第一節(jié)煤田地質概述一、成煤作用1.成煤作用：從植物死亡、堆積到轉變?yōu)槊旱难葑冞^程，以及在這個演變過程中經(jīng)受的各種作用。成煤作用大致分為兩個階段：第一階段：泥炭化階段。第二階段：煤化作用階段。煤是古代植物遺體經(jīng)成煤作用后轉變成的固體可燃礦產(chǎn)。煙煤、無煙煤變質作用煤化作用褐煤成巖作用成煤作用泥炭〔或腐泥〕泥炭化作用〔或泥化作用〕成煤原始物質第一節(jié)煤田地質概述2.成煤的必要條件第一、溫暖潮濕的氣候；第二、大量植物生長、死亡；第三、大面積沼澤；第四、地殼運動配合第一節(jié)煤田地質概述二、聚煤期地質歷史中形成煤炭資源的時期稱為聚煤期或成煤期。我國在石炭紀、二迭紀、侏羅紀和第三紀為主。第一節(jié)煤田地質概述三、煤層賦存特征〔一〕煤層的構造和頂、底板1.煤層的構造煤層通常是層狀的。分為兩類:〔1〕簡單構造煤層〔2〕復雜構造煤層第一節(jié)煤田地質概述2.煤層的頂、底板頂板:賦存在煤層之上的鄰近巖層。底板:賦存在煤層之下的鄰近巖層。偽頂直接頂老頂直接底老底第一節(jié)煤田地質概述〔二〕煤層厚度煤層的厚度:煤層頂?shù)装逯g的垂直間隔。總厚度和有益厚度總厚度:包括所有煤分層和夾矸層厚度總和.有益厚度:是煤分層厚度的總和,不包括夾矸層厚度.煤層最低可采厚度:當代技術和經(jīng)濟條件下，可開采的最小煤層厚度.〔6頁表1－3〕第一節(jié)煤田地質概述圖1-1煤層的總厚度及有益厚度煤層厚度圖1-2煤層的產(chǎn)狀要素〔三〕煤層的構造形態(tài)1.單斜構造描繪煤〔巖〕層的空間形態(tài)，通常用產(chǎn)狀要素:走向、傾向及傾角第一節(jié)煤田地質概述2.褶皺構造煤層及巖層受到程度擠壓力后，變成彎曲形狀，但仍保持其連續(xù)性。3.斷裂構造煤〔巖〕層受地殼運動作用力，作用力超過煤〔巖〕層的強度，就產(chǎn)生斷裂，失去了連續(xù)性和完好性的構造形態(tài)稱為斷裂構造。斷裂后，兩側巖層假設沒有發(fā)生明顯位移，稱為節(jié)理；斷裂面兩側的巖層發(fā)生了明顯位移的斷裂構造稱為斷層。斷層對礦井消費影響特別顯著。第一節(jié)煤田地質概述斷層分類:正斷層：巖層斷裂后，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。平推斷層：斷層兩盤沿程度方向挪動。第一節(jié)煤田地質概述圖1-5斷層示意圖圖1-6斷距示意圖ab-垂直斷距bc-程度斷距第一節(jié)煤田地質概述〔四〕常用的煤層分類1.按煤層傾角分類按傾角分為四類：近程度煤層<8°緩〔傾〕斜煤層8~25°傾斜煤層25~45°急〔傾〕斜煤層>45°第一節(jié)煤田地質概述2.按煤層厚度分類按厚度分為三類：薄煤層中厚煤層厚煤層第一節(jié)煤田地質概述3.按煤層穩(wěn)定性分類煤層穩(wěn)定性是煤層形態(tài)、厚度、構造及可采性的變化程度。按煤層穩(wěn)定性，可分為：穩(wěn)定煤層較穩(wěn)定煤層不穩(wěn)定煤層極不穩(wěn)定煤層第一節(jié)煤田地質概述礦圖根本知識一、礦圖的根本知識在采礦設計、施工和消費過程中，需要一套圖紙分別反映地形、地物、地下煤層形態(tài)、地質構造、礦井巷道與煤層或礦體之間的關系；礦井各種巷道、工作面以及它們之間的關系等，這類圖紙稱為礦圖。礦圖投影方法:正投影和標高投影。圖1.9三面正投影關系圖1—10標高投影原理1-大巷;2-上山;A、B、C-標高點二、地質圖煤礦地質圖:反映煤礦各種地質現(xiàn)象與井巷工程之間互相關系及它們空間分布情況的所有圖件。煤礦常用地質圖有：a.鉆孔柱狀圖b.地質剖面圖c.煤層底板等高線圖d.地形地質圖礦圖根本知識a.鉆孔柱狀圖b.地質剖面圖c．煤層底板等高線圖d．地形地質圖(a)(b)圖1—20山嶺與湖泊等高線三、采掘工程圖采掘工程圖是反映采掘工程、地質和測量信息的綜合性圖紙。1.采掘工程平面圖及剖面圖〔1－22〕2.采掘工程立面圖〔1－23〕3.煤層層面圖〔1－24〕礦圖根本知識第二節(jié)井田開拓的根本問題一、煤田劃分為井田〔一〕煤田與井田1.煤田：同一地質時期形成，并大致連續(xù)發(fā)育的含煤巖系分布區(qū)。煤田分類：富量煤田：面積大、儲量豐富的煤田。限量煤田：面積小、只能由一個礦井開采。2.井田：劃歸一個礦山開采的那部分煤田。〔二〕煤田劃分為井田1.原則：1〕井田境界、儲量及開采條件與礦井消費才能適應2〕保證井田有合理尺寸〔小：－5km，中：4－7km，大：7－15km〕3〕自然條件4〕相臨礦井間的關系2.劃分方法：1〕垂直劃分〔近程度煤層〕2〕程度劃分〔傾斜煤層〕3〕按煤組劃分第二節(jié)井田開拓的根本問題第二節(jié)井田開拓的根本問題第二節(jié)井田開拓的根本問題二、礦井儲量、消費才能及效勞年限〔一〕礦井儲量礦井儲量：井田內煤炭的埋藏量。礦井工業(yè)儲量(Zg):礦井設計的資源根據(jù)，一般是列入平衡表內的A+B+C級儲量。礦井可采儲量(Z):礦井設計的可以采出的儲量.第二節(jié)井田開拓的根本問題工業(yè)儲量Zg、可采儲量Z，存在以下關系：Z=(Zg-P)×C(t)式中P：永久煤柱損失，t；C:采區(qū)回采率。〔規(guī)程規(guī)定：厚煤層不小于75％；中厚煤層不小于80％；薄煤層不小于85％。地方煤礦不低于。新設計礦井時可按上述數(shù)據(jù)選取〕第二節(jié)井田開拓的根本問題〔二〕礦井消費才能礦井消費才能:指礦井的設計消費才能。(萬t/a)礦井井型:按礦井設計年消費才能大小劃分的礦井類型。一般分大型、中型、小型礦井三種。1.大型礦井：消費才能為120、150、180、240、300、400、500萬t/a及500萬t/a以上的礦井；習慣上稱300萬t/a以上的礦井為特大型礦井。2.中型礦井：消費才能為45、60、90萬t/a。3.小型礦井：消費才能為9、15、21、30萬t/a。〔三〕礦井效勞年限在劃定的井田范圍內。當?shù)V井消費才能A一定時，可計算出礦井的設計效勞年限T。式中K——礦井儲量備用系數(shù)，礦井設計一般取，地質條件復雜的礦井和礦區(qū)總體設計可取，地方礦可取。〔表2－1礦井及程度效勞年限〕第二節(jié)井田開拓的根本問題第二節(jié)井田開拓的根本問題三、礦井開采的概念〔一〕井田再劃分1．井田劃分為階段和程度階段:沿一定標高劃分的一部分井田。開采程度:階段運輸大巷及井底車場所在的程度位置及效勞的開采范圍，也簡稱“程度〞。第二節(jié)井田開拓的根本問題第二節(jié)井田開拓的根本問題2．階段內的再劃分階段內的劃分通常有：采區(qū)式和帶區(qū)式。〔1〕采區(qū)式劃分采區(qū):在階段或開采程度內，沿走向劃分為具有獨立消費系統(tǒng)的開采塊段。區(qū)段:在采區(qū)內,假設采用走向長壁采煤,沿煤層傾斜方向將采區(qū)劃分為假設干長條形煤帶。〔2〕帶區(qū)式劃分在階段內沿煤層走向劃分為假設干個具有獨立消費系統(tǒng)的帶區(qū)，帶區(qū)內又劃分為假設干個傾斜分帶，每個分帶布置一個采煤工作面。第二節(jié)井田開拓的根本問題〔二〕井巷名稱礦山井巷:為進展地下開采的需要而開掘的井筒、巷道和硐室的總稱。根據(jù)井巷長軸線與程度面的關系，礦山井巷可分為:1.垂直巷道2.程度巷道3.傾斜巷道第二節(jié)井田開拓的根本問題第二節(jié)井田開拓的根本問題1.垂直巷道〔1〕立井：效勞于地下開采，在地層中開鑿的直通地面的豎直巷道。(如主井、副井及風井等)〔2〕暗立井：不與地面直接相通的直立巷道稱為暗立井。第二節(jié)井田開拓的根本問題2.程度巷道〔1〕平硐效勞于地下開采，在地層中開鑿的直通地面的程度巷道。稱為平硐。〔2〕大巷與平巷：與地面不直接相通的程度巷道，其長軸方向與煤層走向平行。〔3〕石門與煤門石門：與地面不直接相通的程度巷道，其長軸線與煤層走向正交或斜交的巖石程度巷道。煤門：在厚煤層內，與煤層走向正交或斜交的程度巷道。第二節(jié)井田開拓的根本問題3.傾斜巷道巷道長軸線與程度面有明顯坡度的巷道。〔1〕斜井〔2〕上山與下山〔3〕斜巷第二節(jié)井田開拓的根本問題〔三〕礦井巷道布置及消費系統(tǒng)1．巷道布置礦井巷道開掘原則：〔1〕要盡快構通風路〔2〕要盡量平行作業(yè)2．礦井主要消費系統(tǒng)〔1〕運煤系統(tǒng)〔2〕通風系統(tǒng)〔3〕運料排矸系統(tǒng)

第二節(jié)井田開拓的根本問題〔四〕礦井開拓、采區(qū)準備和工作面準備按其作用及效勞范圍不同，可分為開拓巷道、準備巷道及回采巷道。1.開拓巷道：從地面到采區(qū)巷道。〔為井田開拓而開掘的根本巷道〕2.準備巷道：采區(qū)內為采區(qū)或幾個工作面效勞的巷道。〔為準備采區(qū)而掘進的主要巷道〕3.回采巷道：只為一個工作面效勞的巷道。〔形成采煤工作面及為其效勞的巷道〕第二節(jié)井田開拓方式井田開拓:為開采煤炭，由地表進入煤層為開采程度效勞所進展的井巷布置和開掘工程。開拓方式:開拓巷道的布置方式稱為。按井筒〔硐〕形式可分為：1.立井開拓2.斜井開拓3.平硐開拓4.綜合開拓第二節(jié)井田開拓方式一、立井開拓主井、副井均采用立井的開拓方式。二、斜井開拓主井、副井均為斜井的開拓方式。三、平硐開拓用主平硐的開拓方式。四、綜合開拓立井開拓斜井開拓平硐開拓綜合開拓第二節(jié)井田開拓方式五、平硐、斜井開拓的優(yōu)缺點及適用條件1、平硐優(yōu)點：開拓、運輸、排水等系統(tǒng)簡單，省去了提升、排水環(huán)節(jié)及設備，平硐施工技術簡單。缺點：平硐開拓受到地形條件的限制。適用條件：煤層埋藏在當?shù)鼗鶞拭嬉陨希矣幸欢ǖ膬α俊?、斜井優(yōu)點：施工簡單，掘進速度快，費用低；斜井用膠帶提煤時，提升才能大。缺點：在開采深度一樣的條件下，井筒長，管線長，維修難，通風阻力大，輔助提升才能小。適用條件：埋藏淺，水文地質情況簡單的煤層。第二節(jié)井田開拓方式3、立井：優(yōu)點：維護費用低，管線短，人員、材料升降速度快。缺點：井筒施工復雜、掘進速度慢。適用條件：埋藏深、水文條件復雜時用。4、綜合開拓：只用立、斜、平一種方式不合理時，可用綜合方式。第二節(jié)井田開拓方式采煤技術采煤工作面回采工藝包括：破煤、裝煤、運煤、支護及采空區(qū)處理五大項。采煤工藝指的是：炮采、普采、綜采。第三節(jié)煤礦消費新技術一、煤礦平安高效開采地質保障技術煤礦平安高效礦井地質保障系統(tǒng)，是根據(jù)平安高效礦井機械化、集中化程度高的特點和平安消費需要，以地質量化預測為先導，以物探、鉆探等綜合技術為手段并依托先進的計算機技術從而實現(xiàn)煤礦地質工作的動態(tài)管理和平安地質預警的全過程。二、煤巷錨桿支護技術的開展趨勢錨桿支護巷道平安性主要取決三個方面的因素：1、巷道圍巖的物理力學性質2、巷道所處的應力環(huán)境3、巷道支護強度三、災區(qū)救護新技術隨著科學技術的進步，裝備程度的進步，近年來災區(qū)救護新技術也有較快開展；興隆國家在礦山救護領域采用了一些世界領先的新技術，而我國的礦山救護技術當前還沒有重大打破。從興隆國家災區(qū)救護技術上，可以看到他們在職工培訓、災區(qū)自救、互救方面的好經(jīng)歷、好做法。如：第三節(jié)煤礦消費新技術1、災區(qū)通訊技術在南非、加拿大、澳大利亞等國的井下和災區(qū)通訊，都廣泛采用了“無線挪動〞，它發(fā)送的信號，可穿透煤層、巖層和土壤，實現(xiàn)遠間隔輸送。到達了方便、快捷、平安、高效的要求。在事發(fā)的第一時間，災區(qū)職工可以立即匯報災情，指揮部能迅速制定有效的搶救方案、組織快速救援。這對減少事故傷亡、降低事故損失、防止災變繼發(fā)、組織成功搶救極為重要。1996年某國有礦井發(fā)生了掘進工作面瓦斯燃燒事故，三名救護隊員在災區(qū)執(zhí)行任務時因迷路而遇難。假如當時裝備有這種先進的“災區(qū)無線挪動〞，事故就不會發(fā)生〔詳見教案十〕。第三節(jié)煤礦消費新技術2、災區(qū)搜救技術安徽省某金屬礦發(fā)生坍塌事故，采用“生命探測儀〞施行了成功的救援，而這一技術目前在煤礦尚未推廣應用。近年來興隆國家，在災區(qū)搜救方面，采取了聲納探測、地音探測、機器人搜救等多項先進新技術。以色列等國具有世界領先的礦井“人員定位搜救系統(tǒng)〞。而我國某大城市施工地鐵發(fā)生坍塌事故后，到第二天還不知道遇險人員被埋在哪里。2006年美國某礦的3000米深井，發(fā)生瓦斯爆炸事故，13名礦工被困，礦主采用了地面打鉆，把機器人從鉆孔內送入災區(qū)執(zhí)行搜救探查任務。因災情嚴重，搜救多日，12人死亡，1人重傷。雖然這次機器人搜救失敗，但已凸顯其搜救技術的先進性。第三節(jié)煤礦消費新技術職工自救裝備職工自救裝備，美國礦井，每個井下作業(yè)班組，都配有兩個“便攜式布簾〞，做快速構建臨時避難峒室應急使用。

加拿大等國，入井人員佩用的自救氧，體積小，重量輕，氧量多，可在災區(qū)使用1小時。美國2006年3月已通過立法，將入井人員的自救氧從現(xiàn)有的1小時增加到2小時，在兩年內裝備完畢。這就大大進步了災區(qū)遇險人員自救生存機率。而我國國產(chǎn)自救器，在災區(qū)使用時限，僅為30、40分鐘，差距較大。第三節(jié)煤礦消費新技術