第三章--煤矿生产基本知识.ppt

1、第三章煤矿生产基础知识第一节矿井地质第一节煤的形成和埋藏特征第一节煤的形成煤的形成可分为两个阶段：1。在泥炭阶段，古代植物的遗骸被运送到地表较低的湖泊和沼泽环境中进行沉积。由于被沼泽水淹没和浸泡，与空气中氧气的接触大大减少，泥炭在厌氧菌的分解活性下逐渐形成。泥炭通常为黄褐色或深棕色，质地暗淡松散。泥炭层厚度越大，成煤后煤层厚度越大。泥炭形成后，如果地壳上升，泥炭暴露在地表时会被风化，不能形成煤。只有在泥炭形成后，地壳下沉，其他物质沉积在泥炭的顶部覆盖它，然后煤才能在高温高压下形成。2.当泥炭在成煤阶段形成时，由于地壳持续下沉，泥炭层很快被其他沉积物覆盖。这样，泥炭就可以保存下来。随着地壳的进一

2、步下沉，泥炭层下降到地下更深的地方，覆盖在上面的沉积物变得越来越厚。在压力和地温的共同作用下，原始松散含水的泥炭被压缩、脱水、胶结和聚合，其体积大大减小，形成了原始煤褐煤。褐煤形成后，如果地壳继续下沉，在较高的温度和压力条件下，褐煤的成分会进一步变化，最终形成各种煤。它们是褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘气煤、肥煤、炼焦煤、贫煤和贫无烟煤。(2)煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征包括煤层的结构、走向、倾角、倾角、厚度和稳定性，它们与我们的开采方法和安全密切相关。1.煤层结构根据煤层中是否存在稳定的脉石夹层，煤可分为两类，即简单结构煤层和复杂结构煤层。(1)煤层结构简单。这类煤层没有层状稳定的脉石层，但仍可

3、能含有较少的矿物或结核，如图3-1所示。简单构造煤层反映了植物残体最初形成时，在沼泽中的沉积基本上是连续的。图3-1简单构造煤层1-顶板；2-煤；3-底板；4-矿物透镜体，图3-2复杂构造煤层1、3、5、7、9-煤层；2、4、6、8-污垢带层；(2)复杂构造煤层含有稳定的石带层，范围从一层到几层，如图3-2所示。复杂煤层反映了当时泥煤沉积是间歇性的，即泥煤沉积后沉积泥砂，再沉积泥煤，沉积的泥砂形成脉石。煤层中泥带的厚度从几厘米到几十厘米不等。泥带的层数和厚度将影响采煤机对煤的切割和煤的质量。2.煤层倾角煤层倾角是指煤层与水平面之间的角度。倾角对采煤方法和设备的选择有很大影响。根据倾角，煤层分为

4、以下四类：近水平煤层8缓倾斜煤层825倾斜煤层2545急倾斜煤层45，3煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离。对于复杂煤层，在计算煤层厚度时，还必须考虑煤层层数和泥带总厚度。我国不同煤种规定的最小可采厚度不同。根据开采工艺的特点，煤层按厚度可分为以下三类：薄煤层1.3m中厚煤层1.33.5m厚煤层3.5m厚煤层在生产工作中，通常称厚度在6m以上的煤层为特厚煤层。(2)地质构造煤层形成时，一般为水平或接近水平，在一定范围内连续完整。然而，在后来的长期地质历史中，地壳发生了各种运动，改变了煤层的空间形态。我们把地壳运动引起的岩层空间形态称为地质构造。矿区范围内的地质构造多种多样。简而言之，它可以分

5、为三个ba单斜煤层在地壳中的存在状态用赋存因素来表示。包括煤层走向、倾角和倾角，如图3-4所示。1.趋势。倾斜煤(岩)层与水平面的交线称为走向线。走向线的方向代表煤层的走向。2.趋势。煤层水平线上垂直于走向线的线称为斜线。水平面上斜线的投影线代表煤层的走向。3.倾斜角。煤层倾斜线与水平面的夹角称为煤层倾角。图3-3单斜构造，图3-4岩层产状因素，(2)褶皱构造当水平煤层在水平方向被压缩时，煤层发生弯曲，但并不失去其原有的连续性。这种结构形式称为褶皱结构。褶皱结构的基本单位叫做褶皱。褶皱是岩层的弯曲，如图3-5所示。褶皱有两种基本形式，即背斜和向斜。1.背斜。形状为中部向上凸起的曲线，煤层从中心

6、向两侧倾斜。2.向斜。形状为中部凹下的弯曲，煤层从两侧向中心倾斜。图3-5褶皱和褶皱、(3)断裂构造煤层受力时，力超过煤层的强度，煤层产生的位错和断裂称为断层。断裂后，如果两侧煤层没有明显位移，称为断裂；如果出现明显的位移，这被称为故障。1、裂缝。煤层受到作用力后，发生破裂，但没有明显的位移，只产生许多裂缝，导致煤层破裂。裂隙的存在不利于煤层顶板的管理，裂隙发育区煤层顶板容易冒落。2.缺点。裂缝出现后，煤层完全失去了原来的连续性和完整性。根据断裂后煤层的形状，断层可分为正断层、逆断层及和平推断层，如图3-6所示。当采煤工作面遇到断层时，会给采煤工作和顶板管理带来许多困难。只有掌握各种断层的特征

7、，才能采取相应的安全措施，保证采掘工作的顺利进行。图3-6是故障示意图。(4)由于酸性水的作用，陷落柱会在煤层底板下的灰岩中形成许多溶洞。此外，随着酸性水的持续供应，溶洞将会增加。最终导致上层整体坍塌，形成下部大上部小的断柱，称为陷落柱，如图3-7所示。矿井陷落柱的直径从几米到几百米不等。其中，坍塌的地层杂乱无章，极其破碎。而且大部分含有水分，不利于煤矿安全生产。一般采煤工作面应避免陷落柱。图3-7陷落柱，第2部分，矿井开发，1。井田划分(1)煤田外田1号概念。在地质历史发展过程中，由含碳物质沉积形成的大型含煤带称为煤田。煤田占地数百平方公里，储量数百亿吨，最多包含几十个煤层。在开采煤田的过程

8、中，煤田一般分为几个矿井进行开采。2。矿山开采的那部分叫做矿区。井田范围和大小不同，储煤量也不同。根据我国国情和煤矿生产现状，目前井田走向长度一般为：大型矿井7000米，中型矿井4000-7000米，小型矿井1500-4000米。(2)井田的重新划分，由于井田的范围仍然比较大，有必要将井田重新划分成几个较小的部分，以便在井田内开采煤炭，这叫做井田的重新划分。1、在场地范围内将场地划分为几个阶段，根据一定的标高，将场地划分为几个长的部分，每个长的部分称为一个阶段，如图3-8所示。该阶段的走向长度等于采矿场的走向长度。根据煤层的倾角和垂直高度，该阶段的倾斜长度一般为5001000米。图3-8井田分

9、为几个阶段。2.矿区开发图3-10立井单水平层开发1-主井示意图；2-辅助轴；3-底部；4-运输石门；5-运输大巷；6-回风井；7-主回风管；8-位于矿区下部的装载站；9-矿区下层料场；10-矿区煤仓；11人旅游风斜巷；12-运输上山；13轨道上坡；14-上坡绞车房；15-中央采矿场；16-矿区上部堆场；17-运输漂移；18-接触通道；19-回风漂移；20-采煤工作面；21-采空区，(2)斜井开拓斜井开拓是指利用一对从地面到井下的倾斜巷道，然后通过一系列巷道进入煤层的开拓方式。(3)利用水平巷道进入煤层的平硐开拓方式称为平硐开拓。如果煤层高于地面外的水平标高，并且有足够的储量，则首选开拓平硐，

10、如图3-13所示。采用平硐开拓时，通常只开一个主平硐，承担矿井运输、进风、排水、管道架设和行人等任务。矿井回风依靠井田上部的回风井。图3-11:斜井的发展；图3-11:斜井1-主井的开发；2-辅助轴；3-底部；4-运输漂移；5-回风漂移；6-打开切口；7-工作面；8-风桥；9-挡风墙；10-风门；11-通风室；12-联络巷，图3-12单斜井水平分段开拓1-主井；2-辅助轴；3-回风井；4-水平运输大巷；5-水平回风大巷；六段运输斜巷；七段轨道回风斜巷；8-工作面，图3-12斜井单水平段开拓，图3-13平硐开拓示意图a-位于煤层底板岩层中的定向平硐；B-垂直平硐；(4)综合开采当以单一主副井的形

11、式开采井田在技术上有困难或经济上不合理时，以不同井的形式开采井田称为综合开采。如图3-14、3-15和3-16所示。图3-14立井与斜井1-立井综合开口示意图；2-斜井，图3-15平硐-竖井综合开发示意图，图3-16平硐-斜井1-主平硐综合开发示意图；2-辅助斜井；3-暗斜井；4-回风井；3.道路挖掘；1.钻孔、装药和爆破；3.通风和排烟；4.岩石载荷；1.用人力推车运输岩石开挖时，一次只能推一辆车。禁止在汽车两侧推车。同方向推车之间的距离不得小于10m当轨道坡度小于或等于5时；坡度大于5时，不得小于30m。巷道坡度大于7，严禁人力推车。5、巷道开挖成型后，应根据围岩性质进行支护。否则，巷道围

12、岩会发生变形，甚至冒顶，影响使用。第3节矿井生产系统1。煤矿运输和提升系统煤矿的产品是煤。煤在到达地面之前，必须经过一系列从地下几百米深到地面的运输环节；巷道应在地下开挖，开挖的废石也应运至地面废石山；各种井下支护材料和采掘设备只能通过运输到达采掘工作面；人员通勤等。所有这些都取决于矿井的运输和提升系统。因此，运输系统是煤矿中非常重要的系统。以某矿井开发为例，简述了井下运输系统。图3-24矿井煤炭通风系统，1、煤炭系统如图3-24所示。采煤工作面(刮板运输机)采煤工作面运输巷(转载机、胶带机)区段煤槽区段集中巷(胶带机)煤仓石门(电力机车)运输巷(电力机车)井底煤仓主轴(主地面)井口煤仓。2.

13、矸石矿车(蓄电池机车)采区轨道上山(绞车)采区车场水平运输大巷(电机车)井底副井(辅助提升)地面为了保证可靠的供电，要求有双路供电，同时保证矿井供电。如果一个电源出现故障，必须立即提供另一个电源。否则，将会发生严重的事故。一般矿井供电系统有：双环电网、矿井地面变电所、井下中央变电所、采区变电所工作面电源点。除了一般的供电系统外，矿井还必须对一些特殊的供电点实施特殊供电。如矿井主通风机、井底泵房、掘进工作面局部通风机、专用电源的机电室等。第三章。给排水系统在煤矿中，要洒水降尘，液压设备需要水，井下防火灭火需要水。因此，水必须供应到地下。另外，矿井水必须排到地面，否则会淹没采煤工作面。因此，供水和

14、排水系统建在矿井里。1、矿井供水系统矿井地面水库通过管道竖井井底水平运输大巷采区(下)上山集中巷区段斜巷工作面两个巷。在供水管道系统中，大巷内有喷水、喷淋和防尘水幕。每个输煤点都有洒水灭尘喷头、采煤工作面喷水灭尘喷雾装置、采煤工作面机械设备供水系统等。2、矿井排水系统中，矿井水主要来自地下含水层水、顶底板水、断层水、采空区水和地表供水。为了排出矿井水，矿井一般在井底设有专用水仓和主水泵房。通常有两个主水箱，一个用于储水，另一个用于清洗。主水泵房位于主水仓的上部。水泵房内至少安装三台水泵，通过多级水泵将水排至地面。水仓里的水从水平大巷的水沟里流入。在水平运输大巷的人行道一侧挖一条沟，水将流到井底

15、。排水沟需要经常清理，以确保水流顺畅。水平大巷排水沟中的水来自各矿区。上坡矿区的水一般自动流入排水沟。下坡矿区的水需要抽到巷沟里。一般情况下，下山采区下部设有采区水仓，安装水泵通过管道将水排入巷沟。其他系统除交通、通风、供电、给排水系统外，还有一些系统如瓦斯监测系统、灌浆系统、通讯系统等，简述如下：1。瓦斯监测系统包括国家安全生产监督管理总局在内的七部委关于加强小煤矿基本安全管理的指导意见和云南省近年来的煤矿安全评价明确规定，煤矿必须安装瓦斯监测系统。在该系统中，多功能探头安装在井下工作面和需要监测瓦斯的地方。这些探头24小时不间断地监测地下气体的浓度，并通过被监测的气体浓度。地下处理设备将其转换成电信号，通过电缆传输到地面主机房。一个信号处理器安装在地面主机房，将电信号转换成数字信号，并在电脑和大屏幕上显示出来。管理人员随时通过屏幕掌握各监测点的井下瓦斯浓度。一旦某处气体超标，井会同时报警，并自动采取相应的断电措施。瓦斯监测系统是高科技知识在煤矿安全生产中的应用，在预防井下瓦斯和煤尘爆炸事故中发挥着巨大的作用。每个煤矿工人都应该爱护和保护这些安全设施。注浆防火灭火系统为煤层自燃严重的矿井设置了注浆灭火系统。在该系统中，在地面上设置一个制浆站，并将黄土和沙子制成泥浆，然后将泥浆送到采煤工作面b上的巷道，第四节矿井通风系统，1、矿井通风的基本任务1、供应井下人员呼吸所需的氧气