《煤礦生產(chǎn)技術》ppt課件

1、煤礦生產(chǎn)技術,禹州市礦山職工培訓中心韓志偉,,煤礦生產(chǎn)技術,學習,好學者有如春天的小草不見其長而日有所增------,第一篇煤礦地質,第一章巖石與巖層第二章地質構造第三章煤系地層與地質勘探,第一章巖石與巖層,第一節(jié)地殼的物質組成第二節(jié)地史基本知識,第一章巖石與巖層,煤礦開采要求在安全生產(chǎn)的條件下，以最佳經(jīng)濟效益、先進的科學手段、符合國家規(guī)定的回采方法將埋藏在地下的煤層開采出來，為各用煤部門提供所需的煤炭產(chǎn)品。掌握煤層的埋藏特

2、征、煤的性質以及了解煤的形成及其和各種地質作用的關系，是達到上述開采要求的最重要的條件之一。煤礦地質工作不僅是礦井設計和生產(chǎn)管理的重要依據(jù)，也是礦區(qū)規(guī)劃、礦井建設、老井挖潛依據(jù)和礦井災害作斗爭的主要依據(jù)。因此，煤礦地質的有關內(nèi)容，是從事煤礦工作必須具備的基本知識。,第一節(jié)地殼的物質組成,地殼由各種巖石組成。一種或多種礦物組成巖石。礦物則是由一種或多種元素在地質作用下組合在一起的、形成具有一定外部形態(tài)、物理性質和比較鞏固的化學成分的

3、自然物質。礦物是組成地殼巖石的物質基礎。,一、礦物,自然界中礦物種類繁多，有由一種元素組成的單質礦物，如自然金、銅、石墨等；也有由一種以上元素化和形成的礦物，如石英、方解石等。目前已發(fā)現(xiàn)的礦物約有3000種，但組成煤系地層內(nèi)常見巖石中的礦物僅有20余種，這些組成巖石的礦物被稱為造巖礦物。常見的造巖礦物有：石英、長石、黑云母、白云母、方解石、輝石、角閃石、鋁礬土、褐鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦等。,二、巖石,礦物在自然界中很少單獨存在，常常彼

4、此結合或共生為復雜的集合體。巖石就是礦物的集合體。組成地殼的巖石種類很多，按其成因，巖石可分為巖漿巖、沉積巖和變質巖三大類。,1、巖漿巖,地殼內(nèi)部高溫狀態(tài)的熔融巖漿，沿地殼薄弱地帶，侵入地殼或噴出地表逐漸冷卻、凝固而形成的巖石稱為巖漿巖。,2、沉積巖,沉積巖是出露于地表的巖石，在外力地質作用下被風化、剝蝕，經(jīng)搬運、沉積最后固結形成新的巖石。沉積巖在地球表面分布最廣，地表約75%的面積被沉積巖所覆蓋。許多礦產(chǎn)，如煤、油頁巖、巖鹽等都是沉

5、積巖。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界每年開采的礦產(chǎn)資源75%來自沉積巖。具有成層構造、層理、層面構造和含有古生物化石、結核等，是沉積巖的重要特征。,3、變質巖,已經(jīng)形成的各種巖石，在地殼中受到高溫、高壓以及化學性質活潑的氣體和液體的影響，使巖石的物理、化學性質發(fā)生變化而形成新的巖石，稱為變質巖。常見的變質巖又由石灰?guī)r變質而成的大理巖、由石英砂巖變質而成的石英巖、以及由花崗巖變質而成的片麻巖等。,第二節(jié)地史基本知識,地史學是研究地球歷史的科學。它

6、主要是研究地殼在時間和空間上發(fā)生、發(fā)展的歷史。為了便于研究，通常根據(jù)地殼運動及古生物發(fā)展，將地球的歷史從古到今劃分為太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五個大的時期。為了反映較短的時間間隔內(nèi)地殼的變化，將每一個代劃分為若干紀，每個紀又分為若干世。代、紀、世是國際統(tǒng)一的地質時代單位。在各個地質時代內(nèi)都有相應的沉積巖層形成。各個地質時代內(nèi)所形成的地層相應地稱為界、系、統(tǒng)，它是國際統(tǒng)一的地質時代單位。,第二章地質構造,原始形成的沉積巖層

7、，其產(chǎn)狀一般是水平或近似水平，并在一定分布范圍內(nèi)連續(xù)完整。野外見到的沉積巖層，是已受地殼運動的影響而發(fā)生傾斜、褶皺，有的還發(fā)生了斷裂，或沿斷層面產(chǎn)生了位移。這種由地殼運動而造成的巖層和巖體的原始產(chǎn)狀和原始形態(tài)的改變，稱為地質構造變動。發(fā)生構造變動的巖層和巖體，形成了各式各樣的構造形態(tài)（如褶皺裂隙、斷層等）稱為地質構造。根據(jù)成因，地質構造變動可分為以下兩種：1、構造變動----由于地殼運動使巖層發(fā)生的變動。如單斜構造、褶皺構造、斷

8、裂構造等。2、非構造變動---由于重力作用、地下水作用、發(fā)汗作用、冰川作用等，使巖層或巖體發(fā)生的局部變動。（如山崩、地滑等）。,第一節(jié)單斜構造,在一定范圍內(nèi)，一系列巖層大致向同一方向傾斜，這種構造形態(tài)稱為單斜構造。單斜構造的產(chǎn)狀（巖層在地殼中的空間位置和產(chǎn)出狀態(tài)）是以巖層層面在空間的方位及其與水平面的關系來確定的。通常，是用巖層的走向、傾向及傾角等產(chǎn)狀三要素來表示。,1、走向,傾斜巖層的層面與水平面的交線，稱為走向線。走向線上各點的

9、高度都相等。走向線兩端的延伸方向，稱為巖層的走向。走向是表示傾斜巖層在水平面上的延伸方向。當巖層是個平面時，其走向線為一條直線，各點走向不變；當層面為曲面時，其走向線為一條曲線，各點走向發(fā)生變化。,2、傾向,在層面上垂直于走向線，沿層面傾斜向下所引的直線叫傾斜線，又叫真傾斜線。真傾斜線在水平面上的投影所指巖（煤）層向下傾斜的方向，就是巖（煤）層的傾向，又稱真傾向。在巖（煤）層面上，斜交巖（煤）層走向所引的任一條直線均為視傾斜線，它

10、在水平面上投影線的方向叫視傾向或假傾向,3、傾角,真傾斜線與其在水平面上投影線的夾角稱為巖（煤）層的傾角，又稱為真傾角。即傾斜巖（煤）層面與水平面的夾角。視傾斜線與其在水平面上投影線的夾角，稱為視傾角或假傾角。任何方向上的視傾角都小于該層面上的真傾角。,第二節(jié)褶皺構造,巖（煤）層在地質作用力（水平方向擠壓力）的影響下，產(chǎn)生變形而形成波狀彎曲且未失去連續(xù)性的構造形態(tài)，稱為褶皺。褶皺中巖（煤）層的一個彎曲，稱為褶曲。它是褶皺構造的基本

11、單位。褶曲的基本組成部分及其相互關系的幾何要素稱為褶曲要素，如核部、翼部、軸面、軸、樞紐等。褶曲要素實際上是褶曲各部位的名稱。,一、褶曲的基本形態(tài),褶曲的基本形態(tài)可分為背斜和向斜兩種。1、背斜----是巖層向上彎拱的褶曲，核心部位是老巖層，兩側是新巖層，新巖層呈對稱重復出現(xiàn)，兩翼巖層傾向相背。2、向斜----是巖層向下彎曲，核心部位是新巖層，兩側是老巖層，老巖層呈對稱重復出現(xiàn)，兩翼巖層傾向相向。,二、褶曲構造與煤礦生產(chǎn)的關系,1

12、、大型褶曲----是礦井設計考慮的問題。是井田劃分和礦井開拓系統(tǒng)布置的重要依據(jù)之一。2、中型褶曲----往往是大型褶曲構造的次一級伴生構造。是采區(qū)布置考慮的主要依據(jù)。3、小型褶曲----可以使煤層厚度產(chǎn)生變化、使煤層產(chǎn)狀經(jīng)常發(fā)生變化、可以使工作面長度經(jīng)常變化。,第三節(jié)斷裂構造,巖石受力后產(chǎn)生變形，當作用力達到或超過巖層的強度極限時，巖層的連續(xù)完整性遭到破壞，則在巖層的一定部位和一定方向上產(chǎn)生斷裂，沿斷裂面兩側巖塊未發(fā)生顯著位移或發(fā)生

13、顯著相對位移的，這些構造統(tǒng)稱斷裂構造。根據(jù)巖層斷裂后沿斷裂面兩側巖塊有無明顯位移，可將斷裂構造分為裂隙、斷層兩種基本內(nèi)型。,一、裂隙,又稱節(jié)理。巖層斷裂后，兩側巖快未發(fā)生顯著位移的斷裂構造，稱為裂隙。,（一）裂隙的成因分類,1、原生裂隙----是指沉積巖在形成過程中，沉積物脫水和壓縮后所產(chǎn)生的裂隙。它們都局限在個別巖層中。2、次生裂隙----是指巖層形成以后生成的裂隙。根據(jù)力的來源及作用性質不同，又分為非構造裂隙和構造裂隙兩種。,次

14、生裂隙,1、非構造裂隙----由外力地質作用或人為因素形成的裂隙（如風化、滑坡、爆破造成的裂隙）等。這種裂隙一般規(guī)模不大，分布也不規(guī)則。2、構造裂隙----它是由構造運動使巖石噪聲低盈利作用而形成的裂隙。這種裂隙的形成和分布有一定的規(guī)律性，并與褶曲、斷層等地質構造有密切的關系。,（二）裂隙與煤礦生產(chǎn)的關系,1、裂隙與鉆眼的關系；2、利用裂隙提高回采率；3、裂隙與采煤工作面的支護和頂板關系；4、裂隙與掘進、回采工作面布置的關系；

15、5、裂隙與礦井水的關系。,二、斷層,巖層受地應力的作用而發(fā)生變形，當應力超過巖層的強度極限時，巖層發(fā)生斷裂，在力的繼續(xù)作用下，兩側巖塊沿斷層面發(fā)生顯著相對位移的斷裂構造，稱為斷層。,（一）斷層要素,為了描述斷層的性質和空間的形態(tài)，給斷層的各個部位分別給以一定的名稱。這些斷層的基本組成部分，稱為斷層要素。包括：1、斷層面----當斷層斷開時，兩側巖塊沿斷裂面發(fā)生相對位移，此斷裂面稱為斷層面；當位移不沿一個面而沿一個破碎帶發(fā)生時，這個帶稱

16、為斷層破碎帶。2、斷層線----斷層面在地表的出露線稱為斷層線。也就是斷層面與地面的交線。斷層線的方向反映了斷層沿伸方向。3、斷盤----斷層面兩側相對位移的巖塊，稱為斷盤。,（二）斷距,斷層兩盤同一層面相對位移的距離，稱為斷距。斷距可反映斷層規(guī)模大小，目前，地質界使用的名稱較多，這里只介紹真斷距。它可分為底層斷距、鉛直斷層斷距（又叫落差）、水平地層斷距和斜斷距。巖塊上某點，在發(fā)生位移后錯開為兩點，次兩點分別位于斷層面的兩個盤上

17、。這兩點間相對滑動的實際距離，稱為真斷距或總斷距。,（三）斷層的分類,1、根據(jù)斷層兩盤相對位移的方向分類1）正斷層2）逆斷層。根據(jù)斷層面的傾角，又將逆斷層分為沖斷層、逆掩斷層、輾掩斷層。3）平移斷層2、根據(jù)斷層走向與巖層走向關系分類1）走向斷層—斷層走向與巖層走向平行與基本平行2）傾向斷層---斷層走向與巖層走向垂直3）斜交斷層---斷層走向與巖層走向斜交3、斷層的組合形式----地塹與地壘、疊瓦狀構造、階梯狀構造。,（

18、四）斷層存在的標志,1、巖（煤）層不連續(xù)2、巖（煤）層缺失與重復3、地貌上的特征----山脊突然錯開，形成懸崖陡壁、巖層的破碎帶，容易被流水充蝕而形成沖溝，有時破碎帶出現(xiàn)泉水涌出等現(xiàn)象。4、斷層面（斷層破碎帶）的構造特征1）斷層擦痕2）牽引現(xiàn)象3）斷層角礫巖和斷層泥,（五）尋找斷失煤層的方法,當掘進巷道遇到斷層時，就應查明斷層的性質、規(guī)模，并指出掘進的方向，尋找斷失的煤層。因此，在斷層處要詳細地觀測與記錄地質構造變動的一切現(xiàn)

19、象。然后根據(jù)這些地質特征，并結合附近巷道的有關資料，分析研究推斷煤層的錯動方向，進行斷失煤層的尋找。1、小斷層類比法、2、經(jīng)驗類比法、3、對比分析法4、巖層層位對比法、5、斷層標志法、6、生產(chǎn)勘探法。,（六）斷層與煤礦生產(chǎn)的關系,斷層不僅使煤層產(chǎn)生相對位移，并使煤層的埋藏條件變的更為復雜。斷層在各地區(qū)分布一般較廣，其形態(tài)和類型繁多，規(guī)模大小不一，對煤礦設計及生產(chǎn)都帶來極大的影響。因此，多數(shù)煤礦的地質工作主要是研究斷層問題。斷層大小

20、對井田設計、煤礦生產(chǎn)的影響均不相同。因此，斷層可分為：1、大型斷層----落差大于50米；2、中型斷層----落差為20——50米；3、小型斷層----落差小于20米的。,1、大型斷層,大型斷層在詳查勘探工作結束時已查明。1）大型斷層是井田劃分的主要依據(jù)；2）大型斷層影響井田開拓方式的選擇。,2、中型斷層,中型斷層在精查勘探工作結束時應已查明。煤礦設計時，常利用中型斷層作為采區(qū)邊界。1）利用傾向斷層劃分采區(qū)邊界；2）利用走

21、向斷層劃分水平邊界。,3、小型斷層,當采區(qū)內(nèi)有小型斷層存在時，也會給回采和掘進工作帶來很多困難。因此，煤礦地質工作不可忽視它，應盡量減少小斷層對生產(chǎn)的不利影響。1）利用走向斷層劃分工作面；2）利用斜交斷層劃分工作面。,4、斷層對煤礦生產(chǎn)中其他方面的影響,1）斷層影響安全生產(chǎn)----斷層破碎帶是水流的通道、巖石破碎，降低了巖石的強度，容易引起垮塌冒頂。2）斷層造成煤柱損失；3）斷層影響掘進工作。,第三章煤系地層與地質勘探,第一節(jié)煤

22、、煤系、煤系地層第二節(jié)煤田地質勘探及井田儲量第三節(jié)礦井水文地質,第一節(jié)煤、煤系、煤系地層,一、煤的形成二、煤的化學成分和工藝性質三、煤的工業(yè)分類及綜合利用四、煤系五、煤層的埋藏特征,一、煤的形成,開采煤炭的過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在煤層及頂、底板巖石中保留有較完好的植物化石。研究證明，煤是由植物遺體在合適的條件下，經(jīng)過復雜的生物、化學作用轉變而成的。煤的形成分為兩個階段；1、泥炭化階段；2、煤化階段。形成現(xiàn)在具有開采價值的煤層

23、。需要具備四個條件；1、要有溫度潮濕利于植物大量生長的氣候條件；2、要有大量植物的生長與死亡；3、要有大面積沼澤化的自然地理條件；4、要有地殼運動的良好配合。我國主要的三點成每期-----石炭二疊紀、侏羅紀和第三紀就較好地具備了上述條件，形成了許多大的煤田。,二、煤的化學成分和工藝性質,煤是重要的工業(yè)原料。它的用途很廣泛，除作燃料用外，還是主要的化工原料。為了合理的利用煤炭資源，必須對煤的化學成分及其性質進行研究，以便綜合利用

24、。,（一）煤的元素組成,煤主要是由碳C、氫H、氧O、氨N、硫S、磷P等元素構成的有機質，以及一些礦物雜質、水分、等無機質組成。其中，有機質主要是由碳、氫、氧組成，它們占有機質的95%以上。此外，還有氮、硫、少量的磷及金屬元素等。,（二）煤的工業(yè)指標,為了有計劃地勘探、設計建設礦井、合理地開發(fā)利用祖國的地下資源，要求對煤進行工業(yè)評價。通過工業(yè)分析測定煤中的水分、灰分、揮發(fā)份等煤質指標數(shù)值，標定煤質牌號和質量優(yōu)劣，確定煤的工業(yè)價值和綜合利用

25、途徑。對生產(chǎn)礦井來說，煤的工業(yè)分析指標數(shù)值是檢驗企業(yè)生產(chǎn)管理及產(chǎn)品質量的標志，也是計價標準。,1、水分,煤中的水分是一種有害物質。水分含量多，能加速煤的分化、破碎，甚至造成自然發(fā)火；同時，又增加運輸負荷，影響裝卸速度。作為燃料用煤，水分可降低煤的發(fā)熱量。根據(jù)水在煤中的存在狀態(tài)，可分為外在水分和內(nèi)在水分兩種。其中內(nèi)在水分含量與煤的變質程度有關，變質程度低的煤中水分含量高，變質程度高的煤中水分含量低。,2、灰分,煤完全燃燒后剩下的灰渣稱

26、為灰分。它的主要成分有氧化鋁、氧化鈣、氧化硅、氧化鎂、氧化鐵及稀有元素的氧化物等?；曳钟袃煞N：內(nèi)在灰分和外在灰分。內(nèi)在灰分是指存在于成煤原始物資中的無機物，以及由河水帶入沼澤中與植物遺體一起沉積的無機礦物質的總和。煤在洗選過程中，很難將內(nèi)在灰分選掉；外在灰分是指在采煤、運輸過程中混入煤中的頂?shù)装鍘r石碎塊，通過洗選可以除掉?；曳质窃u價煤質的重要指標，根據(jù)工業(yè)用煤的要求：灰分小于10%的程特低灰煤；灰分大于10----15%的為低

27、灰煤；灰分大于15----25%為中灰煤；灰分大于25----40%的為富灰煤；灰分大于40%的為高灰煤。根據(jù)全國礦產(chǎn)儲量委員會1986年頒發(fā)的《煤炭資源地質勘探規(guī)范》中規(guī)定，礦井生產(chǎn)的原煤灰分應小于40%。,3、揮發(fā)分,在隔絕空氣的條件下，將煤置于900℃的溫度下加熱7分鐘，煤中的有機物質和礦物發(fā)生熱分解，分解出來的氣態(tài)物質稱為揮發(fā)分。其組成成分主要由氫、氧、氮、甲烷、乙烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫等。低變質的煤揮發(fā)分含量比高變

28、質煤高，褐煤的可燃基揮發(fā)分大于40%，煙煤大于10---37%、無煙煤為0----10%。揮發(fā)分是鑒定煤質的重要指標，是工業(yè)分類的主要依據(jù)。,4、焦渣,在測定揮發(fā)分過程中，殘留在坩堝中的固體物質，稱為焦渣。它是由煤中的有機物質分解后的殘余物和煤中沒有除掉的灰分等組成。焦渣的形態(tài)和特征是鑒定煤的結焦性能好壞的依據(jù)。焦渣的形狀和特征與煤中有機質性質有關，還與煤的變質程度有關。肥煤、焦煤粘結性好，焦渣呈膨脹或強膨脹粘結，作煉焦用煤。其它

29、煤屬于不粘結或弱粘結。,（三）煤的工藝性質,煤是重要的燃料，也是冶金、化學工業(yè)的重要原料。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，煤炭綜合利用的大力開展，就更需要研究煤的工藝性質，判定它是否符合各種加工工業(yè)的要求，選擇最合理的利用途徑，正確地作出工業(yè)評價。1、發(fā)熱量----是指單位重量的煤完全燃燒時發(fā)出的熱量，常用焦耳/克或千焦耳/克表示。發(fā)熱量的大小與煤中的灰分、水分有關，但主要是取決于煤中的碳、氫可燃元素的含量。2、焦質層厚度----煤樣加熱到一定

30、溫度后，連續(xù)測得焦質體最大厚度。煤的粘結性越強，其膠質層的厚度也越大。,三、煤的分類,新的煤炭分類是按煤化程度及工藝性能的自然性質進行劃分。以煤化程度參數(shù)區(qū)分無煙煤、煙煤和褐煤。,四、煤系,煤系是指在一定地質時期內(nèi)形成的、大致連續(xù)沉積的一套含煤巖系。煤系的命名，最常采用的是按其形成時代來命名。如我國華北的石炭二疊紀煤系、東北的侏羅紀煤系、臺灣的第三紀煤系等。也有用地名來命名的，如華南的晚二疊世煤系被稱為龍?zhí)睹合岛蜆菲矫合怠γ合颠M行

31、詳細、準確的地質勘探，是煤礦建設和生產(chǎn)的基礎。在煤系中，經(jīng)常有其它沉積礦產(chǎn)。如油頁巖、鋁土礦、菱鐵礦、黃鐵礦等。,五、煤層的埋藏特征,煤層的煤層特征包括：煤層的賦存條件、地質構造對煤層的影響、煤層頂?shù)装鍘r石以及含水性含瓦斯性和煤的自燃性等。由于成煤原始條件存在差異，后期受地殼運動影響的程度的不同，致使煤層的埋藏特征各不相同。煤層的埋藏特征和煤層的開采，關系十分密切。,（一）煤層的賦存條件,煤層的富存條件包括：煤層埋藏深度、層數(shù)、厚度、

32、傾角、結構及其穩(wěn)定性等。,1、煤層的埋藏深度,煤層的埋藏深度，從數(shù)十米到2000米以上目前我國還只有少數(shù)礦井的開采深度超過千米。1982年全國煤田（2000米以內(nèi)）預測儲量為4492108Mt。垂深在1000----2000米之內(nèi)的儲量為53．07%。因此，深入研究各種條件下埋藏深度超過1000米的煤層的開采技術，已是非常迫切的課題。,2、煤層層數(shù),由于沉積條件的差異，各煤田所含開采煤層層數(shù)多少不一。少的僅一層開采，多的可達數(shù)十層。多

33、煤層井田的開拓，尤其是間距的大小以及媒質、煤種的不同，在很大程度上影響到開拓部署和開采程序。,3、煤的厚度,煤的厚度不僅影響到礦井開拓布置，而且是選擇采煤方法的主要影響因素。按煤層厚度可劃分為三類：厚煤層：3、5米以上；中厚煤層;1、3----3、5米；簿煤層；煤層厚度小于1、3米,4、煤層的傾角,煤層的傾角越大、開采越困難。根據(jù)開采技術的特點，煤層按傾角分為三類：緩傾斜煤層：傾角小于25°；傾斜煤層：傾角25&#

34、176;-----45°；急傾斜煤層；傾角大于45°。我國已探明的煤炭儲量中，以緩傾斜煤層最多。,5、煤層結構,煤層結構是指煤層中有無穩(wěn)定的夾石層。分為；簡單結構煤層；復雜結構煤層。,6、煤層的穩(wěn)定性,（1）穩(wěn)定煤層；（2）較穩(wěn)定煤層；（3）不穩(wěn)定煤層；（4）極不穩(wěn)定煤層。,（二）煤層頂?shù)装鍘r石,煤層頂?shù)装鍘r石是指煤系中位于煤層上下一定距離的巖層。在一般情況下，先于煤生成的巖層是煤層的底板，位于煤層之下

35、；較煤后生成的巖層叫做頂板，也就是位于煤層之上的巖層。由于沉積環(huán)境的差異，煤層頂?shù)讕r石性質也不盡相同。常見的煤層頂?shù)装鍘r層有炭之頁巖、砂紙泥硯、砂巖、石灰?guī)r、粘土巖等。煤層頂?shù)装鍘r層性質對礦井開采有重要影響。,（三）影響開采工作的其他因素,影響開采工作的其它因素主要有：煤的自燃性、煤塵爆炸性、煤和巖層的含瓦斯性以及煤系地層的含水性等。它們對煤礦生產(chǎn)構成較大的威脅，必須采取措施以保證安全。,第二節(jié)煤田地質勘探及井田儲量,一、煤田地質儲量

36、（一）煤田地質勘探任務和各階段劃分（二）勘探方法二、井田儲量（一）儲量的概念、（二）儲量分類,（一）煤田地質勘探任務和各階段劃分,1、勘探任務1）煤的儲量2）煤質3）煤層賦存和開采技術條件2、勘探工作的階段劃分1）煤田普查2）詳查3）精查,（二）勘探方法,經(jīng)常采用的勘探方法有：1、地質測量2、探掘工程3、鉆探4、物探（地球物理勘探）,二、井田儲量,（一）儲量的概念（二）儲量分類,（一）儲量的概念,煤炭儲量

37、是煤田地質勘探工作最終成果的集中表現(xiàn)，它表明地下儲藏的有開采價值的煤炭資源數(shù)量。,（二）儲量分類,根據(jù)儲量要求，按開采技術條件和礦產(chǎn)被查明的程度，井田儲量分類如下：1）井田總儲量。（地質儲量），指井田范圍內(nèi)具有工業(yè)價值的全部煤炭儲量。2）能利用儲量。工業(yè)儲量和遠景儲量的總和。3）尚難利用的儲量4）工業(yè)儲量----平衡表內(nèi)A+B+C級儲量的總和。5）遠景儲量----平衡表內(nèi)D級儲量。6）開采儲量----指工業(yè)儲量中可以采出的那

38、部分儲量。7）指為了煤礦生產(chǎn)安全和技術上的需要，按設計要求遺留在井下的部分儲量。,第三節(jié)礦井水文地質,煤礦在開采和開拓過程中，常會遇到地下水滲入巷道，或者引起一部分大氣降水和地表水流入井下，成為阻礙采掘工作的不利因素。因此，進行水文地質研究，對于采礦工作來說，有著重要的實際意義。,第二篇煤田開采技術,第一章井田開拓第二章巷道掘進與支護第三章礦山壓力基本知識第四章采煤方法第五章井下爆破,第一節(jié)概述,一、煤田劃分為井田二、礦井

39、巷道,一、煤田劃分為井田,在地殼發(fā)展演變過程中形成的大面積的含煤地帶，稱為煤田。大范圍的煤田，若由一個礦井開采，不但經(jīng)濟上不合理，技術上也有不少難以克服的困難。因此，需要將煤田劃分為適合于若干個礦井開采的較小部分，這樣的每一個部分，稱為井田。,二、礦井巷道,煤礦地下開采需要開鑿一系列井巷，這些井巷種類很多，按其所處空間位置，可分為：垂直巷道，水平巷道和傾斜巷道。根據(jù)巷道服務范圍及其在開采中的重要程度，礦井巷道又可分為開拓、準備、回采三

40、類巷道。1、開拓巷道----為全礦井或一個開采水平服務的屬于開拓巷道；2、準備巷道----為采區(qū)、一個以上區(qū)段、分段服務的運輸、通風巷道叫準備巷道；3、回采巷道----為回采工作直接服務的巷道叫回采巷道。國家對礦井三量的開采期作了如下規(guī)定：開拓煤量的可采期一般為3---5年以上；準備儲量的可采期一般為1年以上；回采煤量的可采期一般為4----6個月。,第二節(jié)井田開拓的主要內(nèi)容,井田開拓的主要內(nèi)容是：核定井田儲量，確定礦井生

41、產(chǎn)能力和服務年限；選擇井筒形式，確定井筒數(shù)目和位置；對井田進行合理的再劃分，確定水平數(shù)目和水平的具體布置；決定階段內(nèi)準備方式以及開采順序和延伸方式等。,一、井田儲量、礦井年產(chǎn)量和服務年限,（一）井田儲量（二）礦井年產(chǎn)量（三）礦井服務年限,（一）井田儲量,井田儲量是礦井建設的依據(jù)，是確定礦井年產(chǎn)量的前提，礦井設計必須以經(jīng)過設審查批準的精查地質報告中的工業(yè)儲量作為設計的儲量依據(jù)。井田儲量分類如下：1、井田總儲量。又稱礦井地質儲量

42、，是指礦井井田范圍內(nèi)具有工業(yè)價值的全部煤炭儲量。2、能利用儲量。指在目前技術和經(jīng)濟條件下可以開采的儲量。它包括工業(yè)儲量和遠景儲量。3、尚難利用儲量。4、工業(yè)儲量。指平衡表內(nèi)A+B+C級儲量的總和。5、遠景儲量。指平衡表內(nèi)的D級儲量。6、開采儲量。指工業(yè)儲量中可以采出的那部分儲量。7、設計損失量。指為了煤礦生產(chǎn)安全和技術上的需要，按設計要求遺留在井下的部分儲量。國家規(guī)定采區(qū)回采率一般不小于：厚75%、中厚80%、簿85%,（

43、二）礦井年產(chǎn)量,礦井年產(chǎn)量就是礦井開采能力，也稱井型。礦井年產(chǎn)量是煤礦建設和生產(chǎn)中一項極為重要的指標，它在一定程度上總和地反映了礦井生產(chǎn)技術面貌。為了便于設計、計劃和裝備的標準化、系列化，我國現(xiàn)階段將礦井劃分為三種類型：1、大型礦井：年產(chǎn)量90萬噸以上；2、中型礦井：年產(chǎn)量30-----60萬噸：3、小型礦井：年產(chǎn)量21萬噸以下。,（三）礦井服務年限,當井田范圍確定后，其儲量既定，就可計算礦井年產(chǎn)量和服務年限是否與規(guī)定相適應。正常

44、的服務年限一般為：90萬噸以上50----80年以上；30----60萬噸30----40年；9----21萬噸10----20年。,二、井田再劃分,一個井田不可能同時都投入生產(chǎn)，必須按照一定的開采程序，有計劃地進行開采才能取得良好的技術經(jīng)濟指標，這就需要根據(jù)現(xiàn)有技術條件和煤層賦存條件，將井田進一步劃分為若干部分，以利于合理安排生產(chǎn)。目前對井田的再劃分有三種方式，即：階段、盤區(qū)、分區(qū)域。,（一）井田劃分為階段,在井田內(nèi)，沿煤層傾斜

45、，按一定標高將井田劃分為若干長條狀部分，以便有計劃地進行開采，每個長條狀部分稱為階段階段是指一個開采范圍，其走向長度即井田走向長度，傾斜長度則由階段垂高確定。,（二）階段內(nèi)的劃分,階段的范圍仍然是較大的，還應按照實際開采技術條件進行再劃分，才能適應開采要求。根據(jù)礦井生產(chǎn)技術和煤層賦存條件，在階段范圍內(nèi)沿走向將階段劃分為若干部分，這樣的每一部分就叫采區(qū)。采區(qū)的傾斜長度就是階段斜長，走向長度按不同的開采技術條件，可由400米----20

46、00米。每個采區(qū)都有完整的市場系統(tǒng)，它是礦井生產(chǎn)的基層單位。,（三）井底車場的形式及其選擇,井底車場是井上、下運輸?shù)臉屑~，是井筒語境下運輸大巷（或階段石門）連接處的一組巷道和硐室的總稱。采用平硐開拓的礦井，井底車場的任務由井口地面生產(chǎn)系統(tǒng)完成，井下不需設井底車場。井底車場的形式必須與井下運輸和井筒提升方式相適應。根據(jù)列車在車場內(nèi)的運行特點，井底車場分為環(huán)形式和折返式兩大類。,第三節(jié)礦井開拓基本知識,開采煤炭資源的工業(yè)企業(yè)稱為煤礦。根

47、據(jù)煤層的賦存條件和開采技術特點，分為露天開采和地下（井工）開采兩類。煤礦地下開采的每一個礦井，必須具有完備和獨立的生產(chǎn)系統(tǒng)，而確定礦井主要巷道工程的總體部署及有關參數(shù)即為礦井開拓。換句話說，礦井開拓就是在井田范圍內(nèi)，從地面開掘一系列的井巷通人煤體。,一、礦井開拓方式,礦井開拓方式實質上是根據(jù)煤田的實際地質情況設計出來的井巷工程施工方案。不同的井巷形式可組成多種開拓方式，通常以不同的井硐形式為依據(jù)，將礦井開拓方式分為平硐開拓、斜井開拓、立

48、井開拓和綜合開拓。,（一）平硐開拓,處在山嶺和丘陵地區(qū)的礦區(qū)，廣泛采用有出口直接通到地面的水平巷道作為井筒形式來開拓礦井，這種開拓方式就叫作平硐開拓。由于地形和煤層賦存情況不同，平硐的布置方式也不一樣。按平硐與煤層的相對位置，可分為走向平硐、垂直平硐和斜交平硐。,（二）斜井開拓,斜井開拓是我國礦井廣泛采用的一種開拓方式，有多種不同的形式，按井田內(nèi)的劃分方式的不同，可分為集中斜井（有的地方也稱為階段斜井）和片盤斜井。一般以一對斜井進行開

49、拓。按照井田再劃分方式及階段內(nèi)的布置不同，斜井開拓可以由但水平分帶式、單水平分區(qū)式、多水平分區(qū)式、多水平連續(xù)式等多種勘探方式。采用斜井開拓時根據(jù)煤層埋藏條件、地面地形以及井筒提升方式，斜井井筒可以分別沿煤層、巖層或穿越煤層的頂、底板布置。,（三）立井開拓,立井開拓除井筒形式與斜井開拓不同外，其它基本都與斜井開拓相同。采用立井開拓時，一般以一個立井進行開拓，裝備兩個井筒，通常主井用箕斗提升，副井則為罐籠。,（四）綜合開拓,一般情況下，

50、礦井開拓的主、副井都是同一種井筒形式。但是，有時會在技術上出現(xiàn)困難或經(jīng)濟上出現(xiàn)效益不佳的問題，所以，在實際礦井開拓中往往會有主、副井采用不同的井筒形式，這就是綜合開拓。,二、礦井生產(chǎn)系統(tǒng),煤塊生產(chǎn)系統(tǒng)主要有：采煤系統(tǒng)、運煤系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、運料、排矸系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電、供水、供壓器系統(tǒng)等。它們由一系列的井巷工程和機械、設備、儀器、管線等組成。,1、采煤系統(tǒng),采煤巷道的掘進一般是超前于回采工作進行的。它們之間在時間上的配合以及在空間上的相

51、互位置，稱為采煤巷道布置系統(tǒng)，也叫采煤系統(tǒng)。根據(jù)不同的地質條件，采用不同的采煤工藝，采煤系統(tǒng)也會有很大的區(qū)別。,2、運煤系統(tǒng),運煤系統(tǒng)實際上就是把煤炭從采場內(nèi)運出，并通過一些關聯(lián)的巷道、井（硐），最后運送到地面的提升運輸路線和手段，各種礦井開拓方式、不同的采煤方法都有其獨特和完整的運煤系統(tǒng)。為了保持礦井產(chǎn)煤、運煤的穩(wěn)定性和連續(xù)性，一般在井下都設有與空間（或采區(qū)）產(chǎn)量、運力相匹配的一定容量的煤倉，用來緩解采、運之間的矛盾，以現(xiàn)實均衡生

52、產(chǎn)。,3、通風系統(tǒng),礦井通風系統(tǒng)包括通風方法、通風方式和通風網(wǎng)路。,4、運料、排矸系統(tǒng),煤塊井下掘進、采煤等場所所需的材料、設備，一般情況下，都是從地面通過副井，經(jīng)由井底車場、大巷等運送的，而采煤工作面回收的材料、設備和掘進工作面運出的矸石，又要由相反的方向運至地面，這就形成了運料、排矸系統(tǒng)。,5、排水系統(tǒng),為保證煤礦的生產(chǎn)安全，井下的自然涌水、工程廢水等，都必須排至井外。由排水溝、井底（采區(qū)）水倉、排水泵、排水管路等所形成的系統(tǒng)，其作

53、用就是蓄水、排水，防止發(fā)生礦井水災事故。6、供電、供水等系統(tǒng)。,第四節(jié) 采煤技術,一、概述二、爆破采煤工藝三、普通機械化采煤工藝四、綜合機械化采煤工藝五、綜采放頂煤采煤工藝六、傾斜分層下行垮落采煤工藝七、傾斜長壁采煤法采煤工藝八、急傾斜煤層的開采,一、概述,任何一種采煤方法，均包括采煤系統(tǒng)和采煤工藝兩項主要內(nèi)容。根據(jù)不同的礦山地質及技術條件，由不同的采煤系統(tǒng)與采煤工藝相配合，構成多種多樣的采煤方法。采煤技術不同于

54、采煤方法中的采煤工藝。井工開采的采煤工藝目前大致上分為旱采、水采和地下氣化、液化、頁巖的地下分餾等。旱采主要采用壁式、柱式體系；水采則通常采用柱式體系；地下氣化也已經(jīng)進入工業(yè)化試驗階段。,（一）壁式體系,壁式體系通常有較長的采煤工作面；在采煤工作面兩端至少各有一條巷道，用于通風與運輸；隨采煤工作面推進，要有計劃的處理采空區(qū)。它的優(yōu)點是煤炭損失少，采煤連續(xù)性強，單產(chǎn)高，采煤系統(tǒng)較簡單，對地質條件適應性較強，但采煤工藝裝備比較復雜。根據(jù)

55、煤層厚度可采用整體開采、分層開采、放頂煤開采。按照工作面的推進方向，可分為走向長壁和傾向長壁采煤兩種類型。,（二）柱式體系,以短工作面采煤為其主要標志，大多用于埋藏較淺的近水平薄及中厚煤層，并要底板好、瓦斯涌出量少；也可用于不正規(guī)條件或回收巷道煤柱。柱式體系包括：房式、房柱式采煤等。其特點為：工作面長度短，數(shù)目多；采房及回收煤柱設備合一，靈活性強；礦壓顯現(xiàn)減弱，生產(chǎn)過程中支護及處理采空區(qū)工作較簡單，有時可不處理采空區(qū)；工作面通風條件

56、相對惡劣；回采率低；機械化發(fā)展受到限制。,（三） 水利采煤,水利采煤是利用高壓水射流直接破落煤體，并借助水利來完成運輸和提升等工序的開采工藝，簡稱水采。主要優(yōu)點是：工藝簡單、效益高、生產(chǎn)安全等優(yōu)點。主要缺點是：采煤率較低；電耗較大；巷道掘進率較高，機械化程度低，容易造成采掘接續(xù)緊張；通風系統(tǒng)不完善，,（四）地下氣化,煤炭地下氣化是開采煤炭的一種新工藝。其特點是將埋層在地下的煤炭直接變?yōu)槊簹?，通過管道把煤氣供給工廠、電廠等各類用戶，使

57、現(xiàn)有礦井的地下作業(yè)變?yōu)榈孛孀鳂I(yè)。煤炭地下氣化的實質是將傳統(tǒng)的物理開采方法變?yōu)榛瘜W開采方法，將高分子固體煤轉化為低分子結構的煤氣。,二、爆破采煤工藝,爆破采煤簡稱“炮采”，其工藝過程包括打眼、爆破落煤和裝煤、人工裝煤、刮板輸送機運煤、移置輸送機、人工支設支架和回柱放頂?shù)戎饕ば颉?三、普通機械化采煤,普通機械化回采工藝簡稱“普采”，其特點是用采煤機械同時完成落煤和裝煤工藝，而運煤、頂板支護及采空區(qū)處理與炮采工藝基本相同。,（四）綜合機械化

58、采煤工藝,綜合機械化回采工藝簡稱“綜采”，即破、裝、運、支、處五個主要工序全部實現(xiàn)機械化。,五、綜采放頂煤采煤工藝,綜合機械化放頂煤采煤工藝實質實現(xiàn)了綜合機械化壁式（長壁或短壁）放頂煤的采煤工藝。綜采放頂煤工作面的設備布置與普通綜采相比沒有多大差異。其不同之處在于液壓支架的結構和性能發(fā)生了變化，在中低位放煤工藝中，工作面布置了雙輸送機，,六、傾斜分層下行跨落采煤工藝,在我國，目前對緩傾斜、傾斜厚煤層，廣泛應用傾斜分層采煤法。傾斜分層的

59、各分層，可采用類似于開采緩傾斜、傾斜薄及中厚煤層時所采用的回采工藝進行回采。第一分層回采后，下分層是在跨落的巖石下進行回采，為保證下分層回采工作面的安全，上分層必須鋪設人工假定或再生頂板。,七、傾斜長壁采煤法采煤工藝,傾斜長壁采煤法與走向長壁采煤法相比，主要是回采工作面布置及回采方向不同，并且取消了采（盤）區(qū)上（下）山巷道。按推進方向不同，可分為仰斜長壁和俯斜長壁兩種。按目前的設備條件，該采煤工藝主要適用于傾角在12°以下的