第五章 煤矿开采安.ppt

1、2020年7月26日2时31分,1,煤 矿 开 采 安 全,龙煤培训中心 李洪臣,2020年7月26日2时31分,2,煤矿开采安全 矿井开拓,一、原煤储量的分级和分类 矿井储量指井田范围内可采煤层的全部储量。 (一)根据勘探程度将储量分级分类 为了说明不同块段煤层地质情况被查明的程度，常将储量划分 成不同的级别，同一级别的储量，代表的勘探程度相同。储量分A、 B、C、D 4级。 根据工业要求、开采条件以及储量被查明的程度，矿井的储量 分为以下几类： 可采储量 工业储量 能利用的储量 设计损失量 矿井地质储量 远景储量 尚难利用的储量,2020年7月26日2时31分,3,煤矿开采安全 矿井开拓,

2、矿井地质储量：矿井技术边界范围内的全部煤炭储量。 能利用的储量：在目前经济技术条件下能够开采的储量，A、B、C、D级储量的和， 也叫平衡表内储量。 尚难利用的储量：目前经济技术条件下尚不能够开采的储量，平衡表外储量。 工业储量：A、B、C级储量和，是矿井设计的资源依据。工业储量中预计可以采出来的煤量为可采储量，预计不可以采出来的煤量为设计损失量。 远景储量：D级储量，因勘探程度不够，不能作为矿井设计的依据。 可采储量与工业储量之间的关系： Zk=(Zg一P)C,2020年7月26日2时31分,4,煤矿开采安全 矿井开拓,(二)煤、泥炭地质勘查规范的储量分级分类 2003年3月1日起实行的地质矿

3、产行业标准DZ T02152002煤、泥炭地质勘查规范，对煤炭 资源储量分类及类型条件、储量估算等作了新的划 分和规定。依照该规范，煤炭储量按可行性评价阶段 分为概略研究、预可行性研究和可行性研究储量；从 经济意义上分为经济的、边际经济的、次边际经济的、 内蕴经济的和经济意义未定的基础储量；从地质可靠 程度上分为探明的、控制的、推断的、预测的储量 表511 固定矿产资源储量分类表,2020年7月26日2时31分,5,煤矿开采安全 矿井开拓,2020年7月26日2时31分,6,煤矿开采安全 矿井开拓,1探明的煤炭储量分类 (1)可采储量(111)：探明的经济基础储量的可采部分。 (2)探明的(可

4、研)经济基础储量(1llb)：同(111)的差别在于本 类型是用未扣除设计、采矿损失的数量表述。 (3)预可采储量(121)：同(111)的差别在于本类型只进行了预 可行性研究，估算的可采储量可信度高，可行性评价结果的可信 度一般。 (4)探明的(预可研)经济基础储量(121b)：同(121)的差别在 于本类型是用未扣除设计、采矿损失的数量表述。 (5)探明的(预可研)边际经济基础储量(2M11)：勘查工作程度 已达到勘探阶段的工作程度要求。 (6)探明的(预可研)边际经济基础储量(2M21)：同(2M11)的 差别在于本类型只进行了预可行性研究，估算的基础储量可信度 高，可行性评价结果的可信

5、度一般。,2020年7月26日2时31分,7,煤矿开采安全 矿井开拓,(7)探明的(可研)次边际经济资源量(2S11)：勘查工 作程度已达到勘探阶段的工作程度要求。 (8)探明的(预可研)次边际经济资源量(2S21)：同 (2s1I)的差别在于本类型只进行了预可行性研究，资 源量估算可信度高，可行性评价结果的可信度一般。 (9)探明的内蕴经济资源量(331)：勘查工作程度已达 到勘探阶段的工作程度要求。但未做可行性研究或预可 行性研究，仅做了概略研究，经济意义介于经济的至次 边际经济的范围内，估算资源量可信度高，可行性评价 可信度低。,2020年7月26日2时31分,8,煤矿开采安全 矿井开拓

6、,2控制的煤炭储量分类 (1)预可采储量(122)：勘查工作程度已达详查阶段的工作程度要求，预 可行性研究 结果表明开采是经济的，估算的可采储量可信度较高，可行性评价结果的 可信度一般。 (2)控制的经济基础储量(122b)：同(122)的差别在于本类型是用未扣 除设计、采矿损失的数量表述的。 (3)控制的边际经济基础储量(2M22)：勘查工作程度达到了详查阶段的 工作程度要求，预可行性研究结果表明，在确定当时开采是不经济的，但 接近盈亏边界，待将来技术经济条件改善后可变成经济的。 (4)控制的次边际经济资源量(2S22)：勘查工作程度达到了详查阶段的 工作程度要求，预可行性研究表明，在确定当

7、时开采是不经济的，需大幅 度提高矿产品价格或大幅度降低成本后，才能变成经济的。 (5)控制的内蕴经济资源量(332)：勘查工作程度达到了详查阶段的工作 程度要求。未做可行性研究或预可行性研究，仅做了概略研究，经济意义 介于经济的至次边际经济的范围内，估算的资源量可信度较高，可行性评 价可信度低。,2020年7月26日2时31分,9,煤矿开采安全 矿井开拓,3推断的煤炭储量及概念 推断的内蕴经济资源量(333)：勘查工作程度达到了普查阶段的工作程度 要求。未做可行性研究或预可行性研究，仅做了概略研究，经济意义介于经济 的至次边际经济的范围内，估算的资源量可信度低，可行性评价可信度低。 4预测的资

8、源量(334)? 勘查工作程度达到了预查阶段的工作程度要求。在相应的勘察工程控制范 围内，对煤层层位、煤层厚度、煤类、煤层产状、构造等均有所了解后，所估 算的资源量。预测的资源量属于潜在煤炭资源，有无经济意义尚不确定。 煤、泥炭地质勘查规范中的储量分类更加强调了煤炭资源开发的可行 性研究、资源经济利用价值和资源地质勘查工作可靠程度，更有利于煤炭资源 储量的合理开发及经济评价。2003年3月以后进行的煤田地质勘查工作，都 是以煤、泥炭地质勘查规范在地质勘察报告中提交煤炭资源各级各类储量 的。2003年以前按旧的分级分类法提交的煤田(或井田)储量，要对照煤、 泥炭地质勘查规范对各类储量作相应地换算

9、。,2020年7月26日2时31分,10,煤矿开采安全 矿井开拓,二、矿井生产能力和服务年限 (一)矿井生产能力 矿井生产能力亦称井型，是指矿井设计的年产量，单位为： kta、Mta或万ta。我国矿井按其生产能力的大小分为三 类： 大型：120、150、180、240、300及以上(Mt a)； 中型：450、600、900(kta)； 小型：90、150、210、300(kta)。 选择矿井生产能力时，应该在国家能源方针的指导下，根据 国民经济发展的需要，充分考虑地区经济发展的特点，给合井 田尺寸和矿井储量，以及开发技术条件、装备水平和安全生产 的要求等权衡确定。,2020年7月26日2时3

10、1分,11,煤矿开采安全 矿井开拓,(二)矿井服务年限 矿井服务年限指矿井从投产到转产的年限。确定矿井生产能力时 必须保证矿井有合理的服务年限，也就是说矿井服务年限要与矿井生 产能力相适应。大型矿井的服务年限应当长，中、小型矿井的服务年 限则不宜过长。 矿井生产能力与服务年限之间有密切关系，可用下式表示： T=ZkAK 式中Z。矿井可采储量(万t)； T矿井设计的服务年限(a)； A矿井设计的生产能力(万ta)； K-储量备用系数。 考虑储量备用系数的原因：投产后矿井生产能力被突破；地质构造 造成的煤柱损失；风化带及小窑对煤层的破坏；矿井采出率达不到设计要求。 计算水平和采区的服务年限时也要考

11、虑储量备用系数。,2020年7月26日2时31分,12,煤矿开采安全 矿井开拓,三、井田内的划分 煤田划分为井田后，每一个井田的范围仍然比较大，还需 要把井田划分为许多更小的部分，以便有计划按照一定顺序进 行开采。 (一)井田划分为阶段和水平 1、单水平开拓:是用一个开采水平把井田沿倾斜划分为两个 阶段。在水平以上的阶段，采 出的煤炭向下运到开采水平，称为上山阶段；在水平以下的阶 段采出的煤炭向上运到开采 水平，称为下山阶段。 2、多水平开拓：是用两个以上开采水平开采整个井田，一 般用于煤层倾角、范围较大的井田。,2020年7月26日2时31分,13,煤矿开采安全 矿井开拓,(二)阶段内的布置

12、 阶段范围内的面积还相当大，不能直接布置采煤工作面，还必须再划 分为更小的块段。 1分区式：在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干块段，每一块段 称为采区。采区有独立的运输系统和通风系统。 分区式布置多用走向长壁采煤法开采。 2分段式：在阶段范围内，沿煤层的倾斜方向将煤层划分成若干个走 向条带，每个条带布置一个采煤工作面，称为分段。 3分带式：分带：在阶段内不划分采区，沿煤层走向划分成若干个倾 斜条带，每个条带布置12个采煤工作面，称为分带。在分带内，采煤 工作面沿煤层倾斜方向(仰斜或俯斜)连续推进，即由阶段的下部边界向上 部边界或者由阶段的上部边界向下部边界连续推进。 分带式布置多用倾斜长壁采

13、煤法开采。,2020年7月26日2时31分,14,煤矿开采安全 矿井开拓,四、矿井开拓 (一)巷道的种类 矿井巷道按井巷和水平面夹角不同，巷道可分为垂直巷道、水平巷道和倾 斜巷道等；按照作用和服务范围的不同，巷道分为开拓巷道、准备巷道和回采 巷道等。 1开拓巷道 为全矿井、一个水平或两个以上采区服务的巷道称为开拓巷道。主要包括： 井硐、井底车场、石门、运输大巷、回风大巷等。 2准备巷道 为一个采区内的一个或几个采煤工作面和掘进工作面服务的巷道和硐室称 为准备巷道。主要包括：采区上(下)山、采区车场、采区煤仓、区段石门等。 3回采巷道 直接为一个采煤工作面服务的巷道称为回采巷道。主要包括：区段运

14、输平 巷、区段回风平巷、开切眼等。,2020年7月26日2时31分,15,煤矿开采安全 矿井开拓,2020年7月26日2时31分,16,煤矿开采安全 矿井开拓,(二)开拓方式 1平硐开拓 在山岭和丘陵地区，可以直接从地表用水平大巷进行开拓。 2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。在埋藏较浅的缓斜煤层中，可以用斜井开拓。 3立井开拓 当井田埋藏很深，如果用斜井开拓，则井筒长度过大，维护 比较困难，井筒的提升能力除用胶带输送机外将受到限制。或 者，煤层埋藏虽不很深，但上覆岩层中有很厚的流砂层或表 土，开凿斜井困难时，也不宜采用斜井开拓。开采急倾斜煤层 时，由于水平数

15、目较多，石门过长，同样，不宜用斜井。在上 述情况下，可以采用立井开拓。,2020年7月26日2时31分,17,煤矿开采安全 矿井开拓,4综合开拓 在某些条件下，如为了充分利用地形，或考虑 煤层埋藏深浅等特点，避免大量提前投资，或单纯 用一种开拓方式在技术上和经济上不够合理时，可 采用综合开拓。 (三)开采顺序 开采顺序包括井巷的开掘顺序和煤层的开采顺 序。 即“由浅到深、由上至下；采区前进、区内后退”。,2020年7月26日2时31分,18,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,第二节巷道掘进与支护 一、破岩 破岩的方法有两种：钻爆法和机械破岩。 (一)巷道断面形状与尺寸 巷道断面形状主要是根据巷道的

16、服务年限、岩 层的物理力学性质、矿山压力的大小和方向、选择 的支护方式和支架材料决定，以利于开掘和支护为 原则。 一般情况下开拓巷道不得低于20m，准备巷 道不得低于18m，回采巷道不得低于16 m。,2020年7月26日2时31分,19,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,规程规定： 1巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设 备安装、检修、施工的需要，并符合下列要求： (1)主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于2.0 m。 (2)采区(包括盘区)内的上山、下山和平巷的净高不得低于 2.0 m，薄煤层内的不得低于18 m。 采煤工作面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断面或 净高

17、，由煤矿企业统一规定。 巷道断面的设计，必须按支护最大允许变形后的断面计算。,2020年7月26日2时31分,20,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,(二)钻眼机具 掘进巷道所需的炮眼全部采用机械钻 眼，钻凿炮眼所使用的机械通常有凿岩机和 电钻两大类。凿岩机是井巷掘进时在岩石工 作面用来钻凿炮眼的机械工具，它所使用的 动力是压缩空气，故在煤矿上一般把它叫做 风钻。凿岩机分气腿式、向上式、道轨式等 几种。,2020年7月26日2时31分,21,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,(三)工作面炮眼布置 取得良好爆破效果的途径：正确布置工作面炮 眼；合理确定爆破参数；选用适宜的炸药；改进爆破 技术。 1掏槽眼

18、 掏槽眼的作用是首先在工作面上将某一部分岩石 破碎并抛出，在原来只有一个自由面的基础上崩出第 二个自由面来，为其他炮眼的爆破创造有利条件，以 提高破岩效率。 按照掏槽眼的方向不同，掏槽方式可分为斜眼掏 槽、直眼掏槽、混合掏槽三类。,2020年7月26日2时31分,22,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,2其他炮眼布置 (1)辅助眼：掏槽眼以外布置辅助眼进行 扩槽。 (2)周边眼：控制巷道成型的炮眼。一般 在巷道的轮廓线上布置周边眼，硬岩可布置 在轮廓线以外，与轮廓线外接；软岩可布置 在轮廓线以里，与轮廓线内切。,2020年7月26日2时31分,23,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,(四)光面爆破 光

19、面爆破：是通过合理选择爆破参数，使爆破 后的巷道成型规整，减少超挖和欠挖，最大限度的 保持了围岩的自身强度，从而增强了围岩的自承能 力，有利于安全施工和永久支护的安全使用，为井 巷工程推广锚喷支护创造有利条件。 光爆标准：眼痕率(光爆后可见眼痕的炮眼个 数与不包括底板的周边眼总数的比值)不小于50 ；岩壁超挖尺寸应不大于150 mm，欠挖尺寸不 超过质量标准的要求；围岩不出现明显的炮震裂隙。,2020年7月26日2时31分,24,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,二、巷道支护 (一)巷道支护的基本原理 提高围岩强度，控制围岩应力. (二)巷道支护的类型 1支撑式支架 支撑式支架是直接支撑岩体的支护

20、方式。这种 支护方式分为棚式支架和石材整体式支架。 棚式支架一般分木支架、金属支架和钢筋混凝 土支架。,2020年7月26日2时31分,25,煤矿开采安全 巷道掘进与支护, 规程规定： (1)掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10 m内的支护，在爆破前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行修复，之后方可进入工作面作业。修复支架时必须先检查顶、帮，并由外向里逐架进行。 在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支护或其他措施。 在坚硬和稳定的煤、岩层中，确定巷道不设支护时，必须制定安全措施。 (2)支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性金属支架应用金属拉杆，并用机械或力矩

21、扳手拧紧卡缆。支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。巷道砌碹时，碹体与顶帮之问必须用不燃物充满填实；巷道冒顶空顶部分，可用支护材料接顶，但在碹拱上部必须充 填不燃物垫层，其厚度不得小于05 m。 (3)更换巷道支护时，在拆除原有支护前，应先加固临近支护，拆除原有支护后，必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护，必要时还应采取临时支护措施。在倾斜巷道中，必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。,2020年7月26日2时31分,26,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,2补强式支架 补强式支架是补强岩体，利用围岩本身强度来 维护巷道的支护方式。这种支护方式主要有锚杆支 护、喷射混凝土支护、喷浆支护和锚索、

22、锚喷支护 等。 (1)锚杆支护 锚杆支护原理： 加固拱(挤压组合拱)作用 悬吊作用 组合梁作用,2020年7月26日2时31分,27,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,(2)喷射混凝土和喷浆支护 喷射混凝土和喷浆支护的作用原理： 结构作用(加固、组合)。喷层具有良好的物理力学性 能，抗压强度较高，因此能起到结构支撑作用。同时由于喷层 具有一定的柔性，可以产生一定变形。 封闭作用。喷层封闭了围岩表面，完全隔绝了空气、水与 围岩的接触，有效地防止风化作用所造成的围岩破坏和剥落。 充填作用。喷射混凝土以很高的速度射入岩体张开的节理 裂隙，把松动的岩块粘结、充填起来，产生粘结作用，大大提 高了围岩的整体性

23、和强度。 喷射混凝土在一定程度上改善了围岩的应力状态。围岩由二 向应力状态转化为三向应力状态。,2020年7月26日2时31分,28,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,(三)锚杆支护施工质量管理 1锚杆施工质量要求（如表5-2-1） 2煤巷锚网支护安全管理 (1)严格贯彻执行有关锚网支护的规定，建立健全煤巷锚网支护 管理制度，完善安全技术管理体制。 (2)根据现有技术条件及工程质量可靠性，为确保巷道支护安全 有效可靠，锚杆、锚固剂质量，以及锚杆问排距严格按照设计控制。 (3)任何断面形状的巷道，其两肩部锚杆必须布置成与水平方向 成一定角度的斜向锚杆。 (4)煤巷锚杆必须实施快速安装，并达到一定的预

24、紧力。自搅拌 树脂锚固剂之时起，58 min内必须达到设计锚固力的60以 上，现场锚固力检验应至少进行一次锚杆快速安装及快速承载检 验。,2020年7月26日2时31分,29,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,(5)为确保锚杆实现快速安装和提高预紧效果，每孔锚杆眼 至少使用1块超快速(CK)锚固剂，凝胶时间为30 s(10 s)。 推荐使用单向左旋无纵筋等强度螺纹钢杆体，塑料阻尼螺帽或 穿销力矩螺帽，淘汰背帽搅拌、人工拧紧安装方式。顶(拱)部 锚杆的打眼安装应完全使用单体锚杆钻机或机载锚杆钻机完 成，不得使用煤电钻打眼安装，以确保搅拌及安装扭矩。 (6)树脂锚固剂除按要求进行正常检验外，还应进行不

25、定期 现场抽检，直接从使用单位抽取样品进行检验，并通报检验结 果，严禁各单位使用不合格或过期锚固剂。 (7)煤巷锚网作业现场距工作面200 m以内必须备有510 架备用棚及相应的复合支护材料，以备改变支护方式和抢险之 需。 (8)所有煤巷锚网支护工作面必须掌握锚索支护技术，以便 对特殊部位采用中深孔复合锚固方式。巷道跨度大于5 m以及 综采切眼、交岔点、硐室等必须采用锚网、锚索联合支护。,2020年7月26日2时31分,30,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,(9)对于断层破碎带、煤质松软区、地质构造变化带、地应力异常 区、动压影响区等围岩支护条件复杂区域，必须采取加密锚杆、全长 锚固、锚索锚固、

26、点柱及架棚等强化支护措施。正常锚网作业时，如 遇“放煤炮”，顶底板及两帮移近量显著增加、围岩层(节)理发育、突 发性片帮掉渣、巷道不易成型、钻眼速度异常、顶板淋水等异常情况 时，应立即停止作业，采取强化支护措施后方可继续作业。作业现场 的任何人员，在认为情况异常时，有权制止违章指挥和违章作业，可 自行撤离现场或拒绝进入现场，并及时向有关部门汇报。 (10)煤巷锚网支护长距离掘进超过一定长度(2 000 m)时，必须 实施中问贯通，以改善通风、运输条件和提高抗灾变能力。 (11)严格执行事故汇报制度。煤巷锚网支护工作面如发生冒顶(片 帮)事故，无论是否造成人员伤亡，均必须向调度室汇报，以便及时

27、组织处理，分析原因，采取针对性措施，防止同类事故重复发生。,2020年7月26日2时31分,31,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,(四)喷射混凝土施工质量管理 1喷射混凝土的原材料及其配比 水泥：水泥的品种和规格应根据巷道支护工程的要求、水泥 对所选用速凝剂的适用性，以及市场供应条件而定。应优先选 用普通硅酸盐水泥，水泥标号一般不得低于325号。 砂子：应采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数应大于 25，含水率宜控制在57，含泥量不得大于30%。细砂 会增加喷射混凝土的干缩变形，过细的粉砂会产生大量的粉尘。 石子：应采用坚硬耐久的鹅卵石或碎石，粒径不应大于15 mm。 水：凡能饮用的自来水及洁净的

28、天然水都可作为喷射混凝土 混合用水。,2020年7月26日2时31分,32,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,速凝剂：按成分可分为以铝酸盐和碳酸盐为主和以水玻璃为主 两大类；按形状可分为粉状和液状两类。速凝剂能使喷射混凝土 凝结速度快、早期强度高、后期强度损失小、干缩变形增加不大、 对金属腐蚀小、在低温(5左右)下不致失效。 配合比：既要满足支护结构对喷射混凝土的物理力学性能方 面的要求，又要考虑喷射混凝土施工工艺方面的要求，使喷射混 凝土具有足够的抗压、抗拉、粘结强度，且喷射混凝土收缩变形 值保持最小，喷射作业时的回弹率也最低。 水泥与砂石之质量比为1：41：45；砂率宜为4555 ；水灰比宜为

29、04045。速凝剂掺量应根据产品性能通过 试验确定。 喷浆时，水泥：砂为1：2至1：3(质量比)，水灰比04 055。 喷射混凝土时，水泥：砂：石子为1：2：2，1：25：2，初 喷时可适当减少石子掺量，水灰比0405。 原材料按质量计，称量的允许偏差，水泥和速凝剂均为2左 右，砂和石子均为3左右。,2020年7月26日2时31分,33,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,2喷射混凝土施工质量 喷射混凝土施工质量要求见表522。 表522喷射混凝土施工质量要求表,2020年7月26日2时31分,34,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,规程规定： (1)锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离，锚杆的形式

30、、 规格、安装角度，混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格 以及围岩涌水的处理等，必须在施工组织设计或作业规程中规定。 (2)采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。 (3)打锚杆眼前，必须首先敲帮问顶，将活矸处理掉，在确保安全 的条件下，方可作业。 (4)使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂浆锚杆必须灌 满填实。 (5)软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。 (6)采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须采用潮料，并 使用除尘机对上料口、余气口除尘。喷射前，必须冲洗岩帮。喷射后 应有养护措施。作业人员必须佩戴劳动保护用品。,2020年7月26日2时31分,35,煤矿开采安全 巷

31、道掘进与支护,(7)锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进 行顶板离层监测，并用记录牌板显示。对喷体必须 作厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下 作锚固力试验时，必须有安全措施。 (8)锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆 的托板紧贴巷壁。 (9)岩帮的涌水地点，必须处理。 (10)处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其 附近严禁有其他人员。,2020年7月26日2时31分,36,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,三、巷道施工的安全管理 (一)平巷施工特点 1水平岩石巷道施工 以钻爆法为主，包括钻眼、爆破、装岩、 运输和支护等主要工序以及工作面通风、排 水、砌水沟和测量等辅助工序。除钻眼爆

32、破 和工作面通风外，正确解决好装岩和调车、工作面 临时支护等问题，才能保证水平岩巷掘进的安全、 高效。,2020年7月26日2时31分,37,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,(1)装岩：装岩机械目前主要有耙斗装岩机或铲斗装岩机、蟹爪 式装岩机。 (2)临时支护：最常用金属临时支架。 超前锚杆支护也在推广 使用。 在坚硬和稳定的煤、岩层中，确定巷道不设支护，必须具 备下列条件： 巷道开凿后，岩体不发生明显的变形和位移； 巷道在整体均匀的岩层中，或抗压强度在60 MPa以上，又 无冲击地压危险； 煤和半煤岩巷道中，煤体稳定，煤层不会自然发火，顶板 符合、条件的岩石。 确定巷道不支护时，必须制定安全措

33、施，并要加强日常观 测，及时清理顶、帮活石。 (3)排水,2020年7月26日2时31分,38,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,2煤巷施工 煤巷掘进的工序与岩巷掘进基本上一样，但施工方法有许多不同之处： (1)煤层比岩层的坚固性小，可以采用效率较高的多种掘进机或掘进装 岩机，也可采用连续采煤机掘进巷道。由于煤层软，易于片帮，所以掘进 断面一般不应大于设计断面。 (2)煤层内多含有瓦斯，爆破后又有大量煤尘飞扬，故爆破时要喷雾洒 水，使用水炮泥。 (3)在煤巷掘进时，轨道上经常积有浮煤。为防止扬尘，在煤巷掘进时 应选择履带式装岩机或其他不致引起煤尘大量飞扬的装岩机。 (4)在煤巷中掘进巷道，一般采用

34、双巷掘进，每隔一定距离进行贯通， 以利通风。在容易自燃或自燃煤层中掘进，为防止漏风，也可采用单巷掘 进。 (5)对于服务年限短的煤巷，一般可以在掘进的同时，架设永久支架。,2020年7月26日2时31分,39,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,3半煤岩水平巷道施工 (1)巷道凿岩位置的选择 在半煤岩巷道开掘上，必须认真选择在巷道断面 内的凿岩位置，即挑顶、卧底或挑顶兼卧底。 凿岩位置根据煤层倾角，顶底板岩性以及巷道用 途等条件来选择。同时应注意做到：尽量避免破坏顶 板，保持巷道稳定，尽可能掘凿软岩，并力求掘煤面 积最大，减少开掘困难和费用，充分满足巷道运输、 装车的要求。在一般情况下，缓倾斜煤层的

35、半煤岩巷 道，通常可采用卧底，倾斜煤层，多采用挑顶兼卧 底，急倾斜煤层，一般采用卧底。,2020年7月26日2时31分,40,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,(2)煤岩的开凿顺序 在半煤岩巷道掘进中，煤岩的开掘顺序 对掘进速度和效率有很大影响。在通常情 况，应实行全断面一次开掘，并尽可能实行 煤岩分次爆破和装运。当岩石坚硬，煤层较 厚时，根据挑顶或卧底的安排，可分别采用 倒台阶工作面或正台阶工作面的掘进方法， 使煤层超前于岩层开掘。,2020年7月26日2时31分,41,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,(二)倾斜巷道施工特点 1上山施工 掘进上山时应特别注意通风排瓦斯工作。由于瓦斯的相对 密度小，

36、常常积聚在上山掘进工作面附近，如果不采取措施， 有可能发生瓦斯爆炸。 规程规定：由下向上掘进25以上的倾斜巷道时，必 须将溜煤(矸)道与人行道分开，防止煤(矸)滑落伤人。人行道 应设扶手、梯子和信号装置。斜巷与上部巷道贯通时，必须有 安全措施。在掘进工作面上方还必须设置坚固的遮挡。遮挡距 掘进工作面的距离必须在施工组织设计和作业规程中规定。,2020年7月26日2时31分,42,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,2下山(斜井)施工 掘进下山时，因瓦斯可沿巷道上升，故通风比 较容易。 下山掘进的安全问题主要是防跑车。为防止万 一发生跑车冲至工作面，应在距工作面不太远处设 置挡车器。 下山掘进的排水方

37、式，根据下山倾角和长度大 小以及涌水地点，可采用单段排水或分段排水。,2020年7月26日2时31分,43,煤矿开采安全 巷道掘进与支护,规程规定：开凿或延深斜井、下山时，必须在 斜井、下山的上口设置防止跑车装置，在掘进工作 面的上方设置坚固的跑车防护装置。跑车防护装置 与掘进工作面的距离必须在施工组织设计或作业规 程中规定。 斜井(巷)施工期间兼作行人道时，必须每隔40 m设置躲避硐并设红灯。设有躲避硐的一侧必须有 畅通的人行道。上下人员必须走人行道。行车时红 灯亮，行人立即进入躲避硐，红灯熄灭后，方可行 走。,2020年7月26日2时31分,44,煤矿开采安全 采煤方法,第三节 采煤方法

38、一、采煤方法的概念和分类 采煤方法主要由采区内的采煤系统和采煤工艺 两部分内容组成。采煤系统是指采区内的巷道布置 系统以及为了正常生产而必须建立的采区内用于运 输、通风等目的的生产系统。采煤工艺是指采煤工 作面内破煤、装煤、运煤、支护和采空区处理等工 序在时间和空间上的进行程序和安排方式。,2020年7月26日2时31分,45,煤矿开采安全 采煤方法,二、走向长壁采煤法巷道布置 (一)单一煤层采区巷道布置 规程要求： 1采煤工作面必须有两个畅通的安全出口，一 条通向回风巷，一条通向进风巷；工作面与巷道连 接处20 m范围内必须加强支护。巷道高度：综采 工作面不低于18 m，其他工作面不低于16

39、 m。 采煤工作面两侧各布置一条平巷，一条为运输 巷道，一条为轨道巷(回风巷道)，即采用单巷布置。,2020年7月26日2时31分,46,煤矿开采安全 采煤方法,2采煤工作面必须按照作业规程规定及时支 护，严禁空顶作业。 3采区内至少要布置两条上山，一条为 运输上山，一条为轨道上山。高瓦斯矿井、 有煤与瓦斯突出危险的矿井的每个采区和开 采容易自燃煤层采区，必须设置至少一条专 用回风巷。低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用 联合布置的采区，必须设置一条专用回风巷。,2020年7月26日2时31分,47,煤矿开采安全 采煤方法,4双巷掘进。 5采区内要设采区车场。 6巷道间的平面交叉问题。 7、在布

40、置两条上山的采区，常采用轨道上山进 风，运输上山回风，以满足采区对新鲜风的需要。 8采区内一般设采区煤仓和采区硐室。 9、如果上山布置在煤层底板岩石中时，区段巷 与上山连接比较容易，不存在与上山交叉问题。,2020年7月26日2时31分,48,煤矿开采安全 采煤方法,(二)区段平巷位置 1支承压力对区段平巷的影响 2区段平巷布置分析 (1)留煤柱维护区段平巷 区段平巷煤柱尺寸取决于煤层厚度和岩性，一般为815 m。 厚煤层分层开采时，区段平巷有三种布置方式： 倾斜式布置：倾斜布置方式又分为内错式和外错式两种。 水平式布置：当煤层倾角大于20。时，通常采用水平式 布置。 垂直式布置：近水平煤层时

41、采用。,2020年7月26日2时31分,49,煤矿开采安全 采煤方法,(2)无煤柱护巷 沿空留巷： 是在上区段工作面采过后，将运输平巷保留下 来，作为下区段工作面回风平巷。 沿空送巷： 在上区段工作面采完后，经过一段时间，等待 采空区上覆岩层基本稳定后，紧贴原废弃的巷道， 在煤体边缘重新掘进巷道，作为本区段回风平巷或 运输平巷。,2020年7月26日2时31分,50,煤矿开采安全 采煤方法,(三)多煤层采区联合布置 1基本概念 规程规定：低瓦斯矿井开采煤层群和分层开 采采用联合布置的采区，必须设置一条专用回风巷。 2联系方式 (1)石门联系：开掘与走向斜交的水平巷道与煤层 联系在一起。 (2)

42、斜巷联系 (3)立眼联系,2020年7月26日2时31分,51,煤矿开采安全 采煤方法,三、倾斜长壁采煤法巷道布置 倾斜长壁采煤法的实质是工作面沿走向布置，沿仰斜向上推进或沿 俯斜向下推进。 倾斜长壁采煤法巷道布置的优点： (1)取消了采区上下山，简化了井下巷道系统。因此运输环节少， 系统简单，通风线路短，风阻小，风量大。 (2)综采面长度可以保持不变，工作面产量大，提高了矿井生产集 中化程度。 (3)减少了巷道掘进、维修和运输工作量。 (4)可采用双工作面布置，工作面长度成倍增加。 (5)对地质条件适应性强。如果煤层瓦斯含量大，可以采用俯斜开 采，部分瓦斯可以逸散到采空区；如果工作面涌水量大

43、，可以采用仰 斜开采，让水流到采空区。,2020年7月26日2时31分,52,煤矿开采安全 采煤方法,存在的问题：倾斜长壁只适用于倾角小于12 的不存在走向断层的煤层，另外倾斜长壁采煤工作面 的辅助运输也较困难。 规程规定： 高瓦斯矿井、有煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危 险的矿井的每个采区和开采容易自燃煤层采区，必须 设置至少一条专用回风巷；低瓦斯矿井开采煤层群和 分层开采采用联合布置的采区，必须设置一条专用回 风巷。 采区进、回风巷必须贯穿整个采区，严禁一段为 进风巷、一段为回风巷。,2020年7月26日2时31分,53,煤矿开采安全 采煤方法,四、长壁采煤法的采煤工艺 回采工艺是指采煤工

44、作面内破煤、装煤、运煤、 支护和采空区处理等工序在时间和空间上的进行程 序和安排方式。 (一)爆破采煤工艺 爆破采煤工艺主要包括爆破落煤、人工装煤、 刮板输送机运煤、推移输送机、顶板支护和回柱放 顶等工序。 爆破落煤包括打眼、装药、填炮泥、连线和爆 破等工序。,2020年7月26日2时31分,54,煤矿开采安全 采煤方法,1工作面连线方式 爆破连线方式有串联、并联和混联等几 种。 2工作面炮眼布置 爆破落煤时要求保证进度，工作面平 直，不留顶底煤，不破坏顶板，不崩倒支 柱，也不能崩翻输送机，尽量降低雷管和炸 药的消耗。,2020年7月26日2时31分,55,煤矿开采安全 采煤方法,单排眼：用于

45、1 m以下的薄煤层或煤质松软、节理发育的煤层中，或事先已掏底槽的工作面中；,2020年7月26日2时31分,56,煤矿开采安全 采煤方法,双排眼包括有对眼、三花眼及三角眼，一 般用于中厚煤层及煤质中硬的工作面中；,2020年7月26日2时31分,57,煤矿开采安全 采煤方法,三排眼也叫五花眼，用于煤层较厚和采高 较大的工作面中。,2020年7月26日2时31分,58,煤矿开采安全 采煤方法,炮眼角度应满足下列要求： 炮眼与煤壁的水平夹角一般为5080， 软煤取大值，硬煤取小值。为了不崩落支架，应使 水平方向的最小抵抗线朝向两柱之问的空当。 顶眼在垂直面上向顶板方向仰起510。 顶眼距顶板010

46、5 m，其值视煤质软硬和粘 顶情况而定，应保证不破坏顶板的完整性。 底眼在垂直面上向底板方向保持1020 的俯角，眼底接近底板，以不丢底煤为原则。,2020年7月26日2时31分,59,煤矿开采安全 采煤方法,(二)普通机械化采煤工艺 当落煤和装煤应用浅截深采煤机或刨煤机，运 煤采用可弯曲刮板输送机，支护采用单体金属支柱 和铰接顶梁来装配采煤工作面时，就称为普通机械 化采煤。 普采面配套设备有：单摇臂滚筒采煤机或双摇 臂滚筒采煤机、刮板输送机，金属摩擦支柱或液压 支柱，可配金属铰接顶梁。沿工作面每6 m设一移 溜器推移输送机，液压移溜器。,2020年7月26日2时31分,60,煤矿开采安全 采

47、煤方法,1采煤工作面单体支架的布置及架设 (1)基本概念 A 、良好的支撑性能 B、 一定的可缩性 （2）单体液压支柱：典型的恒阻性能支架，按 其注油方式可分为内注式和外注式两种。 规程规定：单体液压支柱的初撑力，柱径为 100 mm不得小于90 kN，柱径为80 mm不得小 于60 kN。,2020年7月26日2时31分,61,煤矿开采安全 采煤方法,(3)单体支架布置方式 单体支架常用的有戴帽点柱、棚子支护、悬臂支架支护三 种形式。 悬臂支架的主要特点：及时支护新暴露的顶板；每列 支架连在一起整体性强；挂梁与打柱工序可分开，互不影响。 正悬臂：悬臂伸向煤壁的支架。 特点：轨道有悬臂支护，比

48、较安全；采空区一侧悬臂短， 切顶性好，顶不易折损；如果提前挂，需掏较深的梁窝。 倒悬臂：悬臂伸向采空区的支架。 特点：采空区一侧悬臂长，回柱容易，比较安全；顶梁易 折损；机道上方空顶面积大。,2020年7月26日2时31分,62,煤矿开采安全 采煤方法,2采空区处理 采空区处理方法： （1）缓慢下沉法（2）全部垮落法（3）充填法（4）刀柱法. 规程规定： (1)采煤工作面必须经常存有一定数量的备用支护材料。使 用摩擦式金属支柱或单体液压支柱的工作面，必须备有坑木， 其数量、规格、存放地点和管理方法必须在作业规程中规定。 采煤工作面严禁使用折损的坑木、损坏的金属顶梁、失效 的摩擦式金属支柱和失效

49、的单体液压支柱。 在同一采煤工作面中，不得使用不同类型和不同性能的支 柱。在地质条件复杂的采煤工作面中必须使用不同类型的支柱 时，必须制定安全措施。,2020年7月26日2时31分,63,煤矿开采安全 采煤方法,摩擦式金属支柱和单体液压支柱人井前必须逐根进行压力试验。 对摩擦式金属支柱、金属顶梁和单体液压支柱，在采煤工 作面回采结束后或使用时间超过8个月后，必须进行检修。检 修好的支柱，还必须进行压力试验，合格后方可使用。 (2)采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护，严禁空顶 作业。所有支架必须架设牢固，并有防倒柱措施。严禁在浮煤 或浮矸上架设支架。使用摩擦式金属支柱时，必须使用液压升 柱器

50、架设，初撑力不得小于50 kN；单体液压支柱的初撑力， 柱径为100 mm的不得小于90 kN，柱径为80 mm的不得小 于60 kN。严禁在控顶区域内提前摘柱。碰倒或损坏、失效的 支柱，必须立即恢复或更换。移动输送机机头、机尾需要拆除 附近的支架时，必须先架好临时支架。,2020年7月26日2时31分,64,煤矿开采安全 采煤方法,采煤工作面遇顶底板松软或破碎、过断层、过老空、过煤柱或 冒顶区以及托伪顶开采时，必须制定安全措施。 (3)严格执行敲帮问顶制度。开工前，班组长必须对工作面安全情 况进行全面检查，确认无危险后，方准人员进入工作面。 (三)综合机械化采煤工艺 综合机械化采煤(简称“综

51、采”)，采煤工作面的落煤、装煤、运煤、 支护、采空区处理等主要工序全部实现了机械化，形成连续作业。综 采与普采最基本的区别是将支护与控顶这两种工序用自移式液压支架 合为一体。 工作面主要设备有液压支架、双滚筒采煤机、刮板输送机和单体 液压支柱；平巷主要设备有转载机、带式输送机、破碎机、乳化液泵、 乳化液泵箱、喷雾泵站和液压安全绞车；端头主要配备端头液压支架、 单体液压支柱和金属铰接顶梁。,2020年7月26日2时31分,65,煤矿开采安全 采煤方法,综采工作面采煤机工作方式 1.截割方式：主要有单向割煤和双向割煤 两种，采煤机沿工作面往返一次进一刀为单向割 煤；采煤机往返一次进两刀为双向割煤。

52、 2. 进刀方式：是指采煤机滚筒切入煤壁的 过程。进刀方式主要有推入式、钻人式和斜 切式三种。工作面端部斜切进刀主要有留三 角煤和割三角煤两种。,2020年7月26日2时31分,66,煤矿开采安全 采煤方法,端部割三角煤斜切进刀方式工作过程： 采煤机在输送机机尾上安装好以后，将输送机推靠煤壁， 下滚筒下降到底板，上滚筒上升到顶板，翻转挡煤板，采煤机 沿溜子弯曲段上行，并逐渐切人煤壁； 采煤机进入直线段完全切入煤壁(割透)后停机，上滚筒下 降，同时推移下部输送机； 翻转挡煤板，采煤机下行(割三角煤前升起下滚筒)割三角 煤，至下顺槽； 停机，下滚筒下降，上滚筒上升，翻转挡煤板； 采煤机上行，机后1

53、5 m以外移溜，采煤机向上正常割 煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，在机头处重复上述工序。,2020年7月26日2时31分,67,煤矿开采安全 采煤方法,采用综合机械化采煤时，必须遵守下列规定： 必须根据矿井各个生产环节、煤层地质条件、煤层厚度、煤层倾 角、瓦斯涌出量、自燃倾向和矿山压力等因素，编制设计(包括设备 选型、选点)。 运送、安装和拆除液压支架时，必须有安全措施，明确规定运送 方式、安装质量、拆装工艺和控制顶板的措施。 工作面煤壁、刮板输送机和支架都必须保持直线。支架间的煤、 矸必须清理干净。倾角大于15时，液压支架必须采取防倒、防滑措 施。倾角大于25时，必须有防止煤(矸)窜出刮板输

54、送机伤人的措施。 液压支架必须接顶。顶板破碎时必须超前支护。在处理液压支架 上方冒顶时，必须制定安全措施。,2020年7月26日2时31分,68,煤矿开采安全 采煤方法,采煤机采煤时必须及时移架。采煤与移架之间的悬顶距离，应根 据顶板的具体情况在作业规程中明确规定；超过规定距离或发生冒顶、 片帮时，必须停止采煤。 严格控制采高，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。 当采高超过3 m或片帮严重时，液压支架必须有护帮板，防止片 帮伤人。 工作面两端必须使用端头支架或增设其他形式的支护。 。 工作面转载机安有破碎机时，必须有安全防护装置。 处理倒架、歪架、

55、压架以及更换支架和拆修顶梁、支柱、座箱等 大型部件时，必须有安全措施。 工作面爆破时，必须有保护液压支架和其他设备的安全措施。 乳化液的配制、水质、配比等，必须符合有关要求。泵箱应设自 动给液装置，防止吸空。,2020年7月26日2时31分,69,煤矿开采安全 采煤方法,五、长壁工作面组织管理 (一)采煤工作面循环作业 完成采煤工作面“采、装、运、支、回”的全过程，且周而 复始地进行下去. 1循环方式 循环方式是循环进度和昼夜循环数的总称。 正规循环作业：在规定的时间内保质、保量、安全 地完成循环作业的全部工作量，并周而复始地进行下去。 正规循环率：正规循环占计划循环数的比例，一般不低于 80

56、。,2020年7月26日2时31分,70,煤矿开采安全 采煤方法,2作业形式 一昼夜内采煤班和准备班在时间上的配合关系。 3工序安排 确定工作面循环方式和作业形式时，应合理安 排工序。对安排工序的要求是充分利用工作空间和 时间，安排紧凑能避免各工序互相影响，工序利用 率高，工作量均衡。 安排工序时应注意：保证主要T序的顺利进 行；处理好主要工序和辅助工序之间的关系；利用 平行作业，提高工作效率。,2020年7月26日2时31分,71,煤矿开采安全 采煤方法,(二)采煤工作面循环作业图表 采煤工作面循环图表包括循环作业图、劳动组织表、技术 经济指标表和工作面布置图。 循环作业图用来表示工作面内各

57、工序在时间上和空间上的 相互关系。正规循环作业图中以工作面长度为纵坐标，昼夜24 h为横坐标，以规定的符号在图内绘出各工序所处的时间和地 点。 劳动组织表是根据工作面的作业形式与循环作业各工种工 作量和企业劳动定额的规定，计算确定各工种所需定员数目， 列表表示工作面个工作班不同工种应出勤人员数目、工作时间、 各班及工作面需配备人员总数。,2020年7月26日2时31分,72,煤矿开采安全 采煤方法,2020年7月26日2时31分,73,煤矿开采安全 采煤方法,六、放顶煤采煤法 (一)放顶煤技术概念和优缺点 1放顶煤技术概念和类型 放顶煤技术主要是在厚煤层的某一底部位置布置采煤工作 面，并利用顶

58、板压力及其它措施将顶煤一起放落的采煤方法。根 据国内的实践经验， 放顶煤技术主要有以下几种类型： (1)一次采全厚放顶煤技术。 (2)预采顶分层的放顶煤技术。它适用于直接顶坚硬不易冒落 或煤层中瓦斯含量大，需要预先排放瓦斯，厚度在10 m以上的煤 层。 (3)急倾斜特厚煤层分段放顶煤技术。这时按一定标高自上而 下分段，在每个分段里布置采煤工作面进行放顶煤开采。如果工 作面推进距离短，综采搬家频繁，可考虑采用“”型钢支护放顶煤 技术。,2020年7月26日2时31分,74,煤矿开采安全 采煤方法,2综采放顶煤采煤法的优缺点 优点： (1)综采放顶煤技术容易实现高产，只要条件合适，支架架型选择恰当，设备配套合 理，优化工艺参数和劳动组织后，由于出煤点多，即使采用常规综采设备也能做到产量 有较大提高。 (2)放顶煤综采巷道掘进率低，巷道维护条件也有所改善。 (3)工作面搬家次数少，可以明显提高综采设备的利用率，提高单套设备的年产量， 减少搬家费用。 (4)综采放顶煤技术中顶煤基本是利用地压破煤、依靠自重放煤的，因此是一种能源 动力消耗最少的机械化回采工艺。由于是利用地压破煤，粒径大于25 mm的块煤明显 增加。 (5)综采放顶煤技术适应性强，可以在条件比较复杂的断层、边缘地带三角区、残余 煤柱