管理人员采掘培训教案.docx

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管理人员采掘培训教案

采掘培训教案

赵光辉

2011年6月3日

第一节煤矿生产技术

1、煤田开采顺序划分

煤田→矿区→井田→阶段（水平）→采区→采面

煤田：

在一个聚煤区范围内，在同一地史过程中形成具有连续发育的含煤岩系，其分布有规律可循，基本形成一片的区域。

其面积一般为几十到几百平方公里。

矿区：

一般指曾经开采、正在开采或准备开采的含矿地段。

包括若干矿井或露天矿的区域，有完整的生产工艺、地面运输、电力供应、通讯调度、生产管理及生活服务等设施，其范围常视矿床的规模而定。

井田：

划分给一个矿井或几个矿井开采的那一部分煤田叫做井田。

井田内划分为阶段和水平，把井田分成几条，条的走向平行于煤层的走向，每一条那就是一个阶段。

2、矿井开拓方式

按井筒（硐）形式可以分为：

1立井开拓，②斜井开拓，③平硐开拓④综合开拓

按开采水平数目分类：

单水平开拓和多水平开拓

按开采方式可分为：

上山式：

开采水平只开采上山阶段，阶段内一般采用采区式准备。

下山式：

开采水平只开采下山阶段，阶段内一般采用采区式准备。

混合式：

开采水平分别开采上山阶段和下山阶段

按开采水平数目分类：

单水平开拓和多水平开拓

三、矿井巷道分类

1、按服务范围分类

①开拓巷道②准备巷道③回采巷道

2、按倾斜程度分类

①直立巷道②倾斜巷道③水平巷道

3、按围岩性质分类

①煤巷②岩巷③半煤岩巷

开拓巷道：

为井田开拓而开掘的基本巷道。

如井底车场、运输大巷、总回风巷、主石门等。

准备巷道：

为准备采区而掘进的主要巷道。

如采区上、下山,采区车场等。

回采巷道：

形成采煤工作面及为其服务的巷道。

如开切眼、工作面运输巷、工作面回风巷等。

直立巷道：

巷道的长轴线与水平面垂直如立井。

水平巷道：

巷道的长轴线与水平面近似平行如如平硐。

倾斜巷道：

巷道的长轴线与水平面呈一定角度，如作用与立井和平硐相同，与地面直接连通的倾斜巷道——斜井。

煤巷：

沿煤层掘进的巷道，在掘进断面中，煤层占了4/5（包括4/5在内）称煤巷。

半煤岩巷：

在巷道掘进过程中既有煤巷由有岩巷，当岩巷占掘进断面面积1/5——4/5时称半煤岩巷。

（一）伪顶

⏹位于煤层之上，由泥岩或页岩组成，厚度0.3米左右

⏹一般随采随落，较厚时需要托伪顶开采，对煤质有一定影响

⏹部分煤层无伪顶

（二）直接顶

⏹直接顶是维护作业空间所支撑的主要对象

⏹直接顶位于伪顶或煤层之上，由页岩或砂质页岩组成，厚度几米至十几米不等

⏹直接顶的稳定性对安全生产和支护方式的选择影响很大

⏹井下局部冒顶多为直接顶垮落

⏹直接顶的完整程度取决于两个因素：

1、岩石性质2、层理发育程度

（三）老顶

⏹老顶位于直接顶之上，由砂岩或石灰岩组成，厚度几米至几十米不等

⏹老顶对采煤工作面安全生产影响很大，其断裂垮落会造成长壁采煤工作面的初次来压和周期来压，易造成采煤工作面的大面积冒顶

煤层按倾斜程度分类：

①近水平煤层：

<8°

②缓倾斜煤层：

8°—25°

③倾斜煤层：

25°—45°

④急倾斜煤层：

>45°

煤层按厚度分类：

①薄煤层：

<1.3m

②中厚煤层：

1.3m—3.5m

③厚煤层：

>3.5m

五、回采率的规定

⏹采区回采率：

厚煤层0.75

中厚煤层0.8

薄煤层0.85

⏹采面回采率：

厚煤层0.93

中厚煤层0.95

薄煤层0.97

第二节开采方法

采煤方法：

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。

不同的配合就构成了多种多样的采煤方法。

采煤工艺：

采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。

一、采煤工艺

•采煤工艺：

采煤工作面落煤、装煤、运煤、顶板、支护、采空区处理五大工序。

•采煤工艺的选择应考虑地质、技术、经济等因素

•常见的采煤工艺有三种：

1、爆炮采煤

2、普通机械化采煤

3、综合机械化采煤

直接进行采掘的煤层暴露面叫煤壁。

用来直接大量采取煤炭的场所，称为采场。

采煤工作面：

在采场内进行回采的煤壁，称为采煤工作面（也称回采工作面）。

实际工作中，采煤工作面与采场是同义语。

回采工作

在采场内，采取煤炭所进行的一系列工作，称为回采工作。

采煤五大法：

破、装、运、支、塌。

三、何为三下一上开采

⏹三下一上开采：

⏹三下指

（1）水体下特殊开采技术。

其中水体包括：

地表明水体，如江河、湖海、水库等；松散层含水体，如第三、四纪松散层中的水体和基岩含水体，如砂岩、石灰岩含水层。

⏹

（2）建筑物下特殊开采技术。

如城镇建筑物、民房、工农业建筑、公路、桥梁等。

⏹（3）铁路下特殊开采技术。

如国家级铁路、矿区专用铁路等。

⏹一上：

指承压含水层上的煤层的开采。

四、什么是直接顶初次垮落

⏹长壁工作面从开切眼开始采煤后，直接顶跨度不断增加，其弯曲下沉也不断增加。

一般在直接顶跨距达6-20米后，直接顶第一次冒落。

当直接顶冒落高度达1m以上、冒落长度达工作面长度一半以上时，就叫做直接顶初次跨落。

⏹直接顶初次跨落时自开切眼到支架后排放顶线的距离叫做初次跨落步距。

⏹直接顶初次跨落又称工作面初次放顶，直接顶初次跨落步距是衡量顶板完整度的重要指标。

工作面初次放顶是防治顶板灾害的关键时期。

五、老顶初次来压

⏹随工作面的推进，直接顶初次跨落后，直接顶冒落高度不能填满采空区空间，老顶把自身及上位岩层的重量都加到工作面周围的没柱上，工作面支架感觉不到老顶的压力。

但随工作面的推进，老顶弯曲下沉，当达到极限跨度时，就断裂下沉，这是工作面顶板下沉加快，煤壁片帮严重，支柱受压增大，甚至发生顶板台阶下沉，这就是工作面开切眼以来老顶第一次断裂，是工作面承受较大的载荷或冲击载荷，这种矿山压力显现叫做老顶初次来压。

⏹老顶初次来压时，有开切眼到工作面煤壁的距离，叫老顶的初次来压步距，一般为20——30米

⏹老顶初次来压对工作面顶板压力影响甚大，必须制定专门的防治顶板灾害措施。

六、老顶周期来压

⏹老顶初次来压后，随工作面的继续推进，老顶呈周期性折断下沉，工作面周期性出现顶板下沉加快、煤壁片帮严重、支柱受力增大，以及顶板台阶下沉。

这种由于老顶周期性断裂引起的矿山压力显现叫老顶周期来压。

⏹相邻两次老顶周期来压的平均距离，即老顶周期折断的平均距离值叫老顶周期来压步距。

七、老顶来压的规律

⏹老顶来压步距与顶板岩性、厚度、构造有关

⏹老顶来压步距与支护形成无明显关系

⏹老顶初次来压步距﹥周期来压步距

⏹老顶初次来压显现﹥周期来压显现

⏹老顶来压显现时间：

2～3天

八、老顶来压的预兆

⏹1、顶板急剧下沉

⏹2、支架压力明显增加

⏹3、煤壁片帮严重

⏹4、老塘传出闷雷声，伴有急风并扬起大量煤尘

九、老顶来压的防范措施

⏹1、掌握基本顶来压步距

⏹2、提高支护质量

⏹3、采用特殊支护

⏹4、加快推进速度

⏹5、必要时强制放顶

十、采煤工作面局部冒顶的原因

⏹采空区顶板垮落不及时，悬顶面积大

⏹放炮崩倒支柱

⏹回柱顺序不合理

⏹支护质量差

⏹上、下出口控顶面积大

⏹顶板存在裂隙等构造

⏹突然出现断层等未预见的构造

⏹落煤后支护不及时

⏹端面距过大

十一、采煤工作面局部冒顶的防治措施

⏹合理确定支护方式

⏹及时支护顶板

⏹控制煤墙片帮

⏹提高支柱初撑力

⏹合理布置炮眼，控制装药量

⏹增设特殊支护

⏹回柱顺序要合理

⏹坚持正规循环

⏹严把质量验收关

⏹严格执行各项规章制度

十二、工作面冒顶的预兆有哪些

⏹支架出现断裂的壁裂声，出现拆梁断柱，采空区内顶板发生断裂的闷雷声；顶板掉渣、裂缝，片帮、脱层、漏顶等现象。

十三、采煤工作面大冒顶的地点和原因

1、采面易发生大冒顶的地点

⏹切眼处

⏹老巷附近

⏹大倾角地段

⏹地质构造带

⏹含水层顶板

⏹上下出口

2、采面大冒顶的原因

⏹支架支护强度低

⏹煤层倾角大

⏹存在复合顶板

⏹顶板十分坚硬

⏹初次来压和周期来压

十四、煤壁片帮的防治

⏹顶板压力大，煤壁压酥发生片帮

⏹采高大、煤质松软、来压明显的采面更容易片帮

⏹片帮后果：

一是引发冒顶，二是伤人

⏹防治煤壁片帮的措施如下：

①煤壁采齐采直

②不留大伞檐

③提高支柱初撑力

④增设贴帮柱或壁帮板

⑤合理布置炮眼，控制装药量

⑥化学药卷凝固煤壁

第三节、巷道支护

巷道支护理论

⏹由于巷道开挖及煤体回采的影响，引起周围岩层中出现应力重分布，其结果导致应力在岩体中出现了局部高应力区。

它直接影响着巷道支护方案的选择。

⏹随着煤炭的不断开采，浅部、易开采的煤层已所剩无几，目前我国主要产煤矿区中，除神府煤田及山西的个别矿区外，大部分地区均已开采深部煤层或地质条件较复杂、地应力较大、较难以开采的煤层。

这样就给井下巷道维护带来更高的要求，传统的巷道支护如棚式支护、砌碹支护等方式已不能满足煤炭安全生产的要求。

一、目前常用的支护方式

由于巷道的开挖形成空洞，破坏了原岩体中的原有的应力状态，巷道周边由原来的三向应力状态变成了两向应力状态，从而出现了应力重分布与应力集中现象，这二者导致了在岩体中分别出现了较大的剪应力和拉应力的出现，并使岩体向巷道内移动，若不进行及时的支护，巷道会产生严重变形，影响到其使用功能，更为严重的是由于岩体中构造复杂，节理裂隙发育，当变形量达到一定程度后就会产生冒顶片帮等事故，严重影响着煤矿的安全生产。

目前巷道支护方式主要有：

⏹1、掘进工序：

破岩、装岩、运输、支护及排水、通风、铺轨、水沟铺设等

⏹2、破岩方法：

①钻眼爆破②机械截割

⏹3、巷道支护：

⏹根据支护材料不同巷道支护方式分类如下：

⏹①棚式支护（木支护，混凝土支架，金属支架等，其中金属支架又有普通金属支架及可缩性金属支架。

）这类支护方式主要用于矩形及梯形巷道。

⏹②砌碹支护：

料石砌碹，现浇混凝土。

⏹③锚喷支护：

锚杆支护、喷射砼支护、锚喷联合支护、锚喷支护＋（网、钢带、梯子梁等）联合支护。

⏹④锚杆（锚索锚网）安全、经济、省力、快速，

锚杆支护是先进的支护方式，是巷道支护技术的发展方向前两类支护方式均属被动支护，锚喷支护则为主动支护方式，能充分利用围岩自身的承载能力

二、锚喷支护

⏹1.喷射砼支护原理

⏹

（1）封闭围岩，防止围岩风化作用

⏹

（2）补强围岩　　喷射砼具有较高的速度喷射至岩面，其浆体充入岩体表面裂隙中，使得岩体的整体强度得到提高。

⏹（3）改善围岩应力状态　　巷道开挖后岩体变形二向应力状态，而喷射砼支护后由于其具有一定的强度，使围岩由二向应力状态变为三向应力状态，围岩承载能力得到提高。

⏹（4）组合拱作用喷射砼与围岩经裂隙而相互咬合而形成组合拱共同承载。

⏹（5）柔性支护结构　喷射砼厚度较小，具有一定的变形能力，在围岩应力较大时可产生一定的变形，以释放围岩应力，从而取得较好的支护效果。

三、巷道冒顶的原因及防治措施

巷道冒顶的原因

•支护方式选择不当

•巷道布置位置不合理

•交岔等处断面过大

•顶板支护不及时

•支架支设质量差

•地质构造因素影响

•冲击波等外力作用

巷道冒顶的防治措施

•及时支护顶板，严禁空顶作业

•提高支护质量，增强支架稳定性

•严格操作规程

•合理布置爆眼，控制装药量

•顶帮背严背实

•开岔口选择岩性较好的位置

•加大锚杆支护深度和密度

四、冒顶前的预兆

⏹响声、裂隙、离层、掉矸、片帮、支架突然严重变形、瓦斯涌出突然增大、淋水加大等。

五、顶板事故特点

•顶板事故——井下采掘生产过程中发生的意外冒顶、片帮、掉矸造成的人员伤害或

财产损失

•顶板事故的特点：

①突发性

②破坏性

③灾难性

④继发性

六、掘进工作面冒顶的防治？

⏹①坚持敲帮问顶制度。

②检查工作地点支架架设质量。

发现不合格支架，必须先处理后施工。

③严格控制巷道掘进迎头的空顶面积。

背顶封帮要严实，切忌虚设。

④加强对巷道迎头附近围岩稳定状况的观察。

⑤掘进工作面放炮崩倒的棚子应由外向里逐架扶正背牢。

⑥严格按照安全技术措施施工。

七、顶板事故分类

•顶板事故分两类：

巷道顶板事故和采面顶板事故

•巷道顶板事故按事故发生地点分类：

①掘进工作面顶板事故

②巷道交岔点顶板事故

•采面顶板事故按冒顶范围分类：

①局部冒顶事故②大面积冒顶事故

•采面顶板事故按受力原因分类：

①压垮型②推垮型③漏垮型

八、矿山压力及矿山压力显现

⏹矿山压力——采掘后煤层上覆岩体在运动过程中对支架和围岩产生的作用力

⏹矿山压力显现——在矿山压力作用下支架和围岩产生的受力现象

⏹矿山压力显现是矿山压力作用的结果和外部表现

⏹矿山压力的存在是绝对的、是不可控制的

⏹矿山压力显现是相对的、在一定条件下是可控制的

⏹矿山压力显现和矿山压力大小并不一定成比例

九、影响矿山压力显现的因素

⏹1、岩石性质

⏹2、开采深度

⏹3、煤层倾角

⏹4、地质构造

⏹5、巷道布置

⏹6、开采顺序

⏹7、支护方式

⏹8、回采高度

⏹9、控顶距离

⏹10、推进速度

十、顶板压力的一般规律

•1、巷道断面越宽，顶板压力越大

•2、空顶时间越长，顶板压力越大

•3、护巷煤柱越小，顶板压力越大

•4、地质构造越多，顶板压力越大

十一、冒顶处理及巷道维修的一般原则

•先外后里

•先支后拆

•先下后上

•先近后远

•先顶后帮

第四节、质量标准化

⏹1、采煤工作面底板松软时怎么办？

⏹支柱要穿柱鞋，其钻底量要小于100mm。

⏹2、采煤工作面液压支架有何规定？

⏹液压支架顶梁与顶板要保持平行支护，其最大仰角要小于7度，液压支架之间不能有明显错架，支架不挤、不咬，架间空隙不得大于200mm。

液压支架初撑力不低于规定值80%。

⏹3、采煤工作面上下顺槽超前支护有何规定？

⏹上下顺槽煤壁超前20米（距煤壁10米范围内打双排柱，10―20米范围内打单排柱。

）范围内支架必须加强支护并且完整无缺，炮采高度不低于1.6米，综采不低于1.8米，人行道不低于0.7m。

⏹4、采煤工作面支柱初撑力有何规定？

⏹单体液压支柱工作面采用阻力测定仪测定，不低于90KN（11.4KPa），超前支护不低于50KN（6.3KPa）。

⏹5、什么叫迎山角，有何规定？

⏹在倾斜的采掘工作面，棚腿中心线与顶底板垂线之间向上偏的夹角，叫做迎山角，一般为6～8度迎1度。

⏹6、掘进工作面放炮多少米范围内加强支护？

⏹掘进工作面严禁空顶作业，放炮前靠近迎头10m以内的支护必须进行加固。

⏹7、采掘工作面温度有何规定？

⏹生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26°C，超过30°C时，必须停止作业。

⏹8、锚杆安装前有何规定？

⏹应先检查锚杆孔布置形式、孔距、深度、以及锚杆部件是否符合作业规程要求，不符合规定的要进行处理及更换。

⏹9、什么叫锚网喷支护？

⏹联合使用锚杆和金属网加喷混凝土或喷浆的支护。

⏹10、什么叫石门?

⏹与煤层走向正交或斜交的岩石水平巷道。

⏹11、光面爆破的标准是什么？

⏹1、眼痕率：

硬岩不小于80％，中硬岩不小于60％。

2、软岩巷道，周边成型应符合设计轮廓。

3、两炮的衔接台阶尺寸：

眼深小于3m，不得大于150mm，眼深为5m时，不得大于250mm。

4、岩面不应有明显的炮震裂缝。

⏹12、采煤安全质量标准化矿井必须具备的条件？

⏹①采煤工作面回收率达到规定要求；②考核期内采煤工作面无一次3人及以上直接责任的死亡事故③检查资料齐全a由每月检查记录b资料保持原始性、真实性、不得有虚假。

13、采煤质量标准化月度得分和年度得分如何计算？

⏹月度矿井采煤安全质量标准化得分＝各采煤工作面得分之和/采煤工作面个数。

⏹年度矿井采煤安全质量标准化得分＝年度内各月采煤安全质量标准化得分之和/12（个月）。

14、采煤安全质量标准化分几大项，是什么？

⏹分十项分别为1质量管理工作。

2顶板管理。

3工作面支护。

4安全出口与端头支架。

5回柱放顶。

6煤壁机道。

7两巷与文明生产。

8假顶和煤炭回收。

9机电管理。

10安全管理。

15、采煤工作面泵压系统是怎么规定的？

⏹1）泵站和泵压系统完好不漏液。

⏹2）压力≥18Mpa（综采≥30Mpa）

⏹3）乳化液浓度不低于2%--3%（综采3%--5%）

⏹4）有现场检查手段。

⏹16、采煤工作面上下两巷文明生产是怎么规定的？

⏹1）巷道无积水，长5米，深0.1米。

2）无浮碴、杂物。

3）材料、设备摆放整齐并有标志牌。

⏹17、安全质量标准化对工作面煤壁伞檐有什么要求？

⏹煤壁伞檐长度超过1米时，其最大突出部分薄煤层不超过150mm，中厚以上煤层不超过200mm。

煤壁伞檐长度在1米以下时，伞檐最大突出部分薄煤层不超过200mm，中厚以上煤层不超过250mm。

⏹18、全部跨落法管理顶板，采空区冒落有何要求？

⏹采空区冒落高度普遍不小于1.5倍的采高，局部悬顶和冒落高度不充分时（2*5）平方必须采取加强支护和强制放顶。

⏹19、工作面控顶范围内，顶底板移近量按采高小于等于每米100mm计算。

⏹20、井巷工程质量检验评定分那几个等级，哪几项?

⏹分项工程，分部工程和单项工程均分为“合格”和“优良”两个等级。

⏹21、背板安设应符合哪些规定？

⏹合格：

80%以上的背板背紧背牢，背板排列位置和数量基本符合设计要求。

优良：

全部背板背紧背牢，背板排列位置和数量均符合设计要求。

⏹22、掘进工作面悬挂的三图一表？

⏹施工断面图、炮眼布置三视图、避灾路线图和爆破说明书。

⏹23、水平巷道支架的前倾、后仰应符合什么规定？

如何检验？

⏹合格：

偏差±1°（1m垂线不大于17mm）优良：

偏差±0.5°（1m垂线不大于9mm）

⏹检验方法：

在立柱前侧面或后侧面挂1m垂线，在底板水平上量测垂点与立柱前侧面或后侧面间的距离。