1、煤礦生產(chǎn)技術基礎知識魯能菏澤煤電有限公司安全培訓中心孫祖河8/14/20221中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第1頁，共60頁。煤炭是我國的主要能源煤炭儲量：我國含煤面積約55萬km2 2002年底探明可直接利用的儲量為1886億t按年產(chǎn)19億t，可采100年2002年底有6872億t 資源量我國煤炭占一次能源結構的70%左右我國石油、天然氣等資源有限，趨于枯竭。水電、核能，近幾十年發(fā)展不能根本解決中國能源問題。8/14/20222中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第2頁，共60頁。主要內(nèi)容1、組成地殼的巖石按照生成原因，可以劃分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。 地殼是由巖石組成的，巖石是由一些細小的礦物顆粒

2、組成的。巖石：礦物的集合體8/14/20223中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第3頁，共60頁。 遠在距今約0.033.2億年間，即地質(zhì)史上稱為第三紀、侏羅紀、二迭紀和石炭紀等時代，地球上許多地區(qū)布滿了湖泊、沼澤，當時氣候溫暖潮濕，植物生長茂盛。煤的形成由古代植物遺體演變而形成的。 煤：可燃性沉積巖8/14/20224中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第4頁，共60頁。2、煤（巖）層產(chǎn)狀三要素：（1）、走向（2）、傾向（3）、傾角（090）煤（巖）層的產(chǎn)狀是指煤（巖）層的空間位置及特征。8/14/20225中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第5頁，共60頁。 巖層產(chǎn)狀要素圖 ACB-走向線；CD-傾斜線；CD

3、-傾向；-傾角8/14/20226中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第6頁，共60頁。 (1)、按煤層厚度分類（2）、按煤層傾角分類 極薄煤層 0.30.5m薄煤層 0.51.3m中厚煤層 1.33.5m厚煤層 3.56.0m特厚煤層 6.0m 近水平煤層 453、煤層分類：8/14/20227中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第7頁，共60頁。（1）、穩(wěn)定性布，僅局部可采窩狀、串珠狀等斷續(xù)分極不穩(wěn)定煤層：常呈雞常不可采、分叉或尖滅現(xiàn)象，經(jīng)很大，常有增厚、變薄不穩(wěn)定煤層：厚度變化采大多可采，僅局部不可較大，但在井田范圍內(nèi)較穩(wěn)定煤層：厚度變化律，厚度變化也有一定規(guī)厚度大于最低可采標準穩(wěn)定煤層:（2）、結 構

4、（3）、形 態(tài)簡單結構煤層：煤層中一般沒有夾矸或偶有12層穩(wěn)定夾矸復雜結構煤層：煤層中夾矸層數(shù)較多或很多，層數(shù)、層位、厚度及巖性變化大 4、煤層賦存特征層狀煤層： 層位穩(wěn)定，連續(xù)性好，厚度變化小，規(guī)律性較強似層狀煤層：層位比較穩(wěn)定，有一定的連續(xù)性，厚度變化較大，無一 定的規(guī)律性，如藕節(jié)狀、串珠狀、 瓜藤狀等非層狀煤層：層位極不穩(wěn)定，連續(xù)性很差，厚度變化很大，常見分叉尖滅現(xiàn)象，無規(guī)律可循，如雞窩狀、扁豆狀、透鏡狀8/14/20228中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第8頁，共60頁。5、煤層的頂?shù)装澹?）、頂板基本頂：（老頂）厚而堅硬，常在采空區(qū)上方懸露一段時間，直 到達到 相當面積之后才垮落一次直接

5、頂：1m2m，常隨回撤支架而垮落，是頂板管理的重要部位偽 頂：0.3m0.5m，極易隨煤炭的采出而同時垮落（2）、底板偽 底：0.2m0.3m，多為炭質(zhì)頁巖或泥巖直接底：幾十厘米至1m左右，如為粘土巖，則遇水后膨脹，可造成巷道底鼓與支架插底現(xiàn)象老 底：堅硬，多為砂巖、石灰?guī)r等（從 上 至 下）煤 層8/14/20229中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第9頁，共60頁。6、地質(zhì)構造：由地殼運動造成的巖層的空間形態(tài)單斜構造：在一定范圍內(nèi)，煤層或巖層大致向一個方向傾斜的構造形態(tài)。褶皺構造：巖層受地殼運動水平力的作用發(fā)生變形，呈現(xiàn)波狀彎曲，但仍保持了巖層的連續(xù)性和完整性的構造形態(tài)。褶皺構造中巖層的任何一個

6、彎曲叫褶曲。褶曲是組成褶皺的基本單位。斷裂構造：巖層受力后遭到破壞，形成斷裂，失去了連續(xù)性和完整性的構造形態(tài)。褶曲背斜：在形態(tài)上是一個中間向上凸起的彎曲，巖層自中心向兩側(cè)傾斜向斜：在形態(tài)上是一個中間向下凹陷的彎曲，巖層自兩側(cè)向中心傾斜裂隙：斷裂面兩側(cè)的巖層（巖石）沒有發(fā)生明顯位移的斷裂構造斷層：斷裂面兩側(cè)的巖層產(chǎn)生明顯位移的構造變動斷裂構造若干有規(guī)則組合的裂隙將巖石分割成一定幾何形狀的巖塊，這種裂隙的總體稱為節(jié)理。8/14/202210中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第10頁，共60頁。8/14/202211中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第11頁，共60頁。 斷層是影響礦井安全生產(chǎn)的最主要的地質(zhì)構造

7、。 8/14/202212中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第12頁，共60頁。8/14/202213中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第13頁，共60頁。B、根據(jù)斷層走向與巖層走向的相對關系分類：走向斷層：斷層走向與巖層走向一致或近于一致，可使同一巖層重復出 現(xiàn)或缺失傾向斷層：斷層走向與巖層傾向一致或近于一致，使斷層兩側(cè)巖層露頭中斷而呈 現(xiàn)交錯的不連續(xù)狀態(tài)斜交斷層：斷層走向與巖層走向斜交斷層分類：A、根據(jù)斷層兩盤相對運動的方向分類正斷層：上盤相對下降，下盤相對上升逆斷層：上盤相對上升，下盤相對下降平移斷層：斷層兩盤沿著斷層面走向相對移動最為常見8/14/202214中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第14頁，

8、共60頁。8/14/202215中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第15頁，共60頁。7、井田開拓基本知識（1）、 基本概念1. 煤田：在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，由含炭物質(zhì)沉積而形成的大面積含煤地帶。2.井田：劃歸為一個煤礦開采的范圍。3.礦井：在一個井田上進行開采的煤礦。4.煤礦：以開采煤炭資源為對象和任務的工業(yè)企業(yè)稱為煤礦。5.井田開拓：在井田范圍內(nèi)確定礦井主要巷道工程的總體布置及其有關參數(shù)。6.井田開拓方式：開拓巷道的布置方式。7.井巷：為進行采礦作業(yè)而在礦巖層中開鑿的一系列通道或硐室的總稱。（2）、井田開拓所要解決的主要問題：8/14/202216中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第16頁，共60頁。

9、（3）、確定井田開拓時所要滿足的三項基本要求：（4）、煤田劃分為井田：煤田劃分為井田時應遵循的原則：8/14/202217中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第17頁，共60頁。8、煤礦的五大生產(chǎn)系統(tǒng)：通 壓 提 排 供風系統(tǒng)風系統(tǒng)升運輸系統(tǒng)水系統(tǒng)電系統(tǒng)8/14/202218中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第18頁，共60頁。8/14/202219中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第19頁，共60頁。（1）、地質(zhì)儲量9、礦井儲量、生產(chǎn)能力及服務年限國家規(guī)定采區(qū)采出率（C）一般不應低于：回收率采區(qū)采出率（C）采煤工作面回采率厚煤層 93中厚煤層 95薄煤層 978/14/202220中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第

10、20頁，共60頁。（2）、礦井生產(chǎn)能力年產(chǎn)量井型大型礦井：120、150、180、240、300、400及以上 萬t/a中型礦井：45、60、90 萬t/a小型礦井：9、15、21、30 萬t/a特大型礦井：500萬t/a以上或1000萬t/a8/14/202221中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第21頁，共60頁。10、井田內(nèi)再劃分井田井田劃分為階段（使用最廣泛）井田劃分為盤區(qū)井田分區(qū)域劃分階段內(nèi)再劃分分區(qū)式布置（應用最多）分帶式布置分段式布置整階段布置8/14/202222中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第22頁，共60頁。 井田劃分為階段階段的開采順序：下行式 8/14/202223中國煤炭工業(yè)

11、環(huán)保安全培訓中心第23頁，共60頁。階段的走向長等于井田的走向長階段下部布置運輸大巷,階段上部布置回風大巷井田劃分為階段主井副井風井運輸大巷回風大巷階段8/14/202224中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第24頁，共60頁。井田直接劃分為盤區(qū)或帶區(qū)適應條件：井田沿傾斜高差較小的條件下panel8/14/202225中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第25頁，共60頁。 階段 階段 階段 階段 階段 階段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段采區(qū)階段內(nèi)的再劃分（1）階段劃分為采區(qū)，采區(qū)劃分為區(qū)段8/14/202226中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第26頁，共60頁。J1 階段J2 階段J3 階段J 3階段J

12、2 階段J1 階段帶區(qū)分帶立體圖平面圖（2）階段劃分為劃分為帶區(qū)，帶區(qū)劃分為分帶8/14/202227中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第27頁，共60頁。11、井田內(nèi)開采順序（1）、煤層沿傾斜的開采順序上行開采順序下行開采順序（2）、煤層沿走向的開采順序前進式后退式8/14/202228中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第28頁，共60頁。12、巷道分類（1）、按空間特征分類垂直巷道：立井、暗立井、溜井等水平巷道：平硐、平巷、石門、煤門等傾斜巷道：斜井、暗斜井、上山、下山等（2）、按用途分類（按巷道在生產(chǎn)中的重要性）開拓巷道：井筒、井底車場、階段運輸大巷、回風大巷等準備巷道：采區(qū)上（下）山、采區(qū)車場、采

13、區(qū)石門等采煤（回采）巷道：區(qū)段平巷、開切眼等8/14/202229中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第29頁，共60頁。（2)按井巷作用和服務范圍分1）開拓巷道（development roadway） 為全礦、一個水平或若干采區(qū)服務的井巷。 服務時間長，1030a或以上。2）準備巷道（preparation roadway） 為一個采區(qū)服務的巷道。在采區(qū)范圍內(nèi)，從掘好的開拓巷 道至區(qū)段的通路。 T35a。8/14/202230中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第30頁，共60頁。3）回采巷道（gateway， entry） 為回采工作面生產(chǎn)直接服務的巷道。 T = 0.51.0a開切眼 回風巷 運輸巷

14、8/14/202231中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第31頁，共60頁。13、礦井開拓方式：開拓巷道在井田內(nèi)的布置形式。確定井田開拓方式時依據(jù)的原則： 井田開拓方式 斜井開拓立井開拓平硐開拓綜合開拓（以井筒形式為依據(jù)）8/14/202232中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第32頁，共60頁。14、一般地，一個礦井至少應有一主一副兩個井筒，主井擔負煤炭提升、副井擔負輔助提升任務。人員上下矸石提升物料下放井筒的主要作用：聯(lián)系井上和井下8/14/202233中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第33頁，共60頁。15、井底車場井底車場：井筒與井下主要巷道連接處的一組巷道和硐室的總稱。它擔負著礦井煤矸、物料、設備、

15、人員的轉(zhuǎn)運，又為礦井的通風、排水、供電服務，是連接井下運輸和井筒提升的樞紐。 組成 形式（根據(jù)礦車在車場內(nèi)運行的特點）8/14/202234中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第34頁，共60頁。1、采動在煤或巖層中開掘巷道和進行回采工作稱為對煤巖的采動。2、采動空間采動后，在煤（或巖層）中形成的空間。3、圍巖采動空間周圍的巖體統(tǒng)稱為圍巖。4、礦山壓力采動后，作用于巖層邊界上存在于巖層中促使圍巖向已采空間運動的力（促使圍巖運動的力）。16、礦山壓力及其控制（1）、礦山壓力：因圍巖移動而產(chǎn)生的壓力。8/14/202235中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第35頁，共60頁。（2）、礦山壓力的來源采動前原巖中已

16、存應力是礦山壓力產(chǎn)生的根源。原巖中各點主應力的大小、方向、垂直應力與水平應力之間的比值等決定了采動后圍巖應力重新分布的規(guī)律。采動前原巖中各點的應力，其主要來源有： (1) 覆蓋巖層的重力； (2) 構造運動的作用力； (3) 巖體膨脹的作用力，包括巖體因溫度升高或遇水膨脹而產(chǎn)生的力等。 礦山壓力隨采深的增加而增加是不確切的。 8/14/202236中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第36頁，共60頁。（3）、礦山壓力顯現(xiàn)1、礦山壓力顯現(xiàn)的概念及顯現(xiàn)的基本形式 (1)、礦山壓力顯現(xiàn)的概念 礦山壓力顯現(xiàn)采動后，在礦山壓力的作用下通過圍巖運動與支架受力所表現(xiàn)出的礦山壓力現(xiàn)象。 (2)、礦山壓力顯現(xiàn)的基本形

17、式8/14/202237中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第37頁，共60頁。（4）、礦山壓力與礦山壓力顯現(xiàn)的關系 1、礦山壓力的存在是絕對的，而顯現(xiàn)是相對的。 2、壓力顯現(xiàn)強烈的部位不一定是壓力高峰的位置，但對某一點是相關的（例:煤壁前方值承壓力與下沉兩關系）。 支架的作用在于幫助圍巖穩(wěn)定，把礦山壓力顯現(xiàn)控制在要求的范圍內(nèi)。（5）、關于支護的作用問題8/14/202238中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第38頁，共60頁。（6）、工作面頂板壓力顯現(xiàn)A、支承壓力最強烈沖 擊 地 壓沖擊地壓是礦山壓力顯現(xiàn)中最猛烈的形式。是煤和巖層在礦壓作用下急劇地被破碎和被拋出地現(xiàn)象。產(chǎn)生條件a、頂、底板厚而堅硬b、煤質(zhì)

18、堅硬c、開采深度較大形成很大的支承壓力8/14/202239中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第39頁，共60頁。B、工作面初次來壓通常把采空區(qū)基本頂?shù)谝淮未竺娣e垮落稱為初次垮落。由于基本頂初次垮落，使工作面壓力增大，故稱為初次來壓。初次來壓步距L1與基本頂巖性、厚度以及地質(zhì)構造等因素有關，一般為20m35m，少數(shù)為50m70m。8/14/202240中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第40頁，共60頁。C、工作面周期來壓基本頂?shù)目迓渑c來壓隨工作面推進而周期性的出現(xiàn)，稱為基本頂周期垮落和周期來壓。兩次周期來壓之間的距離稱為周期垮落（來壓）步距。其與基本頂巖性有關，一般為6m30m，多數(shù)為10m15m。8/

19、14/202241中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第41頁，共60頁。17、采空區(qū)上覆巖層移動情況在工作面推進過程中，采空區(qū)不斷擴大，上覆巖層移動下沉而破壞。根據(jù)破壞的特征，上覆巖層自下而上分為三帶：冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶。其中，冒落帶和裂隙帶直接關系到工作面的頂板管理，彎曲下沉帶對工作面沒有多大影響。彎曲下沉帶裂隙帶冒落帶采空區(qū)上覆巖層8/14/202242中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第42頁，共60頁。18、采煤工作面支架工作面支架（按組合形式）單體支架液壓自移式支架懸臂支架或棚子支架帶帽頂柱（點柱）支撐式掩護式支撐掩護式（按其對頂板的支護方式和結構特點不同）以高壓液體為動力，能實現(xiàn)支撐、

20、降架、移架、切頂和推移輸送機等工序全部機械化。特種支架端頭支架放頂煤支架鋪網(wǎng)支架8/14/202243中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第43頁，共60頁。1、支撐式液壓支架8/14/202244中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第44頁，共60頁。2、掩護式液壓支架8/14/202245中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第45頁，共60頁。3、支撐掩護式液壓支架8/14/202246中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第46頁，共60頁。（1）、采煤方法分類 水平分層采煤方法旱采水采壁式體系柱式體系柱式體系單一長壁放頂煤整層開采斜切分層水平分段放頂煤傾斜分層掩護支架（急斜）分層開采整層開采整層開采房式房柱式傾斜短壁式走向短壁式走向長壁傾斜長壁走向長壁傾斜長壁下行垮落上行充填垮落刀柱8/14/202247中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第47頁，共60頁。單一長壁垮落采煤法(a) 走向長壁，(b) 傾斜長壁（仰斜），(c) 傾斜長壁（俯斜）8/14/202248中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第48頁，共60頁。綜采放頂煤開采8/14/202249中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第49頁，共60頁。（2）、采煤工藝 分類 :8/14/202250中國煤炭工業(yè)環(huán)保安全培訓中心第50頁，共60頁。（3）、采煤工序破煤