煤矿生产知识与新技术.ppt

. 第一节 煤田地质概述 一、成煤作用 1.成煤作用：从植物死亡、堆积到转变为煤的演变 过程，以及在这个演变过程中经受的各种作用。 成煤作用大致分为两个阶段： 第一阶段：泥炭化阶段。 第二阶段：煤化作用阶段。 煤是古代植物遗体经成煤作用后转变成的固 体可燃矿产。 . 烟煤、无烟煤 变质作用 煤化作用 褐煤 成岩作用 成煤作用 泥炭 （或腐泥） 泥炭化作用 （或泥化作用） 成煤原始物质 第一节 煤田地质概述 . 2.成煤的必要条件 第一、温暖潮湿的气候； 第二、大量植物生长、死亡； 第三、大面积沼泽； 第四、地壳运动配合 第一节 煤田地质概述 . 二、聚煤期 地质历史中形成煤炭资源的时期称为聚煤 期或成煤期。我国在石炭纪、二迭纪、侏罗纪 和第三纪为主。 第一节 煤田地质概述 . 三、煤层赋存特征 （一）煤层的结构和顶、底板 1. 煤层的结构 煤层通常是层状的。 分为两类: （1）简单结构煤层 （2）复杂结构煤层 第一节 煤田地质概述 . 2. 煤层的顶、底板 顶板: 赋存在煤层之 上的邻近岩层。 底板:赋存在煤层之 下的邻近岩层。 伪 顶 直接顶 老 顶 直接底 老 底 第一节 煤田地质概述 . （二）煤层厚度 煤层的厚度: 煤层顶底板之间的垂直距离。 总厚度和有益厚度 总厚度:包括所有煤分层和夹矸层厚度总和. 有益厚度:是煤分层厚度的总和,不包括夹矸层厚度. 煤层最低可采厚度:当代技术和经济条件下，可开采 的最小煤层厚度.（6页表13） 第一节 煤田地质概述 . 图1-1 煤层的总厚度及有益厚度 煤 层 厚 度 . 图1-2 煤层的产状要素 （三）煤层的构造形态 1. 单斜构造 描述煤（岩）层的 空间形态，通常用产 状要素: 走向、倾向及倾 角 第一节 煤田地质概述 . . 2. 褶皱构造 煤层及岩层受到水平挤压力后，变成弯曲形状，但仍保 持其连续性。 3. 断裂构造 煤（岩）层受地壳运动作用力，作用力超过煤（岩）层 的强度，就产生断裂，失去了连续性和完整性的构造形态称 为断裂构造。 断裂后，两侧岩层若没有发生明显位移，称为节理；断 裂面两侧的岩层发生了明显位移的断裂构造称为断层。断层 对矿井生产影响特别显著。 第一节 煤田地质概述 . 断层分类: 2-上山; A、B、C-标高点 . 二、地质图 煤矿地质图:反映煤矿各种地质现象与井巷工程之 间相互关系及它们空间分布情况的所有图件。 煤矿常用地质图有： a.钻孔柱状图 b. 地质剖面图 c.煤层底板等高线图 d.地形地质图 矿图基本知识 . a. 钻孔柱状图 . b. 地质剖面图 . c煤层底板等高线图 . d地形地质图 (a) (b) 图120 山岭与湖泊等高线 . . 三、采掘工程图 采掘工程图是反映采掘工程、地质和测量信 息的综合性图纸。 1. 采掘工程平面图及剖面图（122） 2. 采掘工程立面图（123） 3. 煤层层面图（124） 矿图基本知识 . 第二节 井田开拓的基本问题 一、煤田划分为井田 （一）煤田与井田 1.煤田：同一地质时期形成，并大致连续发 育的含煤岩系分布区。 煤田分类： 富量煤田：面积大、储量丰富的煤田。 限量煤田：面积小、只能由一个矿井开采 。 2.井田：划归一个矿山开采的那部分煤田。 . （二）煤田划分为井田 1.原则： 1）井田境界、储量及开采条件与矿井生产能力适应 2）保证井田有合理尺寸（小：1.55km， 中：47km，大：715km） 3）自然条件 4）相临矿井间的关系 2.划分方法： 1）垂直划分（近水平煤层） 2）水平划分（倾斜煤层） 3）按煤组划分 第二节 井田开拓的基本问题 . 第二节 井田开拓的基本问题 . 第二节 井田开拓的基本问题 二、矿井储量、生产能力及服务年限 （一）矿井储量 矿井储量：井田内煤炭的埋藏量。 矿井工业储量(Zg): 矿井设计的资源依据，一般是列入平衡表内的 A+B+C级储量。 矿井可采储量(Z): 矿井设计的可以采出的储量. . 第二节 井田开拓的基本问题 工业储量Zg、可采储量Z，存在以下关系： Z = (Zg-P)C (t) 式中 P：永久煤柱损失，t； C: 采区回采率。 （规程规定：厚煤层不小于75； 中厚煤层不小于80；薄煤层不小于85 。地方煤矿不低于0.7。新设计矿井时可按 上述数据选取 ） . 第二节 井田开拓的基本问题 （二）矿井生产能力 矿井生产能力:指矿井的设计生产能力。(万t/a) 矿井井型:按矿井设计年生产能力大小划分的矿井类 型。一般分大型、中型、小型矿井三种。 1.大型矿井：生产能力为120、150、180、240、300 、400、500万t/a及500万t/a以上的矿井；习惯上称 300万t/a以上的矿井为特大型矿井。 2.中型矿井：生产能力为45、60、90万t/a。 3.小型矿井：生产能力为9、15、21、30万t/a。 . （三）矿井服务年限 在划定的井田范围内。当矿井生产能力A一定 时，可计算出矿井的设计服务年限T。 式中K矿井储量备用系数，矿井设计一般取1.4 ，地质条件复杂的矿井和矿区总体设计可取1.5， 地方矿可取1.3。 （表21 矿井及水平服务年限） 第二节 井田开拓的基本问题 . 第二节 井田开拓的基本问题 三、矿井开采的概念 （一）井田再划分 1井田划分为阶段和水平 阶段:沿一定标高划分的一部分井田。 开采水平:阶段运输大巷及井底车场所在的水平 位置及服务的开采范围，也简称“水平”。 . 第二节 井田开拓的基本问题 . 第二节 井田开拓的基本问题 2阶段内的再划分 阶段内的划分通常有：采区式和带区式。 （1）采区式划分 采区:在阶段或开采水平内，沿走向划分为具有独 立生产系统的开采块段。 区段:在采区内,若采用走向长壁采煤,沿煤层倾斜方 向将采区划分为若干长条形煤带 。 . . （2）带区式划分 在阶段内沿煤层走向划分为若干个具有独 立生产系统的带区，带区内又划分为若干个倾 斜分带，每个分带布置一个采煤工作面。 第二节 井田开拓的基本问题 . . （二）井巷名称 矿山井巷:为进行地下开采的需要而开掘的井筒、 巷道和硐室的总称。 根据井巷长轴线与水平面的关系，矿山井巷可 分为: 1.垂直巷道 2.水平巷道 3.倾斜巷道 第二节 井田开拓的基本问题 . 第二节 井田开拓的基本问题 1.垂直巷道 （1）立井：服务于地下开采，在地层中开 凿的直通地面的竖直巷道。(如主井、副井 及风井等) （2）暗立井：不与地面直接相通的直立巷 道称为暗立井。 . 第二节 井田开拓的基本问题 2.水平巷道 （1）平硐服务于地下开采，在地层中开凿的 直通地面的水平巷道。称为平硐。 （2）大巷与平巷：与地面不直接相通的水平 巷道，其长轴方向与煤层走向平行。 （3）石门与煤门 石门：与地面不直接相通的水平巷道，其长轴 线与煤层走向正交或斜交的岩石水平巷道。 煤门：在厚煤层内，与煤层走向正交或斜交的 水平巷道。 . 第二节 井田开拓的基本问题 3.倾斜巷道 巷道长轴线与水平面有明显坡度的 巷道。 （1）斜井 （2）上山与下山 （3）斜巷 . . 第二节 井田开拓的基本问题 （三）矿井巷道布置及生产系统 1巷道布置 矿井巷道开掘原则： （1）要尽快构通风路 （2）要尽量平行作业 2矿井主要生产系统 （1）运煤系统 （2）通风系统 （3）运料排矸系统 . . 第二节 井田开拓的基本问题 （四）矿井开拓、采区准备和工作面准备 按其作用及服务范围不同，可分为开拓巷道、准备巷 道及回采巷道。 1.开拓巷道：从地面到采区巷道。 （为井田开拓而开掘的基本巷道） 2.准备巷道：采区内为采区或几个工作面服务的巷道。 （为准备采区而掘进的主要巷道） 3.回采巷道：只为一个工作面服务的巷道。 （形成采煤工作面及为其服务的巷道 ） . 第二节 井田开拓方式 井田开拓:为开采煤炭，由地表进入煤层为 开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工 程。 开拓方式:开拓巷道的布置方式称为。 按井筒（硐）形式可分为： 1.立井开拓 2.斜井开拓 3.平硐开拓 4.综合开拓 . 第二节 井田开拓方式 一、立井开拓 主井、副井均采用立井的开拓方式。 二、斜井开拓 主井、副井均为斜井的开拓方式。 三、平硐开拓 用主平硐的开拓方式。 四、综合开拓 . 立 井 开 拓 . 斜 井 开 拓 . 平 硐 开 拓 . 综合开拓 . 第二节 井田开拓方式 五、平硐、斜井开拓的优缺点及适用条件 1、平硐 优点：开拓、运输、排水等系统简单，省去了提升、排 水环节及设备，平硐施工技术简单。 缺点：平硐开拓受到地形条件的限制。 适用条件：煤层埋藏在当地基准面以上，且有一定的储 量。 2、斜井 优点：施工简单，掘进速度快，费用低；斜井用胶带提 煤时，提升能力大。 缺点：在开采深度相同的条件下，井筒长，管线长，维 修难，通风阻力大，辅助提升能力小。 适用条件：埋藏浅，水文地质情况简单的煤层。 . 第二节 井田开拓方式 3、立井： 优点：维护费用低，管线短，人员、材料升降 速度快。 缺点：井筒施工复杂、掘进速度慢。 适用条件：埋藏深、水文条件复杂时用。 4、综合开拓： 只用立、斜、平一种方式不合理时，可用综 合方式。 . 第二节 井田开拓方式 采煤技术 采煤工作面回采工艺包括：破煤、装 煤、运煤、支护及采空区处理五大项。 采煤工艺指的是：炮采、普采、综采 。 . 第三节 煤矿生产新技术 一、煤矿安全高效开采地质保障技术 煤矿安全高效矿井地质保障系统，是根据安全高效矿井机械化 、集中化程度高的特点和安全生产需要，以地质量化预测为先导， 以物探、钻探等综合技术为手段并依托先进的计算机技术从而实现 煤矿地质工作的动态管理和安全地质预警的全过程。 二、煤巷锚杆支护技术的发展趋势 锚杆支护巷道安全性主要取决三个方面的因素： 1、巷道围岩的物理力学性质 2、巷道所处的应力环境 3、巷道支护强度 . 三、灾区救护新技术 随着科学技术的进步，装备水平的提高，近年 来灾区救护新技术也有较快发展；发达国家在矿山救 护领域采用了一些世界领先的新技术，而我国的矿山 救护技术当前还没有重大突破。 从发达国家灾区救护技术上，可以看到他们在职 工培训、灾区自救、互救方面的好经验、好做法。如 ： 第三节 煤矿生产新技术 . 1、灾区通讯技术 在南非、加拿大、澳大利亚等国的井下和灾区通讯 ，都广泛采用了“无线移动电话”，它发送的信号，可穿透 煤层、岩层和土壤，实现远距离输送。达到了方便、快捷 、安全、高效的要求。在事发的第一时间，灾区职工能够 立即汇报灾情，指挥部能迅速制定有效的抢救方案、组织 快速救援。这对减少事故伤亡、降低事故损失、防止灾变 继发、组织成功抢救极为重要。 1996年某国有矿井发生了掘进工作面瓦斯燃烧事故， 三名救护队员在灾区执行任务时因迷路而遇难。如果当时 装备有这种先进的“灾区无线移动电话”，事故就不会发生 （详见教案十）。 第三节 煤矿生产新技术 . 2、灾区搜救技术 安徽省某金属矿发生坍塌事故，采用“生命探测仪”实施了成功的 救援，而这一技术目前在煤矿尚未推广应用。 近年来发达国家，在灾区搜救方面，采取了声纳探测、地音探测 、机器人搜救等多项先进新技术。以色列等国具有世界领先的矿井“人 员定位搜救系统”。而我国某大城市施工地铁发生坍塌事故后，到第二 天还不知道遇险人员被埋在哪里。 2006年美国某矿的3000米深井，发生瓦斯爆炸事故，13名矿工被 困，矿主采用了地面打钻，把机器人从钻孔内送入灾区执行搜救探查任 务。因灾情严重，搜救多日，12人死亡，1人重伤。虽然这次机器人搜 救失败，但已凸显其搜救技术的先进性。 第三节 煤矿生产新技术 . 职工自救装备 职工自救装备，美国矿井，每个井下作业班组，都配有两个“便携 式布帘”，做快速构建临时避难峒室应急使用。 加拿大等国，入井人员佩用的自救氧，体积小，重量轻，氧量多， 可在灾区使用1小时。 美国2006年3月已通过立法，将入井人员的自救氧从现有的1小时 增加到2小时，在两年内装备完毕。这就大大提高了灾区遇险人员自救 生存机率。 而我国国产自救器，在灾区使用时限，仅为30、40分钟，差距较大 。 第三节 煤矿生产新技术 . 井下安全装备 加拿大某钾盐矿，除装备有先进的安全监测系统和完 善的常规安全设施外，井下设有世界一流的“特别避灾峒 室”，长45米，宽15米，设有安全门、照明、电话、饮水 、食物、氧气、桌椅、床铺、厕所等设施和物品，可供数 十人40小时避灾使用。 其“安全门”可隔爆、防火、防水、密封，与灾区环境 隔绝。特别避灾峒室，宽绰明亮，安全舒适。（见图一） 第三节 煤矿生产新技术 . . 该钾盐矿，于2006年元月29日发生重大火灾事故， 72人被困。 灾区人员除立即用“无线移动电话”，向矿汇报灾情外- 并立即佩戴自救器-迅速撤离到“特别避灾峒室”中避灾- 救护队快速出动-并和灾区人员联系进一步了解灾情- 采用高科技灭火手段扑灭火灾-恢复灾区通风-成功