煤矿开采安全与“一通三防”安全管理(防爆车司机)

煤矿开采安全与“一通三防”安全管理王世栋二O一二年十二月主要内容一．煤矿开采安全二．通风安全管理三．防瓦斯安全管理四．防尘安全管理五．防灭火安全管理六．矿用产品安全标志主要内容一．煤矿开采安全二．通风安全管理三．防瓦斯安全管理四．防尘安全管理五．防灭火安全管理六．矿用产品安全标志煤矿开采安全煤矿开采五大灾害：水火顶板瓦斯煤尘煤矿地质一、煤层的赋存状况及分类二、煤层顶底板三、地质构造四、矿井井巷的名称及分类五、矿井生产系统地球不是均质体，其物质组成的分布呈同心圈层结构。大致以地壳表层为界分为外圈和内圈。外圈包括：大气圈、水圈、生物圈。内圈包括：地壳、地幔、地核。具体结构见下表一、地球的圈层结构第一节地质作用等一、地球的圈层结构第一节地质作用等地球（以地表为界）外圈层（根据物质性质和状态的不同）大气圈水圈生物圈内圈层（根据地震波提供的信息）地壳硅铝层硅镁层地幔上地幔下地幔地核外核内核一、地球的圈层结构第一节地质作用等•(一)地质作用的概念凡是由自然动力所引起的地壳物质成分、内部结构以及外部形态发生变化和发展的过程称为地质作用。•(二)地质作用的分类根据地质作用的能源不同，地质作用分为两大类：内力地质作用、外力地质作用。第一节地质作用等二、地质作用•(三)内力地质作用的概念和分类•1.内力地质作用由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、地表形态发生变化的地质作用，叫内力地质作用。•2.按作用的性质和方式，内力地质作用分为地壳运动、地震作用、岩浆作用、变质作用。第一节地质作用等二、地质作用(四)外力地质作用的概念和分类1.外力地质作用外力地质作用是指以地球外部的太阳能以及日月引力能为能源，并通过大气、水、生物因素所引起的风、雨、冰雪、冰川、河流、海浪等营力产生各种地质作用。2.外力地质作用分类外力地质作用包括：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用等。第一节地质作用等三、地壳物质组成地壳由岩石组成，岩石是矿物的集合体，矿物由化学元素结合而成。•(一)矿物矿物是地壳中的一种或多种化学元素在各种地质作用下形成的天然单质或化合物。矿物是组成岩石和矿石的基本单位。到目前人们所认识的矿物已达2000多种。第一节地质作用等三、地壳物质组成(一)矿物矿物的形态可以分为两类：单体的形态与集合体形态。1.矿物单体的形态第一节地质作用等三、地壳物质组成(一)矿物2.矿物集合体的形态第一节地质作用等三、地壳物质组成•(二)岩石岩石是构成地壳和上地幔固态部分的基本物质，它是天然产出的一种或多种矿物在各种地质作用下形成的、具有一定结构、构造的集合体。第一节地质作用等三、地壳物质组成•(二)岩石按成因分为三大类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩、变质岩。1.岩浆岩：岩浆冷凝后形成的岩层，如花岗岩、玄武岩等。第一节地质作用等三、地壳物质组成•(二)岩石•2.沉积岩：由先形成的三大类岩石经风化、剥蚀、搬运作用形成的岩石。其特点是成层状态。如砾石、砂岩、页岩、石灰岩、煤等。第一节地质作用等三、地壳物质组成•(二)岩石•3.变质岩：受变质作用或高温高压作用已改变了成份和性质的岩石。如大理岩、石英岩、千枚岩、片岩和片麻岩等。第一节地质作用等三、地壳物质组成•(二)岩石由于地质作用的复杂性、多期性与漫长性，三大类岩石之间可以相互转化。第一节地质作用等三大岩石相互关系岩石循环转化示意四、地史的概念年代地层单位和地质年代单位•1.概念：•1)年代地层单位——地层单位，代表一定时间范围内形成的地层依据：生物演化的阶段性。顶底界面具有严格的等时性。•2)地质年代单位——时间单位，代表地史中一定时间范围。第一节地质作用等四、地史的概念年代地层单位和地质年代单位2.二者具有对应关系•年代地层单位地质年代单位•宇宙•界代•系纪•统世•阶期•时带时第一节地质作用等二、地层单位分类年代地层单位和地质年代单位•3.地质年代表第一节地质作用等第二节煤的形成及煤系•一、煤的形成•二、煤系的概念一、煤的形成•(一)煤形成的主要影响因素煤是由古代植物遗体演化而形成的。煤层的形成受以下因素的影响：•(1)古植物条件•(2)古气候条件•(3)古构造条件第二节煤的形成及煤系一、煤的形成•(二)成煤作用植物遗体堆积，到转变为煤的全部过程叫成煤作用。这个过程经历了复杂的生物化学作用和物理化学作用。成煤作用分为二个阶段：泥炭化（腐泥化）阶段煤化阶段（包括成岩作用和变质作用）。第二节煤的形成及煤系•(二)成煤作用•1.泥炭化（腐泥化）阶段植物繁殖、死亡、堆积，在微生物作用下不断分解、化合、聚积，高等植物形成泥炭，低等植物形成腐泥。•1)腐泥化作用•(1)概念——低等植物和浮游生物在湖泊、泻湖、海湾等还原环境中转变成腐泥的生物化学作用叫腐泥化作用。•(2)腐泥——含大量水分的黑灰、黑褐色冻胶淤泥状物质。一、煤的形成第二节煤的形成及煤系一、煤的形成•(二)成煤作用•1.泥炭化（腐泥化）阶段•2)泥炭化作用•(1)概念—高等植物遗体在泥炭沼泽中经复杂的生物化学、物理化学作用转变为泥炭的过程叫泥炭化作用。分为二个阶段：第一阶段：在沼泽浅部植物遗体受氧化、分解。第二阶段：随积水深度增加，氧化环境被还原环境代替，产生腐植酸和沥青质，形成泥炭。•(2)泥炭——黄褐、黑褐色，无光泽、质地疏松状物质，风干可作燃料，也可作化工原料和肥料。第二节煤的形成及煤系一、煤的形成•(二)成煤作用•2.煤化阶段泥炭或腐泥形成后，由于地壳下降而被其它沉积物覆盖，则进入了煤化作用阶段。此时生化作用停止，代之以物理化学作用。这个过程包括了二个连续过程：•1)成岩作用——泥炭(腐泥)在温度、压力作用下，经压实、脱水、固结转变成褐煤(腐泥煤)。•2)变质作用——褐煤继续在温度、压力、时间影响下转变为烟煤、无烟煤、天然焦或石墨。第二节煤的形成及煤系一、煤的形成•(二)成煤作用•3.成煤过程古植物成煤过程第二节煤的形成及煤系二、煤系的概念•(一)煤系的概念指在一定地质时间内，形成的具有成因联系且连续沉积的一套含煤岩系。•(二)煤系地层在煤的形成过程中，煤层上下同时形成许多岩层，这些夹有煤层的岩层是在同一个成煤时期形成的，称为煤系地层。第二节煤的形成及煤系第三节煤的性质及工业分类•一、煤的性质1、煤的物理性质：光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、比重和容重、导电性。2、煤的化学组成：有机质和无机质，主要元素有：碳、氢、氧、氮、硫、磷。第三节煤的性质及工业分类变质程度光泽颜色硬度脆度容重导电性褐煤无光泽暗淡沥青光泽褐色黑褐色2.0～2.5脆度较小有一定韧性1.05～1.2不良导体，导电性随变质程度增高而增加烟煤长焰煤沥青光泽褐黑色2.81.2～1.4气煤强沥青光泽弱玻璃光泽黑色黑灰色肥煤玻璃光泽2.6最大焦煤强玻璃光泽2.5瘦煤金属光泽2.6无烟煤似金属光泽灰黑色钢灰色3.5～4.0最小1.35～1.8良好第三节煤的性质及工业分类煤的主要物理性质变化表二、煤的工业分类1．常用的煤质指标评价煤质的主要指标包括：水分W、灰分（ash）、挥发分（volatility）、胶质层厚度Y、发热量Q、硫S和磷P的含量以及含矸率等。2．煤的工业分类我国现行的工业分类，是以炼焦煤为主的分类方案，分类指标主要用挥发分和胶质层的最大厚度y(mm)为指标划分煤的种类，从无烟煤到褐煤分为十大煤种，即无烟煤、烟煤（贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤）、褐煤。第三节煤的性质及工业分类第四节煤层的埋藏特征•按煤层厚度分类•煤层地下开采•极薄煤层0.3-0.5m•薄煤层0.5-1.3m•中厚煤层1.3-3.5m•厚煤层3.5-8.0m•巨厚煤层8.0m第四节煤层的埋藏特征一、煤层赋存状态第四节煤层的埋藏特征•一、煤层赋存状态•按煤层倾角分类•煤层地下开采•近水平煤层8°•缓倾斜煤层(又称缓斜煤层)8－25°•倾斜煤层(又称中倾斜煤层)25－45°•急倾斜煤层(又称急斜煤层)45°第四节煤层的埋藏特征第四节煤层的埋藏特征•一、煤层赋存状态•按煤层稳定性分类煤层稳定性指煤层形态、厚度、结构和可采性的变化程度。按照矿区(或井田)的煤层变化程度(即稳定程度)划分为四类。•①稳定煤层；②较稳定煤层•③不稳定煤层；④极不稳定煤层第四节煤层的埋藏特征第四节煤层的埋藏特征•一、煤层赋存状态•按煤层的结构根据煤层中有无较稳定的夹石层，煤层可分为：1)简单结构2)复杂结构第四节煤层的埋藏特征一、煤层的赋存状况及分类对煤层开采影响较大的有两个方面：1、煤层本身的赋存状况；2、煤层围岩和地质构造。在煤层的赋存条件中，对煤层开采影响较大的是煤层的结构、煤层的厚度、煤层的倾角、煤层的层理、结核、化石等。一、煤层的赋存状况及分类一、煤层的结构根据煤层中有无较稳定的夹矸层，可将煤层分为简单结构煤层和复杂结构煤层。煤层结构对采掘造成重要的影响，如采掘复杂结构煤层时，其表现为：1、增加煤炭中的含矸量、灰分，影响煤质；2、在炮采炮掘面，增加装药量；3、在综采综掘面，增加截齿的磨损；等等一、煤层的赋存状况及分类二、煤层厚度煤层厚度：是指煤层顶底板之间的垂直距离。根据煤层结构，煤层厚度可分为总厚度、有益厚度、可采厚度。总厚度：是指煤层顶底板之间各煤分层和夹矸层厚度的总和。有益厚度：是指煤层顶底板之间各煤分层厚度的总和。可采厚度：是指在现代经济技术条件下可以开采的煤层厚度，又称最小可采厚度。除经济技术因素外，可采厚度的大小还受煤种、煤炭资源状况以及地质条件的影响。一、煤层的赋存状况及分类二、煤层厚度达到可采厚度的煤层称为可采煤层，可采煤层具有开采价值。根据开采技术的特点，可采煤层按厚度可分为以下3类：薄煤层：可采煤层～1.3m；中厚煤层：1.3～3.5m；厚煤层：3.5m。生产中，习惯将厚度大于6m以上的煤层称为特厚煤层。我国的煤层以厚煤层和中厚煤层为主。以开采产量而论，厚煤层和中厚煤层大约各占40％，薄煤层在20％左右。一、煤层的赋存状况及分类二、煤层厚度地下开采露天开采1.3m薄煤层3.5m中厚煤层厚煤层3.5m10m薄煤层中厚煤层厚煤层一、煤层的赋存状况及分类二、煤层厚度煤层的厚度对采掘也造成重要的影响，一般情况下，2.5m左右的煤层采掘最舒服，薄煤层和厚煤层的开采都会增大采掘的难度，机械化采掘的难度加大，降低了煤炭的回收率等等。根据开采煤层的厚度不同，壁式体系采煤法分：壁式体系采煤法薄煤层采煤法中厚煤层采煤法厚煤层采煤法一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状与倾角煤层的产状是指煤层的空间位置和状态。煤层的产状通常用煤层的走向、倾向、倾角三要素来表示，如下图所示。煤岩层产状要素ab－走向线；ce－倾斜线；cd－倾向；α－倾角一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状与倾角(1)走向：倾斜煤层层面与假想水平面的交线称为走向线，它是一条水平线；走向线的方向称为走向，走向代表倾斜煤层在平面上的延伸方向。(2)倾向：煤层层面上与走向垂直的线称为倾斜线。倾斜线由高到低的水平投影所指方向称为倾向。(3)倾角：倾斜煤层层面与水平面所夹的最大锐角。一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状与倾角倾角的大小反映了煤层的倾斜程度。煤层倾角越大，开采的难度也就越大，并且，煤层倾角对采煤方法和设备的选型有很大的影响。根据倾角大小可将煤层分为4类：近水平煤层：0～8°；缓倾斜煤层：8～25°；倾斜煤层：25～45°；急倾斜煤层：45°。有些书上将倾角大于60°的煤层为立槽煤。一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状及倾角地下开采露天开采8°近水平煤层45°缓倾斜煤层倾斜煤层25°0°急倾斜煤层0°5°10°25°近水平煤层缓倾斜煤层倾斜煤层急倾斜煤层一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状及倾角1、根据开采煤层倾角的大小不同，壁式体系采煤法分：壁式体系采煤法缓倾斜煤层采煤法倾斜煤层采煤法急倾斜煤层采煤法一、煤层的赋存状况及分类三、煤层的产状及倾角2、根据工作面布置及推进方向不同，壁式体系采煤法分：123435(a)(b)(c)壁式体系采煤法