-煤礦開(kāi)采基礎(chǔ)知識(shí)-PPT課件

1、煤礦開(kāi)采基礎(chǔ)知識(shí)煤礦開(kāi)采基礎(chǔ)知識(shí)一礦井地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)二礦井開(kāi)拓三礦井開(kāi)采技術(shù)四爆破安全技術(shù)五機(jī)電運(yùn)輸安全技術(shù)第一節(jié)礦井地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)煤的形成：煤是由古代植物遺體經(jīng)過(guò)變化形成的。成煤過(guò)程：1 泥炭化階段 1.52.5億年前 2 煤化階段 幾百萬(wàn)年后成煤條件：1 植物條件 大量植物的繁殖、死亡、堆積 2 氣候條件 溫暖而潮濕的氣候和充分的養(yǎng)分3 地理?xiàng)l件 適于植物大量堆積的廣闊湖泊和 沼澤低洼地4 地殼運(yùn)動(dòng)條件 地殼有節(jié)奏的緩慢下降煤的分類(lèi)：泥煤、褐煤、煙煤、無(wú)煙煤。 第一節(jié)礦井地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí) 一、煤層（一）煤層形態(tài)層狀煤層，似層狀煤層，非層狀煤層 （二）煤層結(jié)構(gòu)（三）煤層厚度（四）煤層頂板和底板（五）

2、煤層產(chǎn)狀煤層厚度分類(lèi)（三）煤層厚度（四）煤層頂板和底板頂板指位于煤層上方的巖層 1.偽頂 2.直接頂 3.基本頂 又稱“老頂 煤層底板是指位于煤層下方的巖層 1.直接底 2.基本底又叫老底 （五）煤層產(chǎn)狀A(yù)OB-走向線；ON-傾斜線；ON-傾向線；-傾角煤層的分類(lèi)近水平煤層 地下開(kāi)采時(shí)傾角8以下的煤層；露天開(kāi)采傾角5以下的煤層。緩傾斜煤層 地下開(kāi)采時(shí)傾角825的煤層；露天開(kāi)采時(shí)傾角510的煤層。傾 斜 煤層 地下開(kāi)采時(shí)傾角2545的煤層；露天開(kāi)采時(shí)傾角1045的煤層。急傾斜煤層 地下或露天開(kāi)采時(shí)傾角在45以上的煤層。二、礦井地質(zhì)構(gòu)造（一）褶皺構(gòu)造（二）單斜構(gòu)造（三）斷裂構(gòu)造 圖 斷層示意圖ac

3、-垂直斷距；bc-水平斷距a-正斷層；b-逆斷層；c-平推斷層a-正斷層；b-逆斷層；c-平推斷層（四）沖蝕（五）巖溶塌陷（六）巖漿侵入三、礦圖 （一）礦圖的種類(lèi)一類(lèi)是礦井測(cè)量圖；一類(lèi)是礦井地質(zhì)圖。(1)礦井地質(zhì)和水文地質(zhì)圖；(2)井上、下對(duì)照?qǐng)D；(3)巷道布置圖；(4)采掘工程平面圖；(5)通風(fēng)系統(tǒng)圖；(6)井下運(yùn)輸系統(tǒng)圖；(7)安全監(jiān)測(cè)裝備布置圖；(8)排水、防塵、防火注漿、壓風(fēng)、充填、抽放瓦斯等管路系統(tǒng)圖；(9)井下通訊系統(tǒng)圖；(10)井上、下配電系統(tǒng)圖和井下電氣設(shè)備布置圖；(11)井下避災(zāi)路線圖。煤礦安全規(guī)程規(guī)定，一個(gè)礦井必備以下11種圖紙 （二）常用礦圖的識(shí)讀1.圖例2.礦圖比例尺礦

4、圖比例尺就是礦圖圖紙上的線段長(zhǎng)度與實(shí)際相應(yīng)線段水平長(zhǎng)度之比 如 1:1000 1:20003.點(diǎn)的空間位置 (1)點(diǎn)的平面位置 (2)點(diǎn)的標(biāo)高4.直線方向5.煤層底板等高線圖煤層底板等高線是不同高程的水平面與煤層底板的交線 等高線越疏表示煤層傾角越緩；等高線越密表示煤層傾角越陡 6.采掘工程平面圖將開(kāi)采煤層或開(kāi)采分層內(nèi)的采掘工程和地質(zhì)情況、測(cè)量及采礦工程所獲得的資料直接繪制而成，用正投影方法投影到水平面上，按一定比例繪出的圖紙，稱為采掘工程平面圖， 7.采掘工程圖的識(shí)讀(1)看標(biāo)題欄 (2)看圖例 (3)看煤層的走向和傾斜。 (4)根據(jù)煤層等高線和地質(zhì)構(gòu)造符號(hào)，看煤層的產(chǎn)狀、構(gòu)造。 (5)從井

5、口到井底車(chē)場(chǎng)開(kāi)始，找出主要石門(mén)，水平運(yùn)輸大巷，主要上山，人行道，開(kāi)拓方式，采煤方法，采區(qū)巷道布置，運(yùn)輸和通風(fēng)系統(tǒng)等 (6)對(duì)照平面圖和剖面圖 第二節(jié) 礦井開(kāi)拓在井田范圍內(nèi)，從地面開(kāi)掘一系列的井巷（開(kāi)拓巷道）進(jìn)入煤層，建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)，稱為井田開(kāi)拓 用于井田開(kāi)拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為礦井開(kāi)拓方式。井田開(kāi)拓的主要內(nèi)容是：確定井硐的形式、數(shù)目和位置，確定水平的數(shù)目和標(biāo)高；劃分采區(qū)（或盤(pán)區(qū)）；布置井底車(chē)場(chǎng)和主要巷道；確定開(kāi)采程序；處理開(kāi)拓、準(zhǔn)備與回采的關(guān)系和礦井延深等問(wèn)題。一、礦井開(kāi)采的基本概念（一）煤田劃分為井田（二）礦井儲(chǔ)量、年產(chǎn)量及服

6、務(wù)年限1 礦井儲(chǔ)量是指礦井范圍內(nèi)的煤炭埋藏量。 2 礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量又稱為礦井年生產(chǎn)能力， 是指礦井在一年內(nèi)所能生產(chǎn)煤炭的數(shù)量 礦井分為特大、大、中、小四種類(lèi)型 特大型礦井：指生產(chǎn)能力為300、400、500萬(wàn)t/a及500萬(wàn)t/a以上的礦井； 大型礦井：指生產(chǎn)能力為120、150、180、240萬(wàn)t/a的礦井中型礦井：指生產(chǎn)能力為45、60、90萬(wàn)t/a的礦井； 小型礦井：指生產(chǎn)能力為6、9、15、21、30萬(wàn)t/a的礦井；（三）井田再劃分1井田劃分為階段或盤(pán)區(qū)1）井田劃分為階段2）井田劃分為盤(pán)區(qū)2階段內(nèi)的布置方式1）連續(xù)式布置2）分區(qū)式布置3）分帶式布置 井田劃分一、二、三、四階段；、采區(qū)；

7、1、2、3區(qū)段煤礦開(kāi)采基礎(chǔ)知識(shí)；h階段斜長(zhǎng)；H水平高度1、2、3、4、5井田圖 一個(gè)開(kāi)采水平開(kāi)采上、下山兩階段；(傾角小于16度時(shí))1主井；2副井；3階段石門(mén)；4階段運(yùn)輸大巷J1上山階段；J2下山階段；、第一、第二水平一個(gè)開(kāi)采水平只開(kāi)采上山階段( 傾角大于16度時(shí))1主井；2副井；3階段石門(mén)；4階段運(yùn)輸大巷；、第一、第二、第三水平圖2-21 井田劃分為盤(pán)區(qū)1主斜井；2副斜井；3斜主要石門(mén)；4主要運(yùn)輸平巷；5、6盤(pán)區(qū)；7盤(pán)區(qū)邊界；8井田邊界圖2-21 井田劃分為盤(pán)區(qū)1主斜井；2副斜井；3斜主要石門(mén)；4主要運(yùn)輸平巷；5、6盤(pán)區(qū)；7盤(pán)區(qū)邊界；8井田邊界 井田劃分為盤(pán)區(qū)1主斜井；2副斜井；3斜主要石門(mén)

8、；4主要運(yùn)輸平巷；5、6盤(pán)區(qū)；7盤(pán)區(qū)邊界；8井田邊界 分段式劃分J1、J2、J3階段；D1、D2、D3分段；1階段運(yùn)輸大巷；2風(fēng)井；3主要運(yùn)輸上山；4主要軌道上山；5分段運(yùn)輸平巷；6分段回風(fēng)平巷8井田邊界圖2-23 階段內(nèi)的分區(qū)式布置階段垂高；階段斜長(zhǎng)圖2-23 階段內(nèi)的分區(qū)式布置階段垂高；階段斜長(zhǎng)圖2-24 帶區(qū)式劃分J1、J2、J3階段；F1、F2、F3帶區(qū)；、分帶（四）礦井巷道分類(lèi)為了礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水及動(dòng)力供應(yīng)等需要而開(kāi)掘的井筒、巷道和硐室，總稱為礦井巷道。1按井巷的空間位置分1）垂直（直立）巷道2）水平巷道平硐 平巷 石門(mén) 煤門(mén) 3）傾斜巷道斜井 上山 下山 溜煤眼 開(kāi)切眼

9、4）硐室 2按巷道的用途和服務(wù)范圍分1）開(kāi)拓巷道 2）準(zhǔn)備巷道 3）回采巷道二、井田開(kāi)拓方式（一）斜井開(kāi)拓1斜井多水平分區(qū)式開(kāi)拓1）井巷開(kāi)掘順序2）生產(chǎn)系統(tǒng)3）采掘關(guān)系及開(kāi)采順序2斜井多水平連續(xù)式開(kāi)拓（二）立井開(kāi)拓1立井多水平分區(qū)式開(kāi)拓1）井巷開(kāi)掘順序2）生產(chǎn)系統(tǒng)2立井單水平分區(qū)式開(kāi)拓1）井巷開(kāi)掘順序2）生產(chǎn)系統(tǒng) 斜井多水平分區(qū)式開(kāi)拓 斜井多水平分區(qū)式開(kāi)拓 斜井多水平分區(qū)式開(kāi)拓 斜井多水平分區(qū)式開(kāi)拓圖2-28 片盤(pán)斜井開(kāi)拓圖2-29 立井多水平分區(qū)式開(kāi)拓圖2-30 立井單水平分區(qū)式開(kāi)拓（三）平硐開(kāi)拓 走向平硐2垂直平硐圖2-32 平硐從頂板進(jìn)入煤層 圖2-33 平硐從底板進(jìn)入煤層圖2-34 階

10、梯平硐（四）綜合開(kāi)拓圖2-35 平硐立井綜合開(kāi)拓 圖2-36 立井斜井綜合開(kāi)拓主平硐斜風(fēng)井綜合開(kāi)拓。（五）煤層群開(kāi)拓1煤層間的聯(lián)系方式2煤層群的分組圖2-38 層間聯(lián)絡(luò)巷的形式三、井底車(chē)場(chǎng)布置井底車(chē)場(chǎng)是連接井筒和運(yùn)輸大巷或主要石門(mén)的一組巷道和硐室的總稱 不論是斜井還是立井，井底車(chē)場(chǎng)均可分環(huán)行式和折返式兩大類(lèi)型。 環(huán)形車(chē)場(chǎng)又可分為臥式、斜式和立式三種，如圖2-39所示 圖2-39 井底車(chē)場(chǎng)形式折返式車(chē)場(chǎng)又可以分為梭式和盡頭式兩種。 梭式井底車(chē)場(chǎng)膠帶斜井盡頭式車(chē)場(chǎng) 四、主要水平巷道的布置（一）運(yùn)輸大巷的布置方式1分層運(yùn)輸大巷2集中運(yùn)輸大巷3分組集中運(yùn)輸大巷（二）運(yùn)輸大巷位置 (三)礦井總回風(fēng)巷的布

11、置 第三節(jié) 礦井開(kāi)采技術(shù)一、采煤方法及其分類(lèi)（一）采煤方法的概念采煤方法包括兩項(xiàng)主要內(nèi)容：巷道系統(tǒng)和回來(lái)工藝。 巷道系統(tǒng):是指與回采有關(guān)的巷道布置方式，掘進(jìn)和回采工作的安排順序，以及由此建立的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電、排水等生產(chǎn)系統(tǒng)?；夭晒に?是指回采工作面內(nèi)所進(jìn)行的落煤、裝煤、運(yùn)媒、支護(hù)和采空區(qū)處理等工作及其相互配合方式。（二）采煤方法分類(lèi)1按巷道系統(tǒng)構(gòu)成情況分1）壁式體系采煤方法2）柱式體系采煤方法2按回采工藝分1）炮采法2）普通機(jī)械化采煤法3）綜合機(jī)械化采煤法4）水力采煤法綜采與炮采、機(jī)采相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 工人大量的工作是操縱機(jī)械手把，因而大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 使用液壓支架管理頂板，工

12、人在支架保護(hù)下進(jìn)行操作，大大減少了冒頂事 綜采可提高生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)更加集中化。 降低了材料消耗和生產(chǎn)成本。二、緩傾斜、傾斜薄及中厚煤層長(zhǎng)壁式采煤方法（一）走向長(zhǎng)壁式采煤方法1采區(qū)巷道布置1）雙面采區(qū)巷道布置方式2）單面采區(qū)巷道布置方式3）采區(qū)巷道的聯(lián)合布置方式（1）共用采區(qū)上山的聯(lián)合布置方式 （2）共用采區(qū)上山和區(qū)段平巷的聯(lián)合布置方式圖2-50 共用采區(qū)上山的采區(qū)巷道聯(lián)合布置圖2-50 共用采區(qū)上山的采區(qū)巷道聯(lián)合布置 共用采區(qū)上山和區(qū)段平巷的采區(qū)聯(lián)合巷道布置2回采工藝1）炮采工作面回采工藝（1）爆破落煤。是用鉆眼爆破的方法把煤從煤壁上崩落下來(lái)，它包括鉆眼、裝藥、聯(lián)線和放炮等工序。

13、對(duì)爆破落煤的要求是：煤塊粒度均勻、煤壁平直、不破頂、不留底、不崩倒支架，并且材料消耗少。若想取得較好的爆破效果，主要在于炮眼布置合理、裝藥量適當(dāng)、炮眼充填質(zhì)量好。 （2）裝煤。爆破落煤后，一般采用人工裝煤，但為了減輕炮采工作面裝煤工作的笨重勞動(dòng)，應(yīng)推廣使用擂煤機(jī) 和爆破裝煤。爆破裝煤是把輸送機(jī)安設(shè)在距煤壁0.2m處，并在輸送機(jī)靠近采空區(qū)側(cè)安設(shè)擋板，防止煤炭拋向采空區(qū)。一般爆破裝煤效果可達(dá)3138左右。（3）運(yùn)煤?；夭晒ぷ髅婷禾康倪\(yùn)輸方式主要有：自溜運(yùn)輸和刮板輸送機(jī)運(yùn)輸兩種方式。 自溜運(yùn)輸：在煤層傾角大于25工作面的底板上鋪設(shè)溜槽(俗稱“笨溜子”) 靠煤的自重溜煤刮板輸送機(jī)運(yùn)輸：刮板輸送機(jī) 分為

14、拆移式刮板輸送機(jī)和可彎曲刮板輸送機(jī)兩種目前炮采工作面一般用可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)輸。這些輸送機(jī)移置方便強(qiáng)度高、輸送能力大，能適合于爆破裝煤和裝煤機(jī)裝煤。（4）移輸送機(jī)?？蓮澢伟遢斔蜋C(jī)采用液壓千斤頂或其它類(lèi)用的千斤頂移置。（5）支護(hù)。常用的回采工作面支護(hù)材料有木支架、摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱和金屬鉸接頂梁。 工作面的支護(hù)方式一般可分為戴帽點(diǎn)柱和支架兩種。 圖2-55 戴帽點(diǎn)柱支護(hù)L排距；M柱距圖2-56 支架布置方式a傾向支架；b走向支架金屬摩擦支柱與鉸接頂梁配合使用時(shí)可構(gòu)成懸臂梁。按梁與支柱的相互位置關(guān)系分正懸臂式和倒懸臂式兩種，如圖2-57所示。圖2-57 正倒懸臂架設(shè)方式a正懸臂；b倒懸

15、臂（6）采空區(qū)處理 圖2-58 采空區(qū)處理方法圖2-59 最小、最大控頂距和放頂距a最大控頂距； b最小控頂距；c放頂步距2）機(jī)采工作面回采工藝采煤機(jī)簡(jiǎn)介。主要有滾筒式采煤機(jī)和刨煤機(jī)兩種。 圖2-60 單滾筒采煤機(jī)圖2-61 雙滾筒采煤機(jī)圖2-62 拖鉤刨煤機(jī)結(jié)構(gòu)（2）普通機(jī)械化采煤回采工藝滾筒采煤機(jī)的割煤方式有單向割煤和雙向割煤兩種 圖2-64 雙向割煤往返進(jìn)一刀上行割頂煤；b下行割底煤；圖2-63 單向割煤方式上行割煤；b下行割底煤或空行運(yùn)煤：機(jī)采工作面運(yùn)煤除必須采用可彎曲刮板輸送機(jī)外，與炮采工作面運(yùn)煤相同 支護(hù)：機(jī)采工作面廣泛使用金屬摩擦支柱或單體液壓支柱 圖2-66 懸臂支架布置方式a

16、齊梁式布置；b錯(cuò)梁式布置（3）綜采工作面回采工藝 落煤與裝煤：綜采工作面的落煤與裝煤工作與機(jī)采相似 運(yùn)煤：運(yùn)煤同普通機(jī)采工作面一樣，也是采用可彎曲刮板輸送機(jī) 支護(hù)：綜采工作面支護(hù)主要采用自移式液壓支架 按支架與圍巖的相互作用方式支架可分為三種基本類(lèi)型，即：支撐式、掩護(hù)式及支撐掩護(hù)式。 支撐式液壓支架按結(jié)構(gòu)與移動(dòng)方式主要分為垛式(圖2-68a)和節(jié)式(圖2-68b)兩種。采空區(qū)處理：綜采工作面主要用垮落法處理采空區(qū) 圖2-67 綜采工作面總布置圖圖2-68 各種液壓支架（二）傾斜長(zhǎng)壁式采煤方法長(zhǎng)壁工作面沿煤層走向布置、沿煤層傾向推進(jìn)的采煤方法，稱為傾斜長(zhǎng)壁式采煤法。1巷道布置1）單一煤層巷道布置

17、2）近距離煤層群巷道布置圖2-70 傾斜長(zhǎng)壁開(kāi)采煤層群巷道布置2回采工藝傾斜長(zhǎng)壁采煤方法的回采工藝與走向長(zhǎng)壁采煤萬(wàn)法基本相同，也有三種形式，即炮采、機(jī)采和綜采 3傾斜長(zhǎng)壁采煤方法的特點(diǎn)(1)取消了采區(qū)上 (下)山，簡(jiǎn)化了巷道布置，減少了巷道工程量。 (2)工作面是水平的，而其兩側(cè)的運(yùn)輸、通風(fēng)巷則是沿煤層開(kāi)掘的方向固定不變的傾斜巷道，回采工作面長(zhǎng)度基本不變，能夠適應(yīng)綜合機(jī)械化采煤的要求。(3)回采方式靈活多樣，有利于安全生產(chǎn)。(4)減少了一個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)系統(tǒng)，節(jié)省了運(yùn)輸費(fèi)用。(5)存在輔助運(yùn)輸和行人距離長(zhǎng)、水平運(yùn)輸大巷裝車(chē)站多的不足。三、厚煤層采煤方法（一）分層開(kāi)采1分層方法圖2-71

18、厚煤層分層方法2傾斜分層下行垮落走向長(zhǎng)壁采煤法1）采區(qū)巷道布置2）回采工藝圖2-73 傾斜分層采區(qū)巷道布置3傾斜分層上行充填走向長(zhǎng)壁采煤法（二）綜采放頂煤采煤法1綜采機(jī)械2采煤方式1)不采頂層放頂煤開(kāi)采2)采頂層放頂煤回采（三）綜采大采高采煤法四、急傾斜煤層采煤方法我國(guó)急傾斜煤層采煤方法常用的有：走向長(zhǎng)壁采煤法、倒臺(tái)階采煤法、厚煤層分層采煤法（水平及斜切分層采煤法）、偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法等。第四節(jié) 爆破安全技術(shù)一、礦用爆破器材和爆破作業(yè)（一）礦用爆破器材1煤礦許用炸藥2煤礦許用炸藥的種類(lèi)及選用（一）低瓦斯礦井的巖石掘進(jìn)工作面必須使用安全等級(jí)不低于一級(jí)的煤礦許用炸（二）低瓦斯礦井的煤層采掘工

19、作面、半煤巖掘進(jìn)工作面必須使用安全等級(jí)不低于二級(jí)的煤礦許用炸藥。（三）高瓦斯礦井、低瓦斯礦井的高瓦斯區(qū)域，必須使用安全等級(jí)不低于三級(jí)的煤礦許用炸 藥。有煤（巖）與瓦斯突出危險(xiǎn)的工作面，必須使用安全等級(jí)不低于三級(jí)的煤礦許用含水炸藥。 嚴(yán)禁使用黑火藥和凍結(jié)或半凍結(jié)的硝化甘油類(lèi)炸藥。同一工作面不得使用2種不同品種的炸藥。 在采掘工作面，必須使用煤礦許用瞬發(fā)電雷管或煤礦許用毫秒延期電雷管。使用煤礦許用毫秒延期電雷管時(shí)，最后一段的延期時(shí)間不得超過(guò)130ms。不同廠家生產(chǎn)的或不同品種的電雷管，不得摻混使用。不得使用導(dǎo)爆管或普通導(dǎo)爆索，嚴(yán)禁使用火雷管。 3起爆器材（二）井下爆破作業(yè)起爆器材一般有雷管和索狀起爆材料及其輔件等，煤礦常用的是電雷管 電雷管是一種用電流起爆的雷管。 煤礦許用電雷管分為瞬發(fā)和毫秒延期兩種類(lèi)型 1井下安全爆破管理2嚴(yán)格使用煤礦許用爆破器材3正確執(zhí)行放炮操作規(guī)程4正確處理拒爆二、爆破事故預(yù)防爆破事故主要包括早爆、瞎炮、殘爆、爆燃等。約占煤礦總事故的25%左右 （一）早爆的防治1雜散電流的防治（1）雜散電流的來(lái)源（2）雜散電流的防治2靜電的防治（二）瞎炮的預(yù)防與處理1瞎炮產(chǎn)生的原因2瞎炮的預(yù)防措施3瞎炮的處理方法（三）殘爆、爆燃和緩爆的預(yù)防1殘爆和爆燃?xì)埍侵概谘劾锏恼ㄋ幰?，發(fā)生爆轟中斷而殘留一部分不爆藥卷的現(xiàn)象 爆燃是炮眼里的藥卷未能正常起爆