煤矿生产技术与安全标志.ppt

煤矿生产技术 第一节煤矿地质基本知识 一煤层埋藏特征 一 煤层的顶 底板赋存在煤层之上的邻近岩层称为顶板 赋存在煤层之下的邻近岩层称为底板 根据岩层的相对位置及开采过程中岩层变形 垮落的难易程度 顶板可分为伪顶 直接顶和老顶 基本顶 3部分 底板分为直接底和老底2部分 1 伪顶 位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层 其厚度一般在0 5m以下 多为炭质页岩 直接顶 位于伪顶或煤层之上具有一定的稳定性 移架或回柱后能自行垮落的岩层 一般由一层或数层粉砂岩 页岩 泥岩组成 老顶 基本顶 位于直接顶或煤层之上 其厚度及岩石强度较大 难于垮落的岩层 通常由粗砂岩 砾岩 石灰岩等组成 4 直接底直接位于煤层之下的岩层称为直接底 常为数十厘米厚的泥岩 页岩或粘土岩 若直接底为粘土岩 则遇水膨胀易鼓起 造成支架插底现象 有时容易影响巷道的运输和支护 5 老底老底位于直接底之下或直接位于煤层之下 无直接底时 常由砂岩或石灰岩等坚固的岩层所组成 二 煤层的形态与结构1 煤层形态 一般分为三类 1 层状煤层 2 似层状煤层 2藕节状 3瓜藤状 4串珠状 3 非层状煤层 5鸡窝状 6扁豆状 7透镜状 图2 3煤层形态示意图 2 煤层结构煤层结构是指煤层中是否含有夹石层 不含夹石层或夹矸很少的煤层叫简单结构煤层 含有较稳定的夹石层或夹矸较多的煤层则称为复杂结构煤层 且其夹矸层数 层位 厚度和岩性都变化较大 夹石层可使煤的灰分和含矸率增加 影响煤的质量 并给采掘工作造成一定困难 三 煤层的厚度煤层的厚度是确定采煤方法的主要因素之一 我国根据开采技术特点 将 思考题1 1 P17 煤层按厚度不同分成 薄煤层 小于1 3m的煤层 中厚煤层 厚度在1 3 3 5m的煤层 厚煤层 厚度大于3 5m的煤层 在生产工作中 习惯上将厚度大于6m的煤层称为特厚煤层 四 煤层的产状煤层产状是指煤层在地壳中的产出状态和位置 思考题2 P19 产状要素就是它的走向 倾向和倾角 煤层层面与水平面的交线为走向线 走向线的方向称为走向 在煤层层面上与走向线垂直的线为倾斜线 倾斜线在水平面投影的方向称为倾向 煤层层面与水平面的夹角称为倾角 根据目前开采技术 思考题1 2 P19 我国按倾角将煤层分为4类 近水平煤层 8 以下 缓倾斜煤层 8 25 倾斜煤层 25 45 急倾斜煤层 45 90 二 煤矿地质构造及其对安全生产的影响岩 煤 形成初期 一般都是水平或近水平的 并在一定范围内是连续完整的 后来受到地壳运动的影响 使岩层的形态发生了变化 出现了倾斜 褶皱 有的还发生了断裂或沿断裂面产生了位移 使岩层失去了完整性 这种由地壳运动造成的岩层的空间形态 如褶曲 断层等 称为地质构造 思考题3 P19 地质构造的形态多种多样 大致可分为单斜构造 褶皱构造和断裂构造 一 单斜构造岩 煤 层受地质作用力的影响 产生向一个方向倾斜的形态 这样的构造形态称为单斜构造 单斜构造往往是其他构造形态的一部分 或是褶曲的一翼 或是断层的一盘 二 褶皱构造岩 煤 层在地壳活动中受水平方向挤压力的作用 呈现波状弯曲 但依然保持其连续性和完整性 这种构造形态称为褶皱构造 岩 煤 层褶皱构造中的每一个弯曲为一基本单位 称为褶曲 如图2 2所示 褶曲的基本形态有背斜和向斜两种 岩 煤 层向上弯拱的褶曲称作背斜 岩 煤 层向下弯拱的褶曲称作向斜 在自然界中 背斜和向斜在位置上往往是彼此相连的 三 断裂构造岩 煤 层受地质作用力后发生断裂 失去了其连续性和完整性 这种构造形态称为断裂构造 断裂面两侧的岩 煤 层没有发生明显位移的断裂构造称为裂隙或节理 发生了明显位移的 称之为断层 为了描述断层的性质及其在空间的位置和形态 可用如下断层要素来表示 图2一3 1 断层面 当岩 煤 层发生断裂 两侧岩块沿断裂面发生相对位移的面称为断层面 2 断盘 断层面两侧相对移动的岩体称为断盘 通常将断层面上方的岩体称为上盘 断层面下方的岩体称为下盘 3 断距 断层两盘对应点相对位移的距离称为总断距 断距又可分为垂直断距 上下两盘相对位移垂直距离 和水平断距 上下两盘相对位移水平距离 如图2 4 2 断层分类 按断层两盘相对位移方向断层可分为以下三种类型 图2 5 正断层 上盘相对下降 下盘相对上升 记忆 上盘顺其自然往下掉 特点 从上往下看 煤层无重叠 逆断层 上盘相对上升 下盘相对下降 记忆 上盘逆其自然往上升 特点 从上往下看 煤层有重叠 题库 思4 1 P21 平移断层 断层两盘岩块沿断层面作水平方向相对移动的断层 根据断层走向与岩层走向的关系 断层又分为 走向断层 断层走向与岩层走向平行或基本平行 倾向断层 断层走向与岩层走向垂直或基本垂直 斜交断层 断层走向与岩层走向斜交 根据断层的组合形式不同 又可以有地堑 地垒 阶梯构造等断层组 思4 2 P21 断层危害 断层对煤矿生产及安全有很大影响 它破坏了煤层的连续性和完整性 使顶板破碎 极易发生冒顶事故 同时断层破碎带常含水 又是涌水的通道 易发生水灾事故 在高瓦斯矿井中 它又容易积聚大量瓦斯 可能造成瓦斯突出 给安全生产带来威胁 第二节矿井开拓 根据煤层的赋存特征和开采的技术条件 煤矿矿床的开采方法主要有地下开采和露天开采两类 我国煤炭行业大部分都为地下开采 在井田范围内 由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和开拓工程 称为井田开拓或矿井开拓 矿井开拓的主要任务是 确定井筒形式 数目和位置 确定水平的数目和标高 划分采区 布置井底车场和主要巷道 确定开采程序 处理开拓 准备与回采的关系和矿井延深等问题 一 矿井开拓方式 矿井开拓方式是指开拓巷道在井田内的具体布置方式 通常以井硐形式来表示 思考题5 P22 矿井开拓方式有平硐开拓 斜井开拓 立井开拓和综合开拓等 1 平硐开拓平硐开拓是利用水平巷道由地面进人地下 并通过一系列巷道通达矿体的一种开拓方式 图2 6a 平硐开拓井田是最简单 最有利的方式 是山岭 丘陵地区比较广泛采用的矿井开拓方式 采用平硐开拓时 一般以一条主平硐担负运煤 出研 进风 排水 设置管路及行人等任务 在井田上部回风水平开掘回风平硐或回风井 阶段内的布置可以采用分区式或连续式布置 由于地形和煤层赋存情况不同 平硐的布置方式也不一样 按平硐与煤层相对位置不同 平硐可以平行煤层走向 垂直煤层走向 斜交煤层走向开掘 相应的称为走向平硐 垂直平硐和斜交平硐 按平硐与煤层的相对位置可分为 平硐开拓是最简单 经济的开拓方式 它可以省去立井或斜井的开拓工程量 电机车可以从地面进入矿井 运输简单而经济 井下水可以沿井下巷道 平硐流到井外 节约了大量排水费用 一般来说 平硐开拓投资少 占用设备少 施工容易 出煤快 成本低 只要条件适合 应尽量采用 平硐开拓适用条件 平硐标高以上有足够储量足以建井 有能满足布置平硐口和工业场地的地形条件 有条件修公路或铁路实现与外界联系的山岭地区 2 斜井开拓 斜井开拓是指利用倾斜井筒由地面进人地下 并通过一系列巷道通达矿层的一种开拓方式 斜井开拓由于具有施工较易 掘进较快 初期投资少 掘进出煤可满足建井期间用煤的需要 获得更为详细的地质资料等优点 在我国应用很广 特别在煤层埋藏较浅的地方广泛使用 按斜井与井田的划分方式的配合不同 最主要的有片盘斜井和集中斜井 片盘斜井片盘斜井是斜井开拓中最简单的一种形式 多用在煤田的浅部地区 片盘斜井的基本特点是 井田沿走向不划分采区 沿倾斜方向按一定标高划分为若干段 称之为片盘 片盘两侧各布置一个工作面 由井田边界后退式连续开采 各片盘之间仍采用由上而下的顺序回采 用片盘斜井开采近距离煤层群时 可将片盘斜井布置在最下部煤层 用石门或溜眼连通各煤层 实现联合开采 片盘斜井的主要优点是建设周期短 井巷工程量少 设备简单 施工技术要求不高 投资少 主要缺点是生产能力小 服务年限短 只能在地质条件简单 煤层倾角小于25 埋藏较浅的煤层中采用 斜井分区开拓 图2 6b 当井田划分为阶段或盘区时 利用斜井来集中开拓 称为斜井分区式开拓 或称集中斜井开拓 当井田划分为一个水平开采 就叫做斜井单水平分区式开拓 划分为多水平时 则称为斜井多水平分区式开拓 从地面平行开凿一对斜井 相距30 50m 掘至开采水平 然后掘出井底车场 主要运输大巷 到达第一 第二采区位置后 掘采区轨道上山和运输上山 在第一区段上下分别布置区段回风巷和运输平巷 贯通开切眼后 即可回采 斜井开拓多用于倾角较小的缓倾斜煤层 对于近水平煤层也采用斜井盘区式开拓或斜井分带式开拓 随着技术的发展 斜井开拓的适用范围有扩大的趋势 3 立井开拓 立井开拓是指利用垂直井筒由地面进人地下 并通过一系列巷道通达矿层的一种开拓方式 立井开拓适合于煤层埋藏较深的井田开拓 它是我国广泛使用的方式 无论矿井划分为阶段或盘区 是单水平还是多水平 都可采用立井开拓 立井开拓可分为 立井单水平开拓 立井多水平上山开拓 立井多水平上 下山开拓 立井多水平混合式开拓 图2一6c 立井主要溜暗井开拓 1 立井多水平分区式开拓 这种开拓方式与斜井多水平分区式开拓方式相比 只是井筒形式不同 在井田和阶段的再划分 阶段内的巷道布置扩开采方式以及矿井生产系统方面 没有明显差别 如图中所示 2 立井单水平分区式开拓 立井单水平分区式开拓 如图中所示 立井单水平开拓多用于煤层倾角较缓 倾斜长度不大的井田 立井开拓与斜井开拓相比较 立井开拓具有井筒短 提升速度快 提升能力大 管线敷设短 通风阻力小 维护较容易的优点 同时 对地质条件适应性强 不受煤层倾角 厚度 瓦斯等条件限制 立井开拓的缺点是井筒掘进施工技术要求高 开凿井筒所需设备和井筒装备复杂 井筒掘进速度慢 基建投资大 4 综合开拓 在某些条件下 如为了充分利用地形或考虑煤层埋藏深浅等特点 避免大量提前投资 以及单纯用一种开拓方式在技术上和经济上不够合理时 主 副井可采用不同的井筒形式 称为综合开拓 由于井田的自然地质条件极其复杂 若只采用单一的井筒形式开拓井田 可能遇到技术上的困难或在经济上不合理 可供选择的综合开拓方式有 平硐一斜井开拓 图2一6d 斜井一立井开拓 立井一平硐开拓 立井一斜井一平硐开拓 有些井田由于地形或地质条件特殊 或几经技术改造 使井田开拓形成了立井一斜井一平硐的综合开拓 如门头沟煤矿就是如此 在选择井田开拓方式时 必须经过可行性研究 在技术上 经济上论证 因地制宜 切不可生搬硬套 井田无论采用哪一种井筒 硐 形式 井田都可能采用单水平或多水平 分区式 分段或分带式巷道布置 开拓方式的选择应综合考虑多方面因素 因地制宜 最大限度考虑地质 设备 人员 开采技术等方面的因素 合理开发利用煤炭资源 提高经济效益 二 井下巷道分类 一 按其作用和服务范围分1 开拓巷道为全矿井 一个开采水平或两个以上采区服务的巷道称为开拓巷道 如主 副井和风井 井底车场 水平运输大巷和回风大巷等 2 题库 准备巷道 为整个采区服务的巷道称为准备巷道 如采区上 下 山 采区上 下 车场 采区石门等 3 回采巷道 为一个采煤工作面服务的巷道称为回采巷道 如区段平巷 区段回风平巷和工作面开切眼等 二 按其与水平面的关系构造分类 1 水平巷道 1 平硐 从地面直接开掘到煤层的水平巷道 按所担负的任务不同 有主平硐 副平硐之分 2 平巷 井下沿煤 岩 层走向开掘的水平巷道 按构造分岩石平巷和煤层平巷等 按用途分运输平巷 人行平巷 进风或回风平巷等 按服务范围分阶段 水平 平巷 分段平巷和区段平巷等 石门 井下与岩层走向垂直或斜交的水平岩石巷道 按用途分运输石门 进风石门 回风石门等 煤门 井下与煤层走向垂直或斜交的煤层平巷 一般只在厚煤层中才掘煤门 2 倾斜巷道 1 斜井 从地面倾斜开掘进入煤层的巷道 按所担负的任务不同分主斜井 副斜井和回风斜井 按构造分岩石斜井和煤层斜井 按特征分顺层斜井 穿层斜井 反斜井和伪斜井等 2 暗斜井 井下用来联系上下两个水平并担负提升任务的斜井 分主暗斜井和副暗斜井 3 上山 井下位于开采水平之上 连接阶段运输平巷和回风平巷的倾斜巷道 按用途分轨道上山 运输上山 通风上山等 按服务范围分采区上山和阶段上山等 4 下山 井下位于开采水平下方 其作用与分类与上山相同 此外 斜巷还有人行斜巷 联络斜巷等 3 垂直巷道 1 立井 从地面竖直向下开凿的巷道 又称竖井 按用途分主井 副井和风井等 2 暗立井 井下用来连接上下两个水平的竖直巷道 按用途分为主暗立井和副暗立井 3 溜井 担负自上而下溜放煤炭的竖直巷道 矿井各种巷道名称及位置关系如图2 7所示 三 题库 思6 P27 矿井生产系统 图2 8 1 运输和提升系统 1 煤炭的运输和提升 2 人员 材料及设备的辅助运输和提升 2 通风系统 新鲜风流由副井进入井底车场 经主要运输石门 运输大巷至采区下部车场 从进风行人斜巷进入输送机上山 区段运输平巷至采煤工作面 清洗工作面后的乏风经区段回风平巷 采区上部车场 采区回风石门 回风大巷 总回风石门 回风井 风硐 由主要通风机排出地面 3 排水系统矿井排水系统的任务就是将矿井涌水不断排出地面 防止矿井被淹没 保证人身安全和正常生产 如图2 8 4 供电系统常用的煤矿供电系统是 地面变电所 井下中央变电所 采区变电所 移动式变电站 工作面配电点 煤矿安全规程 规定 矿井应有两回路电源线路 当任一回路发生故障停止供电时 另一回路应能担负矿井全部负荷 年产6万吨以下矿井采用单回路供电时 必须有备用电源 随着综合机动车辆械化采煤的发展 综采电机容量不断加大 采区长度不断加长 要求高压电源接近工作面 而固定式的采区所 供电距离太远 和660V电压等级已不能满足综采的需要 因此 现有的综采工作面基本上都已采用了移动式变电站 移动式变电站是将采区变电所 或井下变电所 引来的6kV 或10KV 电压变为1140V 或其他电压等级 的电压 向采煤工作备供电 它可以随着采煤工作面的推进而移动 它和工作面离 般保持50 300m 第三节采掘技术 一 巷道掘进在岩体或煤层中 采用一定手段将岩石或煤层破碎下来并对所形成的地下空间进行支护 称为巷道掘进 思7 P29 巷道掘进的主要方法有钻眼爆破法和机械化掘进两种 目前 在岩层中主要采用钻眼爆破法掘进 在煤层中既有钻眼爆破法掘进 也有机械化掘进 在采用钻眼爆破法掘进巷道时 主要工序有 破岩 装岩 运输和支护 与这些主要工序同时进行 并为它创造正常工作条件的 有一些辅助工序 如工作面通风 敷设管路和轨道 测量和照明等 对于机械化掘进 其工序主要有破岩 煤 运输和支护等组成 机械化掘进具有高产 高效 安全等特点 因此 这种方法越来越广泛地在井下掘进中采用 主要工序 1 破岩在巷道掘进施工中 破碎煤岩是一道主要工序 用钻眼爆破破岩时 一定要根据岩石性质 巷道断面形状 所使用的炸药等实际情况 灵活地布置炮眼和确定各类炮眼的装药量 才能获得良好的爆破效果 机械破岩法主要是通过掘进机的切割头将煤岩切割下来 并直接运输装入矿车或其他运输设备中 目前主要在煤巷和半煤岩巷掘进时使用 为了保证巷道断面的规格 尺寸 巷道的坡度 方向符合设计要求 必须按巷道的中心线 腰线进行施工 2 装岩 装岩可分为人工装岩和机械装岩两种 装岩与运输是岩巷掘进中比较繁重的工作 人工装岩的劳动强度大 效率低 因此 在能够采用机械装岩的施工巷道中都尽可能采用机械装岩 一般情况下 装岩时间约占掘进循环的35 50 因此 提高装 运机械化水平及其生产率 对于实现快速掘进和减轻工人的劳动强度都具有重大的意义 装岩使用的装岩机械通常有铲斗式装岩机 耙斗式装岩机 蟹爪式装岩机和侧卸式装岩机 3 运岩 煤矿掘进运输一般采用两种方法 一是人力推车运输 二是机械运输 人力推车是把煤岩装人矿车中 用人力把矿车推到规定地点 机械运输即采用轨道运输和刮板输送机运输 轨道运输大多靠电机车牵引 刮板机运输则使用刮板输送机 带式输送机 绞车等把煤矸运到规定的地点 机械运输效率高 人员安全 是目前中大型矿井的主要运输方法 4 支护 巷道支护的目的是改善围岩稳定状况和控制围岩运动的发展速度 以维护安全生产的工作空间 巷道支护分巷道临时支护和巷道永久支护两种 按 煤矿安全规程 规定 掘进工作面严禁空顶作业 爆破崩倒崩坏的支架 必须先行修复之后 方可进人工作面作业 我国巷道掘进常采用的支护形式有木支架 金属支架 钢筋混凝土支架 砌暄支护 锚喷支护 联合支护等 在实际工作中 这些支架的选择 需根据地压的大小 巷道年限的长短 巷道断面的大小等因素来确定 如 巷道地压不大 巷道服务年限短 断面不大的采区巷道或开拓的临时巷道可选用木支架 巷道支护材料及形式 1 木支架木支架所用的材料一般称为坑木 坑木的直径一般为16 22cm 木支架的质量较轻 具有一定的强度 加工容易 特别适应于多变的地下条件 构造上可以做成刚性的 也可以做成有较大可缩性的 当地压突然增大时 木支架还能发出响声 木支架一般可使用在地压不大 断面较小和服务年限较短的回采巷道 也可用于局部巷道维修和巷道掘进的临时支护 随着我国煤炭工业采掘机械化的发展 木支架很难满足井巷维护和巷道断面不断加大的要求 木材的大量采伐也不利于环境保护 因此 目前在煤矿巷道支护中木材的应用逐渐减少 2 钢筋混凝土支架 利用钢筋混凝土制作的巷道支架称为 钢筋混凝土装配式支架 简称为钢筋混凝土支架 可分为普通混凝土支架和预应力混凝土支架两大类 预应力混凝土支架在浇灌混凝土时 对其钢筋预先拉紧 当混凝土硬化后 借助钢筋弹性伸缩力 使混凝土预先受压 预应力钢筋混凝土支架与普通钢筋混凝土支架相比 其优点是构件强度大 断面尺寸小 节约材料 减轻质量 降低成本 普通钢筋混凝土支架和预应力钢筋混凝土支架均适用于地压稳定 服务年限长及断面小于12m 的巷道 但均应避免用于受采动影响的巷道 也不应两者混合使用 3 金属支架 金属支架强度大 体积小 坚固耐用 防火 在结构上可以制成各种形式的构件 并且可以回收复用 1 可缩性金属支架 煤矿常用的可缩性金属支架有 拱形 封闭形 梯形等 封闭型可缩金属支架虽然结构复杂 其承载能力大 能够有效地控制巷道底鼓和两帮移近 适宜在两帮压力大 底鼓严重的巷道中使用 梯形可缩性金属支架 适应侧压和底鼓不太严重 且压力和围岩变形量不大的巷道 特别是当围岩在中等稳定以上 不破顶 支架与围岩能接触较为严密时 使用梯形支架比使用拱形支架更为有利 2 刚性金属支架 煤矿常用的刚性金属支架有梯形和拱形两种 材料一般都使用矿用工字钢 刚性支架只能适用在围岩比较稳定 变形小 顶底板移近量小于100 200mm的巷道 4 砌碹支护 砌碹支护 也叫发碹 也有叫做石材支护 是指用砖 各种料石 混凝土及钢筋混凝土等砌筑或现场浇制而成的巷道支架 砌碹支护的优点 1 与木支架 金属支架相比 它是连续的 整体的 对控制地压有一定的优越性 2 对巷道围岩全部或顶帮大部分能起到封闭作用 防止围岩风化 3 砌体的坚固 耐久 防火 防水性等方面比木支架和金属支架优越 4 巷道壁面比较光滑 通风阻力小 5 材料来源广泛 多数可以就地取材 砌碹支护的适用条件 1 当围岩松动破碎 用锚喷加金属网联合支护 优越性已不显著时 2 围岩十分不稳定 顶帮岩石极易塌落 喷射混凝土喷不上 粘不牢 也不容易打锚杆时 3 大面积淋水或部分涌水 处理无效的地区 4 有化学腐蚀的地段 5 服务年限长的巷道 硐室 5 锚杆支护 锚杆支护就是把锚杆安装在巷道的围岩中 使层状的 块状的 整体的 软质的岩体以不同的形态得到加固 形成一个完整的支护结构 提供一定的支护抗力 共同阻抗其外部围岩的位移和变形 锚杆具有以下特点 节约材料和钢材 降低支护成本 掘进断面小 巷道维修费用较少 可以改变顶板力学性质减少冒顶 片帮 锚杆轻便 施工工艺简单 有利于机械化施工 可以减少通风阻力 有利于一次成巷施工和提高掘进速度 使用范围广 适用性强 减少材料运输量 有利于矿井的运输和提升 常用锚杆的类型 1 木锚杆 普通锚杆和压缩锚杆 2 金属锚杆 金属楔缝式锚杆 金属侧楔式锚杆 管缝式锚杆 3 树脂锚杆 4 钢筋和钢丝绳砂浆锚杆 5 快硬膨胀水泥锚杆 6 双快水泥锚杆 6 锚喷支护 1 锚喷支护 即使用锚杆和喷射混凝土联合支护 2 锚喷网支护 即在打锚杆之后 紧贴墙面铺一层金属网 然后喷射混凝土或砂浆 3 锚网带支护 即使用锚杆金属网和钢带加锚索的联合支护 这种支护方式目前在大断面的煤巷掘进中广泛使用 二 采煤方法采煤方法是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 它实质上包括两项内容 采煤系统和采煤工艺 一 采煤工作面巷道布置由于煤层赋存状况的不同 缓倾斜及倾斜薄及中厚煤层采区巷道布置方式很多 但主要可分为走向长壁采煤法的巷道布置和倾斜长壁采煤法的巷道布置 采煤工作面沿倾斜方向布置 沿走向推进的称为走向长壁采煤法 采煤工作面沿走向方向布置 沿倾斜向上或向下的称为倾斜长壁采煤法 1 走向长壁式采区巷道布置 走向长壁式采煤方法的采区巷道布置有双面采区和单面采区两种布置方式 这里只介绍双面采区巷道布置方式 1 巷道布置系统 如图中所示为单一煤层走向长壁式采煤法的巷道双面布置 2 生产系统 采区生产系统包括 运煤系统 运料系统 通风系统 供电系统 压气和安全用水系统等 这里主要介绍运煤系统 通风系统和运料系统 1 运煤系统 如图2 9所示 回采工作面采出的煤炭 经区段运输平巷10转人输送机上山5 进人采区煤仓14 在采区下部车场3装人矿车 用电机车牵引 由采区石门1经主要运输大巷至井底车场 再由主井提至地面 2 通风系统 新鲜风流由采区运输石门1进人采区 经下部车场4 轨道上山6 中部车场9 分别由两翼经区段平巷11 联络巷12 区段运输平巷10进人回采工作面 清洗工作面后的乏风经上区段回风平巷13 上部车场8进人采区回风石门2 排出采区 3 运料系统 运送材料或设备的矿车从采区运输石门1进入 经采区下部车场4 轨道上山6 到上部车场8 然后经上区段回风平巷13送至回采工作面 区段回风平巷11 11 和区段运输平巷10 10 所需的材料设备 从轨道上山6经中部车场9 9 送入 区段平巷布置方式 1 双巷布置方式 区段平巷为双巷布置方式 其特点是掘进工作比较安全 掘进通风也比较方便 因为它可以利用一条巷道进风 另一条巷道回风 但回风平巷11的维护时间较长 特别是受上区段回采时的压力影响 维护比较困难 此外 由于留有护巷煤柱 使煤炭损失增加 2 单巷布置方式 沿空掘巷如图中所示 区段运输平巷采用单巷布置 随回采随报废 待上区段回采完毕 顶板活动稳定后 再紧靠上区段采空区边缘掘下区段的回风平巷 沿空留巷如图中所示 区段运输平巷采用单巷布置 随回采工作面推进 在紧靠平巷上帮处砌4 6m宽的矸石带 俗称石墙 也有的利用打木垛或密集支柱代替矸石带 加强平巷的支护 以保留上区段的运输平巷作下区段回采时的回风平巷用 单巷布置方式的优缺点 优点 单巷布置方式可以减少煤炭损失 节约掘进费用 缓和采 掘衔接的关系 缺点 对于采高较大的采区 巷道维护较困难 2 倾斜长壁采煤法巷道布置 回采工作面沿煤层走向布置 沿煤层倾斜推进称为倾斜长壁式采煤法 下面介绍单一煤层倾斜长壁式采煤法的巷道布置 如图中 1 巷道布置方式 巷道布置如图2 10所示 沿水平运输大巷每隔一定距离 工作面长度 沿倾斜布置一条斜巷直掘到上部边界 在边界将相邻两条斜巷连通 开切眼 其中一条巷道为工作面运输巷4 另一条巷道为回风巷5 运输巷中靠近工作面安装一台可伸缩带式输送机 其余为吊挂式带式输送机 回风巷中铺设轨道 用无极绳绞车运送设备和材料 2 生产系统 1 运煤系统 煤炭由工作面3运出 经工作面运输巷道4到煤仓6 在水平运输大巷1装车运出采区 2 通风系统 新鲜风流由水平运输大巷1 经进风行人斜巷7 工作面运输巷4进入工作面3 乏风由工作面回风巷5进入水平回风大巷2排出 3 回采方式 倾斜长壁回采工作面 按推进方向分为仰斜回采和俯斜回采两种 工作面沿倾斜从下向上推进的称为仰斜回采 适用于煤层顶板破碎 煤质较硬或顶板淋水较大的煤层 工作面沿倾斜从上向下推进的称为俯斜回采 适用于煤层厚度较大 煤质松软 易片帮或瓦斯含量较大煤层 二 采煤工艺 思8 1 采煤工作面各工序所用方法 设备及其在时间 空间的相互配合称为采煤工艺 思8 2 P34 36 采煤工作面采煤工艺可分为 炮采工作面采煤工艺 普通机械化采煤工作面采煤工艺 综合机械化采煤工作面采煤工艺及综采放顶煤采煤工艺等四种 1 炮采工作面的采煤工艺 炮采就是用打钻放炮的方法崩落煤炭 其生产过程是 利用煤电钻根据煤层厚度 煤质软硬和顶板稳定程度不同 在煤壁上钻出1 3排炮眼 炮眼深度1 1 2m 间距1 2m 炮眼内装填煤矿安全炸药 雷管和炮泥 待工作面人员全部撤至安全地点 布置好警戒后 由放炮员用专门的发爆器进行引爆 煤体崩落 炮烟消散后 检查瓦斯并由放炮员检查爆破地点安全情况 然后发出正常信号 其他作业人员进入工作面继续工作 爆破后的煤体靠爆破的抛掷力量 装入工作面刮板输送机 部分散煤靠人工摧入运输机 刮板输送机沿工作面全长铺设 随工作推进而前移 工作面煤炭被采出后 必须及时对工作面空间范围内的顶板进行支护 目前 炮采工作面的支护一般采用单体液压支柱和铰接顶梁支护 部分炮采工作面仍采用金属支柱 顶板控制有三 四排或三 五排两种方法 采空区处理几乎都采用全部垮落法 二 普通机械化采煤工艺普通机械化采煤简称机采 是指用滚筒式采煤机 或刨煤机 可弯曲刮板输送机 单体液压支柱和铰接顶梁等配套生产的工作面 机采工作面的采煤工艺除破煤和装煤由采煤机完成外 其余工序和炮采基本相同 如图所示 机采工作面一般采单体液压支柱 其结构原理与液压千斤顶相似 国产单体液压支柱多由外部供液泵向支柱内注人高压乳化液 使活柱升起支撑顶板 当顶板压力太大时 乳化液顶开支柱内安全阀泄出 支柱稍微下缩 压力减少 安全阀自动关闭 采用单体液压支柱和金属铰接顶梁的工作面 通常先挂顶梁护柱顶板 在顶梁下面顶上支柱支撑 顶梁的首尾铰接相连形成一条延续梁 支柱沿工作面倾斜方向每隔lm一根 形成直线状 最小控顶距为3排 随工作面煤壁向前推进 支架增加至4 5排 即为最大控顶距 这时工作面靠近采空区侧可撤出一排或两排支柱和顶梁 顶板自然垮落 工作面支护按一定的控顶范围 随工作面向前推进 循环进行 除少数顶板完整的普采面可使用带帽点柱外 一般均采用单体液压支柱或摩擦式金属支柱与铰接顶梁组成的悬臂支架 按悬臂顶梁与支柱的关系 可分为正悬臂与倒悬臂两种 普采工作面支架布置 按梁的排列特点分为齐梁式和错梁式两种 为了行人和工人作业方便 工作面支柱一般排成直线状 3 综采工作面采煤工艺综合机械化采煤工作面是指用滚筒式采煤机 或刨煤机 可弯曲刮板输送机 自移式液压支架等配套生产的工作面 实现了破 装 运 支 回等工序的全部机械化 综采工作面设备主要有大功率双滚筒采煤机 或刨煤机 可弯曲刮板输送机 整体自移式支架 此外还有乳化液泵站 转载机 可伸缩带式输送机 移动变电站等辅助设备等 自移式液压支架是综采工作面的主要标志 自移式液压支架是由顶梁 底座 推移千斤顶 支柱和控制装置组成 分为支撑式 掩护式和支撑掩护式3种类型 综采工作面的采煤工艺过程比较简单 通常分为两种 一种是采煤机落煤和装煤 移刮板输送机 移液压支架 另一种是采煤机落煤和装煤 移液压支架 移刮板输送机 移刮板输送机通常在采煤机割煤后10 15m处进行 若先移刮板输送机 后移支架 则支架顶梁端头与煤壁之间有一段空顶面积 因此称为 滞后支护 若先移支架 则可使支架紧随采煤机之后立即前移 消除此段空顶面积 移刮板输送机也可在支架保护下进行 因此称为 超前支护 4 综采放顶煤采煤工艺 放顶煤采煤是沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采煤工作面 利用矿山压力将工作面顶部煤层在工作面推进过后破碎冒落 并将冒落顶煤予以回收的一种采煤方法 综放工作面是在综采工作面的基础上发展而来的 同综采工作面相比 综放工作面由于采高的增大 支架直接支护的岩石顶板变为煤顶 增加了放顶煤工艺 工作面输送机由一部变为两部 顶板压力减弱 来压缓和 因而使工作面顶板管理的重点发生了转变 1 综采放顶煤工艺流程 根据我国近年来在缓斜厚煤层中使用放顶煤采煤法的经验 其工艺流程主要包括采煤机割煤和放顶煤两部分 1 采煤机割煤 采煤机可以从工作面端部或中部斜切进刀 采用双向割煤往返一次进一刀 下行割煤 上行装煤 距滚筒12 15m处推移输送机 完成一个综采循环 根据顶煤放落的难易程度 放顶煤工作在完成一个或几个综采循环以后 在检修班或放顶班进行 2 放顶煤 放顶煤工作多从下部向上部 也可以从上部向下部 逐架或隔一架或隔数架依次进行 一般放顶煤沿工作面全长一次进行完毕即一轮放完 如顶煤较厚 也可以两轮放完 在放煤过程中 如有片帮预兆 要停止放煤 当放煤口出现矸石时 应关闭放煤口 2 综采放顶煤工艺特点 1 适用于厚度5m以上 煤质较软 顶板易垮落的煤层 2 简化巷道布置 减少巷道掘进工作量 3 提高采煤工效 降低吨煤生产费用等 三 思9 P36 38 急倾斜煤层主要开采方法 我国煤矿对急倾斜煤层的开采 使用过多种方法 常见的有 倒台阶采煤法 水平分层采煤法 伪斜掩护支架采煤法等 1 倒台阶采煤法 工作面沿倾斜方向呈倒台阶布置 充分利用工作面长度 使工人在各个台阶阶檐的保护下 多点同时作业 工作面长度一般为40 50m 2 3个台阶组成 台阶长度一般为10 20m 工作面落煤一般用炮采或镐采 沿工作面自溜 经溜煤眼到区段运输巷 用输送机运到采区溜煤眼 下放到采区石门装车外运 工作面长度较短 一般为40 50m 工作面沿倾斜分为2 3个台阶 台阶长度一般为10 20m 一般共有2 4个台阶面 上 下台阶的错距 阶檐宽度 为2 3m 最下一个台阶叫储煤台阶 其斜长4 10m 阶檐较宽3 4m 新鲜风流经行人眼 运料眼 区段运输巷进人采煤工作面 然后经回风巷 采区回风石门排至区段回风平巷 工作面所需的材料 设备一般由回风石门运人 沿回风巷送至工作面 下区段工作面用料 可用运料眼中安装的小绞车提升至区段回风巷道 再送至各采煤工作面 倒台阶采煤法适用于厚度2m以下的煤层开采 它的优点是巷道系统简单 掘进少 采出率高 通风方便等 但是 这种采煤方法具有生产工艺复杂 工作面支护和顶板管理工作量大 操作不便 以及坑木消耗大 安全条件差 工作面难以实现机械化等缺点 因此 近年来它的使用已逐渐减少 2 水平分层采煤法 水平分层采煤法就是把煤层沿水平面划分成若干分层 并在每个分层中布置准备巷道及采煤工作面 然后顺次进行采煤 采煤工作面一般沿走向推进 采落的煤人工攉入附近的小眼 溜到区段运输平巷的输送机上 然后运到采区溜煤眼 下放到采区运输石门内装车运往井底车场 各分层工作面的通风是串联的 在各分层工作面 距分层平巷较远的地点依靠扩散通风 所需支架材料 设备经采区运料眼提到区段回风平巷 再经小眼分送到分层工作面 采区沿倾斜划分为5 6个区段 区段高度一般为15 20m 区段内分层数目为5 7个 分层厚度取决于工作面支架的高度 一般采用2 2 3 0m 如图所示 水平分层采煤法的主要优点是 对煤层地质条件适应性强 能适应煤层倾角和厚度的变化 采出率较高 这种采煤法的主要缺点是 巷道布置和通风系统复杂 巷道掘进量大 采煤工序多 通风 运料困难 工作面劳动强度大 特别是水平分层工作面人工攉煤繁重 产量 效率较低 材料消耗较多 其适用条件是 厚度大于2m的急倾斜煤层 由于倾角 煤厚变化而不适合采用其他采煤法时 可以采用水平分层采煤法 3 伪斜掩护支架采煤法 它是伪倾斜柔性掩护支架的简称 采煤工作面呈直线形 按伪倾斜方向布置 沿走向推进 用柔性掩护支架 钢梁和钢丝绳连接 隔离采空区与采煤空间 工作人员在掩护支架的保护下进行采煤工作 工作面落下的煤 自溜至区段运输平巷 再运至采区溜煤眼在石门装车外运 新鲜风流从采区石门进人 经行人眼 区段运输平巷到采煤工作面 污浊空气从工作面经区段回风巷到采区石门排出 区段高度一般为30m左右 工作面沿煤层伪倾斜布置 当煤层赋存稳定 构造简单时 也可以加大到40 60m 伪斜柔性掩护支架采煤法与水平分层及倒台阶采煤法比较 具有产量高 效率高 工序简单 操作方便 生产安全 掘进工程量小等优点 这种采煤方法的主要缺点是 掩护支架的宽度不能自动调节 难以适应煤层厚度的变化 尽管如此 它仍是目前开采急倾斜煤层的有效方法 当煤层厚度为1 5 6 Om 倾角大于55 煤层比较稳定的条件下 应优先选用伪斜掩护支架采煤法 第三节煤矿矿用产品的安全标志及其识别 一 煤矿矿用产品的特点除具有生产工具的属性外 还要满足适应井下恶劣环境条件的特殊要求 7点 二 执行安全标志管理的煤矿矿用产品的种类电气设备 照明设备 爆炸材料 发爆器 钻孔设备及附件 通信 信号装置 提升 运输设备 动力机车 通风防尘设备 阻燃及抗静电产品 环境 安全 工况监测监控仪器与装备 支护设备 采 掘机械及配套设备 三 煤矿矿用产品安全标志标识的识别看安全标志的尺寸规格 安全标识的颜色 加施位置 谢谢大家 THANKYOU