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培训机构教师授课教案首页用纸授课日期每周二上午审阅人授课班全员脱产培训授课课题煤矿生产技术学时1教学目的与要求了解煤矿生产技术、常见的采煤方法种类，掌握顶板管理及事故预防和治理的基本知识、强化学员煤矿安全生产意识，严格执行安全生产方面的各项制度。教学重点顶板控制教学难点爆破安全授课方法讲授、幻灯片演示、视频演示教学仪器板书、投影仪教学过程、内容分析、授课提纲附记1、组织教学：上课、考勤、讲课2、复习旧课3、讲授新课：1、矿井地质2、生产系统3、顶板控制4、顶板事故发生的预兆5、顶板灾害预防与治理6、事故案例一、单选题：1、巷道支承压力是由于（A）。A：开掘后自然形成的B：支护引起的C：岩体内固有的2、厚度为1.3-3.5米的煤层称（B）。A：薄煤层B：中厚煤层C：厚煤层3、煤层顶板悬露时间越长，煤层顶板压力（B）。A：不变B:越大C：越小二、多选题：1、煤层的厚度指煤层顶底板之间的垂直距离，根据开采技术特点，煤层按厚度分为（ABC）。A：薄煤层B：中厚煤层C：厚煤层D：夹矸层2、煤层之上的岩层称为煤层顶板，根据岩性、厚度及采煤过程中垮落的难易程度分为（ABC）。A：伪顶B：直接顶C：老顶D：假顶3、井工矿井生产系统一般都分为那些（ABCD）A：煤矿运输、提升系统B：通风系统C：供电系统D：供、排水系统三、判断题：1、处理冒顶事故时，始终要有专人检查瓦斯、水和监视顶板变化情况，发现异常，要立即撤出人员，避免处理事故人员受伤。（√）2、对局部冒落及浮石可以不必重视。（×）3、顶板管理中，要严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时采取临时支护措施，严禁空顶作业。（√）煤矿生产技术1、矿井地质一、煤的形成及埋藏特征（一）、煤的形成煤是一种可燃烧的“石头”。它是由古生物遗体沉积在沼泽环境后，在高温、高压条件下再经过一系列物理变化和化学变化而生成的。煤的形成可分成两个阶段：1、泥炭化阶段古生物遗体被搬运到地表较低的湖泊沼泽环境中沉积。由于被水淹没、浸泡、大大地减少了与空气中氧气的接触，在厌氧细菌的分解活动下逐渐形成泥炭。2、成煤阶段当泥炭形成后，由于地壳继续发生沉降，泥炭层很快被其它沉积物所掩盖。这样，泥炭才能保存下来。随着地壳的进一步沉降，泥炭层下降到地下较深的地方，它上面覆盖的沉积物愈来愈厚。在压力和地温的共同作用下，原来疏松、多水的泥炭爱到紧压、脱水、胶结、聚合、体积大大缩小，结果地壳变成最初的煤——褐煤。（二）煤的埋藏特征煤层是我们的开采对象，我们最关心的是煤层的埋藏特征。煤层埋藏特征包括煤层的厚度、结构、倾角及稳定性等，这些特征和我们的采煤方法及安全有很大的关系。1、煤层的结构根据煤层中有无较稳定的矸石层，可将煤分为两类，即简单结构和复杂结构层。（1）简单结构层。这类煤层中没有呈层状出现的稳定的矸石层，但仍然可能夹有较少的矿物质或结核。简单结构煤层反映出当初形成时，沼泽中植物遗体的沉积基本上上连续的。（2）复杂结构层。复杂结构煤层中常含有较稳定的夹石层，少则一层，多则几层。简单结构煤层反映出当初形成时泥炭沉积曾为间歇性，即在泥炭沉积又沉积了泥砂，再后来又沉积了泥炭，而沉积的泥砂则形成夹矸。煤层夹矸的层数多、厚度大，则影响采煤工作面采煤机割煤，也会影响煤的质量。2、煤层的厚度煤层的厚度指煤层顶底板之间的垂直距离。根据开采技术特点，煤层按厚度分为以下3类：薄煤层1.3m中厚煤层1.3m～3.5m厚煤层3.5m3、煤层的倾角煤层的倾角是指煤层相对水平面的夹角。根据倾角大小将煤层分为以下4类：近水平煤层8°缓倾斜煤层8°～25°倾斜煤层25°～45°急倾斜煤层45°4、煤层的稳定性任何煤层的厚度，实际上都是变化的，有时厚有时薄，甚至尖灭。根据厚度变化情况可将煤层分为下列四类：（1）稳定煤层。这种煤层在整个矿井开采范围内厚度均大于最小可采厚度，且厚度的变化有一定的规律性。（2）较稳定煤层。在矿井开采范围内绝大多数煤层基本上可采，而只有局部煤层不可采。（3）不稳定煤层。这样的煤层厚度变化很大，有薄有厚，甚至尖灭。经常出现不可采区域。（4）极不稳定煤层。煤层常驻呈鸡窝状，断断续续分布，在井田范围内仅局部可采。二、地质构造煤层在形成时，一般是水平或近水平的，在一定的范围内是连续完整的。但是，后来长期的地质历史中，地壳发生了各种运动，使煤层的空间形态发生了变化。我们把由地壳运动而造成的岩层的空间形态叫地质构造。在矿井范围内，地质构造是多种多样的。简单概括起来可分为三种基本构造类型，即单斜构造、褶皱构造和断裂构造。（一）单斜构造煤层产状包括煤层以下三方面：（1）走向倾斜煤（岩）层层面与水平面的交线称为走向线。走向线的方向代表煤层的走向。（2）倾向在煤层层面上和走向线垂直向下的线叫倾斜线。倾斜线在水平面上的投影线代表煤层的倾向。（3）倾角煤层倾斜线和水平面的夹角叫煤层的倾角。在一个井田范围内，煤层大致向同一方向倾斜，称为单斜构造。（二）褶皱构造当水平煤层受到水平方向的挤压力后，煤层产生弯曲，但没有丧失其原有的连续性。这种构造叫褶皱构造。褶皱构造有以下两种：（1）背斜在形态上是一个中间向上凸起的弯曲，煤层从中心向两侧倾斜。（2）向斜在形态上是一个中间向下凹去的弯曲，煤层从两面侧向中心倾斜。（三）断裂构造当煤层受力后，作用力超过煤层的强度，煤层所产生的错位、断裂叫断层。断裂后，如果两侧煤层没有明显的位移叫作裂隙；如果发后了明显的位移则叫做断层。（1）裂隙。煤层受到作用力后，发生断裂但没有明显的位移，只是产生了许多裂缝，导致煤层破碎。（2）断层。断裂出现后，煤层则完全丧失了原来的连续性和完整性。根据断裂后煤层的形态，可将断层分为（1）正断层（2）逆断层（3）平推断层三种。（四）陷落柱在煤层底板以下的石灰岩中，由于酸性水的作用会形成许多溶洞。而且随酸性水的不断补给，溶洞不断增大。最后导致其上部岩层的整体陷落，形成一个下部大，上部小的破碎柱体叫陷落柱。2、矿井生产系统一、煤矿运输、提升系统1、运煤系统2、排矸系统3、材料运输系统二、通风系统矿井通风系统是煤矿井下生产中最重要的系统。通风系统合理、正常运行，才能保证井下有毒气体的稀释和排放，才能保证人员呼吸所需的新鲜空气，才能创造井下良好的气候条件。否则，就无法生产。三、供电系统供电系统是给矿井提供动力的系统。由于煤矿企业的特殊性，对矿井的供电系统要求绝对可靠，不能出现随意断电事故。为了保证可靠供电，要求必须有双回路电源，同时保证矿井供电。如果一路电出故障，另一路电必须立即供电。否则，就会发生重大事故。四、供、排水系统煤矿井下生产要洒水灭尘、液压设备需要水、井下防灭火需要水。所以，必须向井下供水。另处，矿井水必须排到地面，否则会淹没采掘工作面。为此，矿井都建有供、排水系统。1、矿井供水系统矿井地面蓄水池通过管道→井筒→井底车场→水平运输大巷→采区上（下）山→区段集中巷→工作面两巷。在供水管道系统中，有大巷洒水、喷雾、防尘水幕。煤的各个转载点都有洒水灭尘喷雾装置，采掘工作面机械设备供电系统等。2、矿井排水系统矿井水主要来自于地下含水层水、顶底板水、断层水、采空区水及地表水的补给。在生产中必须排到地面。为了排出矿井水，矿井一般都在井底车场处设有专门的水仓及主水泵房。主水泵房一般都有两个，其中一个储水、一个清理。水仓中的水则是由水平大巷的水沟流入的。在水平运输大巷行人道一侧挖有水沟，水会流向井底车场方向。排水沟需要经常清理，保证水的顺利流动。除矿井大的排水系统处，井下采掘工作面有时积水无法自动流出，还需要安装水泵排出。根据水量随时开动水泵排水。五、其它系统1、瓦斯监控及抽放系统2、注氮防灭火系统3、通信系统4、压风系统3、顶板控制第一节顶底板分类A、顶板：位于煤层上履的岩层称为煤层顶板，根据岩性、厚度及采煤过程中垮落的难易程度分为伪顶、直接顶、老顶（又称基本顶）3种类型。1、伪顶：是指直接位于煤层之上的一层炭质泥岩，一般为几厘米到十几厘米，稳定性差，对顶板管理影响不大，一般不需维护，往往随采随落，会增加灰份，对煤质有一定影响。2、直接顶：是指在伪顶之上相对稳定的砂岩、粉砂岩、泥岩岩层。该层厚度大，可达几米到几十米，强度较大，一般不会随时垮落，在采煤过程中，是顶板管理的重要部位。3、老顶：是指位于直接顶以上岩层，多为厚度较大、较稳定的粗砂岩、砾岩或石灰岩，一般不易垮落，常会有缓慢变形。B、底板：位于煤层之下的岩层，称之为底板。分为直接底和老底。1、直接底：是指直接位于煤层之下的岩层，一般有泥岩组成，常见有植物根部化石，其主要特点为遇水容易膨胀，引起底鼓，破坏运输轨道或支架。2、老底：指位于直接底以下的厚层砂岩或石灰岩。该层一般厚度大，岩性强度大，岩层稳定，永久性的运输巷一般都布置在该层中。第二节顶板压力的一般规律1、顶板暴露面积越大，压力也越大。这是因为工作面暴露的顶板象悬臂梁一样，压力随悬臂的长度增加而增加。2、顶板悬露时间越长，压力越大。这是因为，顶板悬露时间越长，下沉量就越大，便发生严重的破碎，顶板压力也就显著的增加。3、顶板越松软、破碎，压力越大。这是因为松软破碎的顶板失去了自己原有的抗压性能。全部顶板都承担在支架上。4、巷道越宽，顶板压力越大。根据测定计算，顶压与巷道宽度的平方成正比。也就是说，巷道加宽一倍，顶板压力会期增加四倍。5、护巷煤柱越小，巷道所承受的压力越大。这是因为采空区的集中盘压都在两帮煤柱上，煤柱越小巷道所受集中压力就越大。如果是无煤柱开采，那就另当别论。6、巷道交叉点越多，在一般情况下顶板压力越大。这是由于交叉点（如五岔口、十字口、丁字口、马头门等地点），多方面集中盘压所引起的。7、工作面初次来压与周期来压期间顶板压力增大。当老顶第一次悬露达到极限跨距，发生失稳断裂而产生的工作面顶板大规模来压，称为老顶的初次来压，老顶初次来压一般比较突然；老顶初次来压后，随着工作面的继续推进，老顶岩梁周期性折断下沉，即每推进一定的距离，工作面周期性地出现顶板压力增大的现象，叫做老顶的周期来压。8、工作面推进时，工作面超前20米范围内顶板压力较大。切巷形成后切行内压力较小，工作面前方应力集中形成增压区，这一现象在巷道端头和超前支护段表现尤为明显。第三节顶板事故常见发生地点掘进头、巷道交叉点、维修巷道处、支架间隙、工作面端头、工作面上下安全出口、煤壁侧、工作面超前支护段、断层等地质构造带、采空区或老巷段。第四节顶板事故常用的分类方法1、按范围分：局部冒顶、大型冒顶。2、按力学原因分：压垮型、漏垮型、推垮型。4、顶板事故发生的预兆1、发出响声。岩层下沉断裂，顶板压力急剧加大时，木支架会发出劈裂声，紧接着出现折梁断柱现象；金属支柱的活柱急速下缩，也发出很大声响。2、掉渣。顶板严重破裂时，出现顶板掉渣，掉渣越多，说明顶板压力越大。3、片帮煤增多。因煤壁所受压力增加，变得松软，片帮煤比平时要多。4、顶板裂缝。顶板有裂缝并张开，裂缝增多。5、顶板出现离层。检查顶板要用“问顶”的方法，俗称“敲帮问顶”。如果声音清脆表明顶板完好；顶板发出“空空”的响声，说明上下岩层之间已经脱离。6、漏顶。大冒顶前，破碎的伪顶或直接顶有时会因背顶不严和支架不牢固出现漏顶现象，形成棚顶托空，支架松动而造成冒顶。7、有淋水。顶板的淋水量有明显增加。8、瓦斯涌出量增加，含瓦斯煤层顶板冒落前瓦斯涌出量会突然增大。5、顶板事故的原因及预防处理顶板事故冒大多为局部片帮冒顶，大面积冒顶及片帮事故相对较少，引发冒顶片帮事故的原因主要有：1、地质条件不好：工作面及巷道遇断层、褶曲等构造时岩层破碎，在其交界处易产生塌冒。2、设计不合理：巷道位置选择不当，水文地质资料不明确，支护形式不合理，不足以承受压力等。3、施工不合理、顶板管理不善：对巷道过断层、破碎带缺乏准备，施工措施不当或错误，围岩暴露时间过长，造成松动，引起塌冒；不按作业规程要求架设，忽视质量，使支架不能发挥作用，支架失稳引起塌冒；工作面空顶距离过长，临时支护失效；在松软层中施工，炸药量使用过多，破坏了围岩的稳定性；不进行工作面敲帮问顶工作，对检查和处理浮石重视不够、不及时