第二章 煤矿生产技术Microsoft Word 文档.doc

巷修工安全资格培训班煤矿生产技术授课计划一学员基本情况分析1. 本班为操作资格培训班，学员年龄一般在2545之间，进矿时间在4到6年，有一定的生产实践经验。2.文化基础不一，据学籍统计，初中生约占80%，高中生约占20%，文化程度有所悬殊，给教学带来一定的困难，在教学中以初中文化为主，需要下功夫，高中一点就懂，所以教学要采取合理的教学方法，制定强有力的教学措施。二教学目的与要求通过本课程的学习，使学员了解矿井巷道与矿井开拓的相关常识；了解；了解煤与煤层的相关知识。三授课时间的具体安排时间授课章节及内容提要课时备注第一节：煤与煤层每天为学时第一节：矿井巷道与矿井开拓第二节：矿井的主要生产系统合计四搞好本课程教学的具体措施由于学员文化程度和理论水平的差异，在教学中需贯彻因材施教的原则。备课以中等水平为主，讲课分层次进行，对程度低的提出较低要求，高的提出高要求。五教具和教学手段的使用说明使用教具：挂图教学手段的应用：本课教学应用的手段主要有直观教学法，发挥视觉效应。运用讲授法，讲授术语，规定，原理和相关理论知识。授课课题：煤矿生产技术教学班级：巷修工安全资格复训授课日期：教学目的：通过本课程的学习，使学员了解矿井巷道与矿井开拓的相关常识；了解；了解煤与煤层的相关知识。教学重点：1. 了解煤与煤层的相关知识；2.了解矿井巷道与矿井开拓的相关常识。教学难点：矿井主要生产系统课程类型：综合课主要教学方法：采用讲授法、研讨法、案例教学法，教具：多媒体教学课时： 4 课时第一节 煤与煤层一.煤的形成和分类1. 煤的形成煤是由古代植物的遗体变化而成的。在煤层中找到过保存很完整的树干，不过这些树干已经变成亮晶晶的煤炭了。在煤层及顶、底板岩层中常见到植物的枝叶等化石。2. 煤的分类煤的种类很多，性质差别很大。衡量煤炭质量的指标主要是煤中的水分、灰分、挥发分、固定碳、胶质层厚度、发热量及含矸率等。 (1)我国煤炭分类主要是以煤的挥发分、黏结性指数、胶质层厚度为依据，把煤分为4个大类29个小类。14个大类是：褐煤、长焰煤、不黏煤、弱黏煤、12中黏煤、气煤、气肥煤、13焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤及无烟煤。 (2)按照工业用途，煤又可以分为以下三类： 动力煤。动力煤主要是通过煤直接燃烧来利用其热量。 化工用煤。化工用煤多是对煤进行气化和同收炼焦时的副产品，仪从这种副产品中就可以提取几十种化工原料。炼焦煤。炼焦煤主要是把煤炼成焦炭，用焦炭冶炼钢铁。二煤层的分类及顶，底板煤层的顶，底板岩石性质，性太与结构厚度，产状等埋藏特征，是平价煤田经济价值的主要内容，也是影响煤矿生产生计术和生产、安全的重要因素。1. 煤层的分类按不同的要素，煤层有不同的分类方法。(1)按煤层厚度分类。薄煤层：厚度35 m。(2)按煤层倾角分类。近水平煤层：倾角45。 煤层倾角变化在90之间倾角越大，开采难度越大 (3)按煤层稳定性分类。 按煤层厚度、结构在井田范围的变化情况，通常可分为稳定、较稳定、不稳定和极不稳定煤层四类煤层的顶、底板 位于煤层上面和下面的邻近岩层称为煤层的顶、底板，煤层的顶、底板岩层一般由砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、黏土岩或石灰岩等组成。 (1)顶板。根据顶板自然层位的岩性、厚度、与煤层的相对位置及垮落难易程度，可分为伪顶、直接顶和老顶(又称基本顶)三种类型。 伪顶。伪顶是指直接位于煤层之上，随采随落的极不稳定岩层，厚度一般在05 m以下。通常由炭质页岩、泥质页岩等强度较低的岩层组成，对顶板维护和煤炭质量有一定影响。 直接顶。直接顶是指位于煤层或伪顶之上，具有一定稳定性，在支架前移或回柱后能白行冒落的岩层。一般为页岩、砂质页岩和粉砂岩等，是采煤工作面顶板管理的直接对象。 基本顶。基本顶是指位于直接顶或煤层之上通常为厚度和岩石强度较大、难以垮落的岩层。常由砂岩、砾岩或石灰岩等组成。 (2)底板。底板可分为直接底和老底两种类型。 直接底。直接底是指直接位于煤层之下的岩层，一般由泥岩组成。其主要特点为容易遇水膨胀，引起底鼓现象。 老底。老底是指位于直接底或煤层之下的岩层，一般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层组成。第二节矿井巷道与矿井开拓根据煤层的赋存特征和开采技术条件，煤矿的开采方法有露天开采和地下开采两种。露天开采的煤矿叫露天煤矿。我国煤矿大部分是地下开采。 一矿井巷道分类 煤矿生产需要从地面向地下开掘一系列巷道，统称井巷。井即井筒，泛指立井和斜井，也包括暗井，一般指地面有真接出口的井筒(不包括暗井)；巷即巷道，指服务于地下开采，在岩体和矿层中开凿的不直通地面的水平或倾斜巷道。根据这些巷道的用途、服务范围不同，可把全矿井分为开拓巷道，准备巷道，回采巷道三类；在每一类巷道中，根据巷道的状态不同，又可分为垂直巷道水平巷道和倾斜巷道三类。根据这些巷道的用途、服务范围三类开拓巷道为全矿井、一个水平或两个以上采区服务的巷道，如主、副井和风井、井底车场、水平运输大巷和回风大巷等。准备巷道为整个采区服务的巷道，如采区上(下)山、采区上(下)车场、采区石门等。回采巷道直接为一个采煤工作面服务的巷道，如区段平巷、区段回风平巷和开切眼等。根据巷道的形态分类矿井巷遭的布置形式如图22所示垂直巷道立井：服务于地下开采，在地层中开凿的直通地面的竖直通道。立井又称竖井，按用途分主井、副井和风井等。人员升降、下料和提矸等辅助提升任务的立井称为副井。 小井。小井也有通达地面的出口，但断面和深度都较小-般在井田上部边界地点，只作为地质勘探或临时提升以及通风等用。 暗井(盲井)。没有直接通达地面的出口的垂直巷道。根据其所负担的任务不同，可分为土暗井(下一水平的煤炭提升井)、副暗井(下水平的矸石提升、物料及人员的升降等)和溜煤井。 (2)水平巷道。水平巷道有平硐、平巷、石门和煤门网种。 平硐。有一个通达地面的出口。是进入地下的主要水平巷道。一般除运煤外，还兼作运料、行人、通风、供电和排水等用。若开掘两条子硐根据用途的不同，也可分成主平硐和副平硐。 平巷。没有通达地面的出口，在地下的煤层中或岩层中沿其走向所开掘的水平(5。以下坡度)巷道。一般有集中运输平巷、主要运输平巷、区段运输平巷和回风平巷等。 石门。没有通达地面的出口，在岩层中开掘的垂直或斜交于岩层走向的水平巷道。一般有联络石门、运输石门和回风石门等。 煤门。没有通达地面的出口，在煤层中开掘的垂直或斜交于煤层走向的水平巷道。一般在厚煤层中较为常见。 (3)倾斜巷道。倾斜巷道有斜井、上山、下山、溜煤眼和开切眼五种。 斜井。有一个通达地面的出口，是进入地下的主要倾斜巷道。其用途与立井相同并有主、副井之分。 上山。没有通达地面的出口，且位于开采水平之上，沿煤层或岩层从主要运输大巷由下向上开掘的倾斜巷道。根据其服务范围不同，可分为阶段上山、采区上山等；根据其用途不同，可分为运输上山和轨道上山；有的采区布置有通风或行人上山、集中溜煤上山等。 下山。下山的位置和开掘方向与上山相反。除溜煤下山、运输下山是向上运煤和轨道下山是从上向下运料以外，其他与上山相似。 溜煤眼。专作溜煤用的小斜巷。开切眼。连接区段运输平巷和区段回风平巷的斜巷。二矿井的开拓方式矿井的开拓方式主要是开拓巷道在井内的布置形式。通常主要以井筒形式为主要依据，将矿井开拓方式划分为斜井开拓，立井开拓，平硐开拓和综合开拓。1.斜井开拓 斜井开拓是利用倾斜巷道由地面进入地下到达煤层的开拓方式。斜井开拓时，根据井筒位置及开拓巷道布置方式不同可分很多类型其中最主要的有两种，即片盘斜井和斜井分区式开拓方式。(1)片盘斜井开拓。片盘斜井开拓是斜井开拓的一种最简单的形式，属于斜井多水平分段式开拓方式。它是将整个井田沿倾斜方向按一定标高划分成若干个阶段，每个阶段倾斜宽度布置一个采煤工作面。这种布置方式的每个阶段习惯上称为片盘。在井田走向的中央沿煤层由地面向下开凿斜井井筒，依次开采各个片盘。斜井分区式开拓。当斜井划分为阶段或盘区时，利用斜井集中开拓，称斜井分区式开拓(亦称集中斜井开拓)。当井田分为一个水平时就称为斜井单水平分区式开拓；当划分为多水平时就称罩7斜井多东平分区式开拓。2立井开拓立井开拓，是指主副井均为立井的开拓方式。即利用垂直巷道(井筒)由地面进入，并通过一系列巷道到达煤层。它也是我国煤矿广泛应用的开拓方式之一。由于开采水平设置不同，立井开拓可有多种方案。其中以立井单水平或多水平分区式开拓方式为多。（1）.立井单水平开拓立井单水平开拓是用一个开采水平将井田沿倾斜划分为两个阶段，上山阶段的煤向下运输，下山阶段的煤向上运。经阶段运输平巷运往井底车场，通过主井提到地面。立井单水平开拓方式，在矿井产量较大、地质构造复杂、煤层倾角较小时，其优点比较突出。缺点是下山阶段无论从开拓、运输、排水、通风等方面都复杂。因此，这种开拓方式适用于煤层倾角较小，而斜长不大的井田。（2）立井多水平开拓立井多水平开拓是用两个或两个以上的水平开拓整个井田，按开采水平服务的阶段布置方式不同，可分为立井多水平上山开拓、立井多水平上下山开拓及立井多水平混合式开拓等。总之，立井开拓可以适应各种水平的划分方式和阶段内的布置形式。3平硐开拓平硐开拓就是用主平硐的开拓方式。即利用水平巷道由地面进入，在山地和丘陵地区，开采在矿井地面工业广场地标高以上的煤炭时，平硐开采是最简单、最经济的开拓方式。平硐的硐口主要根据地形和交通条件选择，平硐的布置方式与地表地形和煤层产状有关。平硐的数目应根据具体条件而定，可以只开掘一个主平硐，而在浅部地面另开掘小平硐或小风井，也可以开掘主、副两个平硐。按平硐的布置方向，平硐可大致分为三类：走向平硐、垂直平硐和斜交平硐。4综合开拓由于某些条件的限制，采用单一井筒形式开拓井田会带来技术上的困难或影响行业的经济效益，在这种情况下，主、副井筒可采用不同的开拓形式，称之为综合开拓。从理论上讲，综合开拓的形式可组合为六种，即立井一斜井、斜井一立井、平硐一立井、平硐一斜井、立井一平硐和斜井一平硐开拓方式。具体运用哪种开拓方式，需根据地质条件和生产技术条件而定。 (2)立井多水平开拓。立井多水平开拓是用两个或两个以上的水平开拓整个井田。按开采水平服务的阶段布置方式不同，可分为立井多水平上山开拓、立井多水上下山开拓及立井多水平混合式开拓等。 3平硐开拓平硐开拓是利用水平巷道从地面进入地面，并通过一系列巷道通达矿体的丌拓方式。平硐一般分为走向平硐、垂直平硐和阶梯平硐。综合开拓综合开拓是指借助于两种或两种以上井硐形式综合开拓井田。可供选择的综合开拓方式有：立井斜井、平硐一斜井、立井平硐以及立井斜井平硐开拓方式。第三节 矿井的主要生产系统 煤矿企业和其他企业一样，也有很多生产系统，而且每个生产系统在运行的可靠性方面比其他企业要求更严格。只有各个生产系统正常运行。才能保证煤矿井下安全生产。 一煤矿运输与提升系统 煤炭从几百米深的井下必须经过一系列运输环节才能到达地面；井下要开掘巷遭掘出的矸石同样要运到地面；井下各种支护材料、采掘没备只有经运输才能到达采掘工作面：还有人员的上下班等。这些都是依靠矿井的运输、提升系统来完成的。所以说，运输系统是煤矿的一个非常重要的系统。下面以某矿立井开拓为例，对井下运输系统作一简述。 1运输系统采煤工作丽的煤炭工作面(刮板运输)工作面运输巷(转载机、胶带机)区段溜煤眼区段集中巷(胶带机)煤仓石门(电机车)一运输大巷(电机车一井底车场一井底煤仓+主井一井口煤仓。 2.排矸系统掘进工作面矸石，矿车(蓄电池机车)一采区轨道上山(绞车)一采区车场一，水平运输大巷(电机车)一，井底车场一副井(副绞提升)一地面(电机车)一矸石山。3.材料运输系统地面材料设备库一副井一井底车场一水平运输大巷(电机车)一采区车场一轨道上山(绞车)一区段集中巷(蓄电池机车)一区段材料斜巷(绞车)一工作面材料巷存放点。二.通风系统 1.矿井通风任务与风流 矿井通风系统是煤矿井下生产中最重要的系统，其主要任务是： (1)向井下各工作场所连续不断地供给适宜的新鲜空气，供人员呼吸。 (2)把有毒有害气体和矿尘稀释到安全浓度以下，并排出矿井之外。 (3)提供适宜的气候条件，创造良好的生产环境，以保障职工的身体健康和生命安全及机械设备正常运转，进而提高劳动生产率。 (4)增强矿井的防灾、抗灾能力，实现矿井的安全生产。 风流路线是：地面新鲜风流一副井一井底车场一主石门-水平运输大巷一采区石门一进风斜巷一工作面进风巷一工作面一回采工作面回风巷一回风斜巷一总回风巷一风井一地面。 2.井下空气中的有害气体及其安全标准(1)瓦斯(CH4)。瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷(CH4)。 (2)一氧化碳(CO)。一氧化碳是一种无色、无味和无臭的气体，对空气的相对密度为097。一氧化碳有极毒性，能燃烧，当浓度达到1315时遇火能爆炸。 (3)氮氧化合物。煤矿井下空气中氮氧化合物的来源主要是爆破工作。一氧化氮是一种褐红色有强烈毒性的气体，对人的眼、鼻、呼吸道及肺部组织有强烈腐蚀作用。严重的可引起肺水肿。 (4)二氧化硫(SO2)。二氧化硫是一种无色、有强烈的燃烧硫黄气味的气体，易溶于水，对空气的相对密度为22，所以常积聚于巷道底部或倾斜巷道的下部。二氧化硫对人的眼、鼻、呼吸道及肺部组织有强烈的刺激腐蚀作用，使喉咙和气管发炎，呼吸麻痹，严重时可引起肺水肿。 (5)硫化氢(H2s)。硫化氢是一种无色有臭鸡蛋味的气体，对空气的相对密度是119，易溶于水。硫化氢有燃烧、爆炸性，当空气中硫化氢浓度达到4346时遇火源能爆炸。硫化氢有强毒性，能使血液中毒，对眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用。 (6)氢气(H2)。氢气足一种无色、无味和无臭的气体，对空气的相对密度为007，是最轻的气体。氢气难溶于水，不能供人呼吸，在空气中浓度达到474时遇火能够爆炸。 (7)氨气(NH。)。氨气是一种具有氨水臭昧、易溶于水的极毒气体，对空气的相对密度为06。它能刺激皮肤及上呼吸道而引起咳嗽、头晕，严重时会使人失去知觉。 规程对矿井有害气体的浓度规定见表2 1。名称 化学符号 最高允许浓度一氧化碳 CO 0.0024氧化氟(换算成二氧化氯) NO2 .00025二氧化硫 SO2 0.0005硫化氢 H2S .00066氢 H2 0.5氨 NH3 .0043.井下温度,各地点风速的规定 (1)井下空气温度。井下空气温度是井下气候条件的重要因素之一。规程规定：生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26，机电硐室的空气温度不得超过30C；冬季总进风的气温不得小于20。当井下气温超过规定时，应采取降温的措施。采掘工作面的空气温度超过30、机电没备硐室的空气温度超过34时,必须停止作业。 (2)井下风速。在矿井井巷中风流在单位时间内所流经的距离称之为井巷中的风速。规程对井巷中的允许风速都有规定，一般有人通行的巷道中的风速都不得超过68 ms。三.供电系统 供电系统是给矿井提供动力的系统。由于煤矿企业的特殊性，对矿井的供电系统要求绝对可靠，不能出现随意断电事故。为了保证可靠供电。要求必须有双回路电源，同时保证矿井供电。如果某一电路出故障，另电路必须立即供电，否则就会发生重大事故。 一般矿井供电系统是：双回路电网一矿井地面变电所-井筒一井下中央变电所一采区变电所一工作面用电点。 除一般供电系统外，矿井还必须对一些特殊用电点实行专门供申，如矿井主通风机、井底水泵房、掘进工作面局部通风机、井下各需专门供电的机电硐宦等。 四.供排水系统煤矿井下生产要洒水灭尘液压设备需要水，井下防灭火也需要水，所以岿须向井下供水。另外，矿井水必须排到地面，否则会淹没采掘工作面。为此，矿井都建有供排水系统。 矿井地面蓄水池通过管道一井筒一井底车场-水平运输大巷-采区上(下)山一区段集中巷-区段斜巷一工作面两巷。 在供水管道系统中，有大巷洒水、喷雾、防尘水幕。煤的各个转载点都有洒水灭尘喷头，采掘工作面洒水灭尘喷雾装置，采掘工作面机械设备供水系统等。 2.矿井排水系统 矿井水主要来自于地下含水层水、顶底板水、断层水、采空区水及地表水的补给，在生产中必须排到地面。为了排出矿井水，矿井一般都在井底车场处设有专门的水仓和主水泵房。主水仓一般都有两个，其中一个储水、一个清理。主水泵房在丰水仓上部，水泵房内至少装有3台水泵，通过多级水泵将水排到地面。 水仓中的水则是由水平大巷内的水沟流人的。在水平运输大巷人行道一侧挖有水沟，水会流向井底车场方向。排水沟需要经常清理，以保证水的顺畅流动。 水平大巷排水沟的水又来自于各个采区。上山采区的水一般自动流入排水沟下山采区的水则需要水泵排人大巷水沟。 一般存下山采区下部都没有采区水仓，且安装水泵，通过管道将水排到大巷水沟内。 除矿井大的排水系统外，井下采掘工作面有时积水无法自动流出，还需要安装水泵，以根据水量随时开动水泵排水。 五.其他系统 煤矿井下除运输、通风、供电.供排水系统外，还有一些系统,如瓦斯监控系统、灌浆防灭火系统通信系统等。 1.瓦斯监控系统我国的高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出矿井一般都安装有瓦斯监控系统。这种系统是在井下采掘工作面及需要监测瓦斯的地点安设多功能探头这些探头