煤矿生产技术

煤矿生产技术(教案)第一节矿井地质基本知识一、地壳与地质作用（一）地壳及岩石组成地壳的是岩石，岩石是由一些矿物颗粒组成。矿物是一种或多种元素在地质作用下自然形成的产物，每一种矿物均有一定的化学成分和物理性质。因此，岩石的化学成分和物理性质是不均匀的，同一种岩石的化学成分和物理性质可以有很大的差别。按生成的方式，岩石可以分三大类：1.岩浆岩2.沉积岩3.变质岩（二）地质作用与地壳运动根据引起地质作用的动力来源不同，可将地质作用分为两大类：动力主要来自地球本身内部的内力地质作用，动力主要来自于太阳的外力地质作用，两者之间相互影响。二、煤的形成与工业分类（一）煤的形成煤是由古代植物遗体演变而成。用显微镜观察煤的薄片，植物残体清晰可见。植物遗体演变成煤的过程极其缓慢，并且要有多种有利的自然条件相配合。（二）煤系在煤的形成过程中，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，通常称为某一地质时代的煤系地层。煤系是指含有煤层的沉积岩系，它们彼此间大致连续沉积，并在成因上有密切联系。煤系一般是按其形成的时代来命名的。兖州煤田和济宁煤田属于华北型含煤岩系，主要含煤地层为石炭二叠系的太原组和山西组。（三）煤的工业分类中国煤炭分类，首先根据煤的煤化程度，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大煤类。中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）类别符号数码分类指标Vdaf%GRLYmmb%PM%Qgr，maf无烟煤WY01020310贫煤PM1110.0-20.05贫瘦煤PS1210.0-20.05-20瘦煤SM131410.0-20.020-65焦煤JM2420.0-28.050-6525.0（150）152510.0-20.065肥煤FM16263610.0-37.0(85)251/3焦煤1/3JM3528.0-37.06525.0（220）气肥煤QF4637.0(85)25.0220气煤QM3428.0-37.050-6525.0（220）43444537.035-651/2中粘煤1/2ZN233320.0-37.030-50弱粘煤RN223320.0-37.05-30不粘煤BN213120.0-37.05长焰煤CY414237.05-3550褐煤HM5137.0305230-5024三、煤炭地质勘查煤炭地质勘查的目的任务是为煤炭建设远景规划、矿区总体发展规划、矿井（露天）初步设计提供地质资料。四、煤炭资源/储量（一）分类依据煤炭资源/储量可分为储量、基础储量、资源量三大类十六种类型。五、影响煤矿生产的地质因素采煤工作地点是不断移动的，查明埋藏在地下的煤层的赋存状态、地质构造的变动情况以及煤层受地质构造影响的程度等，是保证煤矿正常生产的必要条件。有些矿井还有岩浆侵入体、岩溶陷落柱、瓦斯突出和煤层自燃倾向、水灾害问题，这些都是影响煤矿生产的地质因素。因此，煤矿地质工作就成为矿井生产的“眼睛”和“尖兵”。第二节矿井开拓一、井田及其再划分在地质运动中，由于炭质物的沉积而形成大面积的含煤地带，这些含煤地带称为煤田。煤田的面积可达数十数千平方公里，储量可达数百亿吨，煤层数目也有的多至几十层，层间距从几厘米至数十米或百余米以上不等。如果有一个矿井开采这么大且埋藏特征多变的煤田，不但在经济上不合理，在技术上也是不可能的。因此在开发煤田时，特别是开发大煤田时，应当把煤田划分若干个井田来开采。这样划规一对矿井开采的那部分煤田称为井田。煤田划分为井田后，每一个井田的范围仍然很大，还需要把井田划分为许多更小的部分，以便有计划按照一定顺序开采。（一）井田划分为阶段和水平当开采倾斜或部分缓倾斜煤层时，通常在井田范围内，沿倾斜向按一定标高将井田划分为若干个条带，每个条带称为阶段。（二）阶段的划分阶段内的划分一般可分为3种方式，即分区式，分段式和分带式。（三）井田划分为盘区或区域在开采倾角较小的近水平煤层时，按标高划分井田已无实际意义。这时，沿煤层主要延展方向布置水平大巷，主要水平大巷两侧划分成若干个采掘区，每一个采掘区叫一个盘区。每个盘区类似于采区，有独立的运输系统和通风系统。近年来，为了实现采煤现代化，合理集中生产，在地质条件好的地方，将井田范围有意加大，走向长度可达数十公里，倾斜长度也可达10km以上。为了合理开发煤炭，将井田划分为不同的几个区域，各区域有自己独立的通风和辅助提升系统，共用一个运输系统，称为分区域开拓。区域可按井田划分方法继续细分。二、井田开拓方式在开采的井田范围内，需要从地面向地下开掘一系列井巷工程进入煤层，为开采水平服务所进行的井巷开掘工程，称井田开拓。这些井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系称为开拓方式。开拓方式的内容包括通到地下的井硐形式、水平数目以及阶段内的布置方式等。无论哪一种井硐形式，都可用单水平或多水平开采，以及分区式、分段式或分带式布置。所以，通常按井硐形式把井田开拓分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓。（一）斜井开拓斜井开拓是利用倾斜巷道由地面进入，并通过一系列巷道通达煤层的开拓方式。它在埋藏较浅的缓倾斜煤层中比较常用，斜井开拓主要有片盘斜井开拓和多水平分区式开拓（二）立井开拓立井开拓是利用垂直巷道由地面进入，并通过一系列巷道通达煤层的开拓方式。当井田埋藏很深时，如果采用斜井开拓，则井筒长度过大，维护比较困难，井筒的提升能力除用带式输送机外将受到限制；或者煤层埋藏虽不深，但上覆岩层中有很厚的流砂层或表土，开凿斜井困难时，也不宜采用斜井开拓。这时就需要采用立井开拓。（三）平硐开拓平硐开拓是利用水平巷道由地面进入煤层进行开采的开拓方式。在山岭和丘陵地区，可以直接从地表采用水平大巷进行开拓，这是的水平大巷叫做平硐。（四）综合开拓以上三种基本开拓方式都有各自的特点，在某些具体条件下，为了满足通风、安全、辅助提升等不同需要，可以根据地质条件，将主、副井布置不同的井硐形式，这样用两种以上的基本井硐形式开拓井田称为综合开拓。三、采区巷道布置在采区内布置准备巷道和回采巷道，根据煤层地质条件和所用采煤方法的不同有不同的布置方式。（一）走向长壁采煤法的采区巷道布置（二）倾斜长壁采煤法巷道布置（三）急倾斜煤层开采采区巷道布置四、矿井生产系统煤矿井下生产采煤和开掘为第一线。为使采、掘、生产顺利和有序进行，还必须有一系列的其他工作相配合。如通风系统、提升运输系统、供电系统、供排水系统、压风系统等：1．矿井通风系统为了保证井下工作人员的正常呼吸，吹散煤（岩）体中涌出和生产过程中产生的有害气体及粉尘，必须不断向井下供给足够的新鲜空气。《煤矿安全规程》规定：按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和进行计算。各地点的实际需要风量，必须使该地点风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体的浓度，风速以及温度，每人供风量符合《煤矿安全规程》的有关规定。为了满足井下用风的需要，矿井必须有完备的通风设备、设施和系统，由此对井下进行连续通风。通风设备、设施和风流路线工程称为矿井通风系统。2．矿井提升运输系统矿井提升和运输是生产过程中的重要环节，井下的煤和矸石要运到地面，井下生产需要的材料、设备等要从地面运到井下使用地点，以及人员的上下井，都要由提升和运输系统来完成。3．矿井供电系统煤矿机械设备使用的动力，基本上都是电力，因此矿井供电是煤矿的一项重要工作。矿井供电系统分井下和地面两个方面。煤矿使用的电源一般由发电厂或变压站将35kV或110kV的高压电经高压输电线路送至矿井地面变电所。在地面变电气经变压器降为6kV，然后一路用敷设在副井井筒中的高压电缆送至井下中央变电所。另一路经再降压后直接向地面各用电场所供电。6kV送至井下中央变电所后，一方面经降压后向井底车场各用电设备供电，另一方面将6kV经敷设在运输大巷的高压电缆送至各采区变电所，在采区变电所再次降压后向各生产作业点供电。因此，矿井供电系统一般设有地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、工作面配电点等。煤矿常用的供用电设备有变电器、电动机、各种高低压配电控制开关、各种电缆等。煤矿常用的三相交流电线额定电压有110kV、35kV、6kV、1140V、660V、380V、220V、127V等。4．矿井供排水系统井下生产过程中需用水，如煤体注水、采空区注水或注浆、冲刷巷道、运输系统喷雾洒水降尘、采煤机和掘进机的喷雾降尘、液压支架用水等。同时，由于地表水、地下水等各种因素的作用，使井下巷道和工作面中，经常出现淋水和涌水，这就是矿井水。矿井水必须及时排出地面，以防止发生矿井水灾。为满足井下生产用水需要，必须设矿井供水系统。一般矿井供水系统为：在地面建贮水池，贮水池中的净水经井筒中的管路送到井下供水管路中，后经支管送到各用水地点。为把矿井水及时排出地面，必须设矿井排水系统。矿井排水系统为：各采区的水经巷道水沟流人上山水沟，再进人主要运输大巷水沟中。下山区可在下山底部设采区水仓，汇集涌水，然后用水泵排至运输大巷水沟。井下各处的涌水经水沟流人井底车场的中央水仓，再由主排水泵经设在副井筒中的排水管路排至地面。平硐开拓时，平硐标高以上的涌水，可利用自然坡度直接经平硐水沟排出。5．矿井压风系统煤矿岩石井巷的开拓掘进普遍采用凿岩机、风镐等风动工具，驱动风动工具的动力是压缩空气。因此，矿井必须设置压风系统，以向井下凿岩机、风镐等风动工具及地面工厂、上下井口等处的用风设备供给压缩空气。矿井压风系统由空气压缩机、风包及井上下的送风管道组成。空气压缩机一般安装在地面井口附近的压风机房内，风包设在压风机房的室外：有的低瓦斯矿井，在井下主要进风道内也可安设小型空气压缩机。空气压缩机产生的压缩空气经过风包平衡稳压后，利用设在井筒中的送风管道送到井下各用风地点。五、巷道分类与巷道掘进工程图（一）矿井巷道分类在地下开采中所开掘的各种巷道，按照它的作用和服务范围，可以分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道3类。为全矿井、一个水平或两个以上采区服务的巷道叫做开拓巷道；为一个采区服务的巷道叫做准备巷道；直接为一个采煤工作面服务的巷道叫做回采巷道。矿井巷道通常根据其用途命名，如运输大巷、回风大巷等。1、开拓巷道（1）平硐：从地面进入煤层的水平巷道。（2）斜井：从地面进入煤层的倾斜巷道。（3）立井：从地面进入煤层的垂直巷道。（4）井底车场：井下主要运输巷道和井筒连接处的一组巷道和硐室的总称。（5）石门：没有出口直接通到地面，与煤层走向垂直或斜交的水平或倾斜巷道，如运输石门、进风石门、回风石门等。（6）大巷：为整个开采水平或阶段服务的水平巷道，如运输大巷、总回风巷等。开掘在岩石中的称为岩石大巷；开掘在煤层中的称为煤层大巷。（7）风井：主要供通风用的井筒，风井井口装有通风机。2、准备巷道（1）采区上（下）山：为采区服务、从运输大巷向上（下）开掘的倾斜巷道。（2）采区车场：采区中用来调车的巷道。根据车场在采区内位置的不同，它可分为上部车场、中部车场、下部车场。（3）采区煤仓：为一个采区暂时贮存煤炭用的垂直或倾斜巷道。（4）区段石门：连接区段平巷和采区上（下）山的石门。3、回采巷道（1）工作面运输顺槽：布置在区段下部，沿走向在煤层中开掘的水平巷道，在其中铺设输送机，向外运送采煤工作面采出的煤炭，一般采煤工作面的污浊风流从这里排出。（2）工作面轨道顺槽：布置在区段的上部，沿走向在煤层中开掘的水平巷道。铺设轨道，为采煤工作面运送设备和材料。一般作为采煤工作面的进风巷。（3）工作面切眼：为布置采面，形成生产系统而掘出的贯通运输顺槽与轨道顺槽的巷道，是采煤工作面的起始位置。直接进行采煤的工作空间称为采煤工作面，又称为采场。它随采煤工作的不断进行而向前移动，原有的工作空间随即变为废弃的采空区。（二）巷道掘进工程图巷道掘进工程图的作用是，通过巷道掘进工程图可以对井下自然条件能有系统的了解，并且保证巷道施工质量、确保作业人员的施工安全及遇到灾害时能及时避灾。所以看懂巷道掘进工程图是掌握掘进基本知识，完成施工