1、煤矿开采基础知识煤矿开采基础知识 一矿井地质基础知识 二矿井开拓 三矿井开采技术 四爆破安全技术 五机电运输安全技术第一节矿井地质基础知识 煤的形成：煤是由古代植物遗体经过变化形成的。成煤过程：1 泥炭化阶段 1.52.5亿年前 2 煤化阶段 几百万年后成煤条件：1 植物条件 大量植物的繁殖、死亡、堆积 2 气候条件 温暖而潮湿的气候和充分的养分3 地理条件 适于植物大量堆积的广阔湖泊和 沼泽低洼地4 地壳运动条件 地壳有节奏的缓慢下降煤的分类：泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。第一节矿井地质基础知识 一、煤层（一）煤层形态层状煤层，似层状煤层，非层状煤层（二）煤层结构（三）煤层厚度（四）煤层顶板和底
2、板（五）煤层产状煤层厚度分类（三）煤层厚度（四）煤层顶板和底板 顶板指位于煤层上方的岩层 1.伪顶 2.直接顶 3.基本顶 又称“老顶 煤层底板是指位于煤层下方的岩层 1.直接底 2.基本底又叫老底（五）煤层产状 AOB-走向线；ON-倾斜线；ON-倾向线；-倾角走向倾向DFOBCANHNG煤层的分类 近水平煤层 地下开采时倾角8以下的煤层；露天开采倾角5以下的煤层。缓倾斜煤层 地下开采时倾角825的煤层；露天开采时倾角510的煤层。倾 斜 煤层 地下开采时倾角2545的煤层；露天开采时倾角1045的煤层。急倾斜煤层 地下或露天开采时倾角在45以上的煤层。二、矿井地质构造（一）褶皱构造（二）单
3、斜构造（三）断裂构造 图 断层示意图ac-垂直断距；bc-水平断距a-正断层；b-逆断层；c-平推断层a-正断层；b-逆断层；c-平推断层（四）冲蚀（五）岩溶塌陷（六）岩浆侵入三、矿图 （一）矿图的种类一类是矿井测量图；一类是矿井地质图。(1)矿井地质和水文地质图；(2)井上、下对照图；(3)巷道布置图；(4)采掘工程平面图；(5)通风系统图；(6)井下运输系统图；(7)安全监测装备布置图；(8)排水、防尘、防火注浆、压风、充填、抽放瓦斯等管路系统图；(9)井下通讯系统图；(10)井上、下配电系统图和井下电气设备布置图；(11)井下避灾路线图。煤矿安全规程规定，一个矿井必备以下11种图纸（二）
4、常用矿图的识读1.图例2.矿图比例尺矿图比例尺就是矿图图纸上的线段长度与实际相应线段水平长度之比 如 1:1000 1:20003.点的空间位置(1)点的平面位置 10002000300040005000600070000-1000-200010002000300040005000一号井北（x）东(y)x=3250y=4750(2)点的标高井口+1730海平面-100-2004.直线方向北AB45o北AB225o北东西南R12342R3R4R15.煤层底板等高线图煤层底板等高线是不同高程的水平面与煤层底板的交线 等高线越疏表示煤层倾角越缓；等高线越密表示煤层倾角越陡 302010RSPQabc
5、302010T6.采掘工程平面图将开采煤层或开采分层内的采掘工程和地质情况、测量及采矿工程所获得的资料直接绘制而成，用正投影方法投影到水平面上，按一定比例绘出的图纸，称为采掘工程平面图，132541216111567148976141517北-600-550-500-450-400-350-300-250-2501010-520-542-517-470-380-392-389-341-542-281-291-2857.采掘工程图的识读(1)看标题栏(2)看图例(3)看煤层的走向和倾斜。(4)根据煤层等高线和地质构造符号，看煤层的产状、构造。(5)从井口到井底车场开始，找出主要石门，水平运输大巷
6、，主要上山，人行道，开拓方式，采煤方法，采区巷道布置，运输和通风系统等(6)对照平面图和剖面图 第二节 矿井开拓在井田范围内，从地面开掘一系列的井巷（开拓巷道）进入煤层，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统，称为井田开拓 用于井田开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为矿井开拓方式。井田开拓的主要内容是：确定井硐的形式、数目和位置，确定水平的数目和标高；划分采区（或盘区）；布置井底车场和主要巷道；确定开采程序；处理开拓、准备与回采的关系和矿井延深等问题。一、矿井开采的基本概念（一）煤田划分为井田（二）矿井储量、年产量及服务年限1 矿井储量是指矿井范围内的煤炭埋藏量。
7、2 矿井设计年产量又称为矿井年生产能力，是指矿井在一年内所能生产煤炭的数量 矿井分为特大、大、中、小四种类型 特大型矿井：指生产能力为300、400、500万t/a及500万t/a以上的矿井；大型矿井：指生产能力为120、150、180、240万t/a的矿井中型矿井：指生产能力为45、60、90万t/a的矿井；小型矿井：指生产能力为6、9、15、21、30万t/a的矿井；（三）井田再划分1井田划分为阶段或盘区1）井田划分为阶段2）井田划分为盘区2阶段内的布置方式1）连续式布置2）分区式布置3）分带式布置 井田划分一、二、三、四阶段；、采区；1、2、3区段煤矿开采基础知识；h阶段斜长；H水平高度
8、1、2、3、4、5井田图图 一个开采水平开采上、下山两阶段；一个开采水平开采上、下山两阶段；(倾角小于16度时)11主井；主井；22副井；副井；33阶段石门；阶段石门；44阶段运输大巷阶段运输大巷J1J1上山阶段；上山阶段；J2J2下山阶段；下山阶段；、第一、第二水平第一、第二水平一个开采水平只开采上山阶段(倾角大于16度时)1主井；2副井；3阶段石门；4阶段运输大巷；、第一、第二、第三水平图2-21 井田划分为盘区1主斜井；2副斜井；3斜主要石门；4主要运输平巷；5、6盘区；7盘区边界；8井田边界图2-21 井田划分为盘区1主斜井；2副斜井；3斜主要石门；4主要运输平巷；5、6盘区；7盘区边
9、界；8井田边界 井田划分为盘区1主斜井；2副斜井；3斜主要石门；4主要运输平巷；5、6盘区；7盘区边界；8井田边界 分段式划分J1、J2、J3阶段；D1、D2、D3分段；1阶段运输大巷；2风井；3主要运输上山；4主要轨道上山；5分段运输平巷；6分段回风平巷8井田边界图2-23 阶段内的分区式布置阶段垂高；阶段斜长图2-23 阶段内的分区式布置阶段垂高；阶段斜长图2-24 带区式划分J1、J2、J3阶段；F1、F2、F3带区；、分带（四）矿井巷道分类为了矿井提升、运输、通风、排水及动力供应等需要而开掘的井筒、巷道和硐室，总称为矿井巷道。1按井巷的空间位置分1）垂直（直立）巷道2）水平巷道平硐 平
10、巷 石门 煤门 3）倾斜巷道斜井 上山 下山 溜煤眼 开切眼 4）硐室 2按巷道的用途和服务范围分1）开拓巷道 2）准备巷道 3）回采巷道二、井田开拓方式（一）斜井开拓1斜井多水平分区式开拓1）井巷开掘顺序2）生产系统3）采掘关系及开采顺序2斜井多水平连续式开拓（二）立井开拓1立井多水平分区式开拓1）井巷开掘顺序2）生产系统2立井单水平分区式开拓1）井巷开掘顺序2）生产系统 斜井多水平分区式开拓 斜井多水平分区式开拓 斜井多水平分区式开拓 斜井多水平分区式开拓图2-28 片盘斜井开拓图2-29 立井多水平分区式开拓图2-30 立井单水平分区式开拓（三）平硐开拓 走向平硐2垂直平硐图2-32 平
11、硐从顶板进入煤层 图2-33 平硐从底板进入煤层图2-34 阶梯平硐（四）综合开拓图2-35 平硐立井综合开拓 图2-36 立井斜井综合开拓主平硐斜风井综合开拓。（五）煤层群开拓1煤层间的联系方式2煤层群的分组图2-38 层间联络巷的形式三、井底车场布置井底车场是连接井筒和运输大巷或主要石门的一组巷道和硐室的总称 不论是斜井还是立井，井底车场均可分环行式和折返式两大类型。环形车场又可分为卧式、斜式和立式三种，如图2-39所示 图2-39 井底车场形式折返式车场又可以分为梭式和尽头式两种。梭式井底车场胶带斜井尽头式车场 四、主要水平巷道的布置（一）运输大巷的布置方式1分层运输大巷2集中运输大巷3
12、分组集中运输大巷（二）运输大巷位置(三)矿井总回风巷的布置 第三节 矿井开采技术一、采煤方法及其分类（一）采煤方法的概念采煤方法包括两项主要内容：巷道系统和回来工艺。巷道系统:是指与回采有关的巷道布置方式，掘进和回采工作的安排顺序，以及由此建立的通风、运输、供电、排水等生产系统。回采工艺:是指回采工作面内所进行的落煤、装煤、运媒、支护和采空区处理等工作及其相互配合方式。（二）采煤方法分类1按巷道系统构成情况分1）壁式体系采煤方法2）柱式体系采煤方法2按回采工艺分1）炮采法2）普通机械化采煤法3）综合机械化采煤法4）水力采煤法综采与炮采、机采相比，具有以下优点：工人大量的工作是操纵机械手把，因而
13、大大减轻了工人的劳动强度。使用液压支架管理顶板，工人在支架保护下进行操作，大大减少了冒顶事 综采可提高生产能力和生产效率，使生产更加集中化。降低了材料消耗和生产成本。二、缓倾斜、倾斜薄及中厚煤层长壁式采煤方法（一）走向长壁式采煤方法1采区巷道布置1）双面采区巷道布置方式2）单面采区巷道布置方式3）采区巷道的联合布置方式（1）共用采区上山的联合布置方式（2）共用采区上山和区段平巷的联合布置方式图2-50 共用采区上山的采区巷道联合布置图2-50 共用采区上山的采区巷道联合布置 共用采区上山和区段平巷的采区联合巷道布置2回采工艺1）炮采工作面回采工艺（1）爆破落煤。是用钻眼爆破的方法把煤从煤壁上崩
14、落下来，它包括钻眼、装药、联线和放炮等工序。对爆破落煤的要求是：煤块粒度均匀、煤壁平直、不破顶、不留底、不崩倒支架，并且材料消耗少。若想取得较好的爆破效果，主要在于炮眼布置合理、装药量适当、炮眼充填质量好。（2）装煤。爆破落煤后，一般采用人工装煤，但为了减轻炮采工作面装煤工作的笨重劳动，应推广使用擂煤机 和爆破装煤。爆破装煤是把输送机安设在距煤壁0.2m处，并在输送机靠近采空区侧安设挡板，防止煤炭抛向采空区。一般爆破装煤效果可达3138左右。（3）运煤。回采工作面煤炭的运输方式主要有：自溜运输和刮板输送机运输两种方式。自溜运输：在煤层倾角大于25工作面的底板上铺设溜槽(俗称“笨溜子”)靠煤的自
15、重溜煤刮板输送机运输：刮板输送机 分为拆移式刮板输送机和可弯曲刮板输送机两种目前炮采工作面一般用可弯曲刮板输送机运输。这些输送机移置方便强度高、输送能力大，能适合于爆破装煤和装煤机装煤。（4）移输送机。可弯曲刮板输送机采用液压千斤顶或其它类用的千斤顶移置。（5）支护。常用的回采工作面支护材料有木支架、摩擦式金属支柱、单体液压支柱和金属铰接顶梁。工作面的支护方式一般可分为戴帽点柱和支架两种。图2-55 戴帽点柱支护L排距；M柱距图2-56 支架布置方式a倾向支架；b走向支架金属摩擦支柱与铰接顶梁配合使用时可构成悬臂梁。按梁与支柱的相互位置关系分正悬臂式和倒悬臂式两种，如图2-57所示。图2-57
16、 正倒悬臂架设方式a正悬臂；b倒悬臂（6）采空区处理 图2-58 采空区处理方法图2-59 最小、最大控顶距和放顶距a最大控顶距；b最小控顶距；c放顶步距2）机采工作面回采工艺1.采煤机简介。主要有滚筒式采煤机和刨煤机两种。图2-60 单滚筒采煤机图2-61 双滚筒采煤机图2-62 拖钩刨煤机结构（2）普通机械化采煤回采工艺滚筒采煤机的割煤方式有单向割煤和双向割煤两种 图2-64 双向割煤往返进一刀上行割顶煤；b下行割底煤；图2-63 单向割煤方式上行割煤；b下行割底煤或空行运煤：机采工作面运煤除必须采用可弯曲刮板输送机外，与炮采工作面运煤相同 支护：机采工作面广泛使用金属摩擦支柱或单体液压支
17、柱 图2-66 悬臂支架布置方式a齐梁式布置；b错梁式布置（3）综采工作面回采工艺 落煤与装煤：综采工作面的落煤与装煤工作与机采相似 运煤：运煤同普通机采工作面一样，也是采用可弯曲刮板输送机 支护：综采工作面支护主要采用自移式液压支架 按支架与围岩的相互作用方式支架可分为三种基本类型，即：支撑式、掩护式及支撑掩护式。支撑式液压支架按结构与移动方式主要分为垛式(图2-68a)和节式(图2-68b)两种。采空区处理：综采工作面主要用垮落法处理采空区 图2-67 综采工作面总布置图图2-68 各种液压支架（二）倾斜长壁式采煤方法长壁工作面沿煤层走向布置、沿煤层倾向推进的采煤方法，称为倾斜长壁式采煤法
18、。1巷道布置1）单一煤层巷道布置2）近距离煤层群巷道布置图2-70 倾斜长壁开采煤层群巷道布置2回采工艺倾斜长壁采煤方法的回采工艺与走向长壁采煤万法基本相同，也有三种形式，即炮采、机采和综采 3倾斜长壁采煤方法的特点(1)取消了采区上(下)山，简化了巷道布置，减少了巷道工程量。(2)工作面是水平的，而其两侧的运输、通风巷则是沿煤层开掘的方向固定不变的倾斜巷道，回采工作面长度基本不变，能够适应综合机械化采煤的要求。(3)回采方式灵活多样，有利于安全生产。(4)减少了一个运输环节，简化了生产系统，节省了运输费用。(5)存在辅助运输和行人距离长、水平运输大巷装车站多的不足。三、厚煤层采煤方法（一）分
19、层开采1分层方法图2-71 厚煤层分层方法2倾斜分层下行垮落走向长壁采煤法1）采区巷道布置2）回采工艺图2-73 倾斜分层采区巷道布置3倾斜分层上行充填走向长壁采煤法（二）综采放顶煤采煤法1综采机械2采煤方式1)不采顶层放顶煤开采2)采顶层放顶煤回采（三）综采大采高采煤法四、急倾斜煤层采煤方法我国急倾斜煤层采煤方法常用的有：走向长壁采煤法、倒台阶采煤法、厚煤层分层采煤法（水平及斜切分层采煤法）、伪倾斜柔性掩护支架采煤法等。第四节 爆破安全技术一、矿用爆破器材和爆破作业（一）矿用爆破器材1煤矿许用炸药2煤矿许用炸药的种类及选用（一）低瓦斯矿井的岩石掘进工作面必须使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸
20、（二）低瓦斯矿井的煤层采掘工作面、半煤岩掘进工作面必须使用安全等级不低于二级的煤矿许用炸药。（三）高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸 药。有煤（岩）与瓦斯突出危险的工作面，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药。严禁使用黑火药和冻结或半冻结的硝化甘油类炸药。同一工作面不得使用2种不同品种的炸药。在采掘工作面，必须使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。不同厂家生产的或不同品种的电雷管，不得掺混使用。不得使用导爆管或普通导爆索，严禁使用火雷管。3起爆器材（二）井下爆破作业起爆
21、器材一般有雷管和索状起爆材料及其辅件等，煤矿常用的是电雷管 电雷管是一种用电流起爆的雷管。煤矿许用电雷管分为瞬发和毫秒延期两种类型 1井下安全爆破管理2严格使用煤矿许用爆破器材3正确执行放炮操作规程4正确处理拒爆二、爆破事故预防爆破事故主要包括早爆、瞎炮、残爆、爆燃等。约占煤矿总事故的25%左右 （一）早爆的防治1杂散电流的防治（1）杂散电流的来源（2）杂散电流的防治2静电的防治（二）瞎炮的预防与处理1瞎炮产生的原因2瞎炮的预防措施3瞎炮的处理方法（三）残爆、爆燃和缓爆的预防1残爆和爆燃残爆是指炮眼里的炸药引爆后，发生爆轰中断而残留一部分不爆药卷的现象 爆燃是炮眼里的药卷未能正常起爆，没有形成
22、爆轰而发生了快速燃烧，或形成爆轰后又衰减成为快速燃烧的现象 造成残爆和爆燃的原因有：残爆和爆燃的预防措施：2缓爆发生缓爆的主要原因是：起爆能不足、炸药雷管变质、药卷密度过大或过小，炸药的热分解或爆燃形成的热量和压力在密闭的炮眼内逐渐积聚，使其转化为爆炸；此外，雷管的电引火装置和起爆药的质量不合格，也会引起缓爆。预防缓爆的主要措施（四）放空炮的防治产生放空炮的原因 预防空炮的措施（五）放炮崩倒支架和崩坏输送机的防治1放炮崩倒支架2放炮崩坏输送机（六）炮烟熏人的预防1造成炮烟浓度过大的原因2常用的预防措施第五节 机电运输安全技术一、电气安全（一）煤矿供电安全矿井供电必须符合24条要求（二）井下电气
23、设备检修及停送电作业（三）供电系统的“三大”保护1保护接地2漏电保护3预防漏电的措施4电网过流与电气火灾二、机械与运输安全（一）矿井提升设备运行安全1矿井提升系统的组成提升机(包括机械及拖动设备)、提升容器、提升钢丝绳、井架或井塔、井筒装备以及装卸载设备 2对矿井提升设备的要求（1）安全性（2）可靠性（3）经济性3制动与安全保护装置4矿井提升的安全保护（二）矿井提升系统运行安全1提升机机房管理1）提升机房电控室消防与灭火2）提升设备电气火灾预防措施3）提升机机房的保安措施2提升系统中一些必要的安全设施（三）输送机运行安全1带式输送机的安全使用1）运转中的注意事项2）启动前的准备工作3）带式输送机司机的安全技术操作2带式输送机的维护1）司机在交接班时的检查2）日检3）周检4）月检5）半年检或年检6）其他
