煤矿生产知识与新技术

1、煤矿生产知识与新技术第1页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四 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第2页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四2.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第3页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四二、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第4页，

2、共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四三、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第5页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四2. 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第6页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四（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

3、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第7页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四图1-1 煤层的总厚度及有益厚度煤层厚度第8页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四图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第9页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第10页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四2. 褶皱构造 煤层及岩层受到水平挤压力后，变

4、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第11页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四断层分类:正断层：岩层断裂后，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移动。第一节煤田地质概述第12页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四图1-5 断层示意图第

5、13页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四图1-6 断距示意图ab-垂直断距 bc-水平断距第14页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第一节煤田地质概述第15页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四（四）常用的煤层分类1. 按煤层倾角分类按倾角分为四类：近水平煤层 45第一节煤田地质概述第16页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四2. 按煤层厚度分类按厚度分为三类：薄煤层 3.5m第一节煤田地质概述第17页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四3. 按煤层稳定性分类煤层稳定性是煤层形态、厚度、结构

6、及可采性的变化程度。按煤层稳定性，可分为：稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层极不稳定煤层第一节煤田地质概述第18页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四矿图基本知识一、矿图的基本知识在采矿设计、施工和生产过程中，需要一套图纸分别反映地形、地物、地下煤层形态、地质构造、矿井巷道与煤层或矿体之间的关系；矿井各种巷道、工作面以及它们之间的关系等，这类图纸称为矿图。矿图投影方法: 正投影和标高投影。第19页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四图1.9 三面正投影关系第20页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四图110 标高投影原理1-大巷; 2-上山

7、; A、B、C-标高点第21页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四二、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第22页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四a. 钻孔柱状图第23页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四b. 地质剖面图第24页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四c煤层底板等高线图第25页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四d地形地质图

8、(a) (b)图120 山岭与湖泊等高线第26页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第27页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四三、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28页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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

9、由一个矿井开采。2.井田：划归一个矿山开采的那部分煤田。第29页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四（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30页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 井田开拓的基本问题第31页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 井田开拓的基本问题二、矿井储量、生

10、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32页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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33页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 井田开

11、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。 第34页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四（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

12、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35页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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36页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 井田开拓的基本问题第37页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 井田开拓的基本问题2阶段内的再

13、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 。第38页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第39页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四（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第40页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第41页，共67页，2022年，5月20日，1

14、4点54分，星期四（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42页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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43页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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

15、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44页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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45页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第46页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 井田开拓的基本问题（三）矿井巷道布

16、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47页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第48页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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

17、及为其服务的巷道） 第49页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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50页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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、综合开拓第51页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四立井开拓第52页，共67

18、页，2022年，5月20日，14点54分，星期四斜井开拓第53页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四平硐开拓第54页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四综合开拓第55页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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

19、，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56页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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57页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四第二节 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58页，共67页，2022年，5月2

20、0日，14点54分，星期四第三节 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、巷道支护强度第59页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四 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

21、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 煤矿生产新技术第60页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四 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

22、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 煤矿生产新技术第61页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四 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 煤矿生产新技术第62页，共67页，2022年，5月20日，14点54分，星期四 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