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采 掘 培 训 教 案赵光辉2011年6月3日第一节 煤矿生产技术1、煤田开采顺序划分煤田矿区井田阶段（水平）采区采面煤田：在一个聚煤区范围内，在同一地史过程中形成具有连续发育的含煤岩系，其分布有规律可循，基本形成一片的区域。其面积一般为几十到几百平方公里。矿区：一般指曾经开采、正在开采或准备开采的含矿地段。包括若干矿井或露天矿的区域，有完整的生产工艺、地面运输、电力供应、通讯调度、生产管理及生活服务等设施，其范围常视矿床的规模而定。井田：划分给一个矿井或几个矿井开采的那一部分煤田叫做井田。井田内划分为阶段和水平，把井田分成几条，条的走向平行于煤层的走向，每一条那就是一个阶段。 2、矿井开拓方式按井筒（硐）形式可以分为： 立井开拓， 斜井开拓，平硐开拓 综合开拓按开采水平数目分类：单水平开拓和多水平开拓按开采方式可分为：上山式：开采水平只开采上山阶段，阶段内一般采用采区式准备。下山式：开采水平只开采下山阶段，阶段内一般采用采区式准备。 混合式：开采水平分别开采上山阶段和下山阶段按开采水平数目分类：单水平开拓和多水平开拓三、矿井巷道分类1、按服务范围分类 开拓巷道 准备巷道 回采巷道2、按倾斜程度分类 直立巷道 倾斜巷道 水平巷道3、按围岩性质分类 煤 巷 岩 巷 半煤岩巷开拓巷道：为井田开拓而开掘的基本巷道。如井底车场、运输大巷、总回风巷、主石门等 。准备巷道：为准备采区而掘进的主要巷道。如采区上、下山,采区车场等 。回采巷道：形成采煤工作面及为其服务的巷道。如开切眼、工作面运输巷、工作面回风巷等 。直立巷道：巷道的长轴线与水平面垂直如立井。水平巷道：巷道的长轴线与水平面近似平行如如平硐。倾斜巷道：巷道的长轴线与水平面呈一定角度，如作用与立井和平硐相同，与地面直接连通的倾斜巷道斜井 。煤巷：沿煤层掘进的巷道，在掘进断面中，煤层占了4/5（包括4/5 在内）称煤巷。半煤岩巷：在巷道掘进过程中既有煤巷由有岩巷，当岩巷占掘进断面面积1/5 4/5时称半煤岩巷。（一） 伪顶n 位于煤层之上， 由泥岩或页岩组成，厚度0.3米左右n 一般随采随落，较厚时需要托伪顶开采，对煤质有一定影响n 部分煤层无伪顶（二）直接顶n 直接顶是维护作业空间所支撑的主要对象n 直接顶位于伪顶或煤层之上，由页岩或砂质页岩组成，厚度几米至十几米不等n 直接顶的稳定性对安全生产和支护方式的选择影响很大n 井下局部冒顶多为直接顶垮落n 直接顶的完整程度取决于两个因素： 1、岩石性质 2、层理发育程度（三）老顶n 老顶位于直接顶之上，由砂岩或石灰岩组成，厚度几米至几十米不等n 老顶对采煤工作面安全生产影响很大，其断裂垮落会造成长壁采煤工作面的初次来压和周期来压，易造成采煤工作面的大面积冒顶煤层按倾斜程度分类： 近水平煤层： 45煤层按厚度分类： 薄 煤 层： 3.5m五、回采率的规定n 采区回采率： 厚 煤 层 0.75 中厚 煤层 0.8 薄 煤 层 0.85n 采面回采率： 厚 煤 层 0.93 中厚 煤层 0.95 薄 煤 层 0.97第二节 开采方法采煤方法：采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合。不同的配合就构成了多种多样的采煤方法。采煤工艺：采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。一、采煤工艺 采煤工艺：采煤工作面落煤、装煤、运煤、顶板、 支护、采空区处理五大工序。 采煤工艺的选择应考虑地质、技术、经济等因素 常见的采煤工艺有三种： 1、爆炮采煤 2、普通机械化采煤 3、综合机械化采煤 直接进行采掘的煤层暴露面叫煤壁。用来直接大量采取煤炭的场所，称为采场。采煤工作面：在采场内进行回采的煤壁，称为采煤工作面（也称回采工作面）。实际工作中，采煤工作面与采场是同义语。回采工作在采场内，采取煤炭所进行的一系列工作，称为回采工作。采煤五大法：破、装、运、支、塌。三、何为三下一上开采n 三下一上开采：n 三下指（1）水体下特殊开采技术。其中水体包括：地表明水体，如江河、湖海、水库等；松散层含水体，如第三、四纪松散层中的水体和基岩含水体，如砂岩、石灰岩含水层。n （2）建筑物下特殊开采技术。如城镇建筑物、民房、工农业建筑、公路、桥梁等。n （3）铁路下特殊开采技术。如国家级铁路、矿区专用铁路等。n 一上：指承压含水层上的煤层的开采。四、什么是直接顶初次垮落n 长壁工作面从开切眼开始采煤后，直接顶跨度不断增加，其弯曲下沉也不断增加。一般在直接顶跨距达6-20米后，直接顶第一次冒落。当直接顶冒落高度达1m以上、冒落长度达工作面长度一半以上时，就叫做直接顶初次跨落。n 直接顶初次跨落时自开切眼到支架后排放顶线的距离叫做初次跨落步距。n 直接顶初次跨落又称工作面初次放顶，直接顶初次跨落步距是衡量顶板完整度的重要指标。工作面初次放顶是防治顶板灾害的关键时期。五、老顶初次来压n 随工作面的推进，直接顶初次跨落后，直接顶冒落高度不能填满采空区空间，老顶把自身及上位岩层的重量都加到工作面周围的没柱上，工作面支架感觉不到老顶的压力。但随工作面的推进，老顶弯曲下沉，当达到极限跨度时，就断裂下沉，这是工作面顶板下沉加快，煤壁片帮严重，支柱受压增大，甚至发生顶板台阶下沉，这就是工作面开切眼以来老顶第一次断裂，是工作面承受较大的载荷或冲击载荷，这种矿山压力显现叫做老顶初次来压。n 老顶初次来压时，有开切眼到工作面煤壁的距离，叫老顶的初次来压步距，一般为2030米n 老顶初次来压对工作面顶板压力影响甚大，必须制定专门的防治顶板灾害措施。六、老顶周期来压n 老顶初次来压后，随工作面的继续推进，老顶呈周期性折断下沉，工作面周期性出现顶板下沉加快、煤壁片帮严重、支柱受力增大，以及顶板台阶下沉。这种由于老顶周期性断裂引起的矿山压力显现叫老顶周期来压。n 相邻两次老顶周期来压的平均距离，即老顶周期折断的平均距离值叫老顶周期来压步距。七、老顶来压的规律n 老顶来压步距与顶板岩性、厚度、构造有关n 老顶来压步距与支护形成无明显关系n 老顶初次来压步距周期来压步距n 老顶初次来压显现周期来压显现n 老顶来压显现时间：23天八、老顶来压的预兆n 1、顶板急剧下沉n 2、支架压力明显增加n 3、煤壁片帮严重n 4、老塘传出闷雷声，伴有急风并扬起大量煤尘九、老顶来压的防范措施n 1、掌握基本顶来压步距n 2、提高支护质量n 3、采用特殊支护n 4、加快推进速度n 5、必要时强制放顶十、采煤工作面局部冒顶的原因n 采空区顶板垮落不及时， 悬顶面积大n 放炮崩倒支柱n 回柱顺序不合理n 支护质量差n 上、下出口控顶面积大n 顶板存在裂隙等构造n 突然出现断层等未预见的构造n 落煤后支护不及时n 端面距过大十一、采煤工作面局部冒顶的防治措施n 合理确定支护方式n 及时支护顶板n 控制煤墙片帮n 提高支柱初撑力n 合理布置炮眼，控制装药量n 增设特殊支护n 回柱顺序要合理n 坚持正规循环n 严把质量验收关n 严格执行各项规章制度十二、工作面冒顶的预兆有哪些 n 支架出现断裂的壁裂声，出现拆梁断柱，采空区内顶板发生断裂的闷雷声；顶板掉渣、裂缝，片帮、脱层、漏顶等现象。 十三、采煤工作面大冒顶的地点和原因1、采面易发生大冒顶的地点n 切眼处n 老巷附近n 大倾角地段n 地质构造带n 含水层顶板n 上下出口2、采面大冒顶的原因n 支架支护强度低n 煤层倾角大n 存在复合顶板n 顶板十分坚硬n 初次来压和周期来压十四、煤壁片帮的防治n 顶板压力大，煤壁压酥发生片帮n 采高大、煤质松软、来压明显的采面更容易片帮n 片帮后果：一是引发冒顶， 二是伤人n 防治煤壁片帮的措施如下： 煤壁采齐采直 不留大伞檐 提高支柱初撑力 增设贴帮柱或壁帮板 合理布置炮眼，控制装药量 化学药卷凝固煤壁第三节、巷道支护巷道支护理论n 由于巷道开挖及煤体回采的影响，引起周围岩层中出现应力重分布，其结果导致应力在岩体中出现了局部高应力区。它直接影响着巷道支护方案的选择。n 随着煤炭的不断开采，浅部、易开采的煤层已所剩无几，目前我国主要产煤矿区中，除神府煤田及山西的个别矿区外，大部分地区均已开采深部煤层或地质条件较复杂、地应力较大、较难以开采的煤层。这样就给井下巷道维护带来更高的要求，传统的巷道支护如棚式支护、砌碹支护等方式已不能满足煤炭安全生产的要求。一、目前常用的支护方式由于巷道的开挖形成空洞，破坏了原岩体中的原有的应力状态，巷道周边由原来的三向应力状态变成了两向应力状态，从而出现了应力重分布与应力集中现象，这二者导致了在岩体中分别出现了较大的剪应力和拉应力的出现，并使岩体向巷道内移动，若不进行及时的支护，巷道会产生严重变形，影响到其使用功能，更为严重的是由于岩体中构造复杂，节理裂隙发育，当变形量达到一定程度后就会产生冒顶片帮等事故，严重影响着煤矿的安全生产。目前巷道支护方式主要有：n 1、掘进工序： 破岩、装岩、运输、支护及排水、通风、铺轨、水沟铺设等n 2、破岩方法： 钻眼爆破 机械截割n 3、巷道支护：n 根据支护材料不同巷道支护方式分类如下：n 棚式支护 （木支护，混凝土支架，金属支架等，其中金属支架又有普通金属支架及可缩性金属支架。 ）这类支护方式主要用于矩形及梯形巷道。n 砌碹支护：料石砌碹，现浇混凝土。n 锚喷支护：锚杆支护、喷射砼支护、锚喷联合支护、锚喷支护（网、钢带、梯子梁等）联合支护。 n 锚杆（锚索 锚网 ）安全、经济、省力、快速， 锚杆支护是先进的支护方式，是巷道支护技术的发展方向前两类支护方式均属被动支护，锚喷支护则为主动支护方式，能充分利用围岩自身的承载能力二、锚喷支护n 1. 喷射砼支护原理n （1）封闭围岩，防止围岩风化作用n （2）补强围岩喷射砼具有较高的速度喷射至岩面，其浆体充入岩体表面裂隙中，使得岩体的整体强度得到提高。n （3）改善围岩应力状态巷道开挖后岩体变形二向应力状态，而喷射砼支护后由于其具有一定的强度，使围岩由二向应力状态变为三向应力状态，围岩承载能力得到提高。n （4）组合拱作用 喷射砼与围岩经裂隙而相互咬合而形成组合拱共同承载。n （5）柔性支护结构喷射砼厚度较小，具有一定的变形能力，在围岩应力较大时可产生一定的变形，以释放围岩应力，从而取得较好的支护效果。三、巷道冒顶的原因及防治措施巷道冒顶的原因 支护方式选择不当 巷道布置位置不合理 交岔等处断面过大 顶板支护不及时 支架支设质量差 地质构造因素影响 冲击波等外力作用巷道冒顶的防治措施 及时支护顶板，严禁空顶作业 提高支护质量，增强支架稳定性 严格操作规程 合理布置爆眼，控制装药量 顶帮背严背实 开岔口选择岩性较好的位置 加大锚杆支护深度和密度四、冒顶前的预兆n 响声、裂隙、离层、掉矸 、片帮、支架突然严重变形、 瓦斯涌出突然增大、淋水加大等。五、顶板事故特点 顶板事故井下采掘生产过程中发生的意外冒顶、片帮、掉矸造成的人员伤害或 财产损失 顶板事故的特点： 突发性 破坏性 灾难性 继发性六、掘进工作面冒顶的防治？n 坚持敲帮问顶制度。检查工作地点支架架设质量。发现不合格支架，必须先处理后施工。严格控制巷道掘进迎头的空顶面积。背顶封帮要严实，切忌虚设。加强对巷道迎头附近围岩稳定状况的观察。掘进工作面放炮崩倒的棚子应由外向里逐架扶正背牢。严格按照安全技术措施施工。七、顶板事故分类 顶板事故分两类： 巷道顶板事故和采面顶板事故 巷道顶板事故按事故发生地点分类： 掘进工作面顶板事故 巷道交岔点顶板事故 采面顶板事故按冒顶范围分类： 局部冒顶事故 大面积冒顶事故 采面顶板事故按受力原因分类： 压垮型 推垮型 漏垮型 八、矿山压力及矿山压力显现n 矿山压力采掘后煤层上覆岩体在运动过程 中对支架和围岩产生的作用力n 矿山压力显现在矿山压力作用下支架和围 岩产生的受力现象n 矿山压力显现是矿山压力作用的结果和外部表现n 矿山压力的存在是绝对的、是不可控制的n 矿山压力显现是相对的、在一定条件下是可控制的n 矿山压力显现和矿山压力大小并不一定成比例九、影响矿山压力显现的因素n 1、岩石性质n 2、开采深度n 3、煤层倾角n 4、地质构造n 5、巷道布置n 6、开采顺序n 7、支护方式n 8、回采高度n 9、控顶距离n 10、推进速度十、顶板压力的一般规律 1、 巷道断面越宽，顶板压力越大 2、 空顶时间越长，顶板压力越大 3、 护巷煤柱越小，顶板压力越大 4、 地质构造越多，顶板压力越大十一、冒顶处理及巷道维修的一般原则 先外后里 先支后拆 先下后上 先近后远 先顶后帮第四节、质量标准化n 1、采煤工作面底板松软时怎么办？n 支柱要穿柱鞋，其钻底量要小于100mm。n 2、采煤工作面液压支架有何规定？n 液压支架顶梁与顶板要保持平行支护，其最大仰角要小于7度，液压支架之间不能有明显错架，支架不挤、不咬，架间空隙不得大于200mm。液压支架初撑力不低于规定值80%。n 3、采煤工作面上下顺槽超前支护有何规定？n 上下顺槽煤壁超前20米（距煤壁10米范围内打双排柱，1020米范围内打单排柱。）范围内支架必须加强支护并且完整无缺，炮采高度不低于1.6米，综采不低于1.8米 ，人行道不低于0.7m。n 4、采煤工作面支柱初撑力有何规定？n 单体液压支柱工作面采用阻力测定仪测定，不低于90KN（11.4KPa），超前支护不低于50KN（6.3KPa）。n 5、什么叫迎山角，有何规定？n 在倾斜的采掘工作面，棚腿中心线与顶底板垂线之间向上偏的夹角，叫做迎山角，一般为68度迎1度。n 6、掘进工作面放炮多少米范围内加强支护？n 掘进工作面严禁空顶作业，放炮前靠近迎头 10m以内的支护必须进行加固。n 7、采掘工作面温度有何规定？n 生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26C，超过30C时，必须停止作业。n 8、锚杆安装前有何规定？n 应先检查锚杆孔布置形式、孔距、深度、以及锚杆部件是否符合作业规程要求，不符合规定的要进行处理及更换。n 9、什么叫锚网喷支护？n 联合使用锚杆和金属网加喷混凝土或喷浆的支护。n 10、什么叫石门?n 与煤层走向正交或斜交的岩石水平巷道。n 11、光面爆破的标准是什么？n 1、眼痕率：硬岩不小于80，中硬岩不小于60。2、软岩巷道，周边成型应符合设计轮廓。3、两炮的衔接台阶尺寸：眼深小于3m，不得大于150mm，眼深为5m时，不得大于250mm。4、岩面不应有明显的炮震裂缝。n 12、采煤安全质量标准化矿井必须具备的条件？n 采煤工作面回收率达到规定要求；考核期内采煤工作面无一次3人及以上直接责任的死亡事故检查资料齐全a由每月检查记录b资料保持原始性、真实性、不得有虚假。13、采煤质量标准化月度得分和年度得分如何计算？n 月度矿井采煤安全质量标准化得分各采煤工作面得分之和/采煤工作面个数。n 年度矿井采煤安全质量标准化得分年度内各月采煤安全质量标准化得分之和/12（个月）。14、采煤安全质量标准化分几大项，是什么？n 分十项分别为1质量管理工作。2顶板管理。3工作面支护。4安全出口与端头支架。5回柱放顶。6煤壁机道。7两巷与文明生产。8假顶和煤炭回收。9机电管理。10安全管理。15、采煤工作面泵压系统是怎么规