煤矿特殊工种培训讲座(不含煤矿新装备).ppt课件

煤矿特殊工种培训讲座 安全检查工 四川嘉阳集团有限责任公司郑孝德嘉阳煤矿安全培训中心 三级 0833 409200713990614608E mail zxd4608 第一讲煤矿地质基础知识及矿山压力控制 各种矿产资源的形成都是地壳物质运动和各种地质作用的产物 第一节地质作用与岩石分类地壳是煤及各种矿产资源形成和赋存的地方 各种矿产资源的形成和赋存与地壳的物质运动及演化有着密切的关系 组成地壳的物质 岩石 是地质作用的直接产物 因此 研究地壳的物质组成以及地壳运动 是掌握矿床形成和埋藏规律的基础 地球的构造 地壳 地球最表面的一层 很薄 一般厚度为5 40km 平均厚度约为30km 主要由各种不均匀的岩石组成 沉积岩 花岗岩 玄武岩等 绝大部分地震都发生在地壳内 地幔 中间一层 很厚 平均厚度约为2900km 主要由具有粘弹性性质的质地比较坚硬的橄榄岩组成 地幔内部的物质在热状态和不均衡压力作用下缓慢运动 可能是造成地壳运动的根源 地核 地球最里面的一层 半径约为3500km 是地球的核心部分 可分为外核 厚2100km 和内核 其主要构成物质是镍和铁 根据推测 外核可能处于液态 内核可能处于固态 一 地质作用地球在不停地转动 组成地壳的物质也在不停地运动着 在漫长的地质年代中 由于自然动力引起地壳物质组成 内部构造和地表形态变化与发展的作用 称为地质作用 地质作用按其能源及作用场所可分为内力地质作用和外力地质作用 1 内力地质作用由地球内部能量引起的地壳物质成分 内部构造 地表形态发生变化的地质作用 叫内力地质作用 它包括地壳运动 岩浆活动 变质作用和地震作用等 火山爆发的原因火山爆发是怎样造成的呢地球内部岩浆的温度是非常高的 靠近中心的地方温度高达 它像炼钢的铁水一样可以流动 随着地球内部温度的升高 这些富含气体的岩浆就好像沸腾的稀粥一样时不时地总想往外喷 原来 地球内部充满着炽热的岩浆 在极大的压力下 岩浆便会从薄弱的地方冲破地壳 喷涌而出 造成火山爆发 火山可分活火山 死火山和休眠火山 前面讲到的坦博拉火山和夏威夷群岛上的火山 现在还在活动 这就是活火山 死火山是指史前有过活动 但历史上无喷发记载的火山 我国境内的600多座火山 大都是死火山 有些火山在历史上有过活动的记载 但后来一直没有活动 这种火山就称作休眠火山 休眠火山可能会突然 醒来 成为活火山 猛烈的火山爆发会吞噬 摧毁大片土地 把大批生命 财产烧为灰烬 可是令人惊讶的是 火山所在地往往是人烟稠密的地区 日本的那须火山和富士火山周围就是这样 原来 火山喷发出来的火山灰是很好的天然肥料 富士山地区的桑树长得特别好 有利于养蚕业 维苏威火山地区则盛产葡萄 火山地区景象奇特 往往成为旅游胜地 在人类能够控制火山活动之前 加强预报是防止火山灾害的唯一办法 科学家对火山爆发问题的研究 常常得益于动 植物的某种突然变化 许多动物往往在火山爆发之前就纷纷逃离远去 似乎知识大祸即将临头 印度尼西亚爪哇岛上有一种奇特的植物 在火山爆发之前会开花 当地居民把它叫做 火山报警花 2010年8月5日 位于智利科比亚波市附近的圣何塞铜矿发生严重塌方 33名矿工被困井下700米处 北京时间13日上午11点10分左右 智利圣何塞铜矿矿难的首名升井矿工阿瓦洛斯搭乘特制救生舱回到地面 成功获救 10月14日 智利圣何塞铜矿被困在地下69天的33名矿工经过多方营救 终于全部被救回了地面 智利矿难的中国解读 创造这场救援奇迹的一个重要因素 是智利铜矿井下的 庇护所 里面储存的金枪鱼 牛奶 饼干 牛肉 米饭 水果成为69天中矿工的食品 而国内许多矿难中 被困矿工的 家常便饭 是吃煤块 喝脏水 更别提在被困时间 如同智利矿工看电视 录像 玩电子游戏 被救矿工将获得的赔偿 相当于300多万元人民币 同是发展中国家 国内就是遇难矿工 能拿到多少 而且 这座矿山将被永久关闭 智利人眼中的 是生命 而我们只是盯着 钱 才会出现这样的差异 不消灭这个差异 所有的 建立设施 加强制度 都只是空话 井下咖啡吧 矿工们正在用咖啡 百色矿务局的东怀煤矿 90万吨 年 钢制储存舱图 煤矿用救生舱煤矿用救生舱系统配备有齐全的充气舱体 空气处理设备 氧气筒 气体监测仪 应急照明 修理工具 饮用水 食物 2000卡每人每天 化学处理卫生间和药品供应 安全空间 革命性的构造 使ChemBio避难舱可以提供一个密封舱 避免矿难时可能发生的一氧化碳或其他有毒气体造成的生命威胁 长期空气供应 避难舱最多可容纳35人 不需外部能源就可以提供96小时的生命所需空气 快速展开 使用充气技术折叠膜结构的避难舱可以在灾难环境中快速展开 从而节省了宝贵的时间 只需去除安全针并拉动把手 避难舱就可以在3分钟内自动展开 折叠便携 根据严格的美国军队标准 整个避难舱被存储在一个钢制箱体里 可以放在矿下的重要位置 如工作面附近 整个钢制箱体被坚固钢保险杠系统保护 即使撞向墙壁也不会损坏 空气处理 一个专利设计的空气处理系统通过保持适当的氧气水平和过滤二氧化碳而提供了可呼吸的空气 避难硐室拖撬凯泰安全避难硐室是在矿井下建造的应急硐室 避难硐室构筑严密 安全可靠 可运用凯泰安全避难硐室拖撬 提供可呼吸的新鲜空气 有毒有害气体去除装置 气体监测设备及必要的救护器材等 硐室的墙壁和防爆门都达到相应的防爆要求 安全避难硐室防爆门和气密舱难硐室将装有加厚钢制防爆门 超强抗超压 可以承受高达15psi 0 10Mpa 单位的压力 能够在井下紧急事件中保护避难硐室 并经由气密舱进入主室 国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知 国发 2010 23号 2010 07 19 9 强制推行先进适用的技术装备 煤矿 非煤矿山要制定和实施生产技术装备标准 安装监测监控系统 井下人员定位系统 紧急避险系统 压风自救系统 供水施救系统和通信联络系统等技术装备 并于3年之内完成 逾期未安装的 依法暂扣安全生产许可证 生产许可证 23 提高工伤事故死亡职工一次性赔偿标准 从2011年1月1日起 依照 工伤保险条例 的规定 对因生产安全事故造成的职工死亡 其一次性工亡补助金标准调整为按全国上一年度城镇居民人均可支配收入的20倍计算 发放给工亡职工近亲属 同时 依法确保工亡职工一次性丧葬补助金 供养亲属抚恤金的发放 国家安全监管总局国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险 六大系统 的通知 安监总煤装 2010 146号 2010 08 24 煤矿和非煤矿山要制定和实施生产技术装备标准 安装监测监控系统 井下人员定位系统 紧急避险系统 压风自救系统 供水施救系统和通信联络系统等技术装备 并于3年之内完成 煤矿企业必须按照 煤矿安全规程 的要求 为入井人员配备额定防护时间不低于30分钟的自救器 煤与瓦斯突出矿井应建设采区避难硐室 突出煤层的掘进巷道长度及采煤工作面走向长度超过500米时 必须在距离工作面500米范围内建设避难硐室或设置救生舱 煤与瓦斯突出矿井以外的其他矿井 从采掘工作面步行 凡在自救器所能提供的额定防护时间内不能安全撤到地面的 必须在距离采掘工作面1000米范围内建设避难硐室或救生舱 2013年6月底前 其他所有煤矿要完成紧急避险系统的建设完善工作 矿山井下救生舱矿难发生后 在恶劣的井下环境中 为被困人员提供一个隔绝的安全场所 配备各种必需装备 在一定时间内维持被困人员的生命 大大增加被困人员逃生和成功救援的几率救生舱舱体使用高强度钢材为材质 通过高质量焊接 防止外部环境伤害 爆炸冲击波 透水 高温 巷道有害气体渗入等 舱内配备各种装备 维持舱内生存环境 供氧 监测舱内外环境 去除有害气体 供食 供水 满足卫生需要等 1 地壳运动 2 岩浆活动 3 变质作用 4 地震作用 地震首先是作为一种自然灾害被认识到的 地震是短暂的 一瞬即逝 一般不超过4分钟 但一次大地震释放出大量的能量 并伴随有强烈的地面变形和断层错动 在很短的时间内造成巨大的灾害 因此 地震首先作为自然灾害而引起人们的重视 唐山大地震时的地缝 墙倒了 爱心永存 最牛校长这所在大地震中没被 震倒 的学校全靠一位名叫叶志平的校长加固了 豆腐渣 教学楼 4年坚持组织学生紧急疏散演习 网友们称其为 史上最牛校长 四川安县桑枣中学紧邻北川 在此次汶川大地震中也遭遇重创 但由于平时的多次演习 地震发生后 全校2200多名学生 上百名老师 从不同的教学楼和不同的教室中 全部冲到操场 最牛学校邓家乡刘汉希望小学 地震发生后 全校师生全部幸免 校园建筑教室几乎完整 这座十年前正式名字叫 汉龙希望小学 的教学楼不仅楼没有垮 连教学楼正面那块长十几米 高三层楼的玻璃幕墙一小块都没有碎 与在这场大地震学校教学楼动辄压死几百名学生相比 这是一个奇迹 最牛救援队他们是山东莒县一个村的村民 12日晚上听说四川发生大地震后 该村农民刘中明马上与另外九个村民商量 决定立马赶赴四川帮助救援 14日凌晨 他们一行10人带着自家做的山东大煎饼和装满水的水壶 坐上一辆三轮车踏上了抗震救灾之路 一路上10个人挤在一个小车厢里 饿了吃煎饼 渴了喝口水 不顾一路上受到的误解 嘲笑和白眼 用了三天三夜赶到了灾区 并辗转于几个县 每天搭帐篷 为各地来的运送救灾物资的货车卸货 有人说 这可能是四川大地震后最早出发的志愿者 最牛乌鸦嘴广告成都西 8级 强震 比地震局都准 地点 震级 都预测对了 这个楼盘就在成都市西三环苏坡立桥 但不知是哪家广告公司出品 最牛乞讨老人最让人感动的捐赠者应该是这位乞讨老人 他在捐了5元后 又找遍身上的零钱 特地到银行兑换了一张百元现钞 放进了募捐箱 他叫徐超 常在南京江宁金宝市场乞讨 后来他又向灾区捐款339 01元 合计捐款444 01元 地震的次生灾害 火灾水灾化学品泄漏建筑物杀人生命线工程被毁 水 电 燃气 等 地震学中的基本名词 震源 地球内部发生破裂引起地震的地方 理论上将它抽象为一个点 实际上是一个区域 震中 或震中区 震源在地面上的垂直投影 与震中相对的地球直径的另一端称为对震中 震源深度 将震源看做一点 点到地面的垂直距离 极震区 地震发生时地面上受破坏最严重的地区 由于地表局部地质条件的影响 极震区不一定是震中区 震中距离 在地面上 从震中到观测点的距离 也可用此距离对地心所张的角距离表示 发震时刻 发生地震的时刻 地震波及地震射线 发生于震源并在地球介质中传播的弹性波称地震波 地震波波阵面法线方向的联线称为地震射线 弱震 M 3的地震 有感地震 M 3 4 5 的地震 中强震 M 4 5 6 的地震 强震 M 6的地震 M 8的地震称为巨大地震 2 4按地震强度 震级 分类 地震强度的度量 烈度和震级 烈度 按一定的宏观 即野外场地调查 标准 地震对地面影响和破坏程度的一种量度 是一种定性的描述 用字母 I 表示 震级 按一定的微观标准 仪器观测 表示地震波能量大小的一种量度 是一种定量的描述 用 M 表示 一次地震 只有一个震级 却有多个烈度 震级代表地震本身的强弱 烈度表示同一次地震在地震波及的各个地点所造成的影响的程度 它与震源深度 震中距 方位角 地质构造以及土壤性质等因素有关 震级 1935年 美国地震学家里克特提出了计算震级M的公式 M lgA lgA0 式中 A是某一待测震级地震在标准地震仪上的最大记录振幅 A0是作为比较标准的另一个已知地震在同一震中距上的最大记录振幅 里克特规定这个标准地震 在震中距为100公里处用伍 安式地震仪记录到的最大振幅为10 3毫米 如果A A0 则有M 0 所以这个标准地震称为零级地震 这个震级标度只适用于近震和地方震 后来 关于震级的定义有所改进 可应用于远震和深源地震 利用的波包括P波和面波 震级及其相应的能量 当震级增大一级时 而能量约增加32倍 如一次7级地震释放出的弹性波能量 2 1015J 约相当于32次6级地震或1000次5级地震所释放的弹性波能量 一次6级地震所释放的能量 相当于一个2万t级的原子弹的能量 广岛原子弹事件 1945年8月6日美国在日本广岛投掷原子弹1945年秋 日本败局已定 美国总统杜鲁门和美国政府想尽快迫使日本投降 也想以此抑制苏联 于是杜鲁门决定在日本的首都和长崎投掷原子弹 因日本首都雾太浓所以选择了广岛 1945年8月6日早晨9点14分17秒 一颗5吨重的原子弹原子弹在离地600米空中爆炸 立即发出令人眼花目眩的强烈的白色闪光 广岛市中心上空随即发生震耳欲聋的大爆炸 顷刻之间 城市突然卷起巨大的蘑菇状烟云 接着便竖起几百根火柱 广岛市马上沦为焦热的火海 原子弹爆炸的强烈光波 使成千上万人双目失明 10亿度的高温 把一切都化为灰烬 放射雨使一些人在以后20年中缓慢地走向死亡 冲击波形成的狂风 又把所有的建筑物摧毁殆尽 处在爆心极点影响下的人和物 象原子分离那样分崩离析 离中心远一点的地方 可以看到在一霎那间被烧毁的男人和女人及儿童的残骸 更远一些的地方 有些人虽侥幸还活着 但不是被严重烧伤 就是双目被烧成两个窟窿 在16公里以外的地方 人们仍然可以感到闷热的气流 当时广岛人口为34万多人 靠近爆炸中心的人大部分死亡 当日死者计8 8万余人 负伤和失踪的为5 1万余人 全市7 6万幢建筑物全被毁坏的有4 8万幢 严重毁坏的有2 2万幢 8月9日起对日宣战 就在苏联出兵这天的上午11时30分 美国又在日本长崎投下第二颗原子弹 长崎全城27万人 当日便死去6万余人 从而酿成了广岛以来的又一次悲剧 烈度表 按烈度值的大小排列成表 称为烈度表 国际上采用12度的烈度表 等震线 地面上等烈度的点的联线 震级和烈度的关系 震级和烈度都是衡量地震强度的一种量度 根据统计结果 可用经验公式表示震中烈度I0与震级M之间的关系 M 1十2 3I0 地震频度 一定时间内各种类型 浅 深震 及各种强度 强 弱震 的地震数目 地球上最为出名的断层 圣安德列亚斯断层 从空中鸟瞰 这条断层看起来就像划过地表的一条令人恐怖的伤疤 它大约有1500万 2000万年之久 长1050公里 还有很多小断层从其分裂而出 这条断层穿过阳光明媚的加利福尼亚蜿蜒蛇行 现在它随时都能把加利福尼亚震个底朝天 加利福尼亚每年经受20000多起地震 变化无常的圣安德列亚斯断层是北美洲板块 位于东部 和太平洋板块 位于西部 相碰撞的标志 这是一个平移断层 实际上 这两个板块是沿着相同的方向滑动的 但太平洋板块比北美洲板块移动得快得多 所以看起来好像它们是朝着相反方向运动的 中国地震分布 中国地处西太平洋地震带和地中海 南亚地震带之间 有些地区就是上述两地震带的组成部分 因而成为全球大陆区地震最强 分布最为集中的地区 强震的分区性和成带性是中国大陆地震在面上分布的基本特征 总的来说 中国西部的地震活动较东部强烈 西部地震主要分布在青藏高原的四周 天山南北 横断山脉和祁连山一带 其特点是发震频率高 复发周期短 震级也相对较大 中国东部地震活动主要集中在华北的一些断陷盆地内和大断裂带附近 强震密集成带 台湾地处西太平洋岛弧地震带中的两弧交结点 地震活动强度特别高 震级也大 在中国99 的地震都属壳内的浅源地震 只在中缅 中苏和中巴交界地区 以及台湾北部有些中源地震 在东北的吉林 黑龙江等省的东部有些深源地震 1905年4月4日 克什米尔地区发生8 0级地震 造成1 88万人死亡 1906年8月17日 智利瓦尔帕莱索港地区发生8 4级地震 致使2万人死亡 损失达2 56亿美元 1917年1月20日 印度尼西亚巴厘岛发生地震 死亡1 5万人 1920年12月16日 中国甘肃发生8 6级地震 死亡10万人 1923年9月1日 日本关东地区发生里氏7 9级大地震 死者和下落不明者共达14 2万人 1935年5月30日 巴基斯坦基达发生7 5级地震 死亡5万人 1948年6月28日 日本福井发生7 3级地震 死亡5131人 1970年1月5日 中国云南发生7 7级地震 1万人死亡 1976年7月28日 中国河北省唐山 丰南一带发生7 8级地震 造成24 2万人死亡 重伤16 4万人 唐山市97 以上的建筑倒塌 全市交通 通讯 供水 供电中断 直接经济损失人民币30多亿元 百年来世界重大地震 待续 1978年9月16日 伊朗塔巴斯镇及周围许多村庄被一场震级在里氏7 5级至7 9级之间的大地震夷为平地 造成1 5万人死亡 1995年1月17日 日本重要工业区阪神地带发生里氏7 2级强烈地震 造成6000多人死亡 2万多栋房屋倒塌 烧毁 34万人无家可归 损失960亿美元 这也是日本半个世纪以来破坏最严重的一次地震 1999年8月17日 土耳其西北部城市伊兹米特发生里氏7 4级地震 造成1 7万人死亡 4 2人受伤 直接经济损失200亿美元 2003年12月26日 伊朗东南部克尔曼省发生里氏6 8级地震 造成3万多人死亡 位于古丝绸之路的巴姆古城有70 的住宅被夷为平地 有2500多年历史的著名砖体建筑巴姆古城堡基本坍塌 北京时间2008年5月12日下午2点28分2秒 汶川大地震爆发 在随后的100秒内 西起康定 东至略阳 形成了一条长约500公里的破裂带 释放出约6 3 10e16焦耳的能量 这相当于在破裂带上 将1000多颗投掷在广岛的原子弹 在100秒内陆续引爆 死亡人数排名前十一的地震 中国最早有记载的地震 中国尧舜时代 公元前23世纪 发生在蒲州 现称 的地震 世界上第一台地动仪的发明人 我国东汉科学家张衡 于公元138年记录到陇西大地震 世界上引起最大火灾的地震 1923年9月1日的日本关东8 3级大地震 木屋居多的东京有36 6万户房屋被烧毁 死亡和下落不明者达14万人 其中多数人是被地震引发的大火烧死的 横须贺市有3 5万户房屋被烧毁 横滨市有5 8万户房屋被烧毁 中国引起最大水灾的地震 1786年6月1日发生在中国康定南的7 5级地震 因山崩使大渡河截流 10日后决口 发生了特大洪水 造成几十万人死亡 地震之最 待续 世界历史上最大的地震 1960年5月22日19时11分发生在南美智利的地震 震级达到8 9级 从5月21日开始 一个月内发生的地震 3次超过8级 10次超过7级 其规模之大 释放能量之多 实为罕见 广西历史上最大的一次地震 1936年4月1日发生在灵山县的6 8级强烈地震 造成7000多间房屋倒塌或损坏 死亡94人 伤263人 世界上第一次成功预报并取得明显减灾实效的地震 1975年2月4日海城7 3级地震 被世界科技界称为 地震科学史上的奇迹 死亡人数最多的地震 1556年1月23日陕西华县的8 3级地震 死亡人数83万多人 地震之最 我国最著名的八大地震 1 地壳运动 2 岩浆活动 3 变质作用 4 地震作用2 外力地质作用它作用在地壳表层 主要是由地球以外的太阳辐射能 日月引力能等引起 外力地质作用能使地表形态发生变化和地壳表面化学元素产生迁移 分散和富集 按其作用方式可分为以下三种 1 风化和剥蚀 2 搬运和沉积 3 固结成岩二 岩石分类岩石是矿物的集合体 组成地壳的岩石按照生成原因 可以划分为岩浆岩 沉积岩和变质岩 1 岩浆岩2 变质岩3 沉积岩 三 沉积岩的特征沉积岩在地壳表层分布最广 是最常见的一类岩石 它覆盖的面积约占地表总面积的75 有许多重要的矿产资源本身就是沉积岩 例如煤 油页岩 盐矿 沉积铁矿 石灰岩等 石油和天然气也生成于沉积岩中 而且绝大部分都储积于沉积岩中 据统计 目前全世界开采的矿产资源有75 来自沉积岩 煤矿生产中所遇见的岩石90 以上都是沉积岩 因此 熟悉沉积岩的特征对煤矿生产有重要而实际的意义 1 层状构造及层理2 层面构造 1 波痕 2 泥裂四 沉积岩分类和主要沉积岩沉积岩按物质成分和成因可分为碎屑岩类 粘土岩类 化学岩类和生物化学岩类四大类 这些岩类在煤矿区都能见到 矿区常见的沉积岩有以下几种 1 角砾岩 2 砾岩 3 砂岩 4 粉砂岩 5 泥岩及页岩 6 石灰岩 第二节煤层结构及埋藏特征一 煤层的厚度 结构与分类1 煤层厚度煤层厚度是指煤层顶底板岩层之间的垂直距离 也称为真厚度 2 煤层的形态与结构煤层是沉积生成的 一般呈层状 但由于受地壳运动的影响 有的煤层形状发生变化 一般可分为3类 层状煤层 其层位有显著的连续性 厚度变化有一定的规律或厚度基本稳定 似层状煤层 其形状象藕节 串珠或瓜藤等 层位有一定的连续性 厚度变化较大 非层状煤层 形状象鸡窝或扁豆状 层位连续差 常有大范围尖灭 煤层结构是指煤层中是否含有夹矸层 按含夹矸层的多少 常将煤层分为以下两种 1 简单结构煤层 煤层中一般没有夹矸或偶有1 2层稳定夹矸 2 复杂结构煤层 煤层中夹矸层数较多或很多 层数 层位 厚度及岩性变化大 3 煤层分类按不同的要素 有不同的分类方法 1 按煤层厚度分类 煤层厚度差别很大 薄者仅几厘米 一般称为煤线 厚者可达200多米 根据开采技术条件的特点 煤层可分以下几类 极薄煤层O 3m O 5m薄煤层0 5m 1 3m中厚煤层1 3m 3 5m厚煤层3 5m 6 Om特厚煤层 6 Om厚煤层和中厚煤层在我国煤田中所占比例较大 以产量论 厚煤层和中厚煤层大约各占40 薄煤层仅占20 2 按煤层倾角分类 根据目前开采技术 我国按倾角将煤层分为4类 近水平煤层 8 以下缓倾斜煤层 8 25 倾斜煤层 25 45 急倾斜煤层 45 90 3 按煤层稳定性分类 按煤层厚度 结构在井田范围内的变化情况 通常可分为稳定 较稳定 不稳定和极不稳定煤层四类 二 煤层埋藏特征1 煤层的顶 底板煤层顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离内的岩层 按照沉积的顺序 先于煤生成的岩石是煤层底板 后生成的是煤层顶板 在正常情况下 煤层顶板位于煤层之上 而煤层底板位于操层之下 当地质构造破坏较剧烈时 有可能发生倒转 根据岩层的相对位置及开采过程中岩层变形 垮落的难易程度 顶板可分为伪顶 直接顶和基本顶3部分 伪顶 位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层 其厚度一般在0 5m以下 多为炭质页岩 直接顶 位于伪顶或煤层之上具有一定的稳定性 移架或回柱后能自行垮落的岩层 一般由一层或数层粉砂岩 页岩 泥岩组成 基本顶 位于直接顶或煤层之上 其厚度及岩石强度较大 难于垮落的岩层 通常由粗砂岩 砾岩 石灰岩等组成 煤层的底板又可分为直接底和基本底 直接底位于煤层之下 厚度数十厘米至数米 多为富含植物根化石的泥岩 有的直接底遇水膨胀 容易发生底鼓现象 致使巷道遭到破坏 基本底位于直接底之下 常为厚层状砾岩或石灰岩 2 煤层的产状要素煤层原始生成时呈水平状态 但由于地壳的运动 煤层及岩层即由水平状态变成为倾斜或弯曲状态 描述煤层的赋存状态和位置用产状要素来表示 煤层产状要素就是它的走向 倾向和倾角 煤层层面与水平面的交线叫走向线 走向线的方向就叫走向 在煤层层面上与走向线垂直的线叫倾斜线 倾斜线在水平面投影的方向叫倾向 煤层层面与水平面的夹角叫倾角 煤层的倾角在O 90 之间变化 3 煤层层数各煤田的含煤层数多少不一 煤层一般成群埋藏 有的煤田只有几层煤 而有的多达十几层 数十层 相邻煤层问的法线距离称为煤层层间距 煤层层间距有大有小 当层间距很小时 在开采中可把相邻煤层看作一层 其间的薄层岩石即成为夹矸 一般来说 层间距较小对集中开采有利 4 埋藏深度各煤田的煤层埋藏深度差别较大 即使是同一个煤层 由于煤层倾角或地质构造的影响 其埋深也有深有浅 埋藏过浅 煤层易被风化 从而失去利用价值 埋藏过深 矿山压力 地温 瓦斯涌出量和涌水量等都随之增加 增大了开采条件的复杂性与开采技术的难度 第三节煤矿地质构造及其对安全生产的影响在地壳运动作用下 煤层和岩层改变原始的埋藏状态所产生的变形或变位的形迹称为地质构造 地质构造的形态多种多样 较为常见的有褶皱 单斜 断裂 冲蚀 岩溶塌陷和岩浆侵入等 1 褶皱构造 煤层或岩层由于地壳升降或水平方向的挤压运动 被挤成弯弯曲曲但依然保持连续性和完整性的构造形态称为褶皱构造 岩层褶皱构造中的每一个弯曲部分为一个基本单位称褶曲 如图1 2所示 其中 煤层和岩层向上凸起的部分称作背斜 向下凹陷的部分称作向斜 在自然界中 背斜和向斜在位置上往往是彼此相连的 2 单斜构造 当一个向斜构造或背斜构造的范围较大时 它的一翼又称为单斜构造 所以说 单斜构造也是褶皱构造的一部分 不少矿井只开采煤层的单斜部分 3 断裂构造 岩层受地质作用力后遭到破坏 失去了连续性和完整性的构造形态称为断裂构造 断裂面两侧的岩层没有发生明显位移的断裂构造称为裂隙或节理 断裂面两则的岩层发生了明显位移的断裂构造 称为断层 其断层要素如图1 3所示 1 断层面 岩层发生断裂位移时 相对滑动的断裂面 2 断盘 断层面两侧产生相对位移的岩体称为断盘 如果断层面为倾斜时 通常将断层面以上的断盘称为上盘 断层面以F的断盘称为下盘 3 断距 断层的两盘相对位移的距离 断距可分为垂直断距 两盘相对位移垂直距离 和水平断距 两盘相对位移水平距离J 如图1 4所示 根据断层两盘相对运动的方向 断层可分为以下3种类型 如图1 5所示 正断层 上盘相对下降 下盘相对上升 逆断层 上盘相对上升 下盘相对下降 平推断层 断层两盘沿水平方向相对移动 根据断层走向与岩层走向的关系可分为 走向断层 断层走向与岩层走向平行倾向断层 断层走向与岩层走向垂直斜交断层 断层走向与岩层走向斜交断层在各矿区分布很广 其形式 类型繁多 规模大小不一 一般将落差大于50m的称为大型断层 落差在20 50m之间的称为中型断层 落差小于20m的称为小型断层 断层对煤矿设计 生产影响很大 它可使顶板失去完整性 使煤质松散 破碎 极易发生顶板事故 断层对钻眼爆破 回采率都有直接影响 另外 断层本身含水又是灏水的通道 所以 在断层范围内采掘很容易发生矿井水灾 断层是煤矿安全生产的大敌 因此 在地质勘探和生产过程中必须对断层的位置 产状要素进行详尽的了解 掌握 4 冲蚀 岩溶塌陷和岩浆侵入 1 冲蚀 由于古河流在泥炭层或含煤地层中流过而形成的煤层厚度发生变化或形成了无煤带 称为冲蚀 又称煤层冲刷 根据古河流发育时期的早晚 冲蚀作用可分为同生冲蚀和后生冲蚀两种 同生冲蚀发生在泥炭物质堆积过程中 即成煤过程中 顶板形成以前 是发育在泥炭沼泽中的河流冲蚀 冲蚀带中以砂岩为主 并常夹杂煤的小碎块 这种冲蚀作用的最大特点是冲蚀带沉积物与煤层有共同的顶板 如图1 6a所示 根据这一特点 可与煤层后生冲蚀相区别 后生冲蚀是发生在煤层顶板形成后 成煤之后 其规模要比同生冲蚀大得多 它不仅冲蚀了煤层 同时也冲蚀了煤层的顶板 甚至连底板也被破坏 如图1 6b所示 冲蚀带很宽 延续很长 因此 常造成无煤带或煤层变薄带 给煤层开采带来许多困难 所以需要进行详细探查 圈定其分布范围 合理安排采掘工作 2 岩溶塌陷 当煤层下部分布有可溶性的石灰岩 白云岩 并且有发育的岩溶时 岩溶可能发生坍塌而引起上覆煤层和岩层垮落 从而破坏了煤层的完整性 通常称为陷落柱 有的陷落柱中含有大量的水 易造成大型水灾 3 岩浆侵入 由于地质作用 使岩浆侵入煤层 俗称火成岩侵入 使煤层全部或部分遭到破坏 在矿井中常见的有岩墙和岩床等小型侵入岩体 岩浆侵入破坏了煤层的连续性 完整性 从而降低了回采率 使煤质变差 同时也给生产带来困难 第四节矿山压力及其控制在煤层没有开采之前 岩体处于平衡状态 当煤层开采以后 形成了地下空间 破坏了岩体的原始状态 引起岩体内应力重新分布 并一直延续到岩体内形成新的平衡为止 在应力重新分布过程中 围岩产生变形 移动 破坏 从而对工作面 巷道及围岩产生压力 通常把这种因围岩移动而产生的压力称为矿山压力 在矿山压力作用下出现的冒顶 底鼓 煤岩片帮 支架破坏 煤和瓦斯突出等现象 称为矿山压力现象或矿山压力显现 一 煤层围岩分类 直接顶分类指标及方案按反映顶板稳定性的岩石单向抗压强度 节理裂隙间距 i 及分层厚度 h 综合而成的强度指数 D 作为岩性指标 将直接顶分为四类 基本顶分级指标及方案基本顶来压强度主要根据直接顶和采高的比值 N 及基本顶初次来压步距 L 将基本顶分为四级 二 工作面顶板压力显现 支承压力 工作面初次来压当工作面从开切眼向前推进 顶板悬露面积随之扩大 直接顶垮落充填采空区 基本顶仍完整地支承在两帮煤壁上 形成双支板梁构件 通常把采空区基本顶第一次大面积垮落称为初次垮落 由于基本顶初次垮落 使工作面压力增大 故称为初次来压 初次来压对工作面影响一般持续2d 3d 基本顶初次垮落时 工作面距切割煤壁的距离L1称为初次垮落步距或初次来压步距 L1值与基本顶岩性 厚度以及地质构造等因素有关 一般为20m 35m 少数为50m 70m 工作面周期来压垮落与来压随工作面推进而周期性的出现 称为基本顶周期垮落和周期来压 两次周期来压之间的距离称为周期垮落 来压 步距 周期垮落步距同样与基本顶岩性有关 一般为6m 30m 多数为10m 15m 采空区上覆岩层移动情况在工作面推进过程中 采空区不断扩大 上覆岩层移动下沉而破坏 根据破坏的特征 上覆岩层沿竖直方向自下而上分为三带 冒落带 裂隙带 弯曲下沉带 三 采煤工作面支架按支架的组合形式 工作面支架可分为单体支架和液压自移式支架两类 单体支架单体支架是指由单体支柱与横梁或柱帽组成的支架 前者称为悬臂支架或棚子支架 后者称为带帽顶柱 点柱 1 支柱类型 结构与性能常用的支柱有木支柱 刚性金属支柱 摩擦式金属支柱 液压支柱 木支柱的工作性能差 利用率低 消耗量大 且资源有限 因此使用很少 刚性金属支柱是由钢管或钢轨加工制成 本身无缩性 工作时顶部的木质柱帽具有较小的可缩性 一般只适用于极薄煤层或顶板下沉量极小且煤层厚度变化不大的薄煤层 摩擦式金属支柱有急增阻式的HZJA型和微增阻式的HZWA型两种 摩擦式金属支柱由柱体和可伸缩的楔形活柱组成 液压支柱是利用高压油或乳化液来升柱支撑顶板 高压油 乳化液 由外部泵站供给 也可把油事先注人支柱内 再靠支柱本身内的油泵加压为高压油 前者称为外注式支柱 后者称为内注式支柱 单体液压支柱适用于倾角小于25 的缓斜或近水平煤层 当采取可靠的安全措施时 可在25 35 倾角的倾斜煤层中使用 也可用于煤层底板比较坚硬的非炮采工作面 该支柱应与铰接顶梁配套使用 不能与木顶梁配套使用 2 顶粱的种类常用的顶梁为金属铰接顶梁 顶梁一般利用15kg m 18kg m 24kg m的矿用钢轨制成 木顶粱由于利用率低 消耗量大 因而很少使用 柱帽一般是长0 3m 0 6m 厚50mm 100mm的半圆木或木板制成 受压后它具有较大的可缩性 棚子支柱是由一梁二柱或一梁三柱组成的框式支架 顶梁上面通常背上板皮或笆片 一般用于顶板比较破碎的煤层 带帽顶柱是由一根立柱和一个柱帽组成 立柱可用圆木或钢管 钢轨制成 一般用于直接顶比较完整的或薄煤层工作面 若顶板稳定或极薄煤层 可不用柱帽 直接采用顶柱 3 单体支柱的选择影响单体支柱选择的主要因素是顶底板岩性及煤层厚度 采高 根据煤层最小厚度 采高 和周期来压时顶板最大下沉量来选取支柱的最小高度 自移式液压支架单体支架基本上都是手工操作 劳动强度大 工序多 支回柱速度慢 效率低 安全差 大大限制了采煤机械效能的发挥 为了解决支护与落煤不相适应的情况 必须实行支护工作机械化 自移式液压支架就是一种维护回采空间的机械化支护设备 它以高压液体为动力 使支护顶板 移架 切顶 推移输送机等工序一起完成 液压支架可分为支撑式 掩护式 支撑掩护式三种 1 支撑式液压支架这种液压支架是最早的一种类型 应用仍较广泛 按其构造与动作的不同有垛式和节式两种 垛式液压支架的外形和作用好像木垛一样 被称为垛式液压支架 见图1 10 它由顶梁 立柱 挡矸帘 底座箱 推移千斤顶和操作控制装置等组成 节式液压支架由前后立柱 顶梁 底座组成一个框节 见图1 11 通常由两个框节组成一架节式支架 有时也可由三节或更多框节组成 故称为节式液压支架 各框节之间有一定的连接 移架时 主 副架互为支点 交错前移 2 掩护式液压支架这种支架一般由顶梁 掩护梁 底座 立柱 连杆 推移和操纵装置等组成 见图1 12 这种支架的顶梁较短 掩护梁较长 其上 下端分别与顶梁和底座铰接 而立柱一般是支承在掩护梁与底座之间 承受掩护梁上的矸石 故称为掩护式支架 4 液压支架的选型液压支架的类型不同 品种繁多 使用时应按工作条件和使用要求确定支架的类型 影响液压支架选型的主要因素是 地质条件 顶板的稳定性 岩性 厚度 底板的稳定性 煤的厚度 采高 倾角 地质构造 瓦斯含量和技术经济条件 如顶板不稳定 起伏不平 支架的整体顶粱不能有效地支撑顶板 这时就应选用铰接顶梁支架 根据顶板岩性的不同 可采用支撑式 掩护式 支撑掩护式 因为支架主要是支撑直接顶的重量 所以支架的工作阻力 决定于直接顶的岩性 厚度 重量 因此 一般要求支架的工作阻力大于或等于4 6倍采高的直接顶的重量 支架的初撑力一般要求为工作阻力的20 40 为了避免顶板过早下沉 要求支架的初撑力大些为好 新型支架的初撑力可达工作阻力的80 以上 工作面支架 除上述单体支架和液压支架两类以外 在特殊情况下 如工作面冒顶 放顶 周期来压 遇到断层等 还可采用特种支架 木垛 斜撑 抬棚 丛柱 排柱等 第一节矿井开拓在井田范围内 由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和开拓工程 称为井田开拓或矿井开拓 矿井开拓的主要内容是 确定井筒形式 数目和位置 确定水平的数目和标高 划分采区 布置井底车场和主要巷道 确定开采顺序 处理开拓 准备与回采的关系和矿井延深等问题 第二讲矿井开拓采掘技术及装备 开拓方式主要是指开拓巷道在井田内的布置形式 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等 一 斜井开拓斜井开拓时 根据井田再划分方式和阶段内布置形式可组合成多种开拓方式 如斜井单水平分区式 斜井单水平分带式 斜井多水平分区式和斜井多水平分段式等 斜井形式选择斜井形式主要是指其井筒倾角和在地下的空间布置形式 斜井倾角主要依据其装备的提升设备确定 根据经验 一般应符合 串车提升 a 25 箕斗提升 20 a 35 无极绳提升 a 10 带式输送机提升 a 17 二 立井开拓立井开拓也是被广泛采用的开拓方式 立井开拓的优点是井筒短 提升速度快 提升能力大 管线敷设短 通风阻力小 维护较容易 此外 立井对地质条件适应性强 不受煤层倾角 厚度 瓦斯等条件限制 立井开拓的缺点是井筒掘进施工技术要求高 开凿井筒所需设备和井筒装备复杂 井筒掘进速度慢 基建投资大等 三 平硐开拓在山岭和丘陵地区 往往在矿井地面工业场地标高以上埋藏有相当储量的煤炭 开采这部分煤炭最简单 经济的开拓方式就是平硐开拓 平硐开拓 就是从地表开掘水平巷道进入山体或丘陵内的煤层 一般地 以一条主平硐担负运煤 运料 出矸 行人 排水 进风和敷设管线等任务 采用平硐开拓的关键条件是工业场地标高以上要有足够的储量可供较长时间开采 此外 在选择平硐硐口时 要考虑以下因素 1 硐口地势平缓 有足够的面积布置工业场地 2 硐口交通要便利 以利于煤炭外运和设备 材料运输 3 硐口要安全 不受洪水 滑坡 雪崩等威胁 四 综合开拓通常情况下 一个矿井的主 副井都是同一种井筒形式 然而 有时常因某些条件的限制 采用同种井筒形式会带来技术上的困难或影响矿井的经济效益 在这种情况下 主 副井可采用不同的井筒形式 称为综合开拓 综合开拓根据地质条件和生产技术条件而定 根据井筒的三种基本形式 组合后理论上有六种综合开拓方式 即立井 斜井 斜井一立井 平硐一立井 立井 平硐 平硐 斜井和斜井 平硐开拓方式 五 井田开拓中的几个主要问题 井筒位置及数目的确定井筒 是矿井最重要的井巷工程 它是矿井由地下通向地面的出口 是煤炭 材料 设备 人员 风 电的必经之路 是整个矿井生产系统的咽喉 一般地 一个矿井至少应有一主一副两个井筒 主井担负煤炭提升 副井担负辅助提升任务 选择井筒位置应从以下三方面进行论证和比较 1 地面因素 1 能充分利用地形 使地面生产系统和工业场地布置合理 尽可能减少地面工业场地的土石方工程量 2 地面工业场地应尽可能少占或不占良田 特别是不要占用高效农田 3 井口标高应高于当地历史最高洪水位 并具有良好的泄 排洪条件 免受洪水威胁 4 井口所在地工程地质条件要好 要避免滑坡 崩坍 地表沉陷的影响 5 距林区较近时 应给井口留有足够的防火距离 免受森林火灾的影响 6 要充分考虑各种人为因素 特别是地方煤矿和乡镇 个体煤矿 要充分注意地面场地 交通等引发的各种矛盾 如井口占地的归属 矸石排放方式等 2 地下因素 1 井筒穿过的岩层应有良好的地质条件 尽可能避免穿越流沙层 强含水层和地质破坏剧烈带等不利于井筒掘进和维护的地带 2 井筒落底位置应能保证各水平井底车场巷道和硐室处于坚硬 完整的岩层中 保持井底车场良好的维护条件 3 井筒应避免采空区及其垮落岩层的影响 4 井筒应尽可能布置在薄煤带或不受采动影响的井田边界之外 以减少工业场地煤柱损失 5 井筒位置应保证井筒延深时 不受底板强含水层水患的威胁 3 技术经济因素 1 井筒落底位置应尽可能使井下运输 提升等生产环节简单 2 井筒落底位置应尽可能使开拓工程量小 建井快 出煤早 3 井筒落底位置应尽可能降低煤炭运输费等运营费用 并使矿井生产易于管理 第二节矿井与采区生产系统一 采煤系统采煤系统是指取决于开采单元巷道布置方式 采 准巷道掘进程序和在上述巷道中安装相应技术装备所形成的生产系统 采煤系统包括 采区车场 输送机上山 轨道上山 绞车房 回风石门 采区中部车场 区段运输平巷 区段回风平巷及煤仓和采区变电所等 二 运输系统矿井运输与提升是煤炭生产过程中必不可少的重要环节 矿井运输与提升的耗电量一般占矿井生产总耗电量的50 70 左右 一般矿井中常用的运输方式有自重运输和机械运输 机械运输又可分为输送机运输和轨道运输 井筒中通常采用提升设备 而在倾角小于17 运输量大的斜井也可采用带式输送机运输 1 自重运输 自重运输就是煤炭和矸石利用自身重力 克服各种运行阻力沿溜槽或底板自行向下滑落的一种运输方式 它不需要动力和机械设备 比较经济 但采用自重运输时 受运输倾角的限制 并与货载的性质 块度 湿度以及滑动面的材料和光滑程度等因素有关 2 输送机运输 1 刮板输送机运输 刮板输送机可分为不可弯曲拆移式和可弯曲式 整体推移式 两种 它是回采工作面和下山运输的主要设备 2 带式输送机 带式输送机是一种摩擦驱动的连续动作式运输机械 它是煤矿井上井下广泛使用的运输设备之一 带式输送机可布置在各种运输巷道和斜井 平硐中 煤矿中常用带式输送机类型有 绳架式带式输送机 刚性机架带式输送机 嵌钢丝绳芯带式输送机 钢丝绳带式输送机 3 轨道运输 轨道运输是矿井运输系统中的重要组成部分 是矿井动脉网络 它由轨道 矿车 绞车和机车组成 担负着矿井的煤炭 矸石 材料 设备及人员的运输 三 通风系统1 矿井通风系统 矿井通风系统是矿井主要通风机的工作方法 通风方式和通风网络的总称 1 矿井主要通风机的工作方法主要有抽出式 压入式和抽出压入混合式3种 2 矿井通风方式根据进 出风井相互位置关系 分为中央式 对角式 混合式3种 中央式又可分为中央并列式和中央分列式 中央边界式 2 采区通风系统 四 排水系统矿井排水系统及方式主要由矿井深度 开拓系统以及各水平涌水量的大小等因素确定 一般可分为集中排水和分段排水两种 五 供电系统常用的煤矿供电系统是 地面变电所 井下中央变电所 采区变电所 移动式变电站 工作面配电点 第三节巷道掘进为了采出煤炭 必须从地面向地下开掘一系列的井巷 井巷种类很多 也有不同的分类方法 根据巷道的类别和作用其施工方法和支护形式也不尽相同 一 巷道分类1 按其空间位置分 1 垂直 直立 巷道 2 水平巷道 3 倾斜巷道 4 硐室2 按巷道的用途和服务范围分 1 开拓巷道 2 准备巷道 3 回采巷道 3 按煤岩类别分 煤巷 半煤岩巷 岩巷二 巷道掘进方法1 岩巷掘进目前在我国矿井中岩巷掘进 主要采用钻眼爆破破岩法 1 钻眼爆破 它是打眼 装药 放炮工作的统称 约占一个掘进工作循环时间的40 60 2 装岩与运输 装岩与运输工作是巷道掘进中比较繁重的工作 约占掘进工作循环时间的35 50 煤矿安全规程 第75条 高瓦斯区域 煤与瓦斯突出危险区域煤巷掘进工作面 严禁使用钢丝绳牵引的耙装机 目前我国常用的装岩机有耙斗式和铲斗式两种耙斗装岩机装岩 目前 耙斗装岩机的品种还不多 按其绞车传动方式可分为行星轮式和摩擦两种 耙斗式装岩机适用于巷道净高2 2m 净宽2m以上的水平或倾角小于30 的倾斜巷道 当岩石的块度在300 400mm时装岩效率最高 这种装岩机结构简单 操作方便 机械事故少 效率较高 铲斗装岩机装岩 铲斗式装岩机体积小 操作简单 工作灵便 可用于平巷或倾角小于8 的斜井和下山装岩 但巷道的净高度 自轨面起 需在2 2m以上 侧卸式装岩机装岩 这种装岩机的铲斗容积大 生产能力高 用履带行走 动作灵活 不受装岩面宽度限制 但只能用于断面大于12m2的巷道 除上述装岩机外 还有履带式蟹爪式装岩机 运输 除掘送顺槽时可以直接用溜子或皮带机运煤外 其他巷道掘进以采用矿车运输为宜 用人力或蓄电池机车调车 2 煤巷及平煤岩巷掘进 1 煤巷掘进方法 沿煤层掘进的巷道 如果在掘进断面中 煤层占80 以上 包括80 在内 称为煤巷 由于煤比岩石软 故掘进煤巷的方法除钻眼爆破外 还可用风镐法 机械或水力掘进法 2 半煤岩巷道掘进 当岩层占掘进工作面面积的20 80 时 即称为半煤岩巷道 因为在巷道掘进断面上既有煤层 又有岩层 为保证巷道的使用高度 就必须挑顶或卧底 在施工中应正确选择 一般情况下为保持顶板的稳定性 尽可能不要挑顶而采用卧底 3 倾斜巷道掘进的特点 倾斜巷道的掘进 分为由下向上和由上向下施工 现就两种方法施工的特点介绍如下 1 炮眼布置 向上掘进时要特别注意防止崩倒支架 所以多用底部掏槽 而向下掘进时为增加抛碴效果 故在底眼多装药且掏槽眼可偏上 2 通风 排水工作 由于瓦斯轻于空气 所以向上掘进时要特别注意通风工作 因瓦斯易于积聚在工作面附近 使用局部通风机通风时 无论工作期间或交接班时间 都不准停风 而向下掘进时 应注意排水工作 使用水泵排水时 为防止水泵漏电影响起爆工作的安全可以使用压气潜水泵 3 装岩与运输工作 装岩工作向上掘进比向下掘进时方便 运输工作向上掘进时由于容易自滑 因此 比向下掘进方便 向下掘进要设防跑车装置 通常设挡车器以防止跑车进入工作面 三 巷道支护形式支护的作用 在于改善围岩稳定状况和控制围岩运动的发展速度 以维护安全的工作空间 根据支护对围岩的作用形式不同 支护分为两大类 第一类 支 以抵抗围岩的变形为主的各种支架形式 如棚式支架 砌碹等 第二类 护 以提高围岩自身支撑能力和稳定性为主的各种维护形式 如锚杆支护及锚喷支护和注凝固剂等 由于支护地点不同和支护地点条件的不同 支护形式多种多样 1 按所支护的巷道几何形状分 可分为折边形和曲边形两大类 属于前者的如矩形 梯形 不规则形 属于后者的如三心拱 半圆拱形 圆弧拱形 封闭拱形 椭圆形和圆形等 在选