第三章煤矿生产技术与安全常识.

教案首页(B)课程名称：煤矿生产技术与安全常识选用教材：煤矿采煤机司机操作资格培训考核教材授课班级：采煤机司机等授课时间：教学课时： 4学时教学目的：通过培训进一步提高瓦斯检查员的安全生产管理能力和安全生产隐患的防范意识。

教学重点：煤矿生产技术教学难点：煤矿采掘技术教学用具：多媒体教学方法：讲授、实物操作与多媒体课件相结合参考书目：《煤矿三项人员安全资格培训考核教材》等煤矿生产技术与安全常识本章培训与考核重点：了解煤矿生产技术知识；掌握煤矿矿用产品安全标志及其识别相关知识。

课程导入：在煤矿上工作，首先应该了解煤矿上的一些基本知识，了解煤炭是怎么形成的，我们应该如何来开采，而本章就是从这方面入手的。

第一节煤与煤层一、煤的形成和分类1、煤的形成煤是由古代植物遗体演变而成的。

在煤层中找到很完整的树干，不过这些树干已经变成亮晶晶的煤炭了，大致经历了以下两个阶段：泥炭形成后，随着地壳的缓慢下沉，上覆物不断加厚，压力、温度升高，逐渐形成褐煤，烟煤，变质程度继续增加，就形成无烟煤。

2、煤的分类煤的种类很多，性质差别很大，我国煤炭分类主要是以煤的挥发性、粘结性指数、胶质层厚度为依据，把煤分成14大类29小类。

按照工业用途，煤有可分为以下三类。

1）动力煤。

主要是通过煤直接燃烧来利用其热量。

2）化学用煤。

是对煤进行气化和回收练焦副产品，3）练焦煤。

主要是把煤练成焦炭。

二、煤层的埋藏特征(一）煤层的埋藏深度煤层埋藏深度不一，最大埋藏深度可达2KM,随着其深度的增加矿山压力、井下温度、涌水量增加。

(二）煤层层数各煤田中的煤层层数不尽相同，少的只有一层或几层，多的可达十几层到几十层。

相邻两煤层的距离从几十厘米到数百米，相邻两煤层之间的距离通常称为煤层的层间距。

(三）煤的形态与结构煤层通常是层状的，层状有明显的连续性，厚度也比较均匀。

煤层中含有岩石夹层的情况称为煤层结构，煤层结构分为简单结构和复杂结构。

简单结构煤层：煤层中没有成层状夹石层，复杂结构煤层：煤层中含有较稳定夹石层煤层的结构和厚度煤层通常是层状的，层位有明显的连续性，厚度也比较均匀，但由于受到沉积条件和地壳运动的影响，也有似层状和非层状的煤层。

煤层内还夹有数目不等的薄层岩层，即夹石层（两层煤间距很小，可以把它们看成一层煤，其中的岩层称为夹石层）。

煤层厚度是指煤层层面间的法线距离。

由于夹石层的存在使得煤层的结构变得复杂。

煤层中没有成层状出现的较稳定的夹石层称为简单结构煤层，煤层中含有较稳定夹石层称为复杂结构煤层。

煤层的厚度变化很大，由几厘米到几十米甚至上百米。

在目前经济技术条件下，可以开采的煤层厚度称为可采厚度。

国家或地区规定的可采厚度的下限标准称为最低可采厚度。

(四）煤的厚度煤层的厚度类型薄煤层——厚度在1 . 3 米以下；中厚煤层—— 1 . 3 一3 . 5 米；厚煤层—— 3 . 5 米以上。

(五）煤的产状要素煤层的空间形态及展布方向用产状三要素来表示。

走向：倾斜层面与假想水平面的交线称为走向线。

它代表了岩层层面在水平方向上的展布方向。

倾向：倾斜层面上与走向线垂直向下的倾斜线所指的方向。

它代表了煤层倾斜方向。

倾角：倾斜层面与假想水平面之间所夹的锐角。

倾角大小反映煤层的倾斜程度。

煤层倾角越大，开采难度也就越大。

倾角大小反映煤层的倾斜程度。

煤层倾角越大，开采难度也就越大。

煤层按倾角大小可分为三类：缓斜煤层——25 度以下；倾斜煤层——25 一45度急斜煤层—— 45 一90 度。

在缓斜煤层中，一般将倾角在80以下的煤层叫做近水平煤层。

(六）煤层顶板与底板由煤层依次向上，顶板划分为；伪顶：直接覆盖在煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落，厚度0 . 5m 以下。

直接顶：位于伪顶或煤层之上，具有一定的稳定性，常随着采煤工作面移架或回柱工序的完成而自行垮落的岩层。

老顶：是位于直接顶之上的厚而坚硬的岩层。

当达到一定悬露面积之后才垮落一次，通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石组成。

由煤层向下，底板分为伪底、直接底和老底。

课堂作业：1、煤是如何形成的？2、煤层厚度分为几类？第二节采掘技术一、矿山压力的基本知识1、矿山压力的概念地下煤层开采后，破坏了岩体应力的平衡状态，引起了岩体内应力的重新分布。

在重新分布过程中，促进了围岩产生运动，从而导致围岩发生变形、断裂，位移直至垮落，围岩所产生的作用力，称为矿山压力。

2、矿山压力显现在矿山压力的作用下，引起一系列的自然现象统称为矿山压力显现。

二、巷道掘进（一）巷道分类矿井巷道分类，为了采出煤炭，必须从地面向地下开掘一系列的井巷。

井巷的种类很多，也有不同的分类方法。

按其空间位置分类1．垂直(直立)巷道(1)立(竖)井。

有通达地面出口，是进入地下的主要垂直巷道，一般位于井田中部。

担负矿井主要提煤任务的称为主井；担负人员升降、下料和提矸等辅助提升任务的称为副井(2)小井。

它也有通达地面的出口，但断面和深度都较小，一般在井田上部边界地点，只作为地质勘探或临时提升以及通风等用。

(3)暗井(盲井)。

没有直接通达地面的出口的垂直巷道。

根据其所担负的任务不同可分为主暗井(下一水平的煤炭提升井)副暗井(下水平的矸石提升、物料及人员的升降等)、溜煤井2．水平巷道(1)平硐。

有一个通达地面的出口，是进入地下的主要水平巷道。

一般除运煤外，还兼作运料、行人、通风、供电和排水等用。

若开掘两条平硐，根据用途的不同，也可分成主平硐和副平硐。

(2)平巷。

没有通达地面的出口，在地下的煤层中或岩层中沿其走向所开掘的水平巷道。

一般有集中运输平巷、主要运输平巷、区段运输与回风平巷(3)石门。

没有通达地面的出口，在岩层中开掘的垂直或斜交于岩层走向的水平巷道。

一般有联络石门、运输石门、回风石门等。

3．倾斜巷道(1)、斜井。

有一个通达地面的出口，是进入地下的主要倾斜巷道。

其用途与立井相同并有主、副井之分。

(2)、上山。

没有通达地面的出口，且位于开采水平之上，沿煤层或岩层从主要运输大巷由下向上开掘的倾斜巷道。

根据其服务范围不同，可分为阶段上山、采区上山等。

根据其用途不同，可分为输送机上山和轨道上山。

有的采区布置有通风或行人上山、集中溜煤上山等。

(3)下山。

它的位置和开掘方向与上山相反。

除溜煤下山、输送机下山是向上运煤和轨道下山是从上向下运料以外，其它与上山相似。

(4)溜煤眼。

专作溜煤用的小斜巷。

(5)开切眼。

连接区段运输平巷和区段回风平巷的斜巷，准备开采的采煤工作面。

按用途来分类1．开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务的巷道称为开拓巷道。

如井筒(或平硐)，井底车场、回风井、主要石门、主要运输和回风平巷等巷道为开拓巷道。

2．准备巷道：为一个采区或两个以上的回采工作面服务的巷道称为准备巷道。

如采区车场、采区煤仓、采区上(或下)山、区段集中平巷、区段集中石门等巷道为准备巷道。

3．回采巷道：为一个回采工作面服务的巷道称回采巷道。

如区段车场、区段运输和回风平巷、工作面开切眼等巷道为回采巷道。

（二）巷道掘进方法井巷掘进与支护是按照设计要求把岩石从岩体中破碎下来，并对所形成的空间进行支护，其中心间题是破岩和支护。

一）、破岩1、破岩的方法有两种：钻爆法和机械破岩。

机械破岩主要适用子在煤层内开掘的巷道即煤巷，开掘岩巷（岩层内开掘的巷道）多用钻爆法。

钻爆法工艺过程：在岩层上钻出一些炮眼，炮眼内放置炸药，引爆后炸出所要求的巷道断面尺寸，将炸碎下来的岩块运走，然后进行支护。

2、装岩（1）人工装岩。

岩石的装运工作是最繁重最费时的工序，约占掘进循环总时的35％～50％。

应根据我国目前矿山岩石装运机械的发展情况，选择矿山常用的、配套适宜的装运机械所组成的装运作业线及典型设备。

（2）机械装岩。

耙斗装岩机。

它是一种结构简单、制造容易、高效的装岩设备。

3、运岩目前，大、中型矿井煤炭、矸石及材料设备的运输已基本实现机械化。

运输机械的类型主要有刮板输送机，带式输送机和电机车等。

4、支护为了维护巷道必要的断面尺寸，防止围岩发生危险的变形和垮落，必须采取各种方式对巷道进行支护。

主要目的在于控制围岩的移动，保持巷道安全使用空间，防止顶板事故的发生，确保煤矿生产的顺利进行。

三、采煤方法采煤方法是采煤工艺与采煤系统在时间上、空间上相互配合的总称，根据不同的矿山地质及技术条件，可有不同的采煤系统与采煤工艺相配合，从而构成多种多样的采煤方法。

（一）采煤方法分类采煤方法的分类方法很多，通常按采煤工艺、矿压控制特点，首先将采煤方法分为壁式体系和柱式体系两大类。

1、壁式体系采煤方法又称长壁体系采煤方法，以长工作面采煤为主要标志。

壁式体系采煤法按所采煤层倾角，分为缓斜、倾斜煤层采煤法和急斜煤层采煤法；按煤层厚度，可分为薄煤层采煤法、中厚煤层采煤法和厚煤层采煤法。

2、柱式体系采煤法柱式体系采煤法以房柱间隔进行采煤为主要标志。

其主要特点是采煤工作面长度较短，工作面内煤的运输方向往往垂直于煤壁，回采过程中一般没有处理采空区的工序，工作面通风情况较差。

(二) 采煤工艺按采用的采煤工艺不同，可分为爆破采煤法，普通机械化采煤法和综合机械化采煤法按采空区处理方法不同，可分为垮落采煤法、刀柱（煤柱支撑）采煤法、充填采煤法。

按采煤工作面布置及推进方向的不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。

按工作面向仰斜或倾斜推进的方向不同，倾斜长壁又有仰斜长壁和俯斜长壁之分按采空区处理方法不同，可分为垮落采煤法、刀柱（煤柱支撑）采煤法、充填采煤法。

按采煤工作面布置及推进方向的不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。

按工作面向仰斜或倾斜推进的方向不同，倾斜长壁又有仰斜长壁和俯斜长壁之分，1、爆破采煤工艺在长壁工作面，用爆破方法破煤和装煤、人工装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺叫做爆破采煤，简称炮采。

炮采工作面的工艺过程有：破煤、装煤、运煤、顶板支护、回柱放顶（采空区处理）等工序。

炮采劳动强度大、产量和生产效率低，是一种较落后的回采方式。

但这种回采工艺设备简单，对复杂的地质条件适应性强。

因此，在积极发展机械化生产的过程中，在一些地质条件比较复杂或不适宜机械化采煤的地区，仍然要采用炮采。

2、普通机械化采煤工艺普通机械化采煤工艺：简称“普采”，其特点是用采煤机械同时完成落煤和装煤工序，而运煤、顶板支护和采空区处理与炮采工艺基本相同。

3、综合机械化采煤工艺综合机械化采煤工艺，简称“综采”。

其特点是：落煤、装煤、运输、支护、采空区处理等工序全部实现机械化。

它与普采最大的区别是：综采使用了自移式支架支护顶板，解决了支护与回柱放顶人工操作的难题，实现了支护与采空区处理的机械化。

优点：劳动强度低、产量高、效率高、安全条件好。

4、综采放顶煤采煤工艺简称“综放”。

它是对厚煤层用综采设备进行整体开采的一类采煤方法。

基本做法是：沿煤层（或分段煤层）的底部布置一个常规综采工作面进行采煤，对工作面后上部的顶煤则由液压支架的顶煤放煤口放入工作面输送机，运出工作面，顶煤的破碎、冒落是依靠矿山压力的作用实现的。