煤矿生产技术

煤矿生产技术(教案)

第一节矿井地质基本知识

一、地壳与地质作用

（一）地壳及岩石

组成地壳的是岩石，岩石是由一些矿物颗粒组成。矿物是一种或多种元素在地质作用下自然形成的产物，每一种矿物均有一定的化学成分和物理性质。因此，岩石的化学成分和物理性质是不均匀的，同一种岩石的化学成分和物理性质可以有很大的差别。

按生成的方式，岩石可以分三大类：1.岩浆岩2.沉积岩3.变质岩

（二）地质作用与地壳运动

根据引起地质作用的动力来源不同，可将地质作用分为两大类：动力主要来自地球本身内部的内力地质作用，动力主要来自于太阳的外力地质作用，两者之间相互影响。

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二、煤的形成与工业分类

（一）煤的形成

煤是由古代植物遗体演变而成。用显微镜观察煤的薄片，植物残体清晰可见。植物遗体演变成煤的过程极其缓慢，并且要有多种有利的自然条件相配合。

（二）煤系

在煤的形成过程中，煤层上下同时形成许多岩层。这些夹有煤层的岩层是在同一个成煤时期形成的，通常称为某一地质时代的煤系地层。煤系是指含有煤层的沉积岩系，它们彼此间大致连续沉积，并在成因上有密切联系。

煤系一般是按其形成的时代来命名的。兖州煤田和济宁煤田属于华北型含煤岩系，主要含煤地层为石炭二叠系的太原组和山西组。

（三）煤的工业分类

中国煤炭分类，首先根据煤的煤化程度，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大煤类。

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三、煤炭地质勘查

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煤炭地质勘查的目的任务是为煤炭建设远景规划、矿区总体发展规划、矿井（露天）初步设计提供地质资料。

四、煤炭资源/储量

（一）分类依据

煤炭资源/储量可分为储量、基础储量、资源量三大类十六种类型。

五、影响煤矿生产的地质因素

采煤工作地点是不断移动的，查明埋藏在地下的煤层的赋存状态、地质构造的变动情况以及煤层受地质构造影响的程度等，是保证煤矿正常生产的必要条件。有些矿井还有岩浆侵入体、岩溶陷落柱、瓦斯突出和煤层自燃倾向、水灾害问题，这些都是影响煤矿生产的地质因素。因此，煤矿地质工作就成为矿井生产的“眼睛”和“尖兵”。

第二节矿井开拓

一、井田及其再划分

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在地质运动中，由于炭质物的沉积而形成大面积的含煤地带，这些含煤地带称为煤田。煤田的面积可达数十数千平方公里，储量可达数百亿吨，煤层数目也有的多至几十层，层间距从几厘米至数十米或百余米以上不等。如果有一个矿井开采这么大且埋藏特征多变的煤田，不但在经济上不合理，在技术上也是不可能的。因此在开发煤田时，特别是开发大煤田时，应当把煤田划分若干个井田来开采。这样划规一对矿井开采的那部分煤田称为井田。

煤田划分为井田后，每一个井田的范围仍然很大，还需要把井田划分为许多更小的部分，以便有计划按照一定顺序开采。

（一）井田划分为阶段和水平

当开采倾斜或部分缓倾斜煤层时，通常在井田范围内，沿倾斜向按一定标高将井田划分为若干个条带，每个条带称为阶段。

（二）阶段的划分

阶段内的划分一般可分为3种方式，即分区式，分段式和分带式。

（三）井田划分为盘区或区域

在开采倾角较小的近水平煤层时，按标高划分井田已无实际意义。这时，沿煤层主要延展方向布置水平大巷，主要水平大巷两侧划分成若干个采掘区，每一个采掘区叫一个盘区。每个盘区类似于采区，有独立的运输系统和通风系统。

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近年来，为了实现采煤现代化，合理集中生产，在地质条件好的地方，将井田范围有意加大，走向长度可达数十公里，倾斜长度也可达10km以上。为了合理开发煤炭，将井田划分为不同的几个区域，各区域有自己独立的通风和辅助提升系统，共用一个运输系统，称为分区域开拓。区域可按井田划分方法继续细分。

二、井田开拓方式

在开采的井田范围内，需要从地面向地下开掘一系列井巷工程进入煤层，为开采水平服务所进行的井巷开掘工程，称井田开拓。这些井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系称为开拓方式。开拓方式的内容包括通到地下的井硐形式、水平数目以及阶段内的布置方式等。无论哪一种井硐形式，都可用单水平或多水平开采，以及分区式、分段式或分带式布置。所以，通常按井硐形式把井田开拓分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓。

（一）斜井开拓

斜井开拓是利用倾斜巷道由地面进入，并通过一系列巷道通达煤层的开拓方式。它在埋藏较浅的缓倾斜煤层中比较常用，斜井开拓主要有片盘斜井开拓和多水平分区式开拓（二）立井开拓

立井开拓是利用垂直巷道由地面进入，并通过一系列巷道通达煤层的开拓方式。当井田埋藏很深时，如果采用斜井开拓，则井筒长度过大，维护比较困难，井筒的提升能力除用带式输送机外将受到限制；或者煤层埋藏虽不深，但上覆岩层中有很厚的流砂层或表土，开凿斜井困难时，也不宜采用斜井开拓。这时就需要采用立井开拓。

（三）平硐开拓

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平硐开拓是利用水平巷道由地面进入煤层进行开采的开拓方式。在山岭和丘陵地区，可以直接从地表采用水平大巷进行开拓，这是的水平大巷叫做平硐。

（四）综合开拓

以上三种基本开拓方式都有各自的特点，在某些具体条件下，为了满足通风、安全、辅助提升等不同需要，可以根据地质条件，将主、副井布置不同的井硐形式，这样用两种以上的基本井硐形式开拓井田称为综合开拓。

三、采区巷道布置

在采区内布置准备巷道和回采巷道，根据煤层地质条件和所用采煤方法的不同有不同的布置方式。

（一）走向长壁采煤法的采区巷道布置

（二）倾斜长壁采煤法巷道布置

（三）急倾斜煤层开采采区巷道布置

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四、矿井生产系统

煤矿井下生产采煤和开掘为第一线。为使采、掘、生产顺利和有序进行，还必须有一系列的其他工作相配合。如通风系统、提升运输系统、供电系统、供排水系统、压风系统等：1．矿井通风系统

为了保证井下工作人员的正常呼吸，吹散煤（岩）体中涌出和生产过程中产生的有害气体及粉尘，必须不断向井下供给足够的新鲜空气。《煤矿安全规程》规定：按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和进行计算。各地点的实际需要风量，必须使该地点风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体的浓度，风速以及温度，每人供风量符合《煤矿安全规程》的有关规定。为了满足井下用风的需要，矿井必须有完备的通风设备、设施和系统，由此对井下进行连续通风。通风设备、设施和风流路线工程称为矿井通风系统。

2．矿井提升运输系统

矿井提升和运输是生产过程中的重要环节，井下的煤和矸石要运到地面，井下生产需要的材料、设备等要从地面运到井下使用地点，以及人员的上下井，都要由提升和运输系统来完成。

3．矿井供电系统