林华煤矿采掘技术管理和安全管理培训教案

采掘技术和安全管理培训教案生产技术部2021年度培训内容：安全生产技术知识煤矿培训1.煤矿生产地质基础知识2.矿井开拓及生产系统3.采煤、掘进基础知识4.采掘质量标准化知识第一章煤矿生产地质基础知识安全生产技术知识一、煤层的形态结构1．煤层的形态煤在地下通常是呈层状埋藏的，但由于沉积环境不同以及后期地质作用力的影响，煤层的形态发生了变化，一般有层状煤层、似层状煤层和非层状煤层。如右图所示。2.煤层的结构煤层的结构是指煤层中夹矸的数量和分布特征（在多数煤层中，含有厚度较薄且有时不稳定的岩层，称为夹矸）。根据煤层中有无较稳定的夹矸，将煤层分为简单结构煤层、复杂结构煤层两类。煤矿培训安全生产技术知识3.煤层的厚度薄煤层1.3m中厚煤层1.3－3.5m厚煤层3.5m4.煤层的产状要素煤层的产状要素是指煤层的走向、倾向及倾角（简称煤层产状三要素），如右图所示。(1)走向。煤层走向线是指煤层层面与水平面相交的线。走向线两端所指的方向称为走向。走向代表煤层在水平面中的延伸方向。(2)倾向。煤层层面上与走向线垂直的线叫倾斜线。倾斜线由高向低在水平面投影所指的方向称为倾向。(3)倾角。煤层层面与水平面所夹的最大锐角称为倾角。倾角大小反映在空间的倾斜程度。倾角的变化范围在0°～90°之间。煤层的厚度是指煤层顶、底板之间的垂直距离。由于成煤条件的不同，煤层的厚度差异也很大，薄的仅数厘米，厚的可达上百米。煤层太薄时就失去了开采价值。根据煤层的厚度，通常把煤层分为3类：煤矿培训安全生产技术知识近水平煤层倾角在8°以下的煤层缓倾斜煤层倾角在8°～25°的煤层倾斜煤层倾角在25°～45°的煤层急倾斜煤层倾角在45°以上的煤层煤层倾角的大小对采煤方法及机械化程度影响极大。煤层倾角小，有利于采用综合机械化采煤；相反，则很难采用机械化。二．煤层的顶、底板位于煤层上面的岩层称顶板，位于煤层下面的岩层称底板。煤层顶底板一般是由砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、黏土岩或石灰岩等组成。由于岩性和厚度等不同，在回采过程中破裂、冒落的情况也不一样。为此，按顶板与煤层相对位置及垮落难易程度，可将煤层顶板分为伪顶、直接顶和老顶（又称基本顶），把底板分为直接底和老底。如右图所示(1)伪顶。伪顶是紧贴在煤层之上，极易垮落的薄岩层，厚度一般小于0.5m，常由碳质页岩、泥质页岩等硬度较低的岩层组成。在回采时随落煤垮落。煤层按倾角大致可分为以下四类：煤矿培训安全生产技术知识(2)直接顶。直接顶位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上，一般由一层或几层厚度不定的泥岩、页岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层所组成，一般能随回柱放顶在采空区及时垮落。(4)直接底。直接底是指位于煤层之下厚度较薄(约0.2～0.4m)的岩层，常由泥岩、页岩、黏土岩等组成。如果直接底的岩性是遇水后膨胀的黏土岩，可造成巷道底鼓与支架插底，轻者影响巷道运输与工作支护，重者可使巷道遭受严重破坏。三、矿井地质构造(3)老顶。老顶又叫基本顶，一般指位于直接顶之上（有时也直接位于煤层之上）厚而坚硬的岩层，常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等岩层所组成。老顶能在采空区维持很大的悬露面积而不随直接顶垮落。(5)老底。老底位于直接底或煤层之下，一般由砂岩或石灰岩等坚固岩层所组成。有的煤层下面没有直接底，紧贴着老底。地质构造可分为单斜构造、褶皱构造和断裂构造三大类型。(一)单斜构造岩（煤）层受地质作用力的影响，产生向一个方向倾斜的形态，这样的构造形态称为单斜构造。煤矿培训安全生产技术知识(二)褶皱构造(1)背斜。在形态上是岩（煤）层向上弯拱的褶曲，其特点是两翼岩层倾向相背，核心部位是老岩层，两翼是新岩层。(2)向斛。在形态上是岩（煤）层向下弯曲，特点是两翼岩层倾向相向，核心部位是新岩层，两翼是老岩层，如图5-5所示。岩（煤）层在地质作用力的作用下发生变形，呈现波状弯曲仍保持了岩层的连续性和完整性，这种构造形态称为褶皱。可分为大型褶曲，中型褶曲和小型褶曲三类口(1)褶曲构造影响巷道布置口如果掘进巷道在煤层中布置，前方出现褶曲后不能保持巷道的水平状态寺(2)大型背斜的轴部煤层中瓦斯含量大。(3)大型向斜的轴部顶板压力大，易发生顶板冒落事故。(4)对于矿井水大的矿井，向斜的轴部会积存大量水，不利于安全生产。(5)有煤与瓦斯突出的矿井，向斜的轴部又是煤与瓦斯突出的危险区。1．褶皱的基本形态2.褶曲构造的基本类型3、褶曲构造对煤矿生产安全的影响煤矿培训安全生产技术知识(三)断裂构造(1)断层要素岩（煤）层受到地质作用力后遭到破坏，在一定部位沿一定的方向产生断裂，这种失去连续性和完整性的构造形态称为断裂构造。根据岩（煤）层断裂后断裂面两侧岩块的显著位移情况，断裂构造可分为裂隙和断层两种基本类型。1.裂隙。是指岩（煤）层断裂后断裂面两侧岩块未发生显著位移的断裂构造。2.断层。断层是指岩（煤）层断裂后，断裂面两侧岩块友生显著位移的断裂构造。包括断层面、断层线、断盘及断距等，如右图（上）所示。断距可分为垂直断距（落差）和水平断距。如右图（下）所示。煤矿培训安全生产技术知识(2)断层分类根据断层两盘相对位移的方向分为正断层、逆断层、平移断层三种基本类型，如图5-8所示。正断层：上盘相对下降，下盘相对上升的断层；根据断层走向与岩层走向关系分为：①走向断层：断层走向与岩层走向平行或基本平行的断层。②倾向断层：断层走向与岩层走向垂直或基本垂直的断层。③斜交断层：断层走向与岩层走向斜交的断层。逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降的断层；平移断层：断层两盘岩块沿断层面作水平方向相对移动的断层。煤矿培训安全生产技术知识(3)出现断层特征①煤层厚度发生显著变化，煤层松软，光泽变暗，滑动面与摩擦痕增加。②煤层的走向与倾斜发生较大的变化。③煤层顶、底板出现严重凸凹不平，顶、底板岩石发生较多裂隙，而且越接近断层裂隙越多。④破碎带有滴水或涌水出现，瓦斯涌出量增大。①断层带岩石常常十分破碎，地表水和含水层的水都麓沿断层破碎带流入井下，使井下涌水量增加，增加矿井排水费用和排水困难口水文地质条件复杂的矿井，甚至因发生突水造成矿井淹没事故。②断层破坏严重的地段，影响采区划分，影响工作面和巷道的布置。③由于断层破坏，工作面布置不规，巷道掘进率明显增高，还会造成无效进尺。④采煤工作面内出现断层，会给支护工作和顶板管理带来困难，管理不善会造成胃顶事故。⑤在含有瓦斯，特别是瓦斯含量很大的矿井中，断层引起岩石破碎，降低了岩石的强度，很容易引起瓦斯突出。(4)断层对煤矿生产的影响煤矿培训安全生产技术知识第二章煤矿开拓方式及生产系统(一)斜井开拓矿井开拓是指在矿井范围内，从地面向地下开掘一系列巷道进入煤层，建立矿井提升、运输、通风排水和动力供应等系统。一、矿井开拓方式矿井开拓方式是指为开采煤炭在井田内布置巷道的方式。于井田范围、储量、煤层数目、倾角、厚度以及地质、地形等条件的不同，所以进入煤体的方式也不同。一般根据井筒形式划分开拓方式，可分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓四类。是利用斜巷道由地面进入地下，开掘一系列巷道到达煤层的开拓方式。煤矿培训安全生产技术知识煤矿培训(二)立井开拓立井开拓是采用垂直巷道由地面进入地下，并通过一系列巷道到达煤层的一种开拓方式。立井歼拓方式适用于井田的冲积层较厚，有时含有流沙层，地质和水文地质条件比较复杂或煤层埋藏较深的情况．立井开拓除井筒形式与斜井开拓不同外，其他基本都与斜井开拓相同。如在井田和阶段的再划分、阶段内的巷道布置和开采方式以及矿井生产系统等方面，都没有明显的差别。由于开采水平设置的不同，立井又可分为立井单水平上、下山开拓和立井多水平分区式开拓。(三)平硐开拓平硐开拓是利用水平巷道由地面进入地下，并通过一系列巷道通达矿体的一种开拓方式。平硐开拓井田最简单、最经济，是山岭、丘陵地区广泛采用的矿井开拓方式。图5-11为平硐开拓的示意图。安全生产技术知识煤矿培训(四)综合开拓在某些条件下，如为了充分利用地形或考虑煤层埋藏深浅等特点，避免大量提前投资，以及单独用一种开拓方式在技术上和经济上不够合理时，主、副井可采用不同的开拓方式，称之为综合开拓。二、矿井生产系统（一）矿井运输提升系统1.运煤系统2.排矸系统3.材料运输系统（二）矿井通风系统及通风网络（三）矿井供电系统（四）矿井供排水系统（五）其它系统安全生产技术知识煤矿培训第三章采煤、掘进基础知识一、煤矿井下巷道分类为了开采煤炭，从地面向地下开凿通达煤体的一系列井巷，总称为矿井巷道。1.按巷道作用和服务范围分类按矿井巷道的作用和服务范围，可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三大类。2.按巷道的不同倾角分类按矿井巷道倾角的不同，可分为垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道三大类。3.按巷道的轮廓线特征分类按矿井巷轮廓线的特征，可分为折边形巷道、曲边形巷道两大类。4.按巷道的围岩性质分类按矿井巷道围岩的性质，可分为岩巷、半煤岩巷、煤巷三大类。安全生产技术知识煤矿培训二、巷道矿压（一）巷道矿压及其形成地下岩体在采动前，由于自重的作用在其内部引起的应力，通常称为原岩应力。开采前的岩体由于处于相对静止状态，所以原岩应力处于平衡状态，井下采掘活动破坏了原岩应力的平衡状态，使岩体内部应力重新分布，在应力重新分布的过程中促使围岩产生运动，从而导致围岩发生变形、断裂、位移、直至垮落。这种由于进行采掘活动而在采掘空间周围岩体中及支护物上产生的压力叫做矿山压力，简称矿压。在矿山压力作用下，围岩及支护物会产生一系列现象，如顶板下沉、冒顶、片帮、底鼓、煤与瓦斯突出、冲击地压、支架压缩、变形、折断，地表发生位移、塌陷等。这种由于在矿山压力的作用下围岩和支护物上产生的一系列力学现象叫做矿上压力现象，简称矿压现象。1.顶压的形成由于巷道顶部岩体自重对巷道支护物所产生的压力，叫做顶压。2.侧压的形成巷道两帮对支架产生的压力叫做侧压。就是由于两帮岩体或煤体向巷道内挤压而产生的。安全生产技术知识煤矿培训3.底压的形成在巷道侧压的作用下，底板内部将会产生侧压力，并产生向上的底压，使底板鼓起、离层、弯曲或破坏。有的岩石如凝灰岩、黏土质岩石，当巷道有积水或巷道空气潮湿时，会使岩石吸水膨胀而底鼓产生底压。（二）影响巷道矿压的因素巷道矿压的大小，主要受巷道所处深度、巷道断面大小、地质构造、围岩性质等因素的影响。(l)深度的影响。(2)巷道断面与支护形式的影响。(3)地质构造的影响。(4)围岩性质的影响。(5)巷道相对开采煤层与采煤工作面的位置的影响。安全生产技术知识煤矿培训三、巷道掘进基础知识在煤岩体中，采用一定破岩手段将部分岩石破碎下来，形成设计的掘进空间，接着对这个空间进行支护的工作叫巷道掘进。根据掘进中采用的机械化程度，可将掘进分为钴爆法掘进和综合机械化掘进。1.钻爆法掘进工艺(l)打眼爆破。分为打眼、装药、连线、起爆。(2)通风排烟。(3)装岩。钻爆法掘进工作面的装岩有人工装岩和机械装岩。人工装岩是用人力将岩石装入矿车或刮板输送机中。现在一般都采用机械装岩。装岩机有耙斗装岩机、铲斗装岩机和装煤机等。(4)岩石（煤）的运输。(5)巷道支护。2.综合机械化掘进工艺(l)破煤。(2)装煤及运输。(3)巷道支护。(4)掘进前移安全生产技术知识煤矿培训(1)砌碹支护。砌碹支护是支护形式中最坚固的形式。支护的材料有料石、砖及混凝土。砌碹支护一般用于服务年限长的开拓巷道及主要硐室。如水平运输大巷、回风大巷、井简及井底车场和主石门等。(2)棚式支护。棚式支护是煤矿井下准备巷道和回采巷道常见的支护形式。架棚材料有木材、钢筋混凝土预制件、工字钢及U型钢等。架棚的形式有梯形棚和拱形棚等，其中U型钢可缩性(3)锚杆支护。锚杆支护在我国煤矿已广泛应用。由于其支护成本低廉、效果良好，加之与锚杆配套的支护方式的采用，更加表现出锚杆支护的极大优越性。锚杆支护是井下巷道支护的发方向。3.巷道的支护井下巷道掘出后，必须根据巷道围岩的性质对巷道进行支护口否则，随时间的推移巷道会发生变形、冒顶，影响安全使用。巷道支护的形式有以下几种：安全生产技术知识煤矿培训四、采煤基础知识(一)采煤方法的分类采煤方法壁式体