煤矿生产知识教案Word格式文档下载.docx

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植物遗体在沼泽中被水淹没后隔绝了氧气，在缺氧的条件下，由于厌氧细菌的作用，植物遗体经过复杂的生物化学变。

化，分解产生二氧化碳和沼气等气体逸散出去，剩下的形成褐色多水疏松的物质，即为泥炭。

第二阶段：

煤化阶段，即由泥炭变成褐煤的阶段。

由于地壳缓慢下沉，泥炭不断堆积而形成泥炭层，并且被泥沙等物质层层覆盖掩埋。

在上覆逐渐加厚的泥沙沉积物的压力和地热作用下，泥炭层逐渐被压紧、失去水分并致密起来，体积缩小，密度和硬度增加，氢、氧含量进一步减少，含碳量相对增加而形成褐煤。

第三阶段：

变质阶段，即由褐煤变成烟煤和无烟煤的阶段。

随着地壳的运动和下沉，上层覆盖物加厚，褐煤在地壳深处进一步受温度和压力的作用，逐渐变质形成烟煤。

烟煤继续变质，就形成无烟煤。

我国的主要成煤时期为石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪。

在这些地质历史时期，形成了许多有开采价值的大面积含煤地层，称为煤田。

2．煤的分类

煤的种类很多，性质差别很大。

衡量煤炭质量的指标主要是煤中的水分、灰分、挥发分、固定碳、胶质层厚度、发热量及含矸率等。

挥发分和固定碳是煤中可燃部分，随着变质程度增加，挥发分减少，固定碳相对增加。

胶质层厚度反映煤的黏结性能，胶质层越厚，煤的黏结性越强。

灰分是煤完全燃烧后剩余的固体残渣。

灰分超过40％的煤层，一般认为没有工业开采价值。

（1）我国煤炭分类主要是以煤的挥发分、黏结性指数、胶质层厚度为依据，把煤分为14个大类29个小类。

14个大类是褐煤、长焰煤、不黏煤、弱黏煤、l／2中黏煤、气煤、气肥煤、l／3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤及无烟煤。

（2）按照工业用途，煤又可以分为以下三类：

①动力煤。

动力煤主要是通过煤直接燃烧来利用其热量。

②化工用煤。

化工用煤多是对煤进行气化和回收炼焦时的副产品，仅从这种副产品中就可以提取几十种化工原料，如医药、糖精、汽油、塑料、橡胶等，煤也是生产化肥的主要原料。

③炼焦煤。

炼焦煤主要是把煤炼成焦炭，用焦炭冶炼钢铁。

二、煤层的埋藏特征

煤是古代植物遗体经成煤作用后转变成的一种层状可燃矿产，煤层是沉积岩的重要组成部分。

煤层的顶底板岩石性质、形态与结构、厚度、产状等埋藏特征，是评价煤田经济价值的主要内容，也是影响煤矿生产技术和生产安全的重要因素。

1．煤层分类

按不同的要素，煤层有不同的分类方法。

（1）按煤层厚度分类。

煤层厚度差别很大，薄者仅几厘米（一般称为煤线），厚者可达到200m以上。

根据开采技术条件的特点，煤层可分以下三类：

①薄煤层：

厚度<

1．3m；

②中厚煤层：

厚度1．3～3．5m；

③厚煤层：

厚度>

3．5m。

在生产工作中，有时称厚度大于6m的煤层为特厚煤层。

厚煤层和中厚煤层在我国煤田中所占比例较大。

以产量论，厚煤层和中厚煤层大约各占40％，薄煤层仅占20％。

（2）按煤层倾角分类。

①近水平煤层：

倾角<

8°

；

②缓倾斜煤层：

倾角8°

～25°

③倾斜煤层：

倾角25°

～45°

④急倾斜煤层：

倾角>

45°

。

煤层倾角变化在0°

～90°

之间，倾角越大，开采难度越大。

（3）按煤层稳定性分类。

按煤层厚度、结构在井田范围的变化情况，通常可分为稳定、较稳定、不稳定和极不稳定煤层四类。

2．煤层的顶、底板

位于煤层上面和下面的邻近岩层称为煤层的顶、底板，如图l所示。

煤层的顶、底板岩层一般由砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、黏土岩或石灰岩等组成。

煤层顶、底板岩层的岩石性质、结构与构造、强度、含水性等，是选择顶板管理方法和采煤工艺的重要依据。

（1）顶板。

根据顶板自然层位的岩性、厚度、与煤层的相对位置及垮落难易程度，可分为伪顶、直接顶和老顶（又称基本顶）三种类型。

①伪顶。

伪顶是指直接位于煤层之上，随采随落的极不稳定岩层，厚度一般在0．5m以下。

通常由炭质页岩、泥质页岩等强度较低的岩层组成，对顶板维护和煤炭质量有一定影响。

②直接顶。

直接顶是指位于煤层或伪顶之上具有一定稳定性，在支架前移或回柱后能自行冒落的岩层。

一般为页岩、砂质页岩和粉砂岩等，是采煤工作面顶板管理的直接对象。

③老顶。

老顶是指位于直接顶或煤层之上，通常为厚度及岩石强度较大，难以垮落的岩层。

常由砂岩、砾岩或石灰岩等组成。

（2）底板。

底板可分为直接底和老底两种类型。

①直接底。

直接底是指直接位于煤层之下的岩层，一般由泥岩组成。

其主要特点为容易遇水膨胀，引起底鼓现象。

②老底。

老底是指位于直接底或煤层之下的岩层，一般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层组成。

3．煤层的形态与结构

煤层的形态是指煤层赋存的空间几何形态。

根据其成层的连续程度，以及可采面积与不可采面积比例的大小，煤层形态分为层状煤层、似层状煤层和非层状煤层。

层状煤层的层位稳定，连续性好，厚度变化也小；

似层状煤层的形态像藕节、串珠、瓜藤等，层位有一定的连续性，但厚度变化较大；

非层状煤层的形状像鸡窝、扁豆、透镜等，层位极不稳定，连续性很差，厚度变化很大，无规律可循。

造成煤层形态变化的因素很多，其中最主要的是沉积条件和地壳运动的影响。

煤层的结构是指煤层中是否含有夹石层。

不含夹石层的煤层称为简单结构煤层；

含有夹石层的煤层称为复杂结构煤层。

4．煤层的厚度

煤层的厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离。

煤层有薄有厚，差别很大，薄的仅数厘米，厚的可达上百米。

煤层的厚度是决定煤层开采价值和选择不同采煤方法的主要因素。

5．煤层的产状

煤层在地壳中赋存的空间状态，称为煤层的产状。

煤层产状通常是用煤层的走向、倾向和倾角三要素来表示的，如图2所示。

倾斜煤层层面与水平面的交线称为走向线，走向线的方向称为走向。

走向代表了倾斜煤层在平面上的延伸方向。

煤层层面上与走向垂直的线称为倾斜线。

倾斜线由高向低的水平投影所指的方向，称为倾向。

倾斜煤层层面与水平面所夹的最大锐角，称为倾角。

倾角的大小，反映了煤层的倾斜程度。

煤层倾角越大，开采的难度也就越大。

第二节矿井开拓

根据煤层的赋存特征和开采技术条件，煤矿的开采方法有露天开采和地下开采两种。

露天开采的叫露天煤矿。

我国煤矿大部分是地下开采。

一、矿井巷道分类

煤矿生产需要从地面向井下开掘一系列巷道，统称井巷。

井即井筒，泛指立井和斜井，也包括暗井，一般指地面有直接出口（不包括暗井）；

巷即巷道，指服务于地下开采，在岩体和矿层中开凿的不直通地面的水平或倾斜巷道。

根据这些巷道的用途、服务范围的不同，把全矿井的巷道分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三类；

在每一类巷道中，根据巷道的形态不同，又可分为垂直巷道、水平巷道、倾斜巷道三类。

1．根据巷道的用途、服务范围分类

（1）开拓巷道。

为井田开拓而开掘的基本巷道称为开拓巷道，即为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道。

例如，井筒、井底车场、主要石门、运输大巷、回风大巷（或总回风道）及主要风井等都是开拓巷道。

开拓巷道是从地面到采区的通路，为全矿井或阶段服务，服务年限长。

开拓巷道的作用是形成矿井新的或扩展原有的阶段或开采水平，构成矿井完整的生产系统。

（2）准备巷道。

为准备采区而掘进的主要巷道称为准备巷道，即为一个采区或数个区段服务的巷道。

例如，采区上（下）山、采区车场、采区硐室等都是准备巷道。

准备巷道是在采区范围内从已开掘好的开拓巷道起到区段的通路，为全采区服务。

准备巷道的作是用来准备新的采区，构成采区的生产系统。

（3）回采巷道。

形成采煤工作面及为其服务的巷道称为回采巷道，也称采煤巷道。

例如，区段运输平巷、区段回风平巷、开切眼等都是回采巷道。

回采巷道服务年限较短。

回采巷道的作用在于切割出新的采煤工作面，并进行生产。

2．根据巷道的形态分类

矿井巷道的布置形式如图3所示。

（1）垂直巷道。

垂直巷道有立井、小井和暗井（盲井）三种。

①立井。

有通达地面的出口，是进入地下的主要垂直巷道，一般位于井田中部。

担负矿井主要提煤任务的称为主井；

担负人员升降、下料和提矸等辅助提升任务的称为副井。

②小井。

它也是通达地面的出口，但断面和深度都较小，一般在井田上部边界地点，只作为地质勘探或临时提升以及通风等用。

③暗井（盲井）。

没有直接通达地面的出口的垂直巷道。

根据其所负担的任务不同，可分为主暗井（下一水平的煤炭提升井）、副暗井（下水平的矸石提升、物料及人员的升降等）和溜煤井。

（2）水平巷道。

水平巷道有平硐、平巷、石门和煤门四种。

①平硐。

有一个通达地面的出口，是进入地下的主要水平巷道。

一般除运煤外，还兼作运料、行人、通风、供电和排水等用。

若开掘两条子硐，根据用途的不同，也可分成主平硐和副平硐。

②平巷。

没有通达地面的出口，在地下的煤层中或岩层中沿其走向所开掘的水平（5°

以下坡度）巷道。

一般有集中运输平巷、主要运输平巷、区段运输与回风平巷等。

③石门。

没有通达地面的出口，在岩层中开掘的垂直或斜交于岩层走向的水平巷道。

一般有联络石门、运输石门、回风石门等。

④煤门。

没有通达地面的出口，在煤层中开掘的垂直或斜交于煤层走向的水平巷道。

一般在厚煤层中较为常见。

（3）倾斜巷道。

倾斜巷道有斜井、上山、下山、溜煤眼和开切眼五种。

①斜井。

有一个通达地面的出口，是进入地下的主要倾斜巷道。

其用途与立井相同，并有主、副井之分。

②上山。

没有通达地面的出口，且位于开采水平之上，沿煤层或岩层从主要运输大巷由下向上开掘的倾斜巷道。

根据其服务范围不同，可分为阶段上山、采区上山等；

根据其用途不同，可分为运输上山和轨道上山；

有的采区布置有通风或行人上山、集中溜煤上山等。

③下山。

它的位置和开掘方向与上山相反。

除溜煤下山、运输下山是向上运煤和轨道下山是从上向下运料以外，其他与上山相似。

④溜煤眼。

专作溜煤用的小斜巷。

⑤开切眼。

连接区段运输平巷和区段回风平巷的斜巷。

二、矿井的开拓方式

矿井开拓方式主要是指开拓巷道在井田内的布置形式。

通常主要以井筒形式为主要依据，将矿井开拓方式划分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓。

1．斜井开拓

斜井开拓是利用倾斜巷道由地面进入地下到达煤层的开拓方式。

主、副井均为斜井的开拓方式，斜井开拓时，根据井筒位置及开拓巷道布置方式不同，可分很多类型，其中最主要的有两种，即片盘斜井和斜井分区式开拓方式。

（1）片盘斜井开拓。

片盘斜井开拓是斜井开拓的一种最简单的形式，属于斜井多水平分段式开拓方式。

它是将整个井田沿倾斜方向按一定标高划分成若干个阶段，每个阶段倾斜宽度布置一个采煤工作面。

这种布置方式的每个阶段习惯上称为片盘。

在井田走向的中央沿煤层由地面向下开凿斜井井筒，依次开采各个片盘。

片盘斜井开拓方式的优点：

初期工程量小，技术装备简单，建井工期短，出煤快，投资少；

井筒沿煤层掘进，容易施工，能进一步补充矿井的地质资料；

矿井巷道布置和生产系统简单可靠，管理方便等。

片盘斜井开拓方式的缺点：

每一个阶段最多只能布置两个回采工作面，矿井生产能力一般，阶段服务年限短；

随着生产需要不断延深井筒，影响生产；

由于井筒、平巷都沿煤层布置而且是连续推进，因而