煤矿的生产基础知识.docx

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煤矿的生产基础知识

煤矿的生产基础知识

大纲：

上午---一、煤矿的基础知识（8.30开始）

1、煤矿的概念

2、煤矿的发展史

3、煤矿对国民经济的贡献

二、煤的基础知识

1、煤的形成和分类

2、煤层的埋藏特征

3、煤层常见的几种构造

4、煤矿含水层的分类及对生产的影响

下午---三、井田的地质特征（14.30开始）

1、井田的地质特征

2、矿井的储量

3、矿井的年产量及服务年限

四、矿井开拓

1、矿井巷道的分类

2、矿井的开拓方式

五、采煤方法

1、采煤工艺

2、矿井生产系统

一、煤矿的基础知识

1.1煤矿的概念

在座的可能有没下过井的，也有比我从事煤矿时间长的老师傅，既然大家都是从事煤矿行业的，那我就要问了，什么是煤矿？

煤矿是特定的区域，是人类在富含煤炭的地方开采煤炭资源的区域，简单的举例就是我们所坐的这个地方，地下含有丰富的煤炭资源，然后我们共同的对其进行科学开采，这个地方就成了我们的万通源煤矿。

一般来讲煤矿分为井工煤矿和露天煤矿。

当煤层离地表远时，一般会选择向地下开掘巷道来采掘煤炭，此为井工煤矿（比方说我们矿）。

当煤层距地表的距离很近时，一般回选择直接剥离地表土层来挖掘煤炭，此为露天煤矿。

我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。

煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。

1.2煤矿的发展史

首先简单列举几个时间：

早在新石器时代的中国，人类就有使用煤的记录（距今估算有5000多年），贯穿整个华夏文明。

而最早的商业煤矿出现在1748年的美国（18世纪，距今200多年），第一台采煤机器的发明是在1880年的英国（此时煤矿的大规模生产促进了工业革命，使英国成为那个时期第一强国，煤炭的重要性可见一斑），到了1912年，蒸汽挖土机科技方面的进步使得露天开采变得可能。

煤炭从18世纪至1950年代是西方国家的主要工业和运输能量来源。

另一方面，石油的开采技术在20世纪初得到很大的发展，在美国、中东和印尼发现了大规模油田。

石油作为燃料的优点多于煤炭。

石油及其附属品在1950年代以后开始成为主要的燃料，很快的蒸汽机被内燃机所取代。

至20世纪末，煤炭在家庭、工业和运输上很大的一部分被石油、天然气、核能或可再生能源等所取代。

1973年与1979年的两次石油危机使得各国政府开始寻找替代能源。

在开发核能、风力、太阳能等新能源的同时，煤炭的重要性也再度受到重视。

不过，自1970年代开始，环保意识抬头，人们开始注意包括景观破坏、空气污染与其他燃烧煤炭所可能产生的问题等。

和其他化石燃料比较，燃烧煤炭比石油或天然气产生更多的二氧化碳、二氧化硫等温室气体，并可能是造成全球暖化及酸雨等问题的主要原因之一。

煤炭在今日仍是重要的能源，因为其经济的价格和丰富的储藏量，特别是用于发电。

煤炭在中国是最重要的能源，20XX年中国约有80%的能源来自于燃煤。

20XX年中国首度成为了煤炭进口国。

根据有关部门统计，截至20XX年底，全国煤矿总规模为57亿吨。

在57亿吨的产能规模中，正常生产及改造的煤矿39亿吨，停产煤矿3.08亿吨，新建改扩建煤矿14.96亿吨，其中约8亿吨属于未经核准的违规项目。

根据我国现状和采煤工艺的发展，新中国的煤矿发展可分为以下几个阶段：

1、爆破采煤工艺方式（炮采），解放后至60年代初为主；

2、普通机械化采煤工艺方式（普采），此阶段从60年代初至70年代中期为主；

3、综合机械化采煤工艺方式（综采），70年代中期以后为主。

1.3煤矿对国民经济的贡献

一直以来能源就是国家富强的最根本的保障，中国有丰富的自然能源，成就了上下5000年文明史；英国在18世纪掌握了当时最先进的采煤方式，迅速崛起成当时的战争强国；美国不惜通过战争掌握石油能源，使其从上世纪开始稳坐世界经济第一强国的宝座。

而现在，煤炭依旧是我国的主要能源和重要的化工原料（前面都提到过）。

过去几十年经济发展的实践表明（过去30年时间，我国第二产业也就是工业飞速发展）,我国国民经济与煤炭发展之间始终保持着一种唇齿相依的依赖关系。

一方面,经济增长以充足的煤炭供给为基础,尤其是一些重要的国民经济基础和支柱行业;另一方面,经济增长为煤炭开发和生产提供了更好更多的资金与技术支持。

所以说煤炭和经济互为影响，互为促进。

20XX年以来，中国经济较前30的飞速发展明显出现了平稳的趋势，但是煤炭生产行业及主要用煤行业对GDP增量的贡献率占到了20%左右。

拿20XX年来讲，通俗的说中国13亿人创造的财富（即GDP）是30万亿元左右，那么其中就有6万亿的财富是有煤炭生产行业及用煤企业产生的（6万亿人民币有多重呢，一张100元的新钞是1.15克，那么一亿元就是1150公斤，一吨多一点，6万亿就是6万多吨，一张一张摞起来高度有6000公里，跟长江一样长……）。

足以见得煤炭行业的重要性及对国民经济的贡献。

就简单拿平鲁来讲，“雁门关外野人家、半年糠菜半年粮”是过去平鲁的真实写照，地处晋西北黄土高原的平鲁，沟壑纵横，土地贫瘠，自然条件恶劣（吃啥啥没有，种啥啥不收，长期以来靠天吃饭关键时候还靠不上），当煤矿出现在这片土地上之后呢，首先一部分家庭劳动力转至煤矿，解决了部分人的工作问题；其次一定数量的外来人口及煤矿职工大力的促进了当地经济的发展，尤其是第三产业（煤炭形势好，当地的买卖就好做）。

二、煤的基础知识

2.1煤的形成和分类

煤的形成：

煤是由古代植物的遗体变化而成的，整个过程相当漫长，需要几千万年甚至几亿年，而且需要多种有利的自然条件配合，一般分为三个阶段（泥炭化、煤化、变质）。

没啥说的，这个过程十分的复杂，简单说煤的形成就是大自然不可抗拒的因素，人类难以企及（所以说煤是不可再生资源）。

这中间有几个要素要说一下，泥煤→褐煤→烟煤→无烟煤。

这是个绝对意义上的递进关系，是从植物遗体到我们开采的煤炭，整体的变化过程。

这个过程不仅是时间的变化，煤的质量也在发生变化，体积越来越小、水分越来越少、密度硬度增加、含碳量越来越高等等吧。

煤的分类：

煤的种类有很多，性质差别也很大。

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、发热量及含矸率等（我们最最常听到的就是发热量，也就是俗称的是多少多少千焦或者大卡，像咱们这边大约在5000大卡左右吧）。

我国的煤炭根据以上这几个指标可分为14大类29小类（14大类包括褐煤、长焰煤、不黏煤、弱黏煤、中黏煤、气煤、气肥煤、焦煤、肥煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤、无烟煤及三分之一焦煤）。

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。

化工用煤主要是对煤进行气化和回收炼焦时的副产品，从中提取其他原料（汽油、塑料、橡胶等）。

3炼焦煤。

炼焦煤主要是把煤练成焦炭，用焦炭冶炼钢铁。

2.2煤层的埋藏特征

煤层的顶底板岩石的性质、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。

我们按照煤层厚度可分为薄煤层（小于1米3）、中厚煤层（1米3------3米5）、厚煤层（大于3米5）。

我们矿40101工作面的煤层厚度是……

位于煤层上面和下面的邻近岩层称为煤层的顶板和底板，顶板分为老顶、直接顶、伪顶；底板分为直接底和老底。

其中伪顶最不稳定，容易垮落脱落，直接顶位于其上方，具有一定稳定性，是采煤工作面管理顶板的直接对象。

老顶又在直接顶之上，岩石强度大，难以垮落的岩层。

直接底是指直接位于煤层之下的岩层，一般有泥岩组成。

其主要特点是容易遇水膨胀，引起鼓底现象。

老底指位于直接底下边的岩层。

2.3煤层常见的几种构造

①断层按照走向可分为走向断层（断层走向和岩层走向基本一致）、倾向断层（断层走向和岩层走向直交）、斜向断层（断层走向和岩层走向斜交）、顺层断层（断层面和岩层面基本一致）四种；按照断层两盘运动分类又可以分为正断层、逆断层和平移断层。

那么断层对生产的影响有哪些，首先是造成煤层不连续；断层附近顶板破碎，容易离层和冒顶；其次出矸石多，煤质差；还有就是支护方式改变，掘进回采效率低下，有时还需要炮采，瓦斯涌水量增大。

遇到断层容易发生事故，所以要制定相应的安全技术措施。

②陷落柱煤层下可溶性岩层，经过地下水溶蚀形成的溶洞，在上层岩层的重力下塌陷，形成筒状或者锥状柱体，简称陷落柱，俗名无碳柱，矸子窝。

陷落柱的影响，首先破坏了煤层储量，使煤炭储量减少；其次影响采煤机械的有效使用，无法正常布置采煤工作面；第三影响采掘施工，增加巷道掘进率和支护难度；最后还容易发生事故，影响安全。

4褶皱分为向斜和背斜，褶皱的弯曲向上是背斜，向下是向斜，背斜核心的岩层较老，外围的岩层较新。

向斜则反之。

褶皱构造对煤矿安全生产的影响

（1）大型褶曲的核部一般裂隙发育，岩石破碎，易冒落，必须加强支护，否则很容易发生冒顶事故，给顶板管理带来困难。

（2）小型褶曲常常造成煤层厚度、产状的较大变化，给生产及安全造成困难。

（3）瓦斯矿井的褶曲核部，瓦斯极易在此积聚，可能会造成瓦斯突出，给安全生产带来威胁。

2.4煤矿含水层的分类、成因和对煤矿生产的影响

煤矿含水层分为老空水、顶板裂隙水、底板灰岩水、断裂构造水等

我们常见的是老空水，其他不予赘述。

已采掘的旧巷及空洞内，常有大量积水，称为老空水。

老空水常为矿井水灾事故的主要原因。

老空水特点是：

水压大，一旦掘透，来势凶猛，具有很大破坏性，但是涌水持续时间短，易疏干。

老空水酸度大，不能饮用，而且对井下轨道、金属支架、钢丝绳等金属设备有腐蚀作用。

老空水透出一般伴有有害气体的涌出。

老空水常为矿井水灾事故的主要原因。

危害极大，不仅因来势猛，可冲垮工作面、巷道设及现场人员，而且水中常带出有害气体，可熏人致死。

由于我国采煤历史悠久，老空广布，且大多缺少开采记录资料，因此新中国成立以来，老空突水事故常常发生，因老空突水致死的人数很惊人。

所以探放水工作责任重大。

三、井田地质特征、矿井储量及年产量

3.1井田地质特征

井田的地质特征包括多种元素，地层、构造、煤层、煤质及用途、水文地质、瓦斯含量、地温、顶底板岩性等等多个方面的数据。

简单那我们矿来说一下，我们矿井田位于宁武煤田北部，地层总厚是2600-3500米，总体构造形态为褶曲构造，构造复杂程度为简单。

1、2、3号煤层，均不稳定、属于不可采煤层。

4、9为全井田开采煤层，11号为较稳定大部可采煤层，6号煤层为不稳定局部可采煤层。

煤层的平均总厚度是25.47m，含煤系数27.22%。

4号煤层暗煤为主，9、11号以亮煤和暗煤为主（根据GB5751—86标准，都是气煤），其工业用途均可作为炼焦煤和动力煤。

井田内无大河流，含水层共有5层，比较熟悉的是4-9号层之间的含水层（太原组砂岩裂隙含水层），该含水层富水性中等。

咱们矿充水因素有大气降水、地表水、顶底板和井筒渗水、采空区积水（井田内4、9号煤层现存在大面积采空区，4号现在积水约有194426方、9号约301363方），除此之外，断层和不良钻孔也起了充水通道的作用（原二铺一矿，在1957年7月开采4号煤层时，遇断层时发生突水，流量高达900方每天，含水系数1.5被迫停产）。

因此在我矿今后的生产中，防治水是重中之重（水文地质条件是复杂）。

我们矿瓦斯含量评定是低瓦斯矿井。

但是20XX年3月19日12时13分，细水矿发生特别重大瓦斯爆炸事故，波及相邻矿井康家窑，造成72人死亡，直接经济损失2021.5万元。

事故原因是停产整顿期间未经允许擅自恢复生产，因通风不良造成。

因此，我们在今后的生产中要加强井下通风、瓦斯监测及瓦斯管理工作。

井田内煤层属于自燃煤层和容易自燃煤层。

顶板易管理。

3.2矿井储量 

在划定的井田范围内，计算矿井开采煤层的储量，是进行矿井设计和生产建设的依据。

矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。

矿井地质储量

矿