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1、1,煤矿生产技术,2,煤矿生产技术,第一节 矿井地质基础知识第二节 矿井开拓第三节 采煤技术,3,第一节、矿井地质基础知识,一、岩石与地质 二、煤层 三、地质构造 四、褶皱构造对煤矿安全生产的影响 五、断裂构造对煤矿安全生产的影响 六、矿图知识,4,一、岩石与地层,人类的活动，大都是在地壳的表层进行。组成地壳的是岩石，岩石由矿物颗粒组成，矿物由一种或多种元素组成。 按生成方式，岩石可分为沉积岩.岩浆岩和变质岩三大类。煤是一种由植物遗体转变的沉积岩，煤层上下的岩石绝大多数也是沉积岩。常见的沉积岩有砂岩、泥浆岩和石灰岩等。 岩层的空间产生状态，可由岩层的走向，倾向和倾角反映出来，该三者称为岩层的产
2、状三要素（也叫煤层产状三要素）。 走向。岩层的层面与水平面的交线，称为走向线。走向线是一条水平线。走向线两端的延伸方向，称为岩层走向。它表示倾斜煤层在水平面上的延伸方向。 倾向。在岩层面上，垂直于走向线沿层面倾斜向下所引的直线，称为岩层的倾斜线。倾斜线在水平面上的投影线称为倾斜线，倾斜线所指的方向称倾向。它反映了岩层的倾斜方向。 倾角。岩层的倾斜线和它在水平面上投影线的夹角，称为岩层的倾角。它反映了岩层的倾斜程度。,5,二、煤 层,（一）煤层结构。煤层中有无稳定的岩石夹层（夹矸）的情况称为煤层结构。一般分为两类。 简单结构煤层：煤层中不含稳定的呈层状分布的岩石夹层，有时含有效小的矿物透镜体或结
3、核。 复杂结构煤层：煤层中夹有一至数层呈层状的较稳定的岩石夹层。,6,二、煤层,（二）煤层的厚度。煤层的厚度就是指煤层顶、底版之间的垂直距离。根据煤层厚度对地下井开采的影响，将煤层分为以下3类： 薄煤层：煤层厚度从最低可采厚度1.3m。 中厚煤层：煤层厚度为1.33.5m 。 厚煤层：煤层厚度为3.5m以上。 习惯上把煤层厚度为6m以上称为特厚煤层。,7,二、煤层,（三）煤层的倾角煤层倾角是指煤层层面与水平面之间的夹角。根据煤层倾角对地下开采的影响，将煤层分为4类： 近水平煤层：倾角在8度以下。 缓倾斜煤层：倾角在8度25度以下。 倾斜煤层：倾角为25度45度。 急倾斜煤层：倾角为45度90度
4、。,8,三、地质构造,沉积岩层开始形成时，一般呈水平和连续完整状态。在地壳运动的作用下，产生变形和变位，改变了原先的赋存状态，这种现象称为构造运动。由此而形成的岩层空间状态，称为地质构造。地质构造主要分为两类：褶皱构造和断裂构造。,9,三、地质构造,褶皱构造。岩层受水平力的作用，被挤压成曲状，但仍保持岩层的连续性和完整性的构造形态，称为褶皱。岩层褶皱构造中的每一个弯曲称为褶曲。岩层层面凸起褶曲称为背斜，凹下的称为向斜。 断裂构造。岩层受力后遭到破坏，失去了连续性和完整性的构造形态，称为断裂构造。若断裂面两侧的岩层没有发生明显的相对位移，称为断裂或节理；若断裂面两侧的岩层发生了明显的相对位移和错
5、动，称为断层。,10,断层,岩层断裂后，两个断块发生相互错动的错动面称为断层面。位于断层面上方的断块称为上盘，位于断层面下方的称为下盘。根据断块相对错动的方向，将断层分为正断层，逆断层和平推断层。 正断层；上盘相对下降，下盘相对上升。 逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降。 平推断层：两盘沿断层面最水平方向相对位移。,11,四、褶皱构造对煤矿安全生产的影响,向斜褶曲，由于埋藏深度大，因此瓦斯含量高。 向斜轴部顶板，压力常有增大现象，岩石破碎，容易发生跨落，必须加强支护，否则容易发生冒顶、切面等事故，给顶板管理带来很大困难。 瓦斯突出的矿井，向斜轴部是瓦斯突出的危险区，由于向斜轴部的次一级构造比较
6、发育，也是瓦斯较集中的地区，在绝大的瓦斯压力和顶板压力作用下，往往容易瓦斯突出。 在褶皱构造的影响下，有的煤层突然增厚，使原采煤方法不能继续，需改变采高或分层开采；有的地方突然变薄甚至不可采，使工作面无法继续采煤，需要重新掘开切眼。,12,五、断裂构造对煤矿生产的影响,断层破碎带是径流的良好通道，地表水和底下水往往沿通道流水井下，使涌水量增加，在水文地质条件复杂的矿井，还可能引起突水事故。 在高瓦斯矿井中，在断层破碎带附近，容易聚积大量瓦斯，可能会造成瓦斯突出事故，给生产带来危险。 断层带及其附近，由于岩石破碎，降低了岩石强度，容易引起跨落冒顶，因此，施工时必须注意。 断层造成煤炭损失，为保证
7、安全生产，断层两侧必须留有一定宽度的保安煤柱。 断层影响掘进工作，煤矿生产过程中遇到断层后，应迅速准确找到断失煤层，否则将会造成大量废巷，影响掘进工作进行。 断层带附近构造残余压力大，容易引起冲击地压，给安全生产造成威胁。,13,六、矿图知识,矿图是管理煤矿企业和指导生产比不可少的重要技术资料。通过矿图可以了解矿区地面的地形情况，矿井的地质条件，煤层产状，各种巷道和回采工作面及其与地面建筑物的位置关系等。有了正确的矿图，才能进行新的采掘工程设计，才能进行通风、排水、运输、供电等系统的规划设计，才可以指导持续的安全生产。矿图应用于煤矿开发的全过程，即使矿井报废，还应注意保存，以备随时查阅。矿图的
8、种类很多，生产矿井。 必备的图纸一般分为二大类，一类是矿井测量图；一类是矿井地质图。,14,1.0矿井测量图,矿山测量图是反映矿区地形地物情况、采煤巷道位置和煤层采掘情况等的重要图纸。 矿位地形图：是矿山勘探、设计、施工与开采比不可少的图纸。它较全面地反映了地面地貌和地物的情况。 采掘工程平面图：是反映矿井巷道布置和回采情况的图纸。 井上下对照井上下对照图：将矿井范围内的地形地物和井下主要巷道综合画在一张图上，便于井上下对照。,15,2、矿井地质图,矿井地质图是反映煤层地质情况和构造情况的图纸。 地质剖面图：假想用一平面将岩体剖开，从切面上能呈现内部的构造情况，这样的切面图叫做地质剖面图。 煤
9、层底版等高线图：煤层底版高程相同各点的连线，就是煤层的底版等高线，也就是煤层底版面与水平面的交线。煤层底版等高线在水平面上的投影图就是煤层底版等高线图。,16,3、其他矿图,通风系统图：表示矿井通风系统的路线，通风设备和通过井下巷道及工作面风量、风速等情况的总图。 运输系统图：表示从工作面开始到主井井底为止的整个井下运输系统、运输方法、运输设备和各级运输量的综合图纸。 排水系统图：表示井下各个水平，各个地段漏水,17,第二节 矿井开拓,煤田、井田 井田再划分 矿井开拓方式 矿井生产系统,18,一、煤田、井田,、煤田：在同一个地质时期生成的大面积含煤地带为煤田。 、井田：一个大的煤田通常由几个或
10、十几个矿开采，划归一个矿井进行开采的煤田通常称为井田（或矿田）。,19,二、井田再划分,煤田划分为井田后，每个井田的面积仍然比较大，为便于开采，还必须将井田再划分为若干较小的区、段、以便于有计划 地按一定顺序开采。 1、井田划分为阶段：开采缓倾斜、倾斜和急倾斜煤层时，通常沿煤层倾斜方向，按一定标高，将 井田划分为若干长条，每个长条即分称为阶段。阶段与阶段之间以水平面分界，称水平面，布置有主要运输大巷和井底车场。担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平称为开采水平。,20,井田再划分 2、阶段内的布置,阶段内的布置有连续式，分区式和分带式3种。 （1）连续式：当阶段内的走向长度和倾斜长度都
11、较小时，可在井田的每一翼沿阶段倾斜全长布置一个采煤工作面，并且采煤工作面可以由井田中央向井田边界推进（连续前进式开采）；或者从井田边界向井田中央推进（连续后退式开采）。,21,阶段内的布置,（2）分区式：当阶段的走向和倾斜长度都较大时，在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干部分，每部分长度约为6001200m，沿倾斜的长度等于阶段斜长，在其中有独立的通风和运输系统，这样的每个部分称为采区，这种不止称为分区十式布置。阶段斜长往往很大，有时长达10001500m以上，实际生产中又将采区沿倾斜划分成若干长条部分，称为区段。,22,阶段内的布置,（3）分带式：在阶段内不再划分采区，而沿煤层走向划分成许多
12、个可以分别布置一个采煤工作的倾斜长条，称为分带。在分带内，采煤工作面沿煤层倾斜方向由下而上（仰采）或由上而下（俯采）连续推进，这种布置称为分带式布置。,23,三、矿井开拓方式,在每个井田范围内，为了合理地把煤炭从地下开采出来，需从地面向井下开掘一系列通向煤体的井筒和巷道，称为矿井开拓。井筒的形式、开拓巷道的布置和矿井的通风运输方式叫做矿井开拓方式。通常以井筒形式为主要依据，将矿井开拓方式分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓。,24,矿井开拓方式,斜井开拓：根据井筒位置和开拓巷道布置方式的不同，斜井开拓主要分为井盘斜井开拓和斜井分区式开拓两种。 立井开拓，我国煤矿多采用主井单水平分区开拓和
13、主井多水平分区开拓。 平硐开拓：平硐沿煤层走向掘进的称走向平硐，与走向斜交（或垂直）称斜交（或垂直平硐）。 综合开拓：为充分发挥上述3种开拓方式的优点，可以采用其中的两种或3钟方式开拓一个井田的方式。,25,四、井田巷道的分类,（一）按巷道在生产中的用途划分矿井巷道按其作用和服务范围可分为开拓巷道，准备巷道和回采巷道3类。 （二）按巷道的空间形态划分矿井巷道按其空间形态划分为垂直巷道，水平巷道和倾斜巷道3类。,26,1、开拓巷道,开拓巷道是为全矿井，一个开采水平或两个以上采区服务的巷道。主要包括以下几种： 平硐：直接与地面相通的水平巷道。 斜井：直接与地面相通的倾斜巷道。 立井：直接与地面相通
14、的直立巷道。 井底车场：井下主要运输巷道和井筒连接处的一组巷道和硐室的总称。 石门：穿过各岩层掘进并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道。 主要运输及回风大巷：沿走向掘进，使全矿井或某个水平运输、回风用的水平巷道，多数开掘在岩层内，也可开掘在煤层内。,27,2、准备巷道,准备巷道是为一个采区服务的巷道，主要有以下几种类型。 采区上山：在运输大巷向上沿煤、岩层开曹的倾斜巷道，按用途和装备分为：运输机上山和人行上山等。 采区下山：杂运输大巷向下沿煤,28,3、回采巷道,回采巷道是为一个采煤工作面服务的巷道，主要有以下几种： （1）回风巷道：一般指供采煤工作面回风和运煤用的巷道。 （2）进风巷道：一般指供
15、采煤工作面进风和送料用的巷道。 （3）切眼：为布置采面设备，形成生产系统而掘出的贯通回风与进风的巷道。,29,按巷道的空间形态划分,垂直巷道：主要有立井、暗立井、潘井等。 水平巷道：主要有平硐、平巷道、石门、煤门等。 倾斜巷道：主要有斜井、暗斜井、上山、下山等。,30,第三节 采煤技术,基本概念 壁式体系采煤法 柱式体系采煤法,31,一、基本概念,（一）采场和采煤工作面 采场：用来直接大量采取煤炭的场所。 采煤工作面：在采场进行采煤的煤壁。 在实际工作当中，采煤工作面与采场是同义词。,32,基本概念,（二）采煤工作采煤工作：在采场内，为了采取煤炭所进行的一系列工作。采煤工作可分为基本工序和辅助
16、工序。基本工序：破煤、装煤、运煤辅助工序：工作面支糊、采空区处理，移置运输及采煤设备等工序。,33,基本概念,（三）采煤工艺按照一定顺序完成破煤、运煤、工作面支护、采空区处理等各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺或回采工艺。我国目前普遍采用的采煤工艺有：爆破采煤工艺、普通机械采煤工艺，综合机械化采煤工艺、综采放顶煤采煤工艺。 （四）采煤系统采煤巷道的掘进一般是超前于采煤工作进行的。它们之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置关系，称为采煤巷道布置系统，也称为采煤系统。,34,基本概念,（五）采煤方法采煤方法就是采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间和空间上的相互配合。采煤方法主要分为壁式和柱式体系两种。 （六）矿井及采区生产系统矿井及采区生产系统包括：提升运输系统、通风系统、供电系统、供排水系统、其他系统（瓦斯监控系统、灌浆防火系统、通讯系统）,35,二、壁式体系采煤法,壁式体系采煤法的特点（什么叫壁式体系采煤法）：回采（采煤）工作面长度较长（一般为80250M左右），工作面两端各有一条巷道，用于通风及运输，采煤的煤炭沿着平行于煤壁的方向运出工作面，随着采煤工作面推进要求及时和有计划地处理采空区。 壁式体系采煤法的优点：煤炭损失 少，采煤连续性强，单产高，采煤系统较简单，对地质条件适应性较强，但采煤工艺装备比较复杂。,
