煤矿生产与顶板灾害防治
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煤矿生产与顶板灾害防治
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文件编号:KG-AO-1058-69 煤矿生产与顶板灾害防治
使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。
一、煤矿生产
(一)煤的形成
煤是由古代植物遗体变化而成的。在矿区煤层和顶底板岩层中经常见到植物枝叶等化石。煤的形成过程大致分为三个阶段。
1、泥炭化阶段
该阶段是由植物遗体变成泥炭的阶段。在古代泥炭沼泽中,植物生长十分茂盛。植物不断地繁殖、生长和死亡,其遗体倒在水中,被水淹没而隔绝了空气,不断聚积加厚;同时又不断分解、化合,形成了泥炭。
2、煤化阶段
该阶段是由泥炭变成褐煤的阶段。泥炭层形成以后,由于地壳下降,被泥沙等沉积物复盖掩埋,在压力和地热的作用下,泥炭层开始脱水、压紧,体积缩
小,密度和硬度增加,碳含量逐渐增加,氧含量进一步减小,从而形成褐煤。
3、变质阶段
该阶段是由褐煤变成无烟煤的阶段。褐煤形成以后,如果地壳继续下沉,则在温度和压力更大的条件下,褐煤内部成份将进一步变化,最终变成了烟煤,烟煤继续变质就形成了无烟煤。
(二)煤的埋藏特征
1、煤层结构
根据煤层中有无夹石层,可把煤层分为简单和复杂结构两种。简单结构煤层不含夹石层;复杂结构煤层含夹石层。夹石层有的为一层,有的有多层,而且夹石层厚度也不一样。
2、煤层厚度
煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离。煤层厚度差别很大,从几厘米,到几十厘米,有的厚达几十米,甚至百余米。根据采煤方法的需要,将煤层厚度分为三类:
(1)薄煤层:煤层厚度小于1.30米。
(2)中厚煤层:煤层厚度在1.30-3.50米
(3)厚煤层:煤层厚度大于3.50米。
在生产工作中,习惯将厚度在6米以上煤层称为特厚煤层。
3、煤层倾角
煤层倾角是指煤层倾斜面相对水平面的夹角。根据煤层倾角大小将煤层分为四类:
(1)近水平煤层:煤层倾角小于8度。
(2)缓倾斜煤层:煤层倾角在8-25度。
(3)倾斜煤层:煤层倾角在25-45度。
(4)急倾斜煤层:煤层倾角在于45度。
(三)煤层顶底板
位于煤层上面的岩层称为顶板,煤层下面的岩层称为底板。
煤层顶板自下而上分为伪顶、直接顶和基本顶;
煤层底板自上而下分为直接底和基本底。
煤层顶底板岩性及赋存条件与顶板安全管理关系
十分密切。顶板破碎容易冒顶;顶板过于坚硬,放顶时不冒落,采煤工作面形成很大的压力,常常将工作面摧垮,使附近巷道塌冒,甚至造成矿毁人亡。对这些特殊的顶板必须采取有效的技术措施,确保顶板安全。
(四)地质构造
煤层形成以后,由于受到地壳运动作用力的结果,使其形态发生变化,形成多种多样的地质构造。煤田地质构造主要有以下三大类。
1、单斜构造
单斜构造就是在一定范围内,煤层大致向同一方向倾斜。煤层倾斜的方向称为倾向;煤层倾斜面与水平面的交线方向称为走向。
2、褶皱构造
褶皱构造指的是煤层因受地壳运动的作用力,被挤成弯弯曲曲的状态,但仍保持完整性。其中每一个弯曲部分称为“褶皱构造”,褶曲又分为背斜和向斜。背斜指的是煤层向上凸起的褶曲;向斜指的是煤层向
下的褶曲。
3、断裂构造
断裂构造就是煤层因受地壳运动的作用力而遭到断裂,失去了原来的连续完整性。断裂构造又可分为裂隙和断层。
裂隙指的是断裂面两侧的煤层没有发生显著的错动。
断层指的是断裂面两侧的煤层已经发生了显著的错动。
断层对采掘安全影响极大。
断层根据断裂面两侧煤层错动的方向分为三种类型
(1)正断层:上盘相对下降,下盘相对上升。
(2)逆断层:上盘相对上升,下盘相对下降。
(3)平移断层:两侧煤层沿断层面做水平移动。
(五)巷道掘进
为了开采地下煤炭,需要从地面向地下开掘一系列巷道通达煤层。巷道通达煤层以后,需要形成采煤
工作面,才能对煤炭进行开采。开采出来的煤炭需要运到井底,然后由井底提升到地面。这些环节涉及到矿井一系列系统,如开拓系统、采煤系统、运输提升系统和通风系统、供电系统、防排水系统等。(详见掘进工艺)
(六)工作面回采
采煤的基本工序是:破煤、装煤、运煤、支护和回柱放顶。
由于使用的采煤工艺和支护设备不同,采煤工作面分为三种类型:
1、炮采工作面。指的是使用煤电钻打眼、放炮落煤、人工装煤的工作面。
2、普采工作面。指的是使用采煤机破煤和装煤的工作面。
3、综采工作面。指的是使用液压自移支架的工作面。其采煤工序为:割煤--降柱--移架--升柱--移溜,全部实现机械化作业。综采工作面安全好、产量高、效率高、消耗低,是实现煤炭工业发展和安全生产的
重要技术途径之一。
二、顶板灾害防治
顶板事故是指:在井下建设和生产过程中,因为顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏和生产中止等事故。任何一个井下作业人员每时每刻都在和顶板打交道,疏忽了就要挨砸。
顶板事故是煤矿五大自然灾害之一。它的特点是:占全国煤矿事故总起数的比例和总死亡人数的比例最高;在特大事故中所占比例较小和一次死亡人数较少。据统计,20xx年全国煤矿顶板事故起数占全国煤矿事故总起数的52.92%;顶板事故死亡人数占死亡总人数的33.33%;顶板事故一次死亡平均人数为1.13人。
(一)冒顶原因
井下采掘工作面发生冒顶的原因很多,也很复杂。但总的来说主要有以下两个方面的原因。
1、客观原因
(1)采煤过程中因围岩应力重新分布、采煤方法选择不当和巷道布置位置不合理,所需支承压力大于