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1煤矿开采安全课程授课教案备课日期：2013年8月26日班级课时教具上课日期爆破工复训8多媒体2013.8.30课题煤矿开采安全目的要求1、了解煤矿开采的基本安全生产条件与矿井开拓方式，井巷工程施工、支护及维护的安全管理要求。2、掌握常用采煤方法及其回采工艺的安全管理要求与煤矿重大事故抢险救灾处置要求。重点煤矿开采安全管理难点课型公共课教法讲授－提问－－教师总结－讲授教学环节课堂主要教学内容及时间分配1.教学组织2.导入课程3.讲授新课4.课堂小结5.布置作业考勤点名、稳定情结、自我介绍（3分钟）宣布学习要求、导入新课程（3分钟）讲授主课（160分钟）课堂小结（3分钟）提问，布置作业（5分钟）教师：缪恒友2煤矿开采安全本章培训与考核要点：•掌握地质构造对安全生产的影响；•熟悉煤矿开采的基本安全生产条件与矿井开拓方式；•掌握井巷工程施工、支护及维护的安全管理要求；•掌握常用采煤方法及其回采工艺的安全管理要求；•掌握矿井冲击地压与顶板事故防治的安全管理要求及其致因和预防措施；•掌握矿井水害防治的安全管理要求及其致因和预防措施；•掌握矿井热害防治的安全管理要求及其致因和预防措施。第一节煤矿地质与矿图一、煤层的埋藏特征1.煤层的形态与结构煤是由古代植物遗体演变而成的。和其他沉积岩一样，煤在地下通常是层状埋藏的，但由于沉积条件和地壳运动的影响，也有似层状和非似层状煤层。根据夹矸稳定性不同煤层的结构可划分为简单结构煤层复杂结构煤层2.煤层的厚度•煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离。薄煤层：地下开采时厚度1.3m以下的煤层；露天开采时厚度3.5m以下的煤层。中厚煤层：地下开采时厚度1.3~3.5m的煤层；露天开采时厚度3.5~10m的煤层。厚煤层：地下开采时厚度3.5m以上的煤层；露天开采时厚度10m以上的煤层。可采厚度：在目前经济技术条件下，可以开采的煤层厚度。3.煤层的顶、底板岩石•顶板：覆盖在煤层上面的岩层伪顶：直接覆盖在每层之上极易垮塌的薄层岩层，常随采随落。直接顶：能随回柱放顶垮落的岩层。基本顶：位于直接顶之上，抗弯刚度较大，较难垮落的岩层•底板：垫在煤层下面的岩层直接底：煤层之下与煤层直接接触的岩层。基本底：位于直接底之下的岩层。二、地质构造对煤矿安全生产的影响沉积岩层一般都是水平连续的，但由于地壳运动的影响使它位置和形态发生变化。这种变化称为地质构造。一般包括：单斜、褶皱、断裂等构造。1.褶曲对煤矿安全生产的影响•增大开采难度•给顶板管理带来困难•容易引起瓦斯事故3•易发生水灾事故2.断层对煤矿安全生产的影响•断层破坏严重的地段，影响采区的划分及工作面和巷道的布置•断层破坏严重的地段，使工作面布置不规则巷道掘进率增高，还会造成无效进尺•会给支护工作和顶板管理带来困难，还有可能发生冒顶•会引起断层透水事故•在高瓦斯含量煤层中，断层破碎带可能聚集瓦斯，当工作面通过时，易发生瓦斯事故。三、熔岩塌陷对安全生产的影响熔岩塌陷：石灰岩、白云岩等可溶性岩石在地下水的溶蚀作用下产生塌陷的现象。按成因及特征可分为：陷落柱和淤泥带。1.陷落柱及其特征熔岩塌陷体的刨面形态似一锥形柱体所以取名。特征：整体形态是一个上小下大的圆锥体，陷落柱内的岩石碎块棱角显著、形状不规则、排列紊乱。2.淤泥带及其特征岩石的塌陷和水流携带地表泥土一齐填入大型裂缝形成淤泥带。淤泥带的主要特征：大型的淤泥带地表多呈低洼的冲沟，垂直方向表现为上宽下窄的裂隙带，其内有大量的黄泥和碎块岩石。3.判断的标志•岩性标志。断层的地层系统未被打乱，陷落柱地层局部破坏，杂乱无章岩性复杂。•接触带特征。陷落柱的柱壁倾角很陡往往成90°接触面不平整，无擦痕。断层直立情况少常见擦痕。•煤层及顶底板的变化。陷落柱顶底板岩层除裂隙发育外产状无变化。断层附近煤岩层产状变化大。•陷落柱一般上下影响范围较大。通过上下煤层对照能预测其出现的位置和范围。4.陷落柱对煤矿生产安全的影响•陷落柱发育的矿区煤系地层破坏严重煤储量减少。•破坏煤层连续性，给巷道布置、采煤方法的选择造成很多困难。•采煤工作面遇到陷落柱，复杂了生产组织，不利安全生产。•陷落柱穿透含水层时，可将地下水导入井巷，对安全生产威胁极大。四、矿图基础知识（一）地形图地形图：反映地球表面高低起伏的图纸。一般用地形等高线来反映地貌。1.地形等高线基本特征•同一等高线各点高程相等•等高线是一条闭合的曲线•一条等高线不能分叉•等高线越密表示坡度越陡，越稀则越缓，平行则表示坡度相等2.典型地貌的等高线山地盆地山脊山谷（二）煤层底板等高线图煤层底板等高线：煤层底板与有一定高程的水平面相交所得到的交线。4煤层底板等高线图：把上者用标高投影的方法投影到水平面上所得到的图形。1.根据煤层底板等高线图确定煤层的产状2.地质构造在煤层底板等高线图上表现•褶皱断层穹窿盆地（三）矿图的内容及要求•井上、下对照图（1:2000、1:5000）•采掘工程平面图（1:1000、1:2000、1:5000）•通风系统图（1:1000、1:2000、1:5000）•井下避灾路下图•供电系统图和井下电器设备布置图•主要巷道平面布置图（1:1000、1:2000）第二节煤矿开采的基本安全条件与矿井开拓一、煤矿开采的基本条件煤矿生产是一种特殊条件下的作业生产，由于工作场所的特殊性、客观因素的不定性，再加上诸多主观因素的影响，致使生产事故不断的发生。为了保障安全生产应具备以下基本安全生产条件：•矿井应有及时填绘的反映实际情况的各种图纸及规程。•矿井必须有两个独立的能够行人并直达地面安全出口，出口之间距离不得小于30m。•矿井在用巷道净断面能满足安全生产的需要。•采煤工作至少保持2个畅通的安全出口。•矿井每年必须经过瓦斯等级鉴定。•矿井应当具备完整的独立通风系统。•高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井应有瓦斯抽放措施，并装备安全监控系统。•矿井必须实行瓦斯检查制度和矿长、技术负责人瓦斯日报审查签字制度。•矿井有完善的防尘供水系统、防排水系统和火灾防治措施及设施。•矿井应当保证双回路电源线供路。•矿井提升使用矿用提升绞车，并装设齐全的保险装置和深度指示器。•矿井应有完善可靠的通信系统，保持矿内外、井上下和重要场所、主要作业地点通信畅通。•煤矿井下爆破，须按矿井瓦斯等级选用相应的煤矿许用炸药和雷管。•矿井实行入井检身制度，入井人员必须随身携带自救器。•煤矿应当建立应急救援组织。•煤矿应当加强粉尘的检测和防治工作，制定职业危害防治措施，并为从业人员提供符合标准的劳动防护用品。二、矿井开拓方式矿井开拓方式：开拓巷道在井田内的布置形式。通常以井筒形式划分开拓方式为：1.斜井开拓（片盘斜井、集中斜井）2.立井开拓单水平立井多水平上山开拓多水平立井多水平下山开拓立井多水平混合开拓53.平硐开拓（走向、垂直、阶梯）4.综合开拓三、巷道掘进安全管理（一）掘进作业安全管理掘进：在岩（煤）体中，采用一定的手段把岩石（煤）破碎下来，形成地下空间，接着对这个空间进行支护的工作。1.破岩技术（钻眼爆破破岩法、掘进机破岩法）2.掘进施工（主要以钻爆发为主）•平巷施工•斜巷施工•交叉点施工（二）巷道顶板管理•掘进工作面顶板管理的主要内容•根据围岩体的范围及应力分布等诸多因素，选择支护材料形式达到维护巷道目的。•根据围岩稳定性选择合理的施工方法减少对顶板管理的影响。•按作业规程规定控制空顶距离和临时支护长度。•做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作。•巷道掘进期间的顶板管理•敲帮问顶。•控制工作面的空顶距离。•单孔长距离掘进，要经常检查工作面后方支架。•熟悉冒顶原因加强日常检查采取措施预防冒顶。•影响掘进巷道顶板管理的主要工序•合理布置炮眼并正确打眼。•合理选择爆破参数及爆破顺序。•按质量标准规定的要求进行支护。•顶板管理的针对措施•新掘巷道应制定的开口安全措施•沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施•有淋水的工作面顶板管理措施•过断层、裂隙地质构造带的顶板管理措施•《煤矿安全规程》对掘进支护的相关规定第三节煤矿开采安全管理一、开采顺序1.一般开采顺序（采区前进式，区内后退式）2.煤层群开采顺序（下行式、上行式）3.开采顺序的安全管理采用下行式开采时，近距离煤层可上下同采，但上下工作面要有一定的错距。开采急斜煤层时，如果层间距小要考虑上下层之间影响。当上部煤层受压大的情况下考虑采用上下式。6二、采煤的安全管理1.常见采煤方法我国主要是以壁式体系为主的国家，主要有单一走向长壁采煤法、单一倾斜长壁采煤法、放顶煤长壁采煤法和倾斜分层长壁上行充填采煤法；采煤工艺有炮采、普采和综采三种。2.采煤工艺的安全管理炮采：注意各主要工序相互间安排时间与顺序的合理性。普采：注意各工序相互干扰或造成工作面顶板应力叠加。综采：应做到跟机及时移架、超前支护、端头支护。3.《煤矿安全规程》对回采和顶板控制的相互规定4.急倾斜煤层开采•倒台阶采煤法•水平分层和斜切分层采煤法•伪倾斜柔性掩护支架采煤法第四节矿井冲击地压与顶板事故防治一、矿井冲击地压防治按原岩应力分（重力、构造、重力构造中间型）按发生地点分（煤体、围岩）按冲击显现强度分（弹射、矿震、弱冲击、强冲击）按震级强度和抛出的煤量分轻微冲击（抛出煤10t以下、震级里氏1级以下）中等冲击（抛出煤10t～15t、震级里氏1～2级）强烈冲击（抛出煤50t、震级里氏2级以上）1.冲击地压的特征•突然爆发•巨大声响•冲击波强•弹性震动•煤体移动•顶板下沉或底鼓•煤帮抛射性塌落2.防治冲击地压的相关规定•开采冲击地压煤层的煤矿必须有专人负责冲击地压预测预报和防治工作•开采严重冲击地压煤层时，在采空区不得留煤柱。•开采煤层群时，应优先选择无冲击地压或弱冲击地压煤层作为保护层开采。3.冲击地压的防治措施（1）采用正确的开采方法（开采保护层、避免形成孤立煤柱、选择合理的开采方法、合理的巷道布置方式、合理的开采程序）（2）局部卸压措施（煤层注水、钻孔卸压法、震动爆破法、强制放顶）二、矿井顶板事故类型及其危害1.矿井顶板事故分类7顶板事故：在地下采掘过程中，顶板意外冒顶、片帮、煤炮、冲击地压、顶板掉矸而造成的人员伤亡、设备损坏、生产终止等。按冒顶范围分：局部冒顶（1～2人）、大型冒顶（3人以上）按力学原因分：压垮型、推垮型、漏跨型2.矿井顶板事故危害•都会推倒支架、埋压设备，造成停电、停风，给安全管理带来困难。•有时会引起透水事故。•有时会造成瓦斯事故•掘进面发生事故人员被堵或被埋将造成人员伤亡。三、冒顶事故的预兆1.局部冒顶的预兆响声、掉渣、片帮、裂缝、离层、漏顶、瓦斯涌出量增大、顶板淋水增加。2.大面积冒顶的预兆•顶板的预兆（连续发出断裂声或闷雷声、掉渣）•煤帮的预兆（压力增大、煤质变软、钻眼省力）•支架的预兆（木支架压弯折断、金属支柱破顶钻低、顶梁楔子弹出挤出）•瓦斯和水的预兆（瓦斯、水量增加）四、冒顶事故常发的地点及原因（一）采煤工作面局部冒顶事故常发的地点及原因原因：一是直接顶被破坏失去有效支护二是基本顶下沉压迫直接顶破坏工作面支架地点：一是靠煤壁附近二是放顶线附近三是采场两端附近四是地质破坏带附近（二）采煤工作面大面积冒顶事故常发地点及原因1、大面积冒顶事故常发的地点开切眼、地质破坏带、老巷、大倾角、顶板含水2.基本顶来压时的压垮型冒顶发生的条件及原因（1）发生压垮型冒顶事故的一般条件：•直接顶比较薄，冒落后不能充填满采空区。•直接顶上面基本顶厚度小初次来压步距更大。•采煤工作面支柱初撑力低基本顶断裂在煤壁内。（2）基本顶来压时的压垮型冒顶事故的成因：•垮落带基本顶岩块压坏采煤工作面支架致冒顶。•垮落带基本顶岩块冲击压坏采煤工作面支架冒顶。3.厚层难冒顶板大面积冒顶发生的条件与原因一是：顶板大面积悬漏弯曲应力超过强度。二是：采空区近边煤柱上岩层剪应力超过极限强度。4.大面积漏垮型冒顶发生原因由于煤层倾角大，直接顶异常破碎，支护点失效发生局部冒顶，破碎顶板从该点开始沿工作面往上全部漏空。85.复合顶板推垮型冒顶特征与机理推垮型冒顶是指因水平推力作用使工作面支架大量倾斜而造成的冒顶事故。（1）复合顶板的特征：