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（一）煤矿地质1 .基础知识矿物和岩石的种类一一自然界已知矿物油 3000余种，更具矿物的化学成分将矿物分为 五个大类。第一大类：自然元素。如自然金、石墨等。 第二大类：硫化物及其类似化合物。如方铅 矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等。第三大类：氧化物及氢氧化物矿物。如石英、 赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿等。第四大类：卤化物矿物。如石盐、萤石等。 第五大类：含氧盐矿物。如橄榄石、辉石、 角闪石、云母、长石、方解石、石膏等。 各种矿物在自然界分布数量很不均衡，石英 和含氧盐矿物（特别是其中的硅酸盐矿物） 分布最广，数量最多，他们往往是够成各类 岩石的重要造岩矿物。岩石一一天然产出的矿物集合体，具有一定 结构，构造特征是地质作用的产物。自然界的岩石种类很多，按其成因可分为三 大类：火成岩：主要有高温熔融的岩浆侵入地壳或 碰触地表冷凝形成的岩石，亦称岩浆岩。沉积岩：主要由母岩风化剥蚀的产物、火山 碎屑物质、生物遗骸等经过搬运、沉积、固 结形成的岩石。变质岩：先已存在的火成岩、沉积岩或变质 岩受物理和化学变化的影响改变其结构、构 造和矿物分成而形成的新的岩石。煤种分类按照新的煤炭分类国家标准，我国将煤炭分 为14类，起主要每种的基本特征及主要用途 如下：1）无烟煤（WY :煤化程度最高的没。颜色 为钢灰色，条痕为深黑灰黑色，似金属光 泽，硬度和密度在煤中最大。挥发份低，周 定碳高，燃点高，火力耐久。无烟煤是良好 的民用燃料，也可作为化工原料，某些低硫、 低灰的无烟煤还可以用来制作电极等。2）贫煤（PM :煤化程度最高、挥发份最低 的烟煤。燃烧时火焰短，但热值较高，耐烧， 一般不粘结或微弱粘结，加热时不产生胶质 体，不结焦，故称为贫煤。主要作为动力用 煤或民用煤。3）瘦煤（SM :煤化程度较高的烟煤。挥发 份低，粘结性中等，能产生相当数量的胶质 体。单独炼焦时能得到坏度大、裂纹少、抗 碎强度好的焦炭，但耐磨强度较差，作为炼 焦配煤效果较好。还可作为动力掺烧燃料用。4）焦煤（JM）:中等煤化程度的煤。挥发份 稍低，中等强粘结性，能产生热稳定性很 高的胶质体。单独炼焦时能获得块度大、裂 纹少、抗碎强度高、耐磨强度高的焦炭，所 以叫焦煤。但单独炼焦时，膨胀压力大，推 焦困难。一般以作为配煤炼焦使用较好。5）肥煤（FM :中等煤化程度烟煤。挥发份 中高，粘结性最强，能产生大量的胶质体。 单独炼焦时能获得熔融性好、强度高、耐磨 强度比焦煤练出的焦炭还好的焦炭。肥煤是 配煤炼焦中的基础煤。6）气煤（QM :低煤化程度烟煤。制造煤气 的良好原料。7）长焰煤（CY :中鞫作为动力用煤或气化 用煤。8）褐煤（HM :主要作为化工、气化及民用 煤。常用煤质指标：水分（W）、灰分（A ）、 挥发分（V ）和固定碳（FC ）、发热量（Q ）、 胶质层厚度（Y ）、粘结指数（Gr.l ）、 含肝率。1）水分：煤的水分简单地说分为：全水分、 内在水分、外在水分、结晶水和分解水，在 实际测定中只能测煤的全水分、内在水分、 外在水分和最高内在水分，而不测定结晶水 和分解水。2）灰分：煤完全燃烧后留下的残渣，它不是 煤中固有的矿物质，而是在高温下经各种化 学反应而生成的固体残留物。在煤燃烧和气 化中，根据煤的灰分以及灰熔融性、灰粘度、 导电性、化学组成等特性来预测燃烧和气化 中可能出现的腐蚀、沾污、结法等问题并据 此进行炉型选择；在炼焦中，要用煤的灰分 大小来预测焦炭中灰分的高低。煤的灰分高， 有效碳的含量就低，发热量一般也低，在商 业上要根据煤的灰分来定级论价（现炼焦煤 以灰分论价，动力煤已改为以热值为主论价） 3）挥发分：是煤中的有机物质和一部分矿物 加热分解的产物；它不是煤中固有物质；而 是在特定温度下的煤热分解产物，所以确切 地说挥发分叫挥发分产率。煤的挥发分与煤 的变质程度有很大的关系，随煤化程度的增 加，挥发分降低；如褐煤的挥发分一般为 38%-65%烟煤的挥发分一般为10%-55%无 烟煤挥发分0 10%4）固定碳:5）全硫：煤中硫包括有机硫和以黄铁矿为主 的无机硫，一般来说煤中的无机硫通过洗选 可以大部分脱除；而有机硫则很难除去。6）发热量：1卡=4.1816焦耳，是表征煤质 的一个重要指标。一则它是燃烧设备热工计 算的基础；燃煤工艺过程中的热平衡、耗煤 量及热效率等的计算都是以所用煤的热值为 依据的，在设计电厂锅炉时也是根据煤的平 均收到基低位发热量来考虑锅炉的种类、型 号及燃烧方式；二则是煤的发热量是表征煤 的各种特征的综合指标。煤的发热量（Qgr,daf）与煤的变质程度有很大关系，一 般是随变质程度的加深而增高，如褐煤的发 热量较低，烟煤中到焦煤和肥煤热值最高， 焦煤以后随煤的变质程度加深而略有降低， 这就是为什么无烟煤的热值比烟煤热值低的 原因。7）可磨性：煤的可磨性表示煤被磨碎的难易 程度，煤的可磨性指数越大，则这种煤越易 磨碎，反之则难。作为动力用煤，如电力、 水泥厂等在设计与改进制粉系统并估计磨煤 机的产量和耗电量时，可磨性指数是一个很 重要的指标。在以非炼焦煤为主的型煤工业 中，为了知道所用煤料的粉碎性，以便确定 粉碎系统的级数及粉碎机的类型，也要预先 测定煤的可磨性。8）煤灰熔融性：灰熔融性是动力用煤和气化 用煤的重要指标，主要用于固态排渣锅炉和 气化炉的设计，并能指导实际生产操作；它 也可以作为液态排渣炉设计中的参考依据。 一般固态排渣炉，要求煤灰熔点愈高愈好， 以免造成炉内结渣而难以排出。熔点低的煤， 由于熔渣会包裹住煤而造成燃烧不完全，从 而增加灰渣含碳量，严重时会堵塞炉栅，造 成排渣困难，甚至造成停炉事故。熔渣还会 腐蚀、共熔炉衬耐火材料，特别是当灰渣为 酸性渣而炉衬耐火砖为碱性砖或灰渣为碱性（神华煤灰渣呈碱性）而炉衬耐火砖为酸性 砖时，共熔情况将更为严重。煤层结构、厚度、倾角和稳定性：煤层结构可分为两类：不含夹石层的称简单 结构，含夹石层的称复杂结构。夹石也称夹什， 常见的是粘土岩、碳质泥岩、泥岩和粉砂岩。 煤层中的夹石层不但增高了煤的灰分含量， 降低了煤的质量。煤层厚度：煤层顶、底板岩石之间的垂直距 离称煤层厚度。按照有关规定分极薄、薄、 中厚、厚、特厚五类，极薄煤层0.8m,薄煤 层1.3m,1.3中厚煤层0 3.5m,厚煤层3.5m,特厚煤层8m煤层倾角：分近水平、缓倾斜、倾斜、大倾 角、急倾斜五类，其中近水平煤层倾角8o, 缓倾斜0 25o, 25。倾斜0 45o,急倾余45。,35。大倾角0 65o。煤层稳定性：按煤层厚度、结构、倾角变化和可采情况的综合性评价，分为稳定、较稳 定、不稳定、极不稳定四类。煤层顶底板分类：煤层顶板：分为五类，I类易冒落的松软顶 板，II类中等冒落性顶板，田类难冒落的坚 硬顶板，IV类极难冒落的坚硬顶板，V类能 塑性弯曲的顶板。煤层底板：分为坚硬、中等、软三类。2 .影响煤矿生产的地质因素地质构造的基本类型及其基本形态：地质构造的基本类型：褶皱构造、断裂构造、 单斜构造。褶曲的特征：按照一个褶曲中岩石弯曲的朝 向，褶曲被分为两种基本形态：向斜和背斜。 岩层受构造应力作用发生断裂，使原有的连 续、完整性遭受破坏而形成的地层形态被称 为断裂构造。按断裂面两侧岩层的位移情况， 断裂构造可分为节理和断层。倾斜岩层的产状要素一般是指倾斜岩层的走 向、倾向和倾角，在采矿工程中还应包括岩 层的厚度。各种地质构造在剖面图及煤层底板等高线图 上的表示方法：向斜和背斜，断层，岩层的 走向、倾向和倾角。各种地质构造对生产的影响：一般褶曲认为 幅度在几十米一下，长度在1km一下的褶曲 为中小型褶曲，大的褶曲（它的规模、方向 和位置）影响到井田的划分和矿井下开拓方 式及开拓系统的部署，是矿井设计考虑的主 要问题。中小型褶曲对整个矿井的开拓部署 影响不大，但对采取的布置关系密切，影响 到采区的大小和采区巷道的布置。小的褶曲 特别发育时，甚至会使煤层变为不可采。断裂构造（裂隙）对煤矿生产的影响及处理： 1）影响钻眼爆破效果2）影响开采效率3） 影响顶板控制方法4）影响工作面部署。 褶皱：岩层受到水平的挤压而发生波状弯曲， 但仍保证岩石的连续性和完整性的构造。分 为向倾（岩层在剖面图上表现为层面下凹的 歪曲水平切面上表现为核部为老岩层两翼是 新岩石）和背斜（岩层在剖面上表现为层面下 凹的歪曲，水平切面上表现为核部为新岩层 两翼为老岩石）大型的斜轴部附近顶板压力 常有增大现象，必须加强支护，否则容易发 生局部冒顶、大面积等事故，给顶板管理带 来困难，有瓦斯突出的矿井，向斜附近是瓦 斯突出瓦斯区。断层：岩层沿断裂面发生显著位移的断裂构 造。根据断层上下盘相对位移方向分为正断层（岩石断裂后上盘相对下降，下盘相对上升） 逆断层（岩石断裂后上盘相对上升，下盘相 对下降）。平推断层：（岩石断裂后两盘作 水平移动）。根据断层走向与岩层走向的关系分为：走向 断层、倾向断层、斜交断层。断层破碎带对煤矿安全生产的影响：断层破 碎带是水和瓦斯的良好通道。地表水和含水 层水能沿着断层破碎的缝隙流入井下，有时 还可能发生透水事故，井巷通过破碎带时必 须注意防止瓦斯、冒顶事故。煤层厚度变化对生产的影响：1）影响采掘部 署2）影响计划生产3）掘进率增高4）回采 率降低3 .矿井水及水害防治地下水分类：按埋藏条件不同，可分为上层滞水、潜水、承压水。上层滞水：埋藏在离地表不深、包气带中局 部隔水层之上的重力水。一般分布不广，呈 季节性变化，雨季出现，干旱季节消失，其 动态变化与气候、水文因素的变化密切相关。 潜水：埋藏在地表以下、第一个稳定隔水层 以上、具有自由水面的重力水。潜水在自然 界中分布很广，一般埋藏在第四纪松散沉积 物的孔隙及坚硬基岩风化壳的裂隙、溶洞内。 承压水：埋藏并充满两个稳定隔水层之间的 含水层中的重力水。承压水受静水压；补给 区与分布区不一致；动态变化不显著；承压 水不具有潜水那样的自由水面，所以它的运 动方式不是在重力作用下的自由流动，而是 在静水压力的作用下，以水交替的形式进行 运动。按含水层性质分类，可分为孔隙水、裂隙水、 岩溶水。孔隙水：疏松岩石孔隙中的水。孔隙水是储 存于第四系松散沉积物及第三系少数胶结不 良的沉积物的孔隙中的地下水。沉积物形成 时期的沉积环境对于沉积物的特征影响很大， 使其空间几何形态、物质成分、粒度以及分 选程度等均具有不同的特点。裂隙水：赋存于坚硬、半坚硬基岩裂隙中的 重力水。裂隙水的埋藏和分布具有不均一性 和一定的方向性；含水层的形态多种多样； 明显受地质构造的因素的控制；水动力条件 比较复杂。岩溶水：赋存于岩溶空隙中的水。水量丰富 而分布不均一，在不均一之中又有相对均一 的地段；含水系统中多重含水介质并存，既 有具统一水位面的含水网络，又具有相对孤 立的管道流；既有向排泄区的运动，又有导 水通道与蓄水网络之间的互相补排运动；水 质水量动态受岩溶发育程度的控制，在强烈 发育区，动态变化大，对大气降水或地表水 的补给响应快；岩溶水既是赋存于溶孔、溶 隙、溶洞中的水，又是改造其赋存环境的动 力，不断促进含水空间的演化。地下水的主要化学成分：地下水中最常见的 成分有三种阴离子（重碳酸根 HCOT、硫酸根 SO2 氯根Cl ）和三种阳离子（钙Ca2+镁 Md+、钠Na+离子），若地下水中主要以 Ca2+、 HC0这两种离子为主，那水的化学类型就称 为重碳酸钙型水。 若地下水中主要以Na+、SO.这两种离子为主，那水的化学类型就称 为硫酸钠型水。含水层：含有地下水并允许水在其中以显著 数量流动的岩层。隔水层：指透水性能很差的岩层和土层。矿井水来源：地下水、地表水、老窑积水和 大气降水。矿井涌水通道：孔隙、裂隙、溶隙及人工通道。矿井涌水量的预测方法：水文地质比拟法、 相关分析法、水均衡法以及分析计算法 矿井防治水的基本原则和主要措施原则：有疑必探，先探后掘主要措施：1）地面防排水，2）井下防治水查明水源探放水留设防水煤柱截水和堵水。（防、排、堵、截、疏、探）4,矿井地质资料的使用矿井储量的分级与储量管理：煤炭储量分级按勘探和研究程度，将煤炭储 量分为A、B、C、D四级，其中A级和B级称 为高级储量。A级储量通过较密集的勘探工程控制，对煤层、 煤质、煤类、构造及岩浆岩等地质条件作了 详细研究所计算的储量。B级储量通过系统的勘探工程控制，对煤层、 煤质、煤类、构造和岩浆岩等地质条件作了 较详细研究所计算的储量，或者由 A级储量 块段根据规定外推的储量。C级储量通过一定的勘探工程控制，对煤层、 煤质、煤类和构造等地质条件作了一定研究 所计算的储量，或者由B级储量块段根据规 定外推的储量。D级储量通过地质填图配合稀疏勘探工程控 制，对煤层、煤质、煤类和构造等地质条件 作了初步了解所计算的储量。储量管理：开拓煤量、准备煤量和回采煤量 常用地质图件：地形地质图、地质剖面图、 煤层底板等高线图、煤层立面投影图、其它图件（地层综合柱状图、煤层对比图、水文 地质图）。矿井生产时期的主要地质工作：研究影 响煤矿建设和生产的地质因素，如地质构造、 煤层、煤质的变化，水文地质和工程地质条件 侵入煤层或在煤层邻近的火成岩的特点和分 布规律；研究矿井瓦斯、煤尘、自燃、地 温等，以及煤矿建设和生产中造成环境污染 的地质因素；研究含煤地层中伴生矿产的 赋存规律和利用价值；定期计算和核实储 量，掌握储量动态，及时提出合理开发和利用 煤炭资源的建议。（二）煤矿开采1 .基本概念井田开发：井田再划分：井田划分为阶段和水平，阶段 内再划分：采区式和带区式划分。矿井生产系统：每个矿井都必须建立完善的 提升、运输、通风、排水、动力供应等井下 生产系统的及地面生产系统等一系列生产系 统。井巷类别与名称2 .井田开拓井田开拓方式：指矿井井筒形式、开采水平 数目及阶段内的布置方式的总称。按阶段内布置方式分：采区式、分段式和带 区式。按井碉的形式分：斜井开拓、立井开 拓、平碉开拓和综合开拓。开拓巷道布置：（见采煤学321 341）井底车场及主要碉室：（见采煤学341 355）3 .准备方式准备方式的类型煤层群的开采顺序采区准 备巷道布置方式4 .采煤方法走向长壁采煤法倾斜长壁采煤法放顶 煤采煤工艺5 .井巷掘进与支护掘进工艺爆炸材料与井下爆破支护方 式与材料（三）矿井通风与安全1 .矿井通风矿井通风系统井巷通风阻力矿井通风 动力风量分配与调节2 .瓦斯防治瓦斯的性质及危害煤层瓦斯赋存与含 量 矿井瓦斯涌出 煤与瓦斯突出及其防治 矿井瓦斯爆炸及其防治矿井瓦斯抽放及其 利用3 .矿井火灾防治煤炭自燃机理矿井火灾类型及主要防 治措施矿井火区管理技术4 .矿尘防治矿尘的基本性质及其主要危害煤尘爆 炸及其防治矿井综合防尘技术5 .矿山救护矿山救护组织自救常识现场急救抢 险救灾（四）煤矿机电1 .矿井运输与提升输送机运输轨道运输矿井提升2 .矿井供电矿井供电系统 矿井电气设备类型 矿井 电气设备安全管理3 .矿井安全监控矿井安全监控系统安全监控的主要内 容安全监控设备的使用与维护（五）安全生产法律法规1 .法律中华人民共和国安全生产法中华人民共和国矿山安全法中华人民共和国煤炭法2 .行政法规煤矿安全监察条例安全生产许可证条例国务院关于预防煤矿生产安全事故的特 别规定3 .部门规章煤矿安全规程煤矿安全生产基本条件规定
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