《煤矿生产技术》ppt课件

1、煤矿消费技术n第一节 煤矿地质根本知识n 一、煤层的埋藏特征n 地壳由岩石构成，岩石按生成缘由分岩浆岩、堆积岩和蜕变岩三大类。 n 煤是由古代植物残体大量堆积，在一定条件下经泥炭、成煤和蜕变作用构成的层状固体可燃矿产。是由堆积岩构成的一种可燃有机岩，是一种重要的能源。n 堆积岩的最大特征是以层状形状存在的。n 1.煤层的顶、底板n 顶板：n 伪顶：炭质泥岩，厚度几厘米至十几厘米，随采随落。n 直接顶：普通为泥岩、页岩和粉砂岩，厚度几米至十几米，有一定稳定性，移架和回柱后能自行垮落，是顶板管理的重要部位。n 根本顶老顶：由砂岩、石灰岩、砂砾岩等岩层组成，厚而巩固，普通不易垮落。n 底板：n 伪底

2、：直接位于煤层之下的薄而脆弱的岩层，多为炭质页岩或泥岩。n 直接底：由泥岩、页岩、粘土岩等组成，支架易插入。n 老底：位于直接底之下的比较巩固的岩层，普通为粉砂岩、砂岩、和石灰岩等。n 2.煤层的厚度n 煤层顶、底板之间的垂直间隔叫煤层的厚度。n 普通按煤层厚度将煤层分为四类：n .薄煤层 1.3mn .中厚煤层 1.3-3.5mn .厚煤层 3.5-6mn .特厚煤层 6mn 煤层厚度变化对采煤任务面平安消费的影响有以下几个方面：n 1当煤层变薄时，支护的尺寸规格、支护方法都要变化来顺应采高，给支护任务带来困难和不平安要素，影响正常消费。n 2当煤层变厚超越了正常采高时，必需留顶煤或留底煤。

3、假设留顶煤，煤质松软或破碎时，给支护呵斥困难，影响支架的稳定性顶煤的垮落；假设留底煤，容易呵斥支架“插底，也影响支架的稳定性。假设煤层瓦斯含量高，留煤丢在采空区，容易使采空区瓦斯积聚超限，对瓦斯管理不利。n 3煤层厚度变化，会使任务面压力分布发生变化，呵斥顶板管理困难，影响平安消费。n 4假设煤层厚度变化很大，还会使原开掘的巷道报废，呵斥更大的经济损失。n 3.煤层的产状要素：产状三要素n 1走向：n 煤层层面上与程度面相交的线为走向线，走向线两端所指的方向就是走向。走向线是一条程度线。n 2倾向：n 在倾斜平面上与走向线垂直向下延伸的直线叫倾斜线，倾斜线的程度投影所指的方向称为倾向不垂直叫伪

4、倾。n 3倾角：n 倾斜层面与程度面之间所夹的最大锐角称为倾角。它反映煤层的倾斜程度。n 按煤层倾角大小不同可将煤层分为4种形状：n a.近程度煤层 80 b.缓倾斜煤层 8-250n c.倾斜煤层 25-450 b.急倾斜煤层 45-900n 二、煤矿常见的地质构造n 原始堆积的煤系地层，普通都是程度或近似程度的，并在一定范围内延续稳定分布。由于后期地壳运动的影响，使岩层的形状发生了变化，甚至产生裂痕和错动，使岩层失去完好性，这些由地壳运动呵斥的岩层的空间形状，称为地质构造。n 普通分为：单斜构造、褶皱构造和断裂构造。n 一单斜构造：n 在一定范围内，煤层或岩层大致向一个方向倾斜，这样的构造

5、形状称为单斜构造。n 单斜构造往往是其他构造形状的一部分，或是褶曲的一翼，或是断层的一盘。n 二褶皱构造：n 岩层煤层受地壳运动程度力的作用发生变形，呈现波状弯曲，但仍坚持了岩层的延续性和完好性的构造形状，叫褶皱构造。其中任何一个弯曲叫褶曲。褶曲是组成褶皱的根本单位。n 褶曲普通有两种形状：背斜和向斜。n 1背斜：中间向上凸起的弯曲。岩层自中心向两侧倾斜。n 其中心部位是老岩层，两翼岩层倾向相背。n (2)向斜：中间向下凹陷的弯曲。岩层自两侧向中心倾斜。n 中心部位是新岩层，两侧是老岩层，两翼岩层倾斜相向。n 褶曲构造对开采的影响：n 1.向斜轴部顶板压力有增大景象，岩石破碎易发生垮落，必需加

6、强支护，否那么容易冒顶；由于埋藏深度大相对而言，因此向斜轴部也是瓦斯较集中的地域，在强大的瓦斯压力和顶板压力作用下，往往容易发生瓦斯突出。n 2.小型褶曲易使煤层厚度产生变化，影响采煤方法变厚需变卦采高或进展分层开采；变薄或特薄时需重掘开切眼。n 三断裂构造：n 岩层受力后遭到破坏，构成断裂，失去了延续性和完好性的构造形状叫断裂构造。n 根据岩层断裂后位移情况，断裂构造又分为裂隙和断层。n 1.裂隙：断裂面两侧岩层没有发生明显位移的构造。n裂隙破碎带是水和瓦斯的良好通道，在破碎带发育的地域，易引起井下水灾；瓦斯涌出量会忽然添加，呵斥瓦斯事故。n 采煤任务面推进时普通应与主要裂隙的走向成200-

7、400的夹角，以减少片帮事故。n 2.断层：断裂面两侧的岩层产生明显位移的构造变动。n 1断层要素：n .断层面：岩层发生断裂位移时，相对滑动的断裂面。n断层面的产状要素有：走向、倾向、倾角。n .断层线：断层面与地面的交线，是断层面在地面的出露线。n .断盘：被断层面分开的两侧岩体。n断层面之上的断盘称为上盘，之下的称为下盘。n .交面线：断层与煤层层面的交线。n .落差与平错:两盘同一岩层相对位移的间隔称为断距；垂直断距称为落差；程度断距为平错。n 2断层的分类：n .按两盘挪动方向分：n 正断层：上盘相对下降，下盘相对上升。n 逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降。n 平移断层：两盘沿断层

8、面作程度方向相对挪动。n .按断层走向与岩层走向的相对关系分：n 走向断层：与岩层走向平行或根本平行。n 倾向断层：与岩层走向垂直或根本垂直：n 斜交断层：与岩层走向斜交n 3对煤矿平安消费的影响：n .断层破碎带是良好水的通道，在水文地质条件复杂的矿井，有能够引起突水事故。n .在断层破碎带附近，容易聚集大量瓦斯，能够会呵斥瓦斯突出事故。n .断层破碎带附近容易引起垮落冒顶事故。n .断层两侧必需留有一定宽度的保安煤柱，呵斥资源损失。n .当煤层遇到断层后，为找到断失煤层会影响掘进任务进展。n 四陷落柱： n 陷落柱是分布在石灰岩地层中，有流动的地下水对石灰岩地层进展溶蚀作用构成的煤层下部分

9、布有岩溶时。n 在陷落柱发育的矿区南方多，煤层遭到破坏，储量减少，巷道和顶板管理困难，并有引发水灾的能够。n 三、矿图知识n 一地形等高线图及特征n 地面上高程相等的点的连线，或程度面与地外表相交得到的交线称为等高线，该等高线在程度面上的投影叫地形等高线。n 根本特征：n 1.在同一等高线上的各点，其高程相等；n 2.等高线必定是一条闭合的曲线，不会中断；n 3.一条等高线不能分叉为两条，不同高程的等高线，不能相交或合并成一条；n 4.等高线越密那么表示坡度越陡，等高线越稀那么表示坡度越缓，等高线间的平距相等那么表示坡度相等；n 5.经过河流的等高线不能直跨而过，应在接近河岸时折向上游，至河底

10、时再折向下游，逐渐分开河岸；n 6.等高线经过山脊时与山脊脊线成正交，并凸向低处；等高线过山谷线时，和山谷线成正交，凸向高处。n 典型地貌的等高线8565452580901002468 2468山地山岗盆地凹坑山脊山谷n 二煤层底板等高线图n 煤层底板与具有一定高程的程度面相交，所得到的交线，就是煤层底板等高线。其投影在程度面上所得到的图形，就是煤层底板等高线图。它是反映煤层空间形状和构造变动的重要地质图件，是煤矿设计、消费、储量计算的根底。n 根据煤层底板等高线可确定煤层的产状要素：等高线延伸方向就是煤层的走向，倾向与走向垂直，并指向标高值低的方向。 表示煤层的产状要素。n 地质构造在底板等

11、高线图上的表现方式有：n 褶曲构造：等高线凸向高处为向斜；等高线凸向低处为背斜。n 断层：正断层等高线中断缺失；逆断层等高线在交面线之间为重叠区。n 三几种主要矿图及作用n 1.井上、井下对照图n 了解地面与井下巷道和任务面之间的对应关系。用于规划地面建立和地下开采设计，确定由于井下开采所引起的地表塌陷范围以及处理矿井防、排水等问题。n 2.采掘工程平面图n 内容：井下采掘工程情况；煤层情况；构造情况。n 作用：了解和分析采掘工程情况；了解地质构造情况；进展采掘工程量计算；了解井下各种巷道和硐室的方向、位置、标高、空间关系等；利用其绘制其他矿图。n 3.通风系统图n 4.井下避灾道路图n 5.

12、供电系统图和井下电气设备布置图n 6.主要巷道平面布置图n第二节 矿井开辟方法n 一、井巷称号及分类n 煤矿消费需求开掘从地面到任务面的一系列巷道，统称井巷。n 根据巷道的用途、效力范围不同把巷道分为开辟巷道、预备巷道、和回采巷道三种：n 一开辟巷道n 为井田开辟或为全矿井、一个程度或假设干采区效力而开掘的根本巷道称为开辟巷道。包括：井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷或总回风道、主要风井。n 二预备巷道n 为预备采区而掘进的主要巷道称为预备巷道。n 采区上、下山：位于开采程度以上，为一个采区效力的倾斜巷道称为采区上山；位于开采程度以下，为一个采区效力的倾斜巷道称为采区下山。安装运输机

13、的叫运输上山；铺设轨道的叫轨道上山。n 主要上、下山：效力于一个开采程度的倾斜巷道。n 采区车场：采区上山或采区下山与区段平巷或大巷衔接的一组巷道和硐室称为采区车场。n 三回采巷道：仅为采煤任务面消费效力的巷道。如：上下顺槽、开切眼等。n 区段运输平巷下顺槽：主要用于运煤的区段平巷。n 区段回风平巷上顺槽：主要用于回风的区段平巷。n 开切眼：沿采煤任务面始采线掘进，以供安装采煤设备的巷道。n 二、矿井开辟方式n 矿井开辟巷道在井田内的布置方式称为矿井开辟方式。主要有：斜井开辟、立井开辟、平硐开辟、综合开辟。n 一斜井开辟：是利用倾斜巷道从地面进入地下，并经过一系列巷道进入煤层的一种开辟方式。n

14、 斜井倾角主要根据其配备的提升设备确定，普通情况下：串车提升时，250;箕斗提升时，200350；带式保送机提升时，170，无极绳提升时，100。n 现阶段常用的斜井开辟方式有两种：片盘斜井开辟、斜井单程度分区式开辟。片盘斜井开辟n 1片盘斜井开辟n 片盘斜井开辟是斜井开辟的一种最简单的方式。它是将整个井田沿倾斜方向按一定标高划分成假设干个阶段，每个阶段倾斜宽度布置一个采煤任务面。n 1.优点：初期工程量小，技术配备简单，建井工期短，出煤快，投资少，井筒沿煤层掘进，容易施工。n 2.缺陷：每个阶段最多只能布置两个任务面矿井消费才干，阶段效力年限短，井巷维护条件差。n 3.适用条件：适用于煤层埋

15、藏稳定，地质构造简单，井田走向长度较短，煤层埋藏不深，井型不大的矿井。n 2斜井单程度分区式开辟n 斜井从井田走向中央开掘，进入煤体后，由一个开采程度开采整个井田。在井田倾斜长度不大的缓倾斜煤层开采中运用较多。n 二立井开辟n 立井开辟是指主、副井均为立井的开辟方式。除井筒方式外，其他开辟巷道布置与斜井一样。常用的是多程度或单程度分区式开辟方式。n 1.优点：井筒短、提升速度快、提升才干大；井筒通风阻力小并且容易维护。n 2.缺陷：井筒开掘需求的设备多，掘进速度慢，井筒配备复杂，基建投资大。n 3.适用条件：顺应性很强，不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等地质条件的限制。立井开辟方式n 三平硐开辟

16、 n 是利用程度巷道由地面直接进入煤层的一种开辟方式。普通分为：走向平硐、垂直平硐、斜交平硐。n 1.优点：投资少，占用设备少，施工技术简单，出煤快，矿井开辟、运输、排水等系统简单。n 2.缺陷：受地形条件的限制。n 3.适用条件：只适宜于山岭起伏的地域。n 四综合开辟n 将立井、斜井、平硐等任何两种或两种以上的开辟方式的组合称为综合开辟。平硐开辟方式综合开辟方式n 三、采区消费系统n 1.运煤系统。n 2.运料与排矸系统。n 3.通风系统。采区变电所和绞车房要实行独立通风。n 4供电系统。n 井下消费布置表示图:井下消费布置表示图:n第三节 采煤方法n 采煤方法：采煤系统与采煤工艺在时间和空

17、间上的相互配合。n 采煤工艺：在采煤任务面内按照一定的顺序完成落煤、装煤、运煤、顶板支护和采空区处置各项工序的方法及其配合。n 采煤系统：回采巷道的掘进普通是超前于回采任务进展的。它们之间在时间上的配合以及在空间上的相互关系。n 回采任务的根本工序：落煤、装煤、运煤。n 回采任务的辅助工序：任务面支护、采空区处置、移置保送机及采煤设备等。n 一、采煤方法的选择原那么及影响要素n 一选择采煤方法的原那么n 1.平安n 2.经济n 3.煤炭采出率高n 二采煤方法选择的影响要素n 1.地质要素n 2.技术要素n 3.经济与管理要素n 二、壁式体系采煤法n 普通以长壁任务面采煤为其主要标志，产量约占我

18、国煤炭产量的95%以上。n 随着煤层厚度及倾角的不同,对于薄及中厚煤层，普通按煤层全厚一次采出，即整层开采；对厚煤层，可分为假设干等厚2-3m的分层进展开采，即分层开采，也可采用放顶煤开采。n 根据煤层不同倾角、按采煤任务面推进方向，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法两种类型。n 1.薄及中厚煤层单一长壁采煤方法n a走向长壁 b倾斜长壁仰斜 c倾斜长壁俯斜n 单一长壁采煤法是我国采用最为普遍的一种采煤方法。n薄及中厚煤层单一长壁采煤方法n 单一长壁采煤法是我国采用最为普遍的一种采煤方法。 n (a) 走向长壁 b倾斜长壁仰斜 c倾斜长壁俯斜 n 2.厚煤层分层开采的采煤方法n 分层采煤法可

19、分为：倾斜分层、程度分层、斜切分层三种。n 分层的回采有下行式和上行式两种顺序。n 下行式：先采上部分层，然后依次回采下部分层的方式称为下行式；n 上行式：先采最下分层，然后依次回采上部分层的方式称为上行式。n 当用下行式回采顺序时，可采用垮落或充填法来处置采空区。n 采用上行式回采顺序时，那么普通采用充填法。n 常用的分层采煤法主要有以下三种：n 1倾斜分层下行垮落采煤法n 倾斜分层下行垮落采煤法巷道布置平、剖面图：n 倾斜分层下行垮落走向长壁采煤法n 壁式体系采煤法的主要特点：n 1突出通常具有较长的采煤任务面长度，普通在80-250m。n 2在采煤任务面两端至少各有一条回采巷道，至少两个

20、平安出口，也有利于通风和运输。n 3随着采煤任务面的推进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为剧烈。n 4采煤任务面可分别用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破、装煤，用与采煤任务面相平行铺设的刮板保送机运煤，用支架支护空间，用放顶垮落法或充填法处置采空区。n第四节 采煤工艺n 采煤工艺：在采煤任务面内按照一定的顺序完成落煤、装煤、运煤、顶板支护和采空区处置各项工序的方法及其配合。n 一、爆破采煤工艺简称炮采n 爆破采煤工艺又称炮采，其特点是：爆破落煤、爆破及人工装煤、机械化运煤、用单体支柱或金属摩擦支柱支护任务空间顶板、人工回柱放顶。n 一爆破落煤n 由打眼、装药、填炮泥、联炮线及爆破等工序组成。n

21、1.炮眼布置n 炮眼布置普通有：单排眼、双排眼、三排眼。n 按炮眼位置普通分为：n 底眼：起掏槽眼的作用。n 中间眼：进一步扩展底眼掏槽。n 顶眼：将煤层沿顶板崩落而不留顶煤。n 炮眼的深度：取决于任务面的循环进度，普通为1.0-1.2M，最大可达2.0M。n 炮眼的角度：炮眼与煤壁的程度夹角普通为500-800，煤硬时取小值，煤软时取大值，最大可取900；普通上排眼要有50-100的仰角，下排眼要有100-200的俯角。n 2.装药、连线与爆破n 装药：装药量普通根据顶板岩性、煤层软硬程度、炮眼深度位置等条件来确定。底眼普通150-600g，顶眼与腰眼可适当减量。n 规定：炮眼深度小于0.6

22、m，不准装药放炮。n 连线：连线方式普通采用串联。n 爆破：每次爆破的炮眼数目根据顶板稳定性、保送机的运输才干及任务面的平安情况而定。爆破顺序运用较多的是先顶眼后底眼。n 二装煤与运煤n 1.爆破装煤：利用爆破时的爆破力，将煤炭自动抛入刮板保送机内，称为爆破装煤。爆破装煤率普通可达31%-37%。n 2.人工装煤：爆破后装不到保送机上的煤，由人工装到保送机上。人工装煤劳动强度大、效率低，是炮采的最大缺陷。n 3.运煤：n 自重运输：倾角大于250时铺设溜槽，靠煤的自重溜煤。n 用刮板保送机运输。n 规定：刮板保送机严禁乘人。用刮板保送机运送物料时，必需有防止顶人和顶倒支架的平安措施。n 三任务

23、面支护n 1.任务面支护采用单体液压支柱和铰接顶梁、摩擦金属支柱和铰接顶梁支护。n 2.支架的布置方式主要有：正悬臂和倒悬臂两种n 3.铰接顶梁的布置方式有：齐梁式与错梁式。n 4.当任务面周期来压时，应采用特种支架对任务面加强支护。如：丛柱、密集支柱、斜撑、切顶墩柱、抬棚、木垛等。n 初次来压、周期来压n 初次来压-根本顶第一次断裂垮落，从而导致采面来压的景象。n 周期来压-随着任务面的不断推进，根本顶周而复始地垮落，而引起的采面周期性来压的景象。n 最大控顶距与最小控顶距的差就是放顶步距，即一个循环进度的间隔。n 一个循环的标志是:回柱放顶。正悬臂倒悬臂n 四采空区处置n 随着任务面的不断

24、推进，顶板悬露面积越来越大，为了任务面的平安及正常消费，必需对采空区进展及时处置。最常用的是全部垮落法。n 第五十六条及第五十七条规定：n 采煤任务面必需及时回柱放顶或充填，控顶距超越作业规程规定时，制止采煤。用垮落法控制顶板，回柱后顶板不跨落、悬顶间隔超越作业规程的规定时，必需停顿采煤，采取人工强迫放顶或其他措施进展处置。n 采煤任务面初次放顶及收尾时，必需制定平安措施。n 放顶人员必需站在支架完好，无崩绳、崩柱、甩钩、断绳抽人等危险的平安地点任务。回柱放顶前，必需对放顶的平安任务进展全面检查，清理好退路。回柱放顶时，必需指定有阅历的人员察看顶板。n 支护与回柱放顶两工序平行作业时，应错开一

25、定间隔，普通回柱放顶应滞后1015m的间隔。n 移保送机与放顶工序为防止干扰，最好不在同班完成。如必需在同班时，应错开2h以上时间。n 二、普通机械化采煤工艺简称普采n 一任务面布置：n 采煤工艺的特点：滚筒式采煤机或刨煤机采煤，可弯曲刮板保送机运输，任务面支护采用单体液压支柱和铰接顶梁配套或摩擦式金属支柱与铰接顶梁配合，人工放顶处置采空区。单体液压支柱支护的为高档普采。n 二采煤工艺n 1.破煤和装煤n 普采任务面的破煤与装煤都是由采煤机来完成的。采煤机割煤时骑在保送机上，以保送机两侧作导轨，沿任务面上下往复运转，割下的煤靠弧形档煤板装入保送机中。n 采煤机的割煤方式有：单向割煤和双向割煤两

26、种。n 进刀方式：普通采用斜切进刀方式。n 2.运煤、任务面支护、采空区处置的方法与炮采的方法根本一样。n 采煤任务面刮板保送机必需安设能发出停顿和启动信号的安装，发出信号点的间距不得超越15m。n 三、综合机械化采煤工艺简称综采n 1.特点：破煤、装煤、运煤、支护和采空区处置全部工序都实现了机械化，根本上杜绝了顶板事故，消费更加平安，产量和效率显著提高。n 2.主要设备：n 大功率双滚筒采煤机、可弯曲保送机、整体自移式液压支架、端头支架等。n 辅助设备有：乳化液泵站、转载机、可伸缩胶带保送机、挪动变电站等。n 液压支架是综采任务面的主要标志。n 液压支架有三种类型：支撑式、掩护式、支撑掩护式

27、。n 3.割煤、进刀方式与普采根本类似。n 综采一个循环的标志是移架。n 四、综采放顶煤采煤法n 放顶煤采煤法是沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部，布置一个采煤任务面，利用矿山压力，将任务面顶部煤层在任务面推进过后破碎冒落，并将冒落的顶煤予以回收的一种采煤方法。与“高落式开采厚煤层本质上是一样的。n 1.支架型式n 带放煤天窗的掩护式支架。n 带放煤插板的支撑式掩护支架。n 2.分类n 预采顶分层放顶煤采煤法。n 预采中分层放顶煤采煤法。n 整层开采放顶煤采煤法。n 分段放顶煤采煤法。煤层厚度超越几十米乃至上百米时，分为假设干分段开采。n 3.优点和适用条件：n 优点：可大大添加一次开采的

28、厚度；简化巷道布置，减少巷道掘进任务量；提高采煤工效；降低吨煤消费费用。n 适用条件：煤层厚度为5-20m或更厚的煤层；煤质比较松软易冒落，冒落块度不大的煤层；顶板容易垮落的煤层。n 对回采和顶板控制的有关规定n 1.一个采区内同一煤层不得布置3个含3个以上采煤任务面和5个含5个以上掘进任务面同时作业。n 2.采煤任务面必需至少坚持两个畅通的平安出口，一个通到回风巷道，另一个通到进风巷道。采煤任务面一切平安出口与巷道衔接处20m范围，必需加强支护，巷道高度：综采任务面不得低于1.8m，其他任务面不得低于1.6m。n 3.采煤任务面必需按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。n 4.采煤任务面必

29、需及时回柱放顶或充填，控顶距超越作业规程规定时，制止采煤。用垮落法控制顶板，回柱后顶板不跨落、悬顶间隔超越作业规程的规定时，必需停顿采煤，采取人工强迫放顶或其他措施进展处置。n 5.采用综采采煤时，应遵守以下规定：n 1倾角大于150时，液压支架必需采取防倒、防滑措施；倾角大于250时，必需有防止煤矸窜出刮板保送机伤人的措施。n 2液压支架必需接顶；顶板破碎时必需超前支护。n 3采煤机采煤时，必需及时移架；悬顶间隔超越规定或发生冒顶、片帮时，必需停顿采煤。n 4严厉控制采高，严禁采高大于支架的最大支护高度。当煤层变薄时，采高不得小于支架的最小支护高度。n 5当采高超越3m或片帮严重时，液压支架必需有护帮板，防止片帮伤人。n 6.