煤矿生产技术[新】z

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1、煤矿生产技术,段队长（初训）,主讲人：赵明伟,Email：,教学内容,1.第一节 煤矿生产技术,2.第二节 煤矿地质构造,3.第三节 地质构造对爆破安全影响,4.第四节 煤矿井下常见巷道,爆破生产技术,第三章煤矿生产技术第一节 矿井地质基本知识一、煤层的赋存特征(一)煤层的顶底板位于煤层上面的岩层称 顶板，煤层下面的岩层为底板。 顶、底板的岩性一般由炭质泥岩、 泥岩、砂质泥岩、砂岩或石灰岩 等组成。(二)煤层的形态与结构1煤层的形态 煤层的形态可分为层状、似层状和非层状3类。,1.层状煤层煤层稳定,连续性好,厚度变化也小。2.似层状煤层似层状煤层的形态像藕节. 串珠. 瓜藤等, 层位有一定 的

2、连续性, 但厚度变化较大。3.非层状煤层非层状煤层的形状 像鸡窝. 扁豆. 透镜等,层 位及不稳定, 连续性很大,厚度变化很大, 无规律可循。,层状煤层，由于其层位有明显的连续性，厚度变化不大，是我国大、中型煤矿主要开采对象。但是，由于后期受构造运动、岩浆活动、水流冲蚀和岩溶陷落等影响，往往使一些煤层厚度变化大、层位不稳定，呈现出多样的复杂形态，如藕节状、串珠状、瓜藤状、鸡窝状、扁豆状等。这些形态在我国南方较为常见，只适合于小煤矿的开采。,2煤层的结构煤层的结构是指煤层中有无夹石层。不含夹石层称为简单结构煤层；含有夹石层的煤层称为复杂结构煤层。复杂结构煤层中所含夹石层层数不一，少则一至数层，多

3、则十几层，甚至可达几十层。夹石层的厚度可以从几厘米到几十厘米。常见夹石层有炭质泥岩、泥质岩、粉砂岩，有时也能见到油页岩、砂岩及薄层石灰岩等。,3煤层厚度煤层的厚度是指煤层顶板 到底板之间的垂直距离。煤层有厚有薄，薄的仅数 厘米，厚的可达上百米。煤层太 薄时失去开采价值。我国根据煤炭资源情况、 煤的用途、煤的倾角大小和 开采方式等因素，规定了煤层最低可采厚度标准。达到最低可采厚度的煤层称为可采煤层，只有达到最低可采厚度方可列入国家开采计划。在缺煤省区，可将标准适当降低。,煤层厚度是选择采煤方法的主要依据，在矿井开采中，根据单层煤层的厚度，通常把煤层分为3类：薄煤层 小于13m中厚煤层 1335m

4、厚煤层 大于35m在生产工作中，习惯上将厚度大于6m煤层称作特厚煤层。,4煤层产状要素煤层产状是指煤层在地壳中的产出状态。其形状和所在空间位置一般用产状要素来表示，包括走向、倾向和倾角，如图31所示。AoA一走向线；oB一倾斜线；()c一倾向线；a一倾角,(1)走向。煤层层面与水平面相交的线叫走向线，走向线的延伸方向即为煤层的走向。它表示煤层在地面的延伸方向。(2)倾向。在煤层层面上与走向线垂直并沿层面向下延伸的直线叫做倾斜线，倾斜线的水平投影所指的方向称为倾向。(3)倾角。煤层层面与水平面所夹的最大锐角称为倾角。倾角大小反映煤层在空间的倾斜程度。倾角的变化范围在090之间，煤层倾角越大，开采

5、难度就越大。煤层按倾角可分为4类：,近水平煤层 倾角8以下缓倾斜煤层 倾角825倾斜煤层 倾角2545急倾斜煤层 倾角45以上二、矿井地质构造煤层形成初期，一般都是水平或近水平的，在一定范围内是连续完整的，后来受到地壳升降或水平方向挤压运动的影响，有的弯曲起伏，形成褶皱，有的发生断裂。褶皱和断裂破坏了煤层原始埋藏形态，使产状复杂化，直接影响矿井设计、建设和开采。,1褶皱构造岩层和煤层在构造应力作用下形成的一系列连续的弯曲称为褶皱构造。每一个单独的弯曲称为褶曲。岩层向上弯曲，并且核部是老地层者，称为背斜；岩层向下弯曲，并且核部是新地层者，称为向斜，如图32所示。,2. 断裂构造煤岩层受力后发生断

6、裂，出现断裂面，失去 了连续完整性的构造形态称为断裂。如果断裂 面两侧煤岩 层没有发生明显位移 称为裂隙或节理，产 生明显位移的断裂构 造则称为断层。 它包括：断层面、 断层线、上盘和 下盘以及断距等，如图33所示。,根据断块相对运动的方向，断层可分为正断层、逆断层和平推断层。 正断层。是指上盘相对下降，下盘相对上升的断层，逆断层。是指上盘相对上升，下盘相对下降的断层， 平推断层。两盘沿断层面作水平方向相对位移的断层，,3岩溶陷落柱 岩溶陷落柱俗称“无炭柱”或“矸子窝”，它是煤系地层下部可溶性岩石在地下水和重力作用下所产生的坍塌现象。常使煤层遭到破坏，严重者可使部分可采煤层失去开采价值。由于坍

7、塌呈圆形或不甚规则的椭圆形柱状体，所以称为“陷落柱”，如图35所示。陷落柱内有大小不等的煤块、岩块和其他杂质胶结在一起，不坚硬，有的积有水、瓦斯等。这种情况主要发生在灰岩、泥灰岩、石膏矿中。陷落柱顶板难于管理。在水文地质复杂的矿井中，陷落柱常是地下水的良好通道，这对煤矿安全很不利，因此，接近或穿透陷落柱时应予高度重视。,4冲刷带冲刷带是成煤后水流侵蚀了煤层、顶板、甚至底板，而过后砂石又充填了被侵蚀的地方，有的还在煤层内形成包裹体，冲刷带对采煤工作面顶板的破坏比断层对顶板的破坏范围要大，冲刷带的煤层常变薄，甚至尖灭，这给煤层开采工作带来许多困难。需要进行详细探查，合理安排采掘工作。,5岩浆侵入体

8、 含煤区域内的岩浆活动，无论是侵入、穿插或靠近煤层，均可导致煤层的破坏和煤的变质，有的岩浆岩体还直接破坏煤层顶底板，使顶板失去均一性，岩浆侵入体的存在，影响煤矿正常生产和安全,我国的安徽、山东、河北、辽宁及东南沿海诸省的一些矿区，有入侵煤系地层的岩浆岩体分布,三、地质构造对爆破安全的影响在煤矿井下生产过程中，常常遇到地质构造，这些地质构造往往造成采掘工作面条件发生很大变化，给爆破工作带来很大的影响。1裂隙、断层的影响(1)断层、裂隙常常是瓦斯涌出的良好通道和积聚场所。在这些地段爆破时，往往伴随大量瓦斯的涌出，使采掘工作面瓦斯浓度明显增高。如果此时不注意瓦斯浓度的变化，就可能在瓦斯超限的情况下装

9、药、爆破，危险性极大。,图片来自： 断层、裂隙发育的地段，煤岩层受到强烈的破坏，具有较大的瓦斯潜能，是煤与瓦斯突出的易发地点，给采掘工作面增加了不安全因素。(3). 无论是断层还是裂隙、节理，都会破坏巷道围岩的完整性。当顶板岩层裂隙、节理发育时，对钻眼爆破、落煤效果、采煤工作面布置和推进方向以及顶板管理等都有较大的影响。而断层则破坏煤层及顶、底板岩石的完整性，使围岩破碎失稳，尤其是与工作面平行的断层，对开拓和开采工作的影响更为突出。在采掘工作面顶板节理、裂隙发育或遇到断层的情况下爆破，如果不及时采取有针对性的措施，改变爆破方法，爆破后极易造成冒顶事故。,(4). 断层附近煤层破碎，常呈粉末状。

10、爆破时，增大扬起的煤尘量。一是使采掘工作面煤尘浓度极易达到爆炸的范围；二是使工作面环境恶化，影响视线，容易造成事故。(5). 断层容易成为涌水通道。特别有些断层与强含水层沟通。当遇到这些断层时，由于事出突然，有可能发生水害事故。因此，爆破前，注意观察迎头的变化，发现异常，必须采取防治措施，避免发生透水事故。,2岩溶陷落柱的影响 ： (1)岩溶陷落柱内部往往含水丰富，接近或揭露岩溶陷落柱 爆破时，容易发生大量水的涌出；另外，岩溶陷落柱也是良好的涌水通道，一旦误穿，极易发生透水粤故。如1984年6月开滦范各庄矿发生的特大矿井水灾， (2)岩溶陷落柱内岩石破碎、松散，极易积聚瓦斯，若无安全措施，爆破

11、揭穿时，大量瓦斯涌出，容易发生瓦斯事故。(3)由于岩溶陷落柱内岩石破碎、松散，其顶板管理往往较困难，爆破时容易发生冒顶事故。此外，爆破时遇到褶皱、冲刷带和岩浆侵入都会使顶板岩性发生较大的改变，有时顶板岩石甚为破碎，给爆破工作带来安全隐患。因此，在遇到地质构造时，应及时修改爆破说明书，采取切实可行的安全措施，爆破工则严格按照爆破说明书进行爆破。,四、岩石(煤)的物理力学性质岩石(煤)是煤矿爆破作业的主要对象，它的物理力学性质对凿岩和爆破有很大的影响，了解这些影响有利于在实际工作中合理地确定爆破参数和选用炸药。对爆破影响较大的岩石物理性质主要有：(1)坚固性。它说明岩石抵抗外力作用的总强度。坚固性

12、大的岩石，钻眼与爆破的难度也大。,(2). 弹性与脆性。弹性是指作用在岩石上的外力消除后，岩石恢复原来形状和体积的能力。岩石的弹性越大，钻眼与爆破的难度就越大。脆性是岩石受到冲击或爆破时碎裂成块的特性。越脆的岩石越易破碎。脆性大的岩石应选用猛度大的炸药。(3). 层理和节理。层理是指构成岩(煤)层的各个层面。顺着层面最容易使岩石分裂成块。层理发育的采掘工作面顶板最容易离层，使工作面顶板管理困难，安全条件降低。,节理是指岩(煤)层的纵向裂缝。节理降低了岩体的整体性、坚固性和稳定性，使岩(煤)容易裂开成块，当层理与炮眼方向重合时，容易夹钎子，泄漏爆炸生成的气体，降低爆破效率，喷出的高温气流和火焰容

13、易引燃瓦斯煤尘。当采煤工作面方向与节理方向平行时。工作面煤壁容易片帮伤人。当采煤工作面方向与煤层顶板岩石节理方向平行或近于平行时，极易造成大面积冒顶。,(4). 含水性和含气性。含水性是指岩(煤)层中含水的情况和暴露 后渗出水的能力。含气性是指岩(煤)层内含有某些气体，在采掘暴露后排出气体的能力。含水性和含气性与裂隙程度有关。对于泥质和钙质胶结的岩石，遇水后可能发生膨胀或松散，容易破碎，常使炮眼变形，以致无法装药。(5). 风化程度。它是指岩石受空气、水和温度作用而破坏的程度。风化后的岩石容易钻孔和爆破。,(6). 粘性粘性是指岩石块抵抗岩体分离的能力。岩石的粘性越大，炸药的消耗量越大。一般岩

14、石顺着层理其粘结性较小，垂直层理的粘性较大。五、岩石的坚固性分级我国大部分矿山，都是按岩石坚固性进行分级的。岩石的坚固性是指岩石的爆破和凿岩的难易程度。分级指标厂称普氏系数，,软 煤 f 115硬 煤 f 23软 岩 f 23中硬岩 f 46硬岩 f 810坚硬岩石 f 1214最坚硬岩石 f 1520第二节 矿井开拓一、矿井的开拓方式矿井开拓方式是指为开采煤炭在井田内布置巷道的方式。根据煤层赋存条件的不同，矿井开拓的方式主要有平硐开拓方式、斜井开拓方式、立井开拓方式和综合开拓方式。,立井开拓,斜井开拓,平硐开拓,综合开拓,1平硐开拓平硐开拓是利用水平巷道由地面进入山体，并通过一系列巷道通达矿

15、体的一种开拓方式。主要分布在四川、贵州、云南、山西等矿区，如王坪、攀枝花等，共有11处，占总数的10.58平硐开拓井田是最简单、最有利的方式，采用平硐开拓时，一般以一条主平硐担负运煤、出矸、进风、排水、设置管路及行人等任务，在井田上部回风水平开掘回风平硐或回风井。阶段内的布置可以采用分区式或连续式布置。,由于地形和煤层赋存情况不同，平硐开拓时，煤层多赋存在主要运输线以上，资源有限， 构造、地形复杂等， 开拓矿区多为小型矿区。平硐的布置方式也不一样。按平硐与煤层相对位置不同，平硐可以平行煤层走向、垂直煤层走向、斜交煤层走向开掘。相应的称为走向平硐、垂直平硐和斜交平硐。,2斜井开拓斜井开拓是指利用

16、倾斜井筒由地面进入地下，并通过一系列巷道通达矿层的一种开拓方式。主要分布在山西、华北、华东、东北东部的部分矿区，煤层埋藏深度较浅，水文地质条件简单，如普城、包头、鸡西、丰城等，共35处，占总数33.65斜井开拓由于具有施工简单、掘进较快、初期投资少，掘进出煤可满足建井期间用煤的需要，获得更为详细的地质资料等优点，按斜井与井田的划分方式的配合不同，主要的有片盘斜井和集中斜井。,片盘斜井是斜井开拓中最简单的一种形式，多用在煤田的浅部区域。片盘斜井的基本特点是：井田沿走向不划分采区，而是按倾斜方向按一定标高划分为若于段(称之为片盘)，片盘左右各布置一个工作面，由井田边界退后开采，各片盘之间仍采用由上而下的顺序回采。,