1、煤礦開采基礎(chǔ)知識(shí),煤礦開采基礎(chǔ)知識(shí),一礦井地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí) 二礦井開拓 三礦井開采技術(shù) 四爆破安全技術(shù) 五機(jī)電運(yùn)輸安全技術(shù),第一節(jié)礦井地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí),煤的形成：煤是由古代植物遺體經(jīng)過變化形成的。 成煤過程：1 泥炭化階段 1.52.5億年前 2 煤化階段 幾百萬年后 成煤條件： 1 植物條件 大量植物的繁殖、死亡、堆積 2 氣候條件 溫暖而潮濕的氣候和充分的養(yǎng)分 3 地理?xiàng)l件 適于植物大量堆積的廣闊湖泊和 沼澤低洼地 4 地殼運(yùn)動(dòng)條件 地殼有節(jié)奏的緩慢下降 煤的分類：泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤。,第一節(jié)礦井地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí),一、煤層 （一）煤層形態(tài)層狀煤層，似層狀煤層，非層狀煤層 （二）煤層結(jié)構(gòu) （三）煤

2、層厚度 （四）煤層頂板和底板 （五）煤層產(chǎn)狀,煤層厚度分類,（三）煤層厚度,（四）煤層頂板和底板,頂板指位于煤層上方的巖層 1.偽頂 2.直接頂 3.基本頂 又稱“老頂 煤層底板是指位于煤層下方的巖層 1.直接底 2.基本底又叫老底,（五）煤層產(chǎn)狀,AOB-走向線；ON-傾斜線；ON-傾向線；-傾角,煤層的分類,近水平煤層 地下開采時(shí)傾角8以下的煤層；露天開采傾角5以下的煤層。 緩傾斜煤層 地下開采時(shí)傾角825的煤層；露天開采時(shí)傾角510的煤層。 傾 斜 煤層 地下開采時(shí)傾角2545的煤層；露天開采時(shí)傾角1045的煤層。 急傾斜煤層 地下或露天開采時(shí)傾角在45以上的煤層。,二、礦井地質(zhì)構(gòu)造,（

3、一）褶皺構(gòu)造,（二）單斜構(gòu)造,（三）斷裂構(gòu)造,圖 斷層示意圖 ac-垂直斷距；bc-水平斷距,a-正斷層；b-逆斷層；c-平推斷層,a-正斷層；b-逆斷層；c-平推斷層,（四）沖蝕,（五）巖溶塌陷,（六）巖漿侵入,三、礦圖,（一）礦圖的種類,一類是礦井測(cè)量圖；一類是礦井地質(zhì)圖。,(1)礦井地質(zhì)和水文地質(zhì)圖； (2)井上、下對(duì)照?qǐng)D； (3)巷道布置圖； (4)采掘工程平面圖； (5)通風(fēng)系統(tǒng)圖； (6)井下運(yùn)輸系統(tǒng)圖； (7)安全監(jiān)測(cè)裝備布置圖； (8)排水、防塵、防火注漿、壓風(fēng)、充填、抽放瓦斯等管路系統(tǒng)圖； (9)井下通訊系統(tǒng)圖； (10)井上、下配電系統(tǒng)圖和井下電氣設(shè)備布置圖； (11)井下

4、避災(zāi)路線圖。,煤礦安全規(guī)程規(guī)定，一個(gè)礦井必備以下11種圖紙,（二）常用礦圖的識(shí)讀,1.圖例,2.礦圖比例尺,礦圖比例尺就是礦圖圖紙上的線段長(zhǎng)度與實(shí)際相應(yīng)線段水平長(zhǎng)度之比 如 1:1000 1:2000,3.點(diǎn)的空間位置,(1)點(diǎn)的平面位置,(2)點(diǎn)的標(biāo)高,4.直線方向,5.煤層底板等高線圖,煤層底板等高線是不同高程的水平面與煤層底板的交線,等高線越疏表示煤層傾角越緩；等高線越密表示煤層傾角越陡,6.采掘工程平面圖,將開采煤層或開采分層內(nèi)的采掘工程和地質(zhì)情況、測(cè)量及采礦工程所獲得的資料直接繪制而成，用正投影方法投影到水平面上， 按一定比例繪出的圖紙，稱為采掘工程平面圖，,7.采掘工程圖的識(shí)讀,(

5、1)看標(biāo)題欄 (2)看圖例 (3)看煤層的走向和傾斜。 (4)根據(jù)煤層等高線和地質(zhì)構(gòu)造符號(hào)，看煤層的產(chǎn)狀、構(gòu)造。 (5)從井口到井底車場(chǎng)開始，找出主要石門，水平運(yùn)輸大巷，主要上山，人行道，開拓方式，采煤方法，采區(qū)巷道布置，運(yùn)輸和通風(fēng)系統(tǒng)等 (6)對(duì)照平面圖和剖面圖,第二節(jié) 礦井開拓,在井田范圍內(nèi)，從地面開掘一系列的 井巷（開拓巷道）進(jìn)入煤層，建立礦井提升、 運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)， 稱為井田開拓,用于井田開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、 位置及其相互聯(lián)系和配合稱為礦井開拓方式。,井田開拓的主要內(nèi)容是：確定井硐的形式、 數(shù)目和位置，確定水平的數(shù)目和標(biāo)高； 劃分采區(qū)（或盤區(qū)）；布置井底車

6、場(chǎng) 和主要巷道；確定開采程序；處理開拓、 準(zhǔn)備與回采的關(guān)系和礦井延深等問題。,一、礦井開采的基本概念,（一）煤田劃分為井田,（二）礦井儲(chǔ)量、年產(chǎn)量及服務(wù)年限,1 礦井儲(chǔ)量是指礦井范圍內(nèi)的煤炭埋藏量。,2 礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量又稱為礦井年生產(chǎn)能力， 是指礦井在一年內(nèi)所能生產(chǎn)煤炭的數(shù)量,礦井分為特大、大、中、小四種類型,特大型礦井：指生產(chǎn)能力為300、400、500萬t/a 及500萬t/a以上的礦井； 大型礦井：指生產(chǎn)能力為120、150、180、240萬t/a的礦井 中型礦井：指生產(chǎn)能力為45、60、90萬t/a的礦井； 小型礦井：指生產(chǎn)能力為6、9、15、21、30萬t/a的礦井；,（三）井田再劃

7、分,1井田劃分為階段或盤區(qū),1）井田劃分為階段,2）井田劃分為盤區(qū),2階段內(nèi)的布置方式,1）連續(xù)式布置,2）分區(qū)式布置,3）分帶式布置,井田劃分 一、二、三、四階段；、采區(qū)； 1、2、3區(qū)段煤礦開采基礎(chǔ)知識(shí)；h階段斜長(zhǎng)；H水平高度 1、2、3、4、5井田,圖 一個(gè)開采水平開采上、下山兩階段；(傾角小于16度時(shí)) 1主井；2副井；3階段石門；4階段運(yùn)輸大巷 J1上山階段；J2下山階段；、第一、第二水平,一個(gè)開采水平只開采上山階段( 傾角大于16度時(shí)) 1主井；2副井；3階段石門；4階段運(yùn)輸大巷； 、第一、第二、第三水平,圖2-21 井田劃分為盤區(qū) 1主斜井；2副斜井；3斜主要石門；4主要運(yùn)輸平巷

8、； 5、6盤區(qū)；7盤區(qū)邊界；8井田邊界,圖2-21 井田劃分為盤區(qū) 1主斜井；2副斜井；3斜主要石門；4主要運(yùn)輸平巷； 5、6盤區(qū)；7盤區(qū)邊界；8井田邊界,井田劃分為盤區(qū) 1主斜井；2副斜井；3斜主要石門；4主要運(yùn)輸平巷； 5、6盤區(qū)；7盤區(qū)邊界；8井田邊界,分段式劃分 J1、J2、J3階段；D1、D2、D3分段；1階段運(yùn)輸大巷；2風(fēng)井；3主要運(yùn)輸上山； 4主要軌道上山；5分段運(yùn)輸平巷；6分段回風(fēng)平巷8井田邊界,圖2-23 階段內(nèi)的分區(qū)式布置 階段垂高；階段斜長(zhǎng),圖2-23 階段內(nèi)的分區(qū)式布置 階段垂高；階段斜長(zhǎng),圖2-24 帶區(qū)式劃分 J1、J2、J3階段；F1、F2、F3帶區(qū)；、分帶,（四

9、）礦井巷道分類,為了礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水及動(dòng)力供應(yīng)等需要 而開掘的井筒、巷道和硐室，總稱為礦井巷道。,1按井巷的空間位置分 1）垂直（直立）巷道,2）水平巷道,平硐 平巷 石門 煤門,3）傾斜巷道,斜井 上山 下山 溜煤眼 開切眼,4）硐室,2按巷道的用途和服務(wù)范圍分,1）開拓巷道 2）準(zhǔn)備巷道 3）回采巷道,二、井田開拓方式,（一）斜井開拓,1斜井多水平分區(qū)式開拓,1）井巷開掘順序,2）生產(chǎn)系統(tǒng),3）采掘關(guān)系及開采順序,2斜井多水平連續(xù)式開拓,（二）立井開拓,1立井多水平分區(qū)式開拓,1）井巷開掘順序,2）生產(chǎn)系統(tǒng),2立井單水平分區(qū)式開拓,1）井巷開掘順序,2）生產(chǎn)系統(tǒng),斜井多水平分區(qū)式

10、開拓,斜井多水平分區(qū)式開拓,斜井多水平分區(qū)式開拓,斜井多水平分區(qū)式開拓,圖2-28 片盤斜井開拓,圖2-29 立井多水平分區(qū)式開拓,圖2-30 立井單水平分區(qū)式開拓,（三）平硐開拓,走向平硐,2垂直平硐,圖2-32 平硐從頂板進(jìn)入煤層 圖2-33 平硐從底板進(jìn)入煤層,圖2-34 階梯平硐,（四）綜合開拓,圖2-35 平硐立井綜合開拓 圖2-36 立井斜井綜合開拓,主平硐斜風(fēng)井綜合開拓。,（五）煤層群開拓,1煤層間的聯(lián)系方式,2煤層群的分組,圖2-38 層間聯(lián)絡(luò)巷的形式,三、井底車場(chǎng)布置,井底車場(chǎng)是連接井筒和運(yùn)輸大巷或主要石門的一組巷道和硐室的總稱,不論是斜井還是立井，井底車場(chǎng)均可分環(huán)行式和折返

11、式兩大類型。,環(huán)形車場(chǎng)又可分為臥式、斜式和立式三種，如圖2-39所示,圖2-39 井底車場(chǎng)形式,折返式車場(chǎng)又可以分為梭式和盡頭式兩種。,梭式井底車場(chǎng),膠帶斜井盡頭式車場(chǎng),四、主要水平巷道的布置,（一）運(yùn)輸大巷的布置方式,1分層運(yùn)輸大巷,2集中運(yùn)輸大巷,3分組集中運(yùn)輸大巷,（二）運(yùn)輸大巷位置,(三)礦井總回風(fēng)巷的布置,第三節(jié) 礦井開采技術(shù),一、采煤方法及其分類 （一）采煤方法的概念,采煤方法包括兩項(xiàng)主要內(nèi)容：巷道系統(tǒng)和回來工藝。,巷道系統(tǒng):是指與回采有關(guān)的巷道布置方式，掘進(jìn)和回采工作的 安排順序，以及由此建立的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電、排水等生產(chǎn)系統(tǒng)。 回采工藝:是指回采工作面內(nèi)所進(jìn)行的落煤、裝煤、運(yùn)媒

12、、 支護(hù)和采空區(qū)處理等工作及其相互配合方式。,（二）采煤方法分類,1按巷道系統(tǒng)構(gòu)成情況分,1）壁式體系采煤方法,2）柱式體系采煤方法,2按回采工藝分,1）炮采法,2）普通機(jī)械化采煤法,3）綜合機(jī)械化采煤法,4）水力采煤法,綜采與炮采、機(jī)采相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 工人大量的工作是操縱機(jī)械手把，因而大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 使用液壓支架管理頂板，工人在支架保護(hù)下進(jìn)行操作，大大減少了冒頂事 綜采可提高生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)更加集中化。 降低了材料消耗和生產(chǎn)成本。,二、緩傾斜、傾斜薄及中厚煤層長(zhǎng)壁式采煤方法,（一）走向長(zhǎng)壁式采煤方法,1采區(qū)巷道布置,1）雙面采區(qū)巷道布置方式,2）單面采區(qū)巷道布置方

13、式,3）采區(qū)巷道的聯(lián)合布置方式,（1）共用采區(qū)上山的聯(lián)合布置方式,（2）共用采區(qū)上山和區(qū)段平巷的聯(lián)合布置方式,圖2-50 共用采區(qū)上山的采區(qū)巷道聯(lián)合布置,圖2-50 共用采區(qū)上山的采區(qū)巷道聯(lián)合布置,共用采區(qū)上山和區(qū)段平巷的采區(qū)聯(lián)合巷道布置,2回采工藝,1）炮采工作面回采工藝,（1）爆破落煤。是用鉆眼爆破的方法把煤從煤壁上崩落下來，它包括鉆眼、裝藥、聯(lián)線和放炮等工序。 對(duì)爆破落煤的要求是：煤塊粒度均勻、煤壁平直、不破頂、不留底、不崩倒支架，并且材料消耗少。若想取得較好的 爆破效果，主要在于炮眼布置合理、裝藥量適當(dāng)、炮眼充填質(zhì)量好。 （2）裝煤。爆破落煤后，一般采用人工裝煤，但為了減輕炮采工作面裝

14、煤工作的笨重勞動(dòng)，應(yīng)推廣使用擂煤機(jī) 和爆破裝煤。爆破裝煤是把輸送機(jī)安設(shè)在距煤壁0.2m處，并在輸送機(jī)靠近采空區(qū)側(cè)安設(shè)擋板，防止煤炭拋向 采空區(qū)。一般爆破裝煤效果可達(dá)3138左右。 （3）運(yùn)煤?；夭晒ぷ髅婷禾康倪\(yùn)輸方式主要有：自溜運(yùn)輸和刮板輸送機(jī)運(yùn)輸兩種方式。 自溜運(yùn)輸：在煤層傾角大于25工作面的底板上鋪設(shè)溜槽(俗稱“笨溜子”) 靠煤的自重溜煤刮板輸送機(jī)運(yùn)輸：刮板輸送機(jī) 分為拆移式刮板輸送機(jī)和可彎曲刮板輸送機(jī)兩種目前炮采工作面一般用可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)輸。這些輸送機(jī)移置方便強(qiáng)度高、輸送能力大，能適合于爆破裝煤和裝煤機(jī)裝煤。 （4）移輸送機(jī)?？蓮澢伟遢斔蜋C(jī)采用液壓千斤頂或其它類用的千斤頂移置。 （

15、5）支護(hù)。常用的回采工作面支護(hù)材料有木支架、摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱和金屬鉸接頂梁。,工作面的支護(hù)方式一般可分為戴帽點(diǎn)柱和支架兩種。,圖2-55 戴帽點(diǎn)柱支護(hù) L排距；M柱距,圖2-56 支架布置方式 a傾向支架；b走向支架,金屬摩擦支柱與鉸接頂梁配合使用時(shí)可構(gòu)成懸臂梁。按梁與支柱的 相互位置關(guān)系分正懸臂式和倒懸臂式兩種，如圖2-57所示。,圖2-57 正倒懸臂架設(shè)方式,a正懸臂；b倒懸臂,（6）采空區(qū)處理,圖2-58 采空區(qū)處理方法,圖2-59 最小、最大控頂距和放頂距 a最大控頂距； b最小控頂距；c放頂步距,2）機(jī)采工作面回采工藝,采煤機(jī)簡(jiǎn)介。,主要有滾筒式采煤機(jī)和刨煤機(jī)兩種。,圖2

16、-60 單滾筒采煤機(jī),圖2-61 雙滾筒采煤機(jī),圖2-62 拖鉤刨煤機(jī)結(jié)構(gòu),（2）普通機(jī)械化采煤回采工藝,滾筒采煤機(jī)的割煤方式有單向割煤和雙向割煤兩種,圖2-64 雙向割煤往返進(jìn)一刀 上行割頂煤；b下行割底煤；,圖2-63 單向割煤方式 上行割煤；b下行割底煤或空行,運(yùn)煤：機(jī)采工作面運(yùn)煤除必須采用可彎曲刮板輸送機(jī)外，與炮采工作面運(yùn)煤相同,支護(hù)：機(jī)采工作面廣泛使用金屬摩擦支柱或單體液壓支柱,圖2-66 懸臂支架布置方式 a齊梁式布置；b錯(cuò)梁式布置,（3）綜采工作面回采工藝,落煤與裝煤：綜采工作面的落煤與裝煤工作與機(jī)采相似,運(yùn)煤：運(yùn)煤同普通機(jī)采工作面一樣，也是采用可彎曲刮板輸送機(jī),支護(hù)：綜采工作面

17、支護(hù)主要采用自移式液壓支架,按支架與圍巖的相互作用方式支架可分為三種基本類型， 即：支撐式、掩護(hù)式及支撐掩護(hù)式。,支撐式液壓支架按結(jié)構(gòu)與移動(dòng)方式主要分為垛式(圖2-68a)和節(jié)式(圖2-68b)兩種。,采空區(qū)處理：綜采工作面主要用垮落法處理采空區(qū),圖2-67 綜采工作面總布置圖,圖2-68 各種液壓支架,（二）傾斜長(zhǎng)壁式采煤方法,長(zhǎng)壁工作面沿煤層走向布置、沿煤層傾向推進(jìn)的采煤方法，稱為傾斜長(zhǎng)壁式采煤法。,1巷道布置,1）單一煤層巷道布置,2）近距離煤層群巷道布置,圖2-70 傾斜長(zhǎng)壁開采煤層群巷道布置,2回采工藝,傾斜長(zhǎng)壁采煤方法的回采工藝與走向長(zhǎng)壁采煤萬法基本相同，也有三種形式， 即炮采、機(jī)

18、采和綜采,3傾斜長(zhǎng)壁采煤方法的特點(diǎn) (1)取消了采區(qū)上 (下)山，簡(jiǎn)化了巷道布置，減少了巷道工程量。 (2)工作面是水平的，而其兩側(cè)的運(yùn)輸、通風(fēng)巷則是沿煤層開掘的方向固定不變的傾斜巷道， 回采工作面長(zhǎng)度基本不變，能夠適應(yīng)綜合機(jī)械化采煤的要求。 (3)回采方式靈活多樣，有利于安全生產(chǎn)。 (4)減少了一個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)系統(tǒng)，節(jié)省了運(yùn)輸費(fèi)用。 (5)存在輔助運(yùn)輸和行人距離長(zhǎng)、水平運(yùn)輸大巷裝車站多的不足。,三、厚煤層采煤方法,（一）分層開采 1分層方法,圖2-71 厚煤層分層方法,2傾斜分層下行垮落走向長(zhǎng)壁采煤法,1）采區(qū)巷道布置,2）回采工藝,圖2-73 傾斜分層采區(qū)巷道布置,3傾斜分層上行充填走向長(zhǎng)壁采煤法,（二）綜采放頂煤采煤法,1綜采機(jī)械,2采煤方式,1)不采頂層放頂煤開采,2)采頂層放頂煤回采,（三）綜采大采高采煤法,四、急傾斜煤層采煤方法,我國急傾斜煤層采煤方法常用的有：走向長(zhǎng)壁采煤法、 倒臺(tái)階采煤法、厚煤層分層采煤法（水平及斜切分層采煤法）、 偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法等。,第四節(jié) 爆破安全技術(shù),一、礦用爆破器材和爆破作業(yè),（一）礦用爆破器材,1煤礦許用炸藥 2煤礦許用炸藥的種類及選用,（一）低瓦斯礦井的巖石掘進(jìn)工作面必須使