煤矿生产技术知识培训课件

煤矿生产技术知识韩小刚济矿集团职工培训中心讲课提纲第一章我国煤矿资源现状第二章煤矿地质基础知识第三章井田开拓第四章矿井开拓方式第五章矿山压力及其控制第六章采煤方法第七章井巷掘进第一章中国煤炭资源分布除上海外各省和自治区均有，北部占探明储量的86%，南部占探明储量的14%储量超过了5000亿t的省：新疆、内蒙、山西储量超过1千亿t的省：陕西、宁夏、甘肃、贵州、河北、山东、安徽山东省煤炭储量：已探明储量：311亿吨可采储量：81亿吨经济可采储量：40亿吨维持20年煤与人民生活息息相关人均能耗：每人每年的能源平均消耗量t（人．年）是衡量国家经济发展和人民生活水平的综合指标维持最低生活，需要：0.4t标准煤丰衣足食的现代化生活:1.21.6t标准煤高级现代化生活:23t标准煤。国家美国苏联西德英国法国日本中国世界平均t/P.y12.65.95.75.45.14.51.21.2第二章煤矿地质基础知识第一节地球的结构及地壳的组成一、地球是一个巨大的椭球体，其赤道半径为6378.2km，极半径为6356.8km。地球的南北两半球不对称，南极较北极离地心要近一些，在北极凸出18.9m，在南极凹进25.8m；18.9＋25.8＝44.7m。我们一般只用6371km的平均半径数据。地球的内部结构为一同心状圈层构造，由地心至地表依次分化为地核、地幔、地壳。二、地球的最外层是坚固的外壳，称为地壳，平均厚度约为20km。地壳主要由岩石组成，组成岩石的是矿物，而矿物则是由各种化学元素所组成。因此，在地壳中蕴藏着非常丰富的矿产资源。三、地壳的组成物质（一）元素组成地壳的元素达百余种，但占主要地位的是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢等，而以氧(46.6%)和硅(27.7%)为最多。（二）矿物矿物是地壳中一种或多种元素在各种地质作用下形成的自然产物，具有比较固定的化学成分和一定的物理性质与形态。自然界中已发现的矿物有两千多种，绝大多数呈固态，也有的呈液态（如水、石油和汞等）和气态（如沼气）。但组成岩石的常见矿物并不多，主要的仅20余种。（三）岩石岩石是矿物的集合体，可包含一种或多种矿物。四、地史及地层的概念地球的形成已有四十五亿年以上的历史。为了便于研究，通常根据地壳运动和古生物的发展，将地壳的历史从古到今，划分为太古代、元古代、古生代、中生代和新生代等五个大的时期。为了反映更短的时间间隔内地壳的变化，代以下分为若干纪，纪以下又分为世。代、纪、世是国际统一的划分地质时代的单位。第二节地质作用与岩石分类一、地质作用1、内力地质作用：由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、地表形状发生变化的地质作用。2、外力地质作用：由地球以外的太阳辐射能、日月引力等所引起的地质作用。内力作用地壳运动-地壳变形变位，上升、下降。岩浆活动-有喷出，侵入。变质作用-高温高压作用下的化学变化。地震作用-引起地表形态的变化。外力地质作用风化-岩石在原地遭到日晒、风吹雨打破坏、破碎、分解、融化的过程。剥蚀-以风雨、流水等流动物质为动力，对岩石进行破坏并把破坏的产物剥离开的过程。搬运-风化和剥蚀作用的产物，由风、流水等搬运到别的地方的过程。沉积-被搬运的物质随着搬运力量消失，逐渐在低洼处沉积的过程。固结成岩-松散的沉积物逐步变成坚硬的沉积物的过程。二、岩石的分类自然界的岩石按其生成的原因不同，可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。1、岩浆岩-又称为火成岩，地球内部高温熔融状态的岩浆沿地壳薄弱地带侵入地壳或喷出地表后逐渐冷却、凝固而形成的岩石。主要矿物成分是二氧化硅（石英）。（如花岗岩、玄武岩）2、变质岩-原有岩浆岩、沉积岩或变质岩在地壳中受到高温、高压及化学性质活泼的气体或液体的影响，变成一种新的岩石，称为变质岩。（如石灰岩变成大理岩）3、沉积岩-是在地壳表层环境中形成的岩石。（如砂岩、页岩、石灰岩、煤炭）三、沉积岩的特征煤矿生产中所遇见的岩石90%以上都是沉积岩。1、层状构造及层理-先后沉积的物质因成分、粒度、颜色、形状等方面的差异，沉积岩表现出明显的成层现象，称为层状构造。水平层理波状层理斜层理2、层面结构-在沉积岩层面上保留有自然作用产生的一些痕迹，统称层面构造。如波痕、泥裂等，称为层面结构。四、沉积岩分类和主要沉积岩沉积岩按物质成分和成因可分为：碎屑岩类、粘土岩类、化学岩类和生物化学岩类。煤矿常见的岩石有（1）角砾岩（2）砾岩（3）砂岩（4）粉砂岩（5）泥岩和页岩（6）石灰岩角砾岩砾岩第三节煤的形成及煤系一、煤的形成煤是由地质历史上植物遗体演变而形成的。远在距今约0.03～3.2亿年间，即地质史上称为第三纪、侏罗纪、二迭纪和石炭纪等时代，地球上许多地区布满了湖泊、沼泽，当时气候温暖潮湿，植物生长茂盛。高等植物泥炭褐煤长焰煤不粘煤弱粘煤气煤肥煤焦煤廋煤贫煤无烟煤泥炭化作用（腐泥化）成煤作用煤化作用变质作用低等植物腐泥成岩作用腐泥煤二、煤系的慨念煤系-含煤岩系的简称。一般是按其形成的时代命名的。如石炭二叠纪煤系。煤系的颜色-由植物变炭，以灰色、灰黑色、灰绿色、黄绿色为主。煤系的岩石-粉砂岩、砂岩、泥岩、石灰岩和砾岩层。成煤条件-古植物、气候、地理、环境和地壳运动，有地区性和时间性。三、评价煤质的主要指标水分和灰分、挥发分、固定碳、胶质层厚度、发热量、硫、磷、含矸率第四节煤层结构和埋藏特征一、煤层结构煤层特征主要是指煤层厚度、结构、倾角、稳定性、埋藏深度及顶底板围性质，对开拓方式的确定和采煤方法的选择是重要依据。煤层结构-根据煤层中含有夹矸层数，分为：简单结构煤层-一般没有夹矸或偶有1一2层稳定夹矸。复杂结构煤层-含有很多夹矸层、层位、厚度及岩性变化大。二、煤层的分类1、按厚度划分极薄煤层：0.3-0.5米薄煤层：0.5-1.3米中厚煤层：1.3-3.5米厚煤层：3.5-6米特厚煤层：大于6米。2、按煤层倾角划分近水平煤层：小于5-8度缓倾斜煤层：8-25度倾斜煤层：25-45度急倾斜煤层：大于45度三、煤层的顶板与底板1、煤层的顶板一般分为：伪顶、直接顶、基本顶（老顶）。伪顶：通常为炭质页岩、页岩等组成。直接顶：通常由砂质页岩、泥岩、粉砂岩等组成。基本顶：通常由坚硬的砂岩、砾岩和石灰岩等组成。2、煤层的底板一般分为：直接底、老底。直接底：通常由泥岩、炭质页岩和黏土岩等组成。老底：通常由砂岩、石灰岩等组成。第五节地质构造矿井地质构造是井田边界及其范围内的褶皱、断层、节理和层间滑动等地质构造的统称。一、单斜构造一定范围内煤层或岩层大致向一个方向倾斜这样的构造称为单斜构造。常用产状三要素走向、倾斜、倾角来描述。倾向a-倾角倾角的大小反映了煤层的倾斜程度，倾角的变化范围在0-90度之间。倾角越大开采难度越大。倾斜二、断裂构造断裂构造裂隙断层原生裂隙次生裂隙压力裂隙正断层逆断层平移断层根据断层走向和岩层走向的相对关系走向断层倾向断层斜交断层（一）断层断层是影响矿井安全生产的最主要的地质构造。断层要素：断层面、断盘、断层线（断层交面线）、断距（1）断层面：断层的断裂滑动面称为断层面。走向、倾向、倾角。（2）断盘：位于断层面两侧的岩块称为断盘。（3）断层线和断层交面线：断层线是指断层在地表的出露线，也就是断层面与地面的交线，它反映了断层的延展方向。断层面与岩层面的交线称为交面线。断层面与煤层底板面的交线称煤层交面线，或断煤交线。（4）断距：断距指断层两盘相对错开的距离，包括：真断距、地层断距、铅直断距和水平断距。ab——总断距或真断距hi——地层断距dg——铅直断距或称落差gn——水平断距（二）裂隙裂隙又称为节理，指沿断裂面两侧没有发生明显位移的断裂。三、褶皱构造岩层和煤层在构造应力作用下形成的一系列连续的弯曲称为褶皱构造。每一个单独的弯曲称为褶曲：有2种基本形式:向斜：岩层向下弯曲，核部是老岩层，两翼是新岩层背斜：岩层向上弯曲，核部是新岩层，两翼是老岩层褶曲要素（基本组成部分）：核部、翼部、轴面、枢纽背斜向斜四、陷落柱岩溶陷落柱是煤系地层下部可溶性岩石在地下水和重力作用下所产生的塌陷现象。地形图山头-地形剖面图鞍部地形等高线煤层底板等高线lhtga断层在煤层底板等高线图上的表示第三章井田开拓基本概念：矿床开采分地下开采和露天开采。生产系统-由开采、运输、通风、排水、提升、供电、照明和安全、技术、生产、措施构成。井田-划归一个煤矿开采的范围称井田。矿井-在一个井田上进行开采的煤矿称矿井。井田开拓-矿井主要巷道工程的总体布置和有关参数叫井田开拓。第一节煤田的划分一、煤田划分的步骤煤田-划分为若干个井田-矿井-合并归一个行政机构管理为矿区。二、划分的原则1、合理的技术开采条件-每个井田有合理的边界和尺寸，有足够的储量。2、充分利用自然条件-井下构造，地面建筑设施。3、统筹兼顾全面规划-要考虑井田深部与浅部、大井与小井、新井与老井的关系。浅部建小井。三、井田划分方法1、垂直划分-煤层倾角较小或近水平煤层划分。2、水平划分-煤层倾角较大或及倾斜煤层划分。+652+452+4001矿3矿2矿第二节矿井储量、生产能力和服务年限一、矿井储量矿井储量远景储量工业储量-矿井建设，设计的重要依据。可采储量-工业储量减去固定煤柱损失的部分。回采率-采出煤量与可采煤量的比值称回采率。采区损失-采区煤柱损失和开采损失。回采率的规定厚煤层不低于75%中厚煤层不低于80%薄煤层不低于85%二、矿井生产力1、矿井生产力-一年内生产煤炭的总量，也叫矿井年产量或井型。2、井型的种类大型-120、150、180、240、300、400万吨/年及以上。（其中300万吨/年以上的又称特大型）中型-45、60、90万吨/年。小型-9、15、21、30万吨/年。3、各井型特点大型建井时间长，投资大成本低。小型见煤快，产量低，效率低，不稳定。三、矿井服务年限矿井从投产到报废的开采年限称矿井服务年限。服务年限、生产能力、矿井储量之间关系T=Zk/AKT——矿井设计服务年限，aA—矿井设计生产能力，t/aZk——矿井可采储量，tk—矿井储量备用系数各类井型服务年限:特大型服务70年以上。大型服务60年以上。中型服务50年以上。小型服务年限各省自定。大型第一水平服务年限不低于30a（矿井设计按年工作日300天计算）济宁矿业集团落陵煤矿1970年动工，1977年投产设计生产能力21万t/年济宁市太平煤矿设计生产能力30万t/年矿井井田面积20.5平方公里，为独立井田，煤层赋存平稳，地质储量1.48亿吨，可采储量6000万吨，设计生产能力60万吨/年，服务年限71年。井田地质构造简单，可采煤层厚度10.46米济宁矿业集团阳城煤矿2004年4月动工2007年12月投产设计生产能力180万t/年济宁矿业集团花园煤矿设计生产能力45万t/年井田井田划分为阶段（使用最广泛）井田划分为盘区井田分区域划分阶段内再划分分区式布置（应用最多）分带式布置分段式布置整阶段布置第三节井田再划分关于几个定义1、阶段：在井田范围内，沿煤层倾斜方向按一定标高将井田划分成若干长条，每一个叫阶段。2、水平：一般用水平面作为阶段上、下边界，称作水平。（阶段与阶段之间的水平分界面）3、开采水平：布置有井底车场和主要运输大巷，并担负该水平开采范围内的主要运输任务的水平。4、单水平开拓：当仅设一个开采水平即可开采整个井田范围煤炭时。5、多水平开拓：当设两个及以上开采水平时才能开采整个井田范围煤炭时。一、井田划分为阶段55035015050123h1h2h3以倾斜方向划分。合理阶段垂高为:缓倾斜、倾斜150m-250m急倾斜100m-150m。阶段高度是矿井开拓的重要参数。阶段的走向长等于井田的走向长阶段下部布置运输大巷,阶段上部布置回风大巷井田划分为阶段主井副井风井运输大巷回风大巷阶段二、井田划分为盘区（针对近水平煤层来划分）盘区边界盘区运输巷主运输大巷盘区上盘下盘一般主运输大巷沿走向布置，沿倾向分上盘和下盘，下盘的斜长比上盘短。每个盘区构成独立系统。P1PP324Ppanel三、井田分区域划分副井主井分区界线阶段界线特大型矿井采用区域划分，各分区可同时建井，缩短建井