煤矿生产技术课件

玛纳斯天利煤业有限责任公司煤矿生产技术基础知识煤矿的特点：煤矿作为特殊行业，由于工作场所的特殊性、客观因素的不定性，加上诸多主观因素的影响，致使生产事故不断发生。水火运输机电瓦斯煤尘顶板水、火、瓦斯、煤尘、顶板又称为煤矿中的五大自然灾害。这些不利于生产的因素，绝大多数煤矿都存在，但是只要抓好安全管理，事故就有可能避免。掌握煤矿生产基础知识是确保生产安全的要求◆规程要求“煤矿企业必须对职工进行安全培训。未经安全培训的，不得上岗作业。”◆职工达不到应知应会工作效率就会降低，甚至会出现安全事故；◆对煤矿生产工序、操作规程等基础知识不了解是最大的安全隐患（不安全行为）。矿井的六大系统：采煤系统，掘进系统，机电系统，运输系统，通风系统，排水系统。另外，我国将在全国煤矿建立完善监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等井下安全避险六大系统。9万吨的矿井完成时间是2013年6月。煤矿地质因素对煤矿生产的影响煤层埋藏特征煤层的顶底板煤层的形态与结构煤层厚度煤层产状地质构造单斜构造褶皱构造断裂构造煤层的顶底板从上至下，顶板可划分为老顶、直接顶和伪顶，底板可分为直接底和老底。但是，并非每个煤层都具有完整的6个组成部分，可能缺失一个或几个组成部分。（1）伪顶。紧贴煤层之上，厚度一般为0.5m以下的较薄及易垮落的软弱岩层。（2）直接顶。直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上的岩层，厚度一般可达几米多。由页岩、砂质页岩和粉砂岩等较易垮落的岩石组成，随支架的回撤而垮落。（3）老顶。位于直接顶或煤层（如无直接顶和伪顶）之上的厚而坚硬的岩层。悬露相当面积才垮落，常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石组成。（4）直接底。直接位于煤层之下的硬度较小的岩层，厚度一般为几十厘米至lm左右，通常为页岩、泥岩或粘土岩。（5）老底。位于直接底下面的比较坚硬的岩层，多为砂岩、石灰岩等。煤层的厚度指煤层顶底板之间的垂直距离。由于成煤条件不同，煤层厚度的变化也很大，有的只有几厘米，有的可达几十厘米甚至二百余米。低于最低可采厚度的煤层一般叫不可采煤层，大于最低可采厚度的煤层叫可采煤层。根据开采技术的特点及对开采技术的影响，井工开采时，可分为以下三类：厚度在1.3m以下…………薄煤层厚度在1.3--3.5m…………中厚煤层厚度在3.5m以上…………厚煤层习惯上把厚度6m以上……特厚煤层煤层厚度是决定煤层开采价值和选择不同采煤方法及设备的主要因素。煤层的产状煤层在地壳中赋存的状态及其展布方向称为煤层的产状。产状要素包括走向、倾向和倾角。走向：倾斜煤层层面与水平面的交线叫走向线，走向线的方向叫走向。倾向：煤层层面上与走向线垂直的线叫倾斜线，倾斜线由高向低的水平投影所指的方向叫倾向。倾角：煤层层面与水平面所夹的最大的锐角叫倾角。煤层倾角的大小反映煤层的倾斜程度，煤层倾角越大，开采难度越大。煤层按其倾角大小可分为四类：近水平煤层8°以下缓倾斜煤层8°--25°倾斜煤层25°--45°急倾斜煤层（倾角在45°以上）。2020/3/199象限角象限角地质构造对煤矿生产的影响：1、增大开采难度；2、给顶板管理带来困难；3、容易引起瓦斯事故；4、易发生水灾事故。断层的定义岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生显著位移的断裂构造。正断层逆断层平移断层断层面断层线上盘断盘（下盘）断盘（上盘）断层线断层从以上图示来看，断层要素：4个；断层产状三要素：3个断层面断层线断盘或断块断距正断层。•上相对盘相对下降，下盘上升。逆断层。•下盘相对上升，上盘相对下降。平推断层•两盘沿水平方向发生明显的位移。断层分类：矿图中断层的标识逆断层（正断层）顶断（正断层）底断（正断层）下盘上盘第一部分井巷工程（掘进）◇掘进巷道断面的形状按构成的轮廓线分两种：折线型：矩形、梯形、不规则形；曲线型：直墙拱形(如三心拱形、半圆拱形、圆弧拱形)以及封闭拱形、椭圆形、圆形等。见下面巷道断面形状。我矿的从以上的断面形状来看，我矿井巷工程中主要有哪几种断面？①主立井井筒：圆形②副井（风井）：圆弧拱形、矩形③井下1500泵房：梯形④1500运输石门：圆弧拱形⑤1500运输大巷：圆弧拱形⑥采区轨道下山：梯形、圆弧拱形、不规则形⑦1582车场：三心拱形⑧B6掘进工作面：圆弧拱形◇煤巷施工钻眼一般采用2～3台煤电钻同时作业。炮眼深度应考虑施工组织、技术和围岩性质一般为1.0～2m，炮眼间距视煤层硬度，一般为0.6～1.2m。钻眼机械主要是煤电钻。炮眼布置炮眼布置的原则与岩巷基本相同。由于煤质软，掏槽容易，多采用单向掏槽(如扇形掏槽、半楔形掏槽)，当炮眼较深、断面较小时，可用复式掏槽，若断面中有软煤夹层时，掏槽眼应布置在软煤带中（图6-1）。掏槽眼一般为3～4个，倾斜角度为70～80。断面较小时，可不设辅助眼。◇岩巷掘进凿岩机分类按动力：风动、电动、液压和内燃按破岩机理：冲击式、旋转式、冲击旋转式风动凿岩机以压缩空气为动力，可分为：手持式——目前很少使用。气腿式——目前应用比较广泛。向上式——专用于反井和打锚杆眼施工。导轨式——与凿岩台车和钻装机配合使用。凿岩台车国产CGJ-2型凿岩台车，配备两台YT－24凿岩机Three-boomrigOne-boomrig◇岩巷施工一、炮眼布置㈠掏槽眼㈡辅助眼㈢周边眼㈣炮眼布置◇断层对矿井生产掘进的影响有哪些？1、掘进巷道遇断层时，为搞清断层的延伸状况，以往常用巷探的方法进行，这势必要增加巷道工程量，增加掘进成本，降低掘进效率，甚至造成采掘接替紧张，直接影响煤矿的经济效益。2、断层造成的破碎带是地下水和瓦斯的良好通道，也是地下水和瓦斯储存的仓库。当巷道接近断层时易造成瓦斯突出和突水事故，甚至会影响巷道的正常掘进和人身安全。3、断层造成顶板局部破碎，使顶板管理困难，易出现顶板事故，影响掘进单进和安全生产。◇断层的前兆(1)煤层和顶底板节理发育，越靠近断层面节理越强烈。(2)煤层顶底板标高突变，同一煤层的煤巷中表现出煤层顶底板标高在短距离内发生突变。(3)煤的强度明显降低，煤层结构遭到破坏，滑面增多。(4)煤层的产状发生剧烈变化，断层附近都会出现牵引褶曲或牵引褶皱。过断层的方式一般要遵循以下几个原则：看顶板的状况，如顶板较好，就不破顶板，而以卧底为宜；要根据实际情况，挑顶卧底的坡度还应该要与辅助运输、皮带运输以及掘进机的使用等相协调适应；最后还要注意顶底板的软硬程度等。过断层的方法（刨面图）◆过小断层的方法：1.1后退挑定法1.2后退卧底上面这种方法适合于当断层面造成掘进施工方向上的煤层上移的时候。当挑顶至断层面的时候，巷道的顶部刚好到达断层面下盘的煤层顶板。可使用锚杆支护顶层，保证支护的稳定之后，便可继续向前掘进。这种方法适合于当断层面造成掘进施工方向上的煤层下移的时候。当卧底至断层面的时候，巷道的顶部刚好到达断层面的上盘的煤层顶板。可使用锚杆支护顶层，保证支护的稳定之后，便可继续向前掘进。2、过大断层的方法当煤矿巷道中遇到大断时，其周围的岩石破碎松软，这时候，常规的方法和支护措施很难顺利通过，可以先用注浆的方法加固周围的岩石。首先导硐后再注浆。因为巷道断面较小，周围岩石的松动圈小，这种情况采用小断面导硐能顺利通过断层破碎带。在小断面巷道过断层后，再在巷道内以2.0m的间距，按成巷后的设计断面轮廓线1.5m的间距，布置注浆钻孔，钻孔深度以到达围岩加固拱三分之一的位置为准，见图3。在不稳定地层或破碎带掘进或修复巷道时，先从巷道工作面支架的顶梁与棚腿的外侧成排地打入带有尖端的木板、型钢或钢轨，而后在其掩护下施工的方法。3、撞楔法1）平巷过断层不改变巷道坡度，只改变巷道方向穿过断层。过断层的方法（平面图）图6--52当煤层平巷遇到斜交正断层，如果断层带压力不大没有瓦斯及水的威胁时，可沿断层带掘进并进入另一盘，相反则不能紧靠断层面掘进巷道。详见右图所示：2020/3/1933锚杆支护1.金属锚杆2.砂浆锚杆3.树脂锚杆4.水泥锚杆5.木锚杆6.玻璃钢锚杆2020/3/1934锚杆支护作用原理挤压加固作用悬吊作用组合梁作用第二部分采煤方法采煤方法是指采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间、空间上的相互配合。不同采煤工艺与采区内相关巷道布置的组合，构成了不同的采煤方法。采煤方法的主要种类：①走向长壁采煤法。②倾斜长壁采煤法。123435(a)(b)图5-3两种采煤方法示意图a-走向长壁采煤法；b-倾斜长壁采煤法1、2-区段运输、回风平巷；3-回采工作面；4、5-条带运输、回风斜巷采煤方法旱采水采壁式体系柱式体系柱式体系单一长壁放顶煤整层开采斜切分层水平分段放顶煤倾斜分层掩护支架分层开采整层开采整层开采房式房柱式倾斜短壁式走向短壁式走向长壁倾斜长壁走向长壁倾斜长壁下行垮落上行充填垮落刀柱采煤方法的分类：煤层倾角煤层厚度煤层瓦斯含量煤层特征及顶底板稳定性煤层地质构造煤层含水性煤层自燃发火倾向性地质因素技术发展及装备水平矿井管理水平矿井经济效益影响采煤方法选择因素所以目前新疆地区绝大多数小煤矿均采用仓储式采煤法或类似仓储式的原始方法。√巷道布置：该采煤方法将采区按垂高30m左右分为一个区段，沿走向布置运输巷及风巷，沿倾向布置开切眼，形成通风系统。√采煤工艺：做仓：从切眼始每隔10～15m做上山，并沿上山每隔10～15m沿走向做联络巷与切眼与上一条上山贯通，形成一个小煤仓。√采仓（塌仓）：从运输巷起留5m煤柱做仓口，以便溜煤。而后自下而上依次扩帮（扩仓，塌仓）。人工打眼、放炮、落煤。边落煤边放煤，使扩仓地点始终保留一个工作高度以便操作。视顶板完整情况，扩帮时与切眼或与前一仓壁保持留2～4m煤柱，一直扩仓至风巷。√放仓：采仓完毕后，将仓内的落煤一次放空。◇现行采煤方法存在的主要问题1安全状况差：由于煤层倾角大，支护困难，做仓采仓时在无支护状态下空顶作业，作业地点片帮、冒顶、坠落无法预防，极易造成作业人员人身伤害。2.通风困难：尤其是高瓦斯矿井，通风设施（风筒）损坏严重，瓦斯事故发生频繁。3.回采率低：由于留两巷煤柱、仓房煤柱，以及放仓时伪顶、直接顶，甚至老顶垮落后，大量矸石混入原煤，塌仓时落煤不能充分放完等因素造成回采率极低，一般在30%～50%。4.原煤灰分高：由于放仓时，若顶完整性差，伪顶厚等因素，在塌仓落煤时，由于放炮震动等就已经伪顶破坏并影响直接顶的完整性，在放煤（放仓）时伪顶、直接顶矸石随同落煤一同落混入原煤中，使原煤灰分增高。我们矿原来就是采用的这种采煤方法，另外还用了急倾斜煤层伪倾斜柔性掩护支架采煤法，下面我们再对这种方法进行了解一下：急倾斜煤层伪倾斜柔性掩护支架采煤法采煤工作面是直线形，按伪倾斜方向布置，沿走向推进，用柔性掩护支架隔离采空区，工人在掩护支架下进行采煤。我矿原来矿井九万吨验收时就是采用的“一字形”支架。“一字形”支架的缺点：（1）工作面中块煤下滑速度过大，工作不安全，并且会引起煤尘飞扬；（2）工作面行人和操作不方便；（3）在区段高度一定时，伪倾角过大，将使工作面长度减小；（4）掩护支架不稳定，容易发生整体下滑，严重时可能导致支架在下拐点处出现折叠事故；（5）钢丝绳所受拉力加大，可能拉脱接头部分或拉断钢丝绳；（6）架子自重和加后矸石重量垂直于伪斜工作面的分力减小，不利于掩护支架向前自移；（7）使支架后方碎矸石沿支架背面向下滚动，可能使支架上的笆片或金属网撕破造成漏矸，甚至还会造成钢梁翻转及支架损坏。伪倾斜柔性掩护支架采煤法巷道布置1－采区回风石门；2—采区运输石门；3—运料眼；4—溜煤眼；5—行人眼；6—区段回风巷；7—区段运输巷；8—初采斜巷；9—收作眼；10—架尾移动轨迹线；11—架头移动轨迹线；12—采煤工作面；13—溜煤小眼；14—永久封闭墙；15—小眼临时封闭优点：伪倾斜柔性掩护支架采煤法将工作面倾角变缓、工作面较长，从而具有缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法巷道布置和生产系统简单、掘进率低的一系列优点；这种采煤方法利用掩护支架把工作空间与采空区隔开，大大简化了复杂繁重的顶板管理工作，为安全生产和三班出煤创造了良好条件；工作面煤炭自