煤礦采掘基本知識

1、煤礦采掘基本知識一、礦井爆破（一）爆破器材1.炸藥炸藥是在一定條件下，能夠 發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng)、放出大量熱量、生成大量氣體產(chǎn)物，顯示爆炸效 應(yīng)的化合物或混合物。礦用炸藥分為煤礦許用炸藥和非煤礦許用炸 藥。煤礦井下的所有爆破作業(yè)工作面，必須使用煤礦許用炸藥。2.雷 管雷管是一種裝有起爆藥的小管，用來起爆炸藥的專用材料。雷管按 起爆方式分為火雷管和電雷管兩種，電雷管由電能來起爆。電雷管又 分為瞬發(fā)雷管、秒延期雷管和毫秒延期雷管。煤礦井下廣泛使用毫秒 延期電雷管。3.發(fā)爆器發(fā)爆器是用來供給電爆網(wǎng)路的電雷管起爆電能 的儀器。煤礦安全規(guī)程規(guī)定，井下爆破必須使用發(fā)爆器。（二）爆破技術(shù)1、掘進(jìn)工作面爆破（1）

2、炮眼分類及布置掘進(jìn)工 作面的炮眼，按其所起作用不同，可分為以下三類掏槽眼（又名掏 心眼）輔助眼周邊眼（2）主要爆破參數(shù)巷道掘進(jìn)的爆破參數(shù)主要包括炮眼直 徑、炮眼深度、炮眼數(shù)目、單位炸藥消耗量的具體規(guī)定。巷道掘進(jìn)爆 破作業(yè)要按照煤礦安全規(guī)程及爆破參數(shù)執(zhí)行。2、回采工作面爆破（1）炮眼種類及布置 炮眼布置方式（見圖 3-12）單排眼：用于薄煤層、煤質(zhì)較軟及節(jié)理發(fā)育的煤層。雙排眼： 包括對眼、三花眼。一般用于采高較小的中厚煤層及煤質(zhì)中硬的工作 面。三排眼：即五花眼。用于煤層堅硬和采高較大的中厚煤層工作 面。（2）主要爆破參數(shù)炮采工作面的爆破參數(shù)主要包括炮眼布置、 間距、炮眼深度、炮眼數(shù)目、單位炸藥消

3、耗量的具體規(guī)定。炮采工作 面爆破作業(yè)要按照煤礦安全規(guī)程及爆破參數(shù)執(zhí)行。二、巷道施工 巷道施工方法包括鉆眼爆破法和機(jī)械化掘進(jìn)法。其主要工序有破巖、裝巖、運(yùn)巖和支護(hù)等。（一）破巖1.鉆眼爆破法 鉆爆破巖法是指利用電鉆或風(fēng)鉆進(jìn)行打眼、裝藥爆破的方法。為 了提高打眼的速度可以使用專門的鉆眼機(jī)械打眼。鉆爆破巖法推廣光 面爆破。光面爆破（簡稱光爆）是指在鉆眼爆破過程中，通過采取一 定措施，使爆破后的巷道斷面形狀、尺寸基本符合設(shè)計要求，并盡量 使巷道輪廓以外的圍巖不受破壞的一種破巖方法。2.機(jī)械化破巖法機(jī) 械化破巖是指利用綜掘機(jī)對煤巖體進(jìn)行切割和破碎的方法（二）裝巖 與運(yùn)巖 裝運(yùn)巖煤有人工裝運(yùn)和機(jī)械裝運(yùn)2種

4、方法。常用的裝巖機(jī)有 耙斗式、鏟斗式、蟹爪式裝巖機(jī)等設(shè)備。運(yùn)輸普遍采用礦車，用人或 電機(jī)車調(diào)車。掘進(jìn)煤巷時可以直接用刮板輸送機(jī)或帶式輸送機(jī)運(yùn)煤， 綜掘設(shè)備本身連接有裝煤運(yùn)煤設(shè)施。（三）巷道支護(hù)巷道支護(hù)材 料有水泥、石料、混凝土、木材和金屬材料（如輕便鋼軌、礦用工字 鋼、特殊工字鋼、礦用特殊型鋼等）。支護(hù)的形式有架棚支護(hù)（金屬 拱形支護(hù)、木支護(hù)）、錨桿支護(hù)、錨噴支護(hù)、砌碹支護(hù)等。其中，錨 噴支護(hù)和砌碹支護(hù)屬于巷道永久支護(hù)，其服務(wù)年限較長。1.架棚支護(hù)砌碹支護(hù)砌碹支護(hù)的主要形式是直墻拱頂式,是一種2.被動支護(hù)形式，如圖3-14所示。該支護(hù)具有堅固、耐久、防火、通風(fēng) 阻力小等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是施工復(fù)雜、勞

5、動強(qiáng)度大、成本高和進(jìn)度慢等。 直墻拱頂支護(hù)由拱、墻和基礎(chǔ)3部分組成。錨桿支護(hù)、噴射混凝土與 噴漿支護(hù)錨噴支護(hù)。錨桿支護(hù)就是將錨桿預(yù)設(shè)在圍巖中，使巖體得以 加固，形成一個完整的支護(hù)結(jié)構(gòu)，是一種主動支護(hù)形式，支護(hù)原理如 圖3-15所示。錨桿的種類有鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿、金屬錨桿、木錨 桿、樹脂錨桿等。噴射混凝土與噴漿支護(hù)：噴射混凝土是將一定配合 比的水泥、砂、石子和速凝劑等混合攪拌均勻，裝入噴射機(jī)，以壓縮 空氣為動力，使拌合料沿管路吹送至噴頭處與水混合，并以較高的速 度噴射在巖面上凝結(jié)硬化而成的一種支護(hù)形式。錨噴支護(hù)是錨桿支 護(hù)、噴射混凝土支護(hù)和錨桿+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)的總稱。 三、采煤 工藝在采

6、煤工作面內(nèi)按照一定順序完成各項(xiàng)工序及其配合方式，稱 為采煤工藝。采煤工藝與回采巷道布置及其在時間上、空間上的相互 配合總稱為采煤方法。我國常見的采煤工藝有爆破采煤（簡稱炮 采）、普通機(jī)械化采煤（簡稱普采）、綜合機(jī)械化采煤（簡稱綜 采）、綜采放頂煤等。 （一）爆破采煤工作面采煤工藝 炮采工藝 的主要特點(diǎn)是采用爆破落煤。 落煤。用鉆眼爆破的方法把煤從煤1.壁上崩落下來，稱為爆破落煤，它包括鉆眼、裝藥、連線和爆破等工 序。2.裝煤、運(yùn)煤。裝煤一般采用爆破拋擲裝煤和人工裝煤2種方 式。運(yùn)煤方式主要有自重運(yùn)輸和刮板輸送機(jī)運(yùn)輸2種。刮板輸送機(jī)可 分為拆移式和可彎曲式2種?？蓮澢焦伟遢斔蜋C(jī)采用液壓千斤頂或

7、 其他類型的千斤頂移置。工作面支護(hù)。工作面的支護(hù)方式一般采3.用單體液壓支柱和鉸接頂梁支護(hù)，液壓支柱在傾斜方向上呈直線狀排 列，支護(hù)方式有齊梁直線柱與錯梁直線柱兩類。4.采空區(qū)處理。采 煤工作面控頂距以外的空間稱為采空區(qū)。采空區(qū)處理是指對采空區(qū)空 間及頂板的處理。采空區(qū)的處理方法有全部垮落法、充填法、煤柱支 撐法和緩慢下沉法等。爆破采煤工作面采空區(qū)處理一般采用全部垮落 法。（二）普通機(jī)械化采煤工作面采煤工藝 普通機(jī)械化采煤工作面 布置如圖3-18所示，普采工藝的主要特點(diǎn)是用采煤機(jī)落煤。采煤機(jī)主 要有刨煤機(jī)和滾筒采煤機(jī)2類。滾筒采煤機(jī)主要有單滾筒和雙滾筒2 種。落煤、裝煤。普采工作面的落煤與裝煤

8、由采煤機(jī)完成。1.2.運(yùn)煤。普采工作面運(yùn)煤采用可彎曲刮板輸送機(jī)。推移輸送機(jī)時，利用 液壓千斤頂將輸送機(jī)移到目的地，并使輸送機(jī)平、直，符合要求。3.支護(hù)。普采工作面使用單體液壓支柱與鉸接頂梁組成的懸臂支架支護(hù) 頂板。 采空區(qū)處理。采空區(qū)處理與炮采工藝相同，一般采用全部4.垮落法。對極堅硬的頂板，可以利用深孔爆破方法強(qiáng)制放頂以保證工 作面的安全生產(chǎn)。（三）綜合機(jī)械化采煤工作面采煤工藝 綜采工藝的主要特點(diǎn)是采用采煤機(jī)落煤，用整體自移式液壓支架支護(hù)頂板， 落煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)全部工序?qū)崿F(xiàn)了機(jī)械化，綜采工作面設(shè)備布 置如圖3-19所示1.落煤、裝煤。由采煤機(jī)完成。綜采工作面主要采用 雙向割煤，往返一次

9、進(jìn)兩刀，斜切式進(jìn)刀。2.運(yùn)煤。采用可彎曲刮板 輸送機(jī)運(yùn)煤。支護(hù)。綜采工作面支護(hù)主要采用自移式液壓支架，3.工作面兩端一般采用端頭支架支護(hù)。按支架與圍巖的相互作用方式，支架可分為支撐式、掩護(hù)式及支撐掩護(hù)式3種基本類型采空區(qū)處4.理。綜采工作面主要用垮落法處理采空區(qū)綜采工作面設(shè)備布置圖1一采煤機(jī)；2一刮板輸送機(jī)；3一支 架；4一下端頭支護(hù)；5上端頭支護(hù)；6轉(zhuǎn)載機(jī)；7一膠帶輸送機(jī)； 8一配電箱；9乳化液泵站；10設(shè)備平板列車；11移動變電站； 12噴霧泵站；13液壓絞車；14集中控制臺（四）綜采放頂煤采 煤工藝 綜采放頂煤工藝的主要特點(diǎn)是采用采煤機(jī)割煤和放頂煤。綜 采放頂煤工藝是在厚煤層中沿煤層底板

10、布置采煤工作面，煤壁采用采 煤機(jī)割煤，頂煤從支架后部放煤口放煤，用前后2個刮板輸送機(jī)運(yùn)煤 的采煤工藝。綜采放頂煤與綜采工藝基本相似，只是綜采放頂煤適用 于厚煤層開采，且多一道放煤工序。放煤是利用礦山壓力將工作面頂 部煤在工作面推進(jìn)過后破碎，在支架掩護(hù)梁上的放煤窗口放落，并將 冒落頂煤通過后部刮板輸送機(jī)運(yùn)出。 放頂煤綜采機(jī)械由采煤機(jī)、自 移式液壓支架及2部刮板輸送機(jī)所組成。其中，液壓支架與普通支架 有所不同，即：在掩護(hù)梁上具有一個液控落煤窗口，在掩護(hù)梁下安裝 第2臺刮板輸送機(jī)。 （五）礦山壓力概述 礦山壓力的基本概1.念礦山壓力是由于采掘活動的影響，在采掘空間周圍巖體上及支護(hù) 物上所產(chǎn)生的力稱為

11、礦山壓力。由于礦山壓力的作用將引起圍巖及支 護(hù)物的位移、變形、破壞等一系列的力學(xué)現(xiàn)象稱為礦壓顯現(xiàn)。礦壓是 礦壓顯現(xiàn)的原因，礦壓顯現(xiàn)是礦壓作用的結(jié)果2.采煤工作面直接頂?shù)?初次垮落和老頂?shù)闹芷趤韷海?）直接頂?shù)某醮慰迓洌汗ぷ髅孀蚤_切眼 向前推進(jìn)一段距離后（8-25米），假如沒有支護(hù)，直接頂懸露達(dá)到一 定距離，在其重力的作用下，就要開始跨落，稱為工作面直接頂?shù)某?次垮落，這時直接頂?shù)目缇喾Q為初次垮落步距。采煤工作面初次放頂 時必須制定安全措施，采煤區(qū)（隊(duì)）長要親臨現(xiàn)場進(jìn)行指揮。（2）工作面老頂?shù)闹芷趤韷海弘S著回采工作面的推進(jìn)，在老頂初 次來壓以后，裂隙帶巖層形成的結(jié)構(gòu)，將始終經(jīng)歷“穩(wěn)定-失穩(wěn)-再穩(wěn) 定”的變化，這種變化將呈現(xiàn)周而復(fù)始的過程。由于結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)導(dǎo)致 了工作面頂板的來壓。這種來壓也將隨著工作面的推進(jìn)而呈周期性出 現(xiàn)。因此，由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)