煤矿采掘基本知识

煤矿采掘基本知识

一、矿井爆破

（一）爆破器材

1.炸药

炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应、放出大量热量、生成大量气体产物，显示爆炸效应的化合物或混合物。炸药爆炸后，在岩体内产生瞬时高压冲击波，冲击波从爆源向岩体内传播，并对周围煤岩体发生作用，把煤炭或岩石破碎下来。

矿用炸药分为煤矿许用炸药和非煤矿许用炸药，准许在地下有瓦斯和煤尘爆炸危险的工

图3-11 炮眼布置示意图

Ⅰ-掏槽眼Ⅱ-辅助眼Ⅲ-周边眼

②辅助眼。辅助眼又称崩落眼，其作用是大量崩落岩石和进一步扩大掏槽的炮眼。

辅助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其眼距一般为500~700㎜。

③周边眼。周边眼是爆落巷道周边岩石，最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼。有顶眼、帮眼、底眼和水沟眼。

（2）主要爆破参数

巷道掘进的爆破参数主要包括炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目、单位炸药消耗量的具体规定。巷道掘进爆破作业要按照《煤矿安全规程》及爆破参数执行。

2、回采工作面爆破

（1）炮眼种类及布置

炮眼布置方式（见图3-12）

单排眼：用于薄煤层、煤质较软及节理发育的煤层。

双排眼：包括对眼、三花眼。一般用于采高较小的中厚煤层及煤质中硬的工作面。

三排眼：即五花眼。用于煤层坚硬和采高较大的中厚煤层工作面。

（2）主要爆破参数

炮采工作面的爆破参数主要包括炮眼布置、间距、炮眼深度、炮眼数目、单位炸药消耗量的具体规定。炮采工作面爆破作业要按照《煤矿安全规程》及爆破参数执行。

图3-12 工作面炮眼布置

a—单排眼 b—双排对眼 c、d--双排三花眼 e--三排五花眼

二、巷道施工

巷道施工方法包括钻眼爆破法和机械化掘进法。其主要工序有破岩、装岩、运岩和支护等。

（一）破岩

1. 钻眼爆破法

钻爆破岩法是指利用电钻或风钻进行打眼、装药爆破的方法。为了提高打眼的速度可以使用专门的钻眼机械打眼。钻爆破岩法推广光面爆破。光面爆破（简称光爆）是指在钻眼爆破过程中，通过采取一定措施，使爆破后的巷道断面形状、尺寸基本符合设计要求，并尽量使巷道轮廓以外的围岩不受破坏的一种破岩方法。光面爆破是一种合理利用炸药能量的控制爆破技术，爆破后岩壁无明显的爆震龟裂，保护了围岩的整体性，提高了围岩的稳定性与自承能力。

2. 机械化破岩法

机械化破岩是指利用综掘机对煤岩体进行切割和破碎的方法。具有掘进速度快、效率高、巷道成形好、施工质量好等优点，在煤巷掘进中得到广泛应用。采用综合机械化掘进机可与自卸车、梭车、皮带运输机等配套，实现掘进、运输连续作业，实现全自动凿岩机一次成巷施工。

（二）装岩与运岩

装运岩煤有人工装运和机械装运2种方法。常用的装岩机有耙斗式、铲斗式、蟹爪式装岩机等设备。运输普遍采用矿车，用人或电机车调车。掘进煤巷时可以直接用刮板输送机或带式输送机运煤，综掘设备本身连接有装煤运煤设施。

（三）巷道支护

维持巷道的有效断面，保持巷道安全使用空间的工作称为巷道支护，其目的是阻止围岩变形和垮落，防止顶板事故发生。巷道支护材料有水泥、石料、混凝土、木材和金属材料（如轻便钢轨、矿用工字钢、特殊工字钢、矿用特殊型钢等）。支护的形式有架棚支护（金属拱形支护、木支护）、锚杆支护、锚喷支护、砌碹支护等。其中，锚喷支护和砌碹支护属于巷道永久支护，其服务年限较长。

1.架棚支护

架棚支护按棚式支架的材料构成，可分为木支架、金属支架和钢筋混凝土支架3种；按巷道断面形状可分为梯形支架和拱形支架，如图3-13所示；按支架结构可分为刚性支架和可缩性支架。

图3-13 金属支架

a--梯形支架 b--拱形支架

2. 砌碹支护

砌碹支护的主要形式是直墙拱顶式,是一种被动支护形式，如图3-14所示。该支护具有坚固、耐久、防火、通风阻力小等优点。缺点是施工复杂、劳动强度大、成本高和进度慢等。直墙拱顶支护由拱、墙和基础3部分组成。

图3-14 砌碹支护

1--碹胎 2--工作台 3--风筒 4、5—线缆 6—供水管

3.锚杆支护、喷射混凝土与喷浆支护

锚喷支护。锚杆支护就是将锚杆预设在围岩中，使岩体得以加固，形成一个完整的支护结构，是一种主动支护形式，支护原理如图3-15所示。锚杆的种类有钢筋或钢丝绳砂浆锚杆、金属锚杆、木锚杆、树脂锚杆等。

喷射混凝土与喷浆支护：喷射混凝土是将一定配合比的水泥、砂、石子和速凝剂等混合搅拌均匀，装入喷射机，以压缩空气为动力，使拌合料沿管路吹送至喷头处与水混合，并以较高的速度喷射在岩面上凝结硬化而成的一种支护形式。

图3-15 锚杆支护原理示意图

1—锚杆 2---岩层

锚喷支护是锚杆支护、喷射混凝土支护和锚杆+喷射混凝土联合支护的总称。

三、采煤工艺

在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序及其配合方式，称为采煤工艺。采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合总称为采煤方法。我国常见的采煤工艺有爆

破采煤（简称炮采）、普通机械化采煤（简称普采）、综合机械化采煤（简称综采）、综采放顶煤等。

（一）爆破采煤工作面采煤工艺

炮采工艺的主要特点是采用爆破落煤。

1. 落煤。用钻眼爆破的方法把煤从煤壁上崩落下来，称为爆破落煤，它包括钻眼、装药、连线和爆破等工序。

2.装煤、运煤。装煤一般采用爆破抛掷装煤和人工装煤2种方式。运煤方式主要有自重运输和刮板输送机运输2种。刮板输送机可分为拆移式和可弯曲式2种。可弯曲式刮板输送机采用液压千斤顶或其他类型的千斤顶移置。

3.工作面支护。工作面的支护方式一般采用单体液压支柱和铰接顶梁支护，液压支柱在倾斜方向上呈直线状排列，支护方式有齐梁直线柱与错梁直线柱两类，如图3-16所示。

图3-16 工作面的支护方式

a—齐梁直线柱 b—错梁直线柱

4.采空区处理。采煤工作面控顶距以外的空间称为采空区。采空区处理是指对采空区空间及顶板的处理。采空区的处理方法有全部垮落法、充填法、煤柱支撑法和缓慢下沉法等，如图3-17所示。爆破采煤工作面采空区处理一般采用全部垮落法。