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我国煤层形成及煤炭分布主要内容第一章地质基础知识第二章煤矿生产概貌第三章井田开拓第四章巷道掘进第五章采煤方法第六章矿井通风与安全第七章矿井固定设备与供电第一章地质基础知识•第一节地壳•一、地壳的组成物质•地球是一个巨大的椭球体,其赤道半径为6378.2km,极半径为6356.8km。地球的最外层是坚固的外壳,称为地壳,平均厚度约为20km。地壳主要由岩石组成,组成岩石的是矿物,而矿物则是由各种化学元素所组成。因此,在地壳中蕴藏着非常丰富的矿产资源。•(一)元素•组成地壳的元素达百余种,但占主要地位的是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢等,而以氧(46.6%)和硅(27.7%)为最多。•(二)矿物•矿物是地壳中一种或多种元素在各种地质作用下形成的自然产物,具有比较固定的化学成分和一定的物理性质与形态。•自然界中已发现的矿物有两千多种,绝大多数呈固态,也有的呈液态(如水、石油和汞等)和气态(如瓦斯)。但组成岩石的常见矿物并不多,主要的仅20余种。•(三)岩石•岩石是矿物的集合体,可包含一种或多种矿物。岩石按成因分为三大类:岩浆岩、沉积岩、变质岩•地壳中的岩石绝大部分为岩浆岩,沉积岩只占地壳总重量的5%,但沉积岩却覆盖着地球表面积的75%,是最常见的一类岩石。•由于煤层一般都埋藏于沉积岩岩层中,因此沉积岩与采煤工作的关系最为密切。此外,在沉积岩地层中还有许多重要的矿产资源,如石油、天然气、沉积铁矿、盐矿、铝矿、磷矿、油页岩和石灰岩等。二、地史及地层的概念•地球的形成已有四十五亿年以上的历史。为了便于研究,通常根据地壳运动和古生物的发展,将地壳的历史从古到今,划分为太古代、元古代、古生代、中生代和新生代等五个大的时期。为了反映更短的时间间隔内地壳的变化,代以下分为若干纪,纪以下又分为世。代、纪、世是国际统一的划分地质时代的单位。第二节煤的形成、用途和分类•一、煤的形成•远在距今约0.03~3.2亿年间,即地质史上称为第三纪、侏罗纪、二迭纪和石炭纪等时代,地球上许多地区布满了湖泊、沼泽,当时气候温暖潮湿,植物生长茂盛。•二、评价煤质的主要指标•水分;灰分;挥发分;固定碳;胶质层厚度;发热量;硫;磷;含矸率。煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海的地方,经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。在显微镜下可以发现煤中有植物细胞组成的孢子花粉等,在煤层中还可以发现植物化石,所有这些都可以证明煤是由植物遗体堆积而成的。东北赋煤区西北、华北华北赋煤区华北、华南中国现有各类煤矿约2.8万处,其中45户重点监控企业有414处,其它国有重点煤矿322处,地方国有煤矿2176处,乡镇和其它煤矿约2.45万处。全省矿井个数由2008年的2598处减少到2010年的1053处,“十二五”期间将减少到1000处。•2008年公布的第一批12个:1、资源型城市经济转型试点城市5个:阜新、伊春、辽源、白山、盘锦;2、西部地区典型资源枯竭城市3个:石嘴山、白银、个旧(县级市);3、中部地区典型资源枯竭城市3个:焦作、萍乡、大冶(县级市);4、典型资源枯竭地区1个:大兴安岭。•2009年公布的第二批32个。1、地级市9个:山东省枣庄市、湖北省黄石市、安徽省淮北市、安徽省铜陵市、黑龙江省七台河市、重庆市万盛区(当作地级市对待)、辽宁省抚顺市、陕西省铜川市、江西省景德镇市。2、县级市17个:贵州省铜仁地区万山特区、甘肃省玉门市、湖北省潜江市、河南省灵宝市、广西壮族自治区合山市、湖南省耒阳市、湖南省冷水江市、辽宁省北票市、吉林省舒兰市、四川省华蓥市、吉林省九台市、湖南省资兴市、湖北省钟祥市、山西省孝义市、黑龙江省五大连池市(森工)、内蒙古自治区阿尔山市(森工)、吉林省敦化市(森工)。3、市辖区6个:辽宁省葫芦岛市杨家杖子开发区、河北省承德市鹰手营子矿区、辽宁省葫芦岛市南票区、云南省昆明市东川区、辽宁省辽阳市弓长岭区、河北省张家口市下花园区。国务院公布的44个资源枯竭型城市第三节煤系地层和矿井地质构造一、煤系地层与煤层赋存状态(一)煤系煤是在一定历史时期形成的具有成因联系的大致连续沉积的一套含煤岩系。(二)煤层非层状煤层似层状煤层层状煤层按成层的连续程度•根据厚度,煤层可分为:①薄煤层:地下开采时厚度1.3米以下的煤层;露天开采时厚度3.5米以下的煤层。②中厚煤层:地下开采时厚度1.3~3.5米的煤层;露天开采时厚度3.5~10米的煤层。③厚煤层:地下开采时厚度3.5米~8.0米以上的煤层;露天开采时厚度10米以上的煤层。④特厚煤层,地下开采时厚度大于8米的煤层。•煤层按倾角分类:•(1)近水平层:倾角在8度以下的煤层。•(2)缓倾斜层:倾角在8—25度的煤层,又称缓倾斜煤层。•(3)倾斜煤层:倾角在25—45度的煤层。•(4)急斜煤层:倾角在45度以上的煤层。•按煤种分类,中国煤炭中炼焦煤类占27.65%,非炼焦煤类占72.35%,前者包括气煤(占13.75%),肥煤(占3.53%),主焦煤(占5.81%),瘦煤(占4.01%),其它为未分牌号的煤(占0.55%);后者包括无烟煤(占10.93%),贫煤(占5.55%),弱粘煤(占1.74%),不粘煤(占13.8%),长焰煤(占12.52%),褐煤(占12.76%),天然焦(占0.19%),未分牌号的煤(占13.80%)和牌号不清的煤(占1.06%)。•二、矿井地质构造•矿井地质构造是井田边界及其范围内的褶皱、断层、节理和层间滑动等地质构造的统称。•(一)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。有2种基本形式:•(1)向斜:岩层向下弯曲,核部是老岩层,两翼是新岩层。•(2)背斜:岩层向上弯曲,核部是新岩层,两翼是老岩层。•褶曲要素(基本组成部分):核部、翼部、轴面、枢纽。背斜向斜(二)断裂构造岩层或煤层受力超过其强度极限发生变形破坏的类型,可以分为两类:断层(两侧岩块有显著位移)和节理(裂隙)。1、断层是影响矿井安全生产的最主要的地质构造。(1)断层要素:断层面、断盘、断层线(断层交面线)、断距。①断层面:断层的断裂滑动面称为断层面。要素有:走向、倾向、倾角。②断盘:位于断层面两侧的岩块称为断盘。③断层线和断层交面线:断层线是指断层在地表的出露线,也就是断层面与地面的交线,它反映了断层的延展方向。断层面与岩层面的交线称为交面线(断层面与煤层底板面的交线称煤层交面线,或断煤交线)。④断距:断距指断层两盘相对错开的距离,包括:真断距、地层断距、铅直断距和水平断距。ab——总断距或真断距hi——地层断距dg——铅直断距或称落差gn——水平断距(2)断层的分类根据上下两盘岩体相对移动性质来划分平移(推)断层逆断层正断层复合型断层断层扭性剪性张性断层压性断层根据受力性质分)(2、裂隙裂隙又称为节理,指沿断裂面两侧没有发生明显位移的断裂。三、陷落柱岩溶陷落柱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塌陷现象。非构造裂隙剪裂隙张裂隙构造裂隙次生裂隙原生裂隙根据成因第二章煤矿生产概貌第一节煤田的开发一、煤田和矿区在地质历史发展过程中,同一地质时期形成并大致连续发育的含煤岩系分布区称为煤田。统一规划和开发的煤田或其一部分则称为矿区。二、井田划归一个矿井(或露天矿)开采的那一部分煤田,谓之井田(矿田)。•三、矿井生产能力和井型•矿井生产能力,一般是指矿井的设计年产量,以Mt/a表示。我国把矿井划分为大、中、小三种类型,称井型。•井工矿:–大型矿井:1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0、5.0、6.0Mt/a及以上;–中型矿井:0.45、0.6、0.9Mt/a;–小型矿井:0.3Mt/a及以下。•露天矿:–大型≥4Mt/a,1Mt/a中型4Mt/a,小型≤1Mt/a。•神东煤炭集团布尔台煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内,井田面积193平方公里,可采储量18.5亿吨,年生产能力2000万吨,总投资44.84亿元。矿井生产能力、主运输系统能力、煤炭洗选加工能力3项世界第一的特大型井工矿井,也是一座集生产、洗选、储装、外运综合布局的特大型高产高效现代化井工矿井。•中国最大的露天煤矿内蒙古哈尔乌素煤矿,可采储量17.3亿吨,煤层平均厚度21.01米,2012年生产原煤3150万吨。•重型卡车最大载重量360吨,电铲的斗容60.4m3。第二节矿井生产系统•一、矿井采掘系统•二、运输提升系统•三、供电系统•四、通风系统•五、排水系统•六、通讯系统•七、防灭火系统•八、防尘系统•九、监测监控系统•十、压风系统•十一、瓦斯抽放系统•十二、地面生产系统•第三节煤矿安全生产•1、煤矿安全生产的方针是:安全第一,预防为主,综合治理,总体推进。•2、煤矿生产的五大自然灾害水、火、瓦斯、煤尘、顶板•3、下井前要准备事项:煤矿澡堂更换衣服,穿戴好防静电的工作服、雨靴,系好皮带。必须带好防护用品自救器安全帽矿灯小常识:•主井一般运煤,副井一般下人、运材料。•矿井内必须通风。进风的井筒叫做进风井。主井、副井一般都是进风井。出风的井筒叫做回风井。回风井安装有主要通风机(主扇)。压缩氧自救器的使用•我国生产的压缩氧自救器有效工作时间有30、45、60分钟多种。其使用方法如下:•1.观察压力计。通过外壳上盖窗口观察压力计,若指针指在上限白色刻度线内,说明有足够的氧气,即可打开外壳上的扣鼻。•2.拉出氧气囊。打开上盖,拉出气囊、呼吸软管及鼻夹等。•3.打开开关和套背带。左手拿住外壳下部,右手旋开氧气瓶开关,将背带套在颈上,并调整背带长度,使之适于带口具。•4.咬口具。拔掉口具塞,将口具咬人口中,口具片应放在唇与牙齿之间,牙齿咬住牙垫,闭紧嘴唇使之具有可靠的闭合。•5.戴鼻夹和眼镜。用鼻夹夹住鼻子,并用嘴呼吸。取出防烟眼镜戴好,不得松动。•6.在呼吸的同时按动手动补给按钮1—2秒钟,气囊将要充满氧气时立即停止。使用过程中如发现气囊空瘪、供气不足时,也可按上述方法按手动补给按钮充气。4、猴车(也称架空乘人器)5、灾害预防和处理计划•矿井灾害预防和处理计划包括以下几方面的内容:•1、针对本矿井具体条件采取的预防事故发生的主要措施和人人必须遵守的安全规定。•2、矿井一旦发生事故时,井下在灾区的人员和受灾变影响的人员应该在自己的岗位上做些什么和怎样行动。•3、发生事故后安全撤出灾区人员的措施,其中包括立即通知灾区人员撤出的可靠方式,引导他们撤退的安全路线,以及灾区人员万一不能撤出时所应采取的临时避难措施等。•4、对灾区人员进行救护、消除事故后果和恢复正常生产的措施。6、自救和互救•所谓自救,就是井下发生意外灾变时,在灾区或受灾变影响的区域内的每个工作人员进行避灾和保护自己的方法。•互救是在有效地进行自救的前提下,如何妥善地救护灾区内受伤人员的方法。首先要做好自救,才有可能进行互救。•安全生产中的“三不伤害”是指在生产现场、生产过程中,“不伤害自己、不伤害他人、不被他人伤害”。7、安全现状和差距•“带血的煤”成为中国煤矿洗不掉的耻辱。2005年,我国煤矿产量占世界的33%,但煤矿死亡人数占世界煤矿死亡人数的79%,我国煤矿百万吨死亡率是美国的100倍,是波兰和南非的10倍。•2012年全国原煤产量36.5亿吨,煤矿百万吨死亡率为0.374,煤炭事故死亡人数为1300余人。•2012年山西省煤炭产量9.13亿吨,全省煤矿共发生安全事故39起,煤矿百万吨死亡率为0.091,死亡83人。•目前,发达国家的产煤百万吨死亡率大致在0.02-0.03,美国2011年煤矿百万吨死亡率为0.019。•2010年4月5日,美国西弗吉尼亚州阿尔法自然资源公司一煤矿发生爆炸,造成29名矿工死亡、2人受伤。公司向遇难者及伤者平均每人支付150万美元的赔偿,总计4650万美元。同时,该公司还需要支付1.7亿美元的罚款和学术基金。•中国的重大煤炭事故中,每名遇难者的家属获得40-70万元不等的赔偿金。第三章井田开拓第一节煤田划分为
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