3--第三章煤矿生产技术与安全常识

1、纳雍县煤矿安全培训中心,煤矿生产技术与安全常识,第一节 煤与煤层 一、煤的形成和分类 1、煤的形成 煤是由古代植物的遗体变化而成的。 2、煤的分类 煤的种类很多，性质差别很大。我国煤炭分类主要是以煤的挥发分、黏结性指数、胶质层厚度为依据，把煤分为14个大类29个小类。,按照工业用途，煤又可分为以下三类： (1)动力煤。动力煤主要是通过煤直接燃烧来利用其热量。 (2)化工用煤。化工用煤多是对煤进行气化和回收炼焦时的副产品中就可以提取几十种化工原料，如医药、糖精、汽油、塑料、橡胶等，煤也是生产化肥的主要原料。 (3)炼焦煤。炼焦煤主要是把煤炼成焦炭，用焦炭 冶炼钢铁。,二、煤层埋藏特征 (一)煤层

2、埋藏深度 煤层埋藏深度深浅不一，最大埋藏深度可达2km。 (二)煤层层数 各煤田中的煤层层数不尽相同，少的只有一层或几层，多的可达十几层到几十层。相邻两煤层之间的距离从几十厘米到数百米。相邻两煤层之间的距离通常称为煤层的层间距。,(三)煤层的形态与结构 1、煤层的形态 煤层的形态，是指煤层赋存的空间几何形态。 2、煤层的结构 煤层中含岩石夹层的情况称为煤层结构。根据煤层中有无矸石层存在，将煤层结构分为简单结构和复杂结构两种。简单结构，是指煤层中不含矸石层或局部不稳定的矸石；复杂结构，是指煤层中含一层或多层矸石层。,(四)煤层厚度 煤层顶、底板之间的垂直距离，称为煤层的厚度。 根据煤层厚度对开采

3、技术的影响，将煤层分为以下三类： 1、薄煤层。薄煤层是指厚度为1.3m以下的煤层。 2、中厚煤层。中厚煤层是指厚度为1.33.5m的煤层。 3、厚煤层。厚煤层是指厚度大于3.5m的煤层。 在煤矿生产中，习惯上将厚度大于6的煤层称为特厚煤层。,(五)煤（岩）层产状 煤（岩）层在空间的产出状态，称为煤（岩）层产状。倾斜煤层的产状，可以用煤层层面的走向、倾向和倾角三个要素的数值表示，称为煤层的产状要素，如图31所示。,图3-1 煤层的产状要素,1、走向。倾斜煤（岩）层层面与水平面的交线为走向线，称为走向，如图31中ACB所示。走向线是煤层面上的一条水平线，它的两端延伸方向为煤层的走向，走向线表示煤层

4、在水平上的延展方向。 2、倾向。在煤层层面上，与走向线垂直并沿层面倾斜向下引出的直线称为倾斜线。倾斜线在水平面上的投影线所指煤层倾斜一侧的方向，如图31中CD为煤层的倾向。,3、倾角。倾角是指煤层面和水平面之间的夹角，如图31中的a所示。 煤层倾角对采煤方法的选择影响极大。一般来讲，倾角越小，开采越容易；倾角越大，开采越困难。 根据煤层倾角对开采技术的影响，煤层分为以下四类： 1、近水平煤层。近水平煤层是指倾角在8以下的煤层。,2、缓倾斜煤层。缓倾斜煤层是指倾角为8 25 的煤层。 3、倾斜煤层。倾斜煤层是指倾角为25 45 的煤层。 4、急倾斜煤层。急倾斜煤层是指倾角a在45 以上的煤层。

5、(六)煤层顶板与底板 煤多以层状的形态赋存于地下，并与上、下岩层有明显的分界面，位于上、下两个界面之间的煤及其间所夹的矸石层称为煤层；赋存在煤层之上的邻近岩层称为煤层的顶板；赋存在煤层之下的邻近岩层称为煤层的底板。,1、煤层的顶板 根据顶板在煤层开采中垮落的难易程度及其与煤层的相对位置，将顶板分为基本顶、直接顶和伪顶三种类型，如图32所示。 (1)伪顶。伪顶是指直接位于煤层之上的较薄岩层，极易破碎，随采随落。通常为碳质页岩、页岩等，厚度一般在0.5m以下。 (2)直接顶。直接顶是指位于伪顶之上或直接位于煤层之上（煤层没有伪顶时）的一层或几层岩层。通常由砂质页岩、泥岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层

6、组成。,(3)基本顶。基本顶俗称老顶，是指位于直接顶或直接位于煤层之上，难以垮落的厚而坚硬的岩层。通常由坚硬的砂岩、砾岩和石灰岩等岩层组成。,图3-2 煤层顶底板类型,2、煤层的底板 根据煤层底板性质、煤层底板与煤层的位置关系，把煤层底板分为直接底和基本底，如图32所示。 (1)直接底。直接底是指直接位于煤层之下、强度较低的岩层。通常由泥岩、在碳质页岩和黏土岩等组成。 (2)基本底。基本底俗称老底，是指位于直接底或直接位于煤层之下，由较硬的砂岩、石灰岩等组成的岩层。,第二节 矿井开拓 一、井田与矿区 矿井开采一般将一个煤田划归若干个煤矿进行开采。划归一个煤矿开采的范围称为井田，在一个井田内进行

7、开采的煤矿一般称为矿井。 由于行政或经济上的原因，往往将邻近几个井田划归为一个行政机构管理，而将这邻近的井田合起来称为矿区。,二、矿井巷道 矿井巷道包括井筒、平硐和井下的各种巷道，是矿井建立生产系统进行生产活动的基础条件。 1、按巷道空间特征分类 矿井巷道按倾角不同可分为垂直巷道、倾斜巷道和水平巷道三大类。 (1)垂直巷道。垂直巷道的中心线与水平面垂直，如立井、暗立井、溜井等。,(2)水平巷道。水平巷道中心线与水平面大致平行，如平硐、石门、平巷等。 (3)倾斜巷道。倾斜巷道的中心线与水平面既不平行也不垂直，而是成一定角度，如斜井、采区上山（或下山）、暗斜井（也称主下山）等。 2、按巷道服务范围

8、分类 (1)开拓巷道。开拓巷道是指为全矿井服务，或者为一个及一个以上的阶段服务的巷道，主要有主副立井（或斜井）、平硐、井底车场、主要运输及回风石门、运输大巷及回风大巷等。,(2)准备巷道。准备巷道是指为一个采区或者为两个或两个以上的采煤工作面服务的巷道，主要有采区车场、采区煤仓、采区上山（或下山）、采区石门等。 (3)回采巷道。回采巷道是指只为一个采煤工作面服务的巷道，主要有工作面运输巷、工作面回风巷、开切眼等。,三、矿井开拓方式 矿井开拓巷道在井田内的总体布置方式称为矿井开拓方式，由这些井巷构成的生产系统称为矿井开拓系统。矿井开拓的主要内容包括：井筒的形式、数目和位置，开采水平的数目及布置等

9、。由于井田范围、煤层赋存状态以及地质构造等条件各不相同，矿井开拓方式也不相同。通常按井筒形式的不同，将矿井开拓方式分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓四种类型；按井田内布置的开采水平数目的不同，将矿井开拓方式分为单水平开拓和多水平开拓。,1、立井开拓 立井开拓，是指用垂直巷道由地面进入地下，并通过一系列巷道进入矿体的开拓方式。 2、斜井开拓 斜井开拓，是指利用倾斜巷道由地表进入地下，并通过一系列巷道通达煤层的开拓方式。 3、平硐开拓 平硐开拓，是指利用水平巷道由地面进入煤层进行开采的一种开拓方式。 4、综合开拓 用两种或两种以上的基本井硐形式（立井、斜井、平硐）综合开拓井田称为综合开拓。

10、,第三节 采煤方法 采煤方法是指采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合的总称。采煤方法实际上包括采煤系统和采煤工艺两部分的内容。 采煤系统是指采区巷道的布置方式、掘进和采煤顺序的合理安排，以及由采区供电、通风、运输、排水等生产系统共同构成的、完整的煤炭开采系统。采煤工艺，是指采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间、空间上的相互配合。,一、采煤方法的分类 通常按采煤工艺、矿压控制特点和采煤系统构成情况，将采煤方法划分为壁式体系采煤法和柱式体系采煤法两大类。 1、壁式体系采煤法 壁式体系采煤法又称长壁体系采煤法，以长工作面采煤为主要标志。其主要特点是：采煤工作面长度通常在80250

11、m之间。工作面两端各有一条巷道，用于进风、回风、运煤和运料。采出的煤平行于工作面方向运出，并用支架支护工作面工作空间，随着采煤工作面的推进，要求及时地、有计划地处理采空区，处理采空区顶板采用垮落法或充填法。,壁式体系采煤法按是否一次开采煤层全厚，可分为整层采煤法和分层开采法。薄或中厚煤层一般采用整层采煤法，将煤层全厚一次采出。厚煤层既可采用整层开采也可采用分层开采。 (1)煤层整层开采。对缓斜厚煤层、煤厚为3.55.0m的煤层，采用单一长壁采煤法，大采高一次采全厚；对缓斜厚煤层、煤厚大于4.0m的煤层，特别是厚度变化较大的特厚煤层，采用综采放顶煤长壁采煤法。,(2)厚煤层分层开采。开采厚煤层时

12、，把厚煤层分成若干采高为23m的分层来开采。根据煤层赋存条件及开采技术的不同，分层采煤法又可分成倾斜分层、水平分层和斜切分层三种。 2、柱式体系采煤法 柱式体系采煤法以房柱间隔进行采煤为主要标志。其主要特点是：采煤工作面长度较短，一般为1030m，但工作面数目较多，工作面内煤的运输方向往往垂直于煤壁。回采过程中一般没有处理采空区的工序，工作面内通风条件较差。 除少数小型矿井外，我国绝大多数煤矿采用壁式体系采煤法。,二、采煤工艺 我国目前普遍采用的采煤工艺有：爆破采煤工艺（简称“炮采”）、普通机械采煤工艺（简称“机采”）、综合机械化采煤工艺、综采放顶煤采煤工艺（简称“放顶煤”），后三种都属于机械

13、化采煤工艺。 1、爆破采煤工艺 炮采就是用打钻放炮的方法崩落煤炭。其生产过程是：根据煤层厚度、煤质软硬和顶板稳定程度的不同，利用煤电钻在煤壁上钻出13排炮眼，炮眼深度11.2m、间距12m，炮眼内装填煤矿安全炸药、雷管和炮泥，待工作面人员全部撤至安全地点，布置好警戒后，由爆破工用专门的发爆器进行引爆。等煤体崩落，炮烟消散后，检查瓦斯并由爆破工检查爆破地点的安全情况，然后发出正常信号，其他作业人员方可进入工作面继续工作。,爆破后的煤体靠爆破的抛掷力量，装入工作面刮板输送机，部分散煤靠人工攉入运输机，刮板输送机沿工作面全长铺设，随工作推进而前移。 工作面煤炭被采出后，必须及时对工作面空间范围内的顶

14、板进行支护。目前，炮采工作面的支护一般采用单体液压支柱和铰接顶梁支护，部分炮采工作面仍采用金属支柱。顶板控制有“三、四排”或“三、五排”两种方法，采空区处理几乎都采用全部垮落法。,2、普通机械化采煤工艺 普通机械化采煤简称机采，是指用滚筒式采煤机（或刨煤机）、可弯曲刮板输送机、单体液压支柱和铰接顶梁等配套进行生产。机采工作面的采煤工艺除破煤和装煤由采煤机完成外，其余工序和炮采基本相同。 机采工作面的支护一般采用单体液压支柱，其结构原理与液压千斤顶相似。,3、综合机械化采煤工艺 综合机械化采煤工艺是指用滚筒式采煤机（或刨煤机）、可弯曲刮板输送机、自移式液压支架等配套进行生产，实现了破、装、运、支

15、、回等工序的全部机械化。 自移式液压支架是综采工作面的主要标志。自移式液压支架是由顶梁、底座、推移千斤顶、支柱和控制装置组成，分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三种类型。,第四节 煤矿矿用产品的安全标志及其识别 煤矿矿用产品是影响煤矿安全生产的重要因素，其安全性能、使用性能对煤矿安全生产起着至关重要的作用。因此必须对煤矿矿用产品实行强制性的安全标志管理，使其具有可靠的安全性能、使用性能，满足煤矿安全生产要求。煤矿安全规程规定，煤矿使用的涉及安全生产的产品，必须取得煤矿矿用产品安全标志。未取得煤矿矿用产品安全标志的，不得使用。,一、煤矿矿用产品的特点 由于煤炭生产的特殊性，要求煤矿矿用产品必须具有可

16、靠的安全性能。煤矿井下使用的各种产品，除都具有生产工具的属性外，还要满足适应井下恶劣环境条件的特殊要求。因此，煤矿矿用产品基本上是为煤矿专用设计的产品，能在其他使用场合通用的设备极少。 1、煤矿用防爆电气设备，除最基本的防爆性能要求外，有的还要求具有断电保护、风电瓦斯闭锁等适合煤矿作业的特殊功能。,2、煤矿用爆破器材应在首先具有通用性能的基础上，还应具有抗引燃、引爆可燃性气体的性能，以及控制爆炸后有毒有害气体的排放量的功能。 3、煤矿用柴油机，不仅要求其具有防爆性能，还要求控制其排烟的毒性、温度和机器的表面温度。 4、煤矿用阻燃输送带在运行中，不得产生静电火花，在事故性摩擦情况下不得摩擦着火。

17、即使矿井发生大型火灾，其燃烧速度也不得高于井下其他可燃物，且一旦远离火源便自行熄灭。,5、煤矿用阻燃电缆，不仅要求其具有阻燃、抗静电性能，还要求其在电缆护套内加设半导体屏蔽层，纵然受到事故性撞、砸、挤、压时，也只准超前断电，绝不允许相间和相地短路。 6、用于监测监控煤矿水、火、瓦斯、粉尘、顶板、一氧化碳和其他有毒有害气体的仪表和装备，统称为煤矿安全仪器。 7、安全监测、监控系统是由地面计算机系统和传输信道电缆及传感器、分站等组成，它不仅要求具有防爆性能，还要求适应特殊作业环境的防磁、抗干扰的能力，保证其传输速率、误码率、传输损耗、巡检周期、系统软件及其监视功能、逻辑关系约定、人机对话功能等均能

18、在特殊环境下正常工作。,二、执行安全标志管理的煤矿矿用产品的种类 国家必须采取强制性的安全管理手段、措施确保煤矿矿用产品满足煤矿安全生产的特殊需要。对执行安全标志管理的产品，生产厂家必须在取得安全标志证书后，才能从事该产品的生产、销售，并使用安全标志。各有关矿山企业严禁采购和使用无安全标志的产品。凡因使用无安全标志产品而造成重大事故的，要依法追究有关责任者和使用者的责任。,执行安全标志管理的煤矿矿用产品（井下部分）的种类如下： 1、电气设备 (1)高、低压电气。具体包括隔爆型负荷开关、隔爆型馈电开关、隔爆型小型开关（包括行程、转换、插销等）、隔爆型移动变电站、隔爆型干式变压器、隔爆型配电装置、

19、隔爆型电控装置、隔爆型电磁启动器、隔爆型控制按钮、防爆电源断电器、隔爆型接线盒、防爆电缆连接器、隔爆型功率补偿装置和隔爆型充电装置。,(2)防爆电机。具体包括隔爆型交流电动机、隔爆型直流电动机和防爆发电机。 (3)矿用泵。具体包括潜水电泵、煤水泵、泥浆泵、渣浆泵和清水泵。 (4)综合保护装置。具体包括隔爆型检漏继电器、隔爆型电气综合保护装置。 (5)其他防爆电器。具体包括隔爆型电度表、磁性传感器、激光指向仪、隔爆型电磁阀、防爆照（摄）相机、隔爆电器外壳等。,2、照明设备 具体包括安全帽灯、报警矿灯、矿灯短路保护装置、防爆灯具（白炽灯、荧光灯、其他照明灯具）。 3、爆炸材料、发爆器 具体包括煤矿

20、许用炸药（含郛化炸药、铵梯炸药、水胶炸药、硝铵炸药等）、煤矿许用雷管、煤矿许用导爆索、发爆器。,4、通信、信号装置 (1)通信类产品。具体包括防爆电话机及关联设备，无线电通信系统及关联设备，漏泄通信系统及关联设备，无线、有线混合通信系统及关联设备。 (2)信号类产品。具体包括防爆信息传输装置、防爆声光报警（语音提示）信号装置、隔爆型电铃、隔爆型打点器、防爆信号通讯机、工作面通讯和信号控制装置。,5、钻孔机具及附件 具体包括煤（岩）电钻、凿岩机具（电动、液动、气动）、锚杆钻机（电动、液动、气动）、钻车、井下移动式空气压缩机、安全钻机（瓦斯抽放、探水、防突、放顶、注水、防灭火钻机）。 6、提升、运

21、输设备 (1)带式（刮板）输送机。具体包括带式输送机（含托辊、制动器）、刮板输送机、顺槽转载机（带式、刮板）和耦合器（含易爆塞、易溶塞）。,(2)提运设备。具体包括人车（斜井、平巷）、矿车（含连接链、插销）、煤矿用绞车、矿用钢丝绳、提升容器、连接装置、防坠器、斜井防跑车装置和提升机综合后备保护装置。 7、动力机车 8、通风、防尘装备 具体包括矿井地面通风机（仅限于15及以下）、局部通风机、风速仪表、风速传感器、除（降）尘装置和粉尘采样器和粉尘浓度测量仪表。,9、阻燃及抗静电产品 具体包括阻燃输送带及整体带芯、导风筒及风筒涂覆布、煤矿用阻燃电缆、隔爆水袋（槽）、煤矿用塑料网假顶、非金属制品（溜槽

22、、电缆接头、管材、玻璃钢制品等）和难燃介质（乳化油、高含水难燃液）。 10、环境、安全、工况监测监控仪器与装备 (1)气体检测仪器仪表，具体包括气体检测管、一氧化碳检测仪器仪表、甲烷检测仪器仪表（含载体催化元件）、氧气检测仪器仪表和其他气体检测仪器仪表。,(2)安全、生产监测监控系统，具体包括监测监控系统、矿用传感器（含一氧化碳、甲烷、负压、压力、供水、温度、速度、顶板动态、风速设备开停等传感器）、井下分站、直流稳压电源、风电甲烷锁装置、甲烷断电仪、带式输送机监控系统、电力监测系统、运输监控系统、自然火灾监测系统和瓦斯抽放监测系统。 (3)自救器、呼吸器、苏生器。 (4)其他安装装置。具体包括紧急闭锁开关、远程控制器、防突测量仪器仪表及机具、瓦斯抽放设备及仪表和防灭火装置（含