，減少井下水災，保持和延長工作麵開采期的重要措施。

2、途徑：

合理布置巷道和開采程序，正確製定回采工藝，采用無煤柱或減少煤柱采煤法。

複 習 題

1、煤層按不同的要素，有哪幾種分類方法?如何進行分類?

2、如何劃分煤層的頂底板岩層?

3、什麼叫斷層?其要素為何?

4、斷層分為哪幾種類型?

5、什麼叫井田開拓?

6、如何合理確定礦井生產能力?

7、什麼叫采區?采區具有哪些特點?

8、什麼叫單水平開拓?多水平開拓?

9、巷道如何按空間特征和用途進行分類?分哪幾類?

10、斜井單水平分區式開拓的優缺點和適用條件?

11、運輸大巷的布置方式有哪幾種?各自的優缺點?

12、井底車場內的主要硐室有哪些?其作用為何?

13、什麼是雙翼采區?單翼采區?

14、上山采區準備方式的優點、缺點和適用條件?

15、分層平巷有哪幾種類型?各自有什麼優缺點?

16、如何確定合理的采區走向長度?

17、如何合理確定采區生產能力?

18、什麼是采區車場?有哪幾種類型?

19、什麼是采煤工作麵?

20、采空區的處理方法有哪幾種?采空區有哪些危害?

21、試述階段、區段、分段的異同點。

22、煤田為什麼要劃分成井田?礦井與礦區的區別?

23、什麼叫采煤方法

24、為什麼要對采空區進行處理?不處理有哪些危害?

25、采空區處理方法有那幾種?試說出它們的名稱。我礦使用的是哪種?

26、什麼叫炮采工作麵?綜采工作麵?

27、簡述偽傾斜柔性掩護支架采煤方法的優缺點及適用條件。

28、倉儲式采煤方法有哪些優缺點?使用時注意事項是什麼?

29、緩傾斜放頂煤采煤方法與急傾斜放頂煤采煤方法有哪些區別?

30、全部垮落法管理頂板的實質是什麼?

31、什麼叫最大控頂距?最小控頂距?