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1、新技术、新工艺、新设备、新材料安全技术及典型事故案例分析教案名称：新技术、新工艺、新设备、新材料及安全技术任课教师： 一、教学目的及要求：让从业人员了解煤矿生产中新技术、新工艺、新设备、新材料及安全技术要求。二、教学学时安排： 4学时三、教学方法：面授、讨论和互动教学四、教学重点：正规采煤方法及其回采工艺、锚喷支护、国家淘汰的设备工艺、防瓦斯技术工艺、单体液压支柱。五、教学内容：1、壁式采煤方法及回采工艺，2、井巷支护技术，3、液压支柱，4、刮板输送机，5、割煤机，6、国家淘汰的设备及工艺，7、几个新的文件学习，8、掘进机简介，9、防灭火新技术，10、绞车九大保护系统的简介、11、井下供电系统
2、三大保护简介，12、瓦斯抽放系统简介。六、教学小结七、思考题：1、什么是正规壁式采煤方法？2、井巷支护必须淘汰什么支护？2009年底采面又淘汰什么支护？3、什么是光面爆破？什么是锚喷支护？它有什么优点？4、低瓦斯矿井掘进工作面必须实现什么？5、高瓦斯矿井掘进工作面又必须实现什么？6、采煤工作面必须采用什么采煤方法？7、瓦斯抽采与瓦斯抽放有何区别？它们的实用范围有哪些？新技术、新工艺、新设备、新材料及安全技术1、壁式采煤方法及回采工艺1.1采煤方法的分类巷道准备方式:长壁式体系（走向长壁与倾斜长壁，前进式与后退式）、短壁、柱式、房柱式、台阶式、斜坡式12采煤工艺破煤：人工、炮采、机采、综采、水采
3、等运输：支护：采空区处理：13采区巷道准备方式 131准备方式：准备巷道的布置方式采区划分以后,在采区内部还要布置一系列巷道如：采区上(下)山、区段运输及回风平巷、开切眼等，这样才能形成完整的生产系统。 这些巷道的位置、数量、型式，以及相互联系和掘进顺序即是采区巷道布置解决的问题。 132单一煤层上山采区(以缓倾斜煤层为例画图示意)简要讲解(以缓倾斜煤层为例在黑板上画简图):准备方式巷道系统生产系统：133回采工艺(以炮采工作面为例)破煤：毫秒爆破的问题；运输：自溜，刮板运输机行、皮带输送机等；支护：特殊支护、上下出口支护、超前支护、特种支护、支护参数、支护设计主要内容；煤矿安全规程第五十条
4、采煤工作面所有安全出口与巷道连接处20m范围内，必须加强支护；综合机械化采煤工作面，此范围内的巷道高度不得低于1.8m，其他采煤工作面，此范围内的巷道高度不得低于1.6m。安全出口必须设专人维护，发生支架断梁折柱、巷道底鼓变形时，必须及时更换、清挖。采空区处理：全部垮落法（回柱放顶）、煤柱支撑法、充填法、缓慢下沉法煤矿安全规程第五十三条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的单体液压支柱。 在同一采煤工作
5、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。 摩擦式金属支柱和单体液压支柱入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。第五十四条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架设，初撑力不得小于50kN；单体液压支柱的初撑力，柱径为100mm的不得小于90kN，柱径为80mm的不
6、得小于60kN。对于软岩条件下初撑力确实达不到要求的，在制定措施、满足安全的条件下，必须经企业技术负责人审批。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。 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。煤矿安全规程第五十五条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。 134炮采工作面循环作业图表134介绍综采工作面的设备配置2、井巷支护技术21巷道地压 由于井巷掘进而使岩体应力发生显著变化的区域
7、叫做井巷影响圈，其直径一般为井巷断面最大直线尺寸的35倍，习惯上将此范围内的岩体称为围岩；而把没有受到井巷或采场等地下工程影响的岩体称作原始岩体，简称原岩。在原岩体中掘进的巷道，如不进行支护，往往要发生较大的变形或破坏。譬如在脆性岩体中，常常可以看到片帮、冒顶等围岩破坏现象；在塑性岩体中，围岩会向巷道空间产生很大的变形移动，表现为巷道顶板下沉、两帮或底板臌胀等。为了防止围岩发生过大的变形或破坏，巷道掘进后多要进行支护，如喷射混凝土、安设锚杆或架设支架等。如果选型不当或强度不足，支架也可能遭到破坏（图）。211地压的概念：围岩和支架的变形与破坏现象统称为地压现象。狭义地压：由于围岩变形或破坏而作
8、用在支架上的压力。广义地压：是指原岩作用在围岩上和支架上的压力。广义地压，是由围岩和支架两者共同来承担。212两类不同性质地压从地表到煤层或矿床，岩层重叠，下层的岩石不仅承受着上部覆盖岩层的重量（即重力作用），而且岩体中还存在着构造应力和其它原因引起的应力。掘进巷道之前，岩体内任意点上的应力都处于平衡状态。这种在地壳内存在的自然应力状态叫做原岩应力状态。变形地压：是指由于围岩非弹性位移挤压支架而产生的地压，它附特点是围岩与支架共同作用。松动地压：是指当围岩周边位移过大时，就会发生局部岩石脱落，有限范围内脱落岩石的自重作用在支架上的压力。变形地压和松动地压是两类不同性质的地压，它在一定的条件下会
9、相互转化的。213影响围岩压力的因素1围岩变形位移特征2巷道埋深3支架刚度22巷道维护原则在实际生产过程中，要巷道能满足生产要求，也要满足安全的要求。巷道围岩的稳定性主要取决于围岩应力和岩体强度。因此，巷道维护的基本原则应当是：尽可能提高围岩强度和改善围岩应力状态。主要维护措施有：（一）合理选择巷道位置在满足生产要求的条件下，巷道位置应尽量选择在地质和水文地质条件较好的稳定岩体中，要避开松软破碎岩层，特别是含水易膨胀岩层及化学蚀变岩层；在摺曲地带应避免布置在背斜或向斜轴部；此外，应尽量避免将巷道布置在采场的应力集中区，以减少采动影响。（二）合理选择支架类型应根据地压类型选择支架。对于变形她压，
10、一般支架很难支撑，应选择可缩性大的支架。这种支架对大的变形地压能作暂时退让，减少作用在支架上的压力，又能限制围岩产生过大的变形。当围岩变形过大会导致岩石松脱时，支架不再退让而能将岩石支住。对于松动地压，则可选用有足够强度的刚性支架来支撑松动岩石的重量。（三）采用合理的施工工艺巷道掘进应采用光面爆破等先进工艺，以减少对围岩的震动和破坏，巷道支护应积极推广锚喷支护，以提高围岩岩体强度和充分发挥围岩的自支承能力。（四）选用合理的断面形状为了避免巷道周边产生危险的拉应力，应根据原岩应力特点选择合理的断面形状。顶压大于侧压时，巷道顶板应采用曲线形；侧压大于顶压时，巷道两帮宜采用曲线形周边。因采用平直周边
11、，其中点处易产生拉应力，往往造成围岩破坏的突破口。23 巷道支护煤矿安全规程第四十一条规定：掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10m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。为了保持巷道的稳定性，防止围岩发生垮落或过大变形，巷道掘进后一般都要进行支护。长期以来，大多是架设棚式支架与砌筑石材整体式支架来支护巷道。近十多年来，锚喷支护在矿山得到了推广使用，这
12、是支护技术的一次重大革新与进步。这些支护使用的材料，有木材、金属材料、石材、混凝土、钢筋混凝土、砂浆等。水泥是广泛应用的胶凝材料。231锚杆支护锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状体。采用锚杆支护巷道，就是巷道掘进后向围岩中钻锚杆眼，然后将锚杆安设在锚杆眼内，对巷道围岩予以人工加固，以维护巷道的稳定。 （一）锚杆支护作用原理1、挤压加固作用2、组合作用平顶巷道的层状顶板，可看作是以巷道两帮为支点的叠合梁。 （汽车钢板）、悬吊作用是指用锚杆将软弱岩层或危岩悬吊于完整坚固的岩体上，由锚杆承担软弱岩层或危岩的重量。4、对围岩补强改变应力状态5、缩小跨度作用（二）常用锚杆简介(1)管缝式锚杆是一种全长摩擦式
13、锚杆。管缝式锚杆结构是用22.5mm厚的合金钢板卷制而成。 管缝式锚杆的优缺点。安装方便，不需要任何附加设备。但施工中由于钎头磨损变小后，未及时更换也给安装造成很大困难。全长锚固，杆体产生环向胀力，挤压围岩，对围岩起到压密作用。打入后能及时产生支护抗力，初锚力高。锚杆与钻孔壁摩擦接触，当锚杆与钻孔间产生的剪力超过摩擦阻力时，锚杆与孔壁间可产生一定的滑动，起到让压作用，但仍不丧失锚固力。其缺点是对孔径要求平直，否则安装不进去。岩石越软，越容易安装，但锚固力不够。在含水砂层中应用会变成导水管，从而对工程造成很大威胁，因此，在此类软岩中不易采用。(2)水泥砂浆全长粘结式锚杆此类锚杆常用的有钢筋砂浆锚
14、杆、钢丝绳砂浆锚杆、水泥砂浆粘结的竹锚杆。钢筋砂浆锚杆一般采用直径1416mm的圆钢或螺纹钢筋，先注浆后再推入钢筋，水灰比应高些，为0.40.5。钢丝绳砂浆锚杆可利用矿山废钢丝绳，直径为1O19mm。安装方法是先将钢丝绳放入钻孔内，然后注浆。砂浆水灰比可低些，一般为0.380.4左右。全长锚固水泥砂浆钢筋锚杆非常适应软岩矿井应用，锚固力可靠，一般终凝后可达80kN以上。钢丝绳砂浆锚杆成本低廉，对大变量软岩其柔性较好。其缺点是初锚固力低，施工质量很难保证。（3）端头锚杆232喷射混凝土与喷浆支护（一）喷射混凝土支护喷射混凝土是将一定配合比的水泥、砂、石子和速凝剂等混合搅拌均匀，装入喷射机，以压缩
15、空气为动力，使拌合料沿管路吹送至喷头处与水混合，并以较高的速度喷射在岩面上凝结硬化而成的一种新型支护形式。（二）喷射混凝土支护的作用原理1、加固与防止风化作用2、改善围岩应力状态作用3、柔性支护结构作用4、组合拱作用（三）喷射混凝土施工喷射混凝土有干喷和湿喷两种施工工艺。233锚喷支护类型及其优越性（一）锚喷支护类型及选用在一定条件下它们可以分别作为单一的支护形式来应用，但在许多场合则是采用锚喷联合支护。我国使用锚喷支护的类型有以下四种：喷射混凝土（喷浆）支护；锚杆支护；喷射混凝土（喷浆）与锚杆联合支护；喷射混凝土（喷浆）、锚杆加金属网联合支护。（二）锚喷支护的优越性锚喷支护的施工工艺和支护原理与传统的被动支护不同，因而具有很大的优越性：1、施工工艺简单，机械化程度较高，有利于减轻劳动强度和提高工效；2、施工速度快，为组织巷道快速施工一次成巷创造了有利条件；3、喷射混凝土能充分发
