煤礦開采基本知識課件(山東科技大學) www.treasurewfy.com 山東科技大學(泰安)
主要內(nèi)容
第一章 地質(zhì)基礎知識
第二章 煤礦生產(chǎn)概貌
第三章 井田開拓
第四章 巷道掘進
第五章 采煤方法
第六章 礦井通風與安全
第七章 礦井固定設備與供電
第一章 地質(zhì)基礎知識
第一節(jié) 地殼
一、地殼的組成物質(zhì)
地球是一個巨大的橢球體,其赤道半徑為6378.2km,極半徑為6356.8km。地球的最外層是堅固的外殼,稱為地殼,平均厚度約為20km。地殼主要由巖石組成,組成巖石的是礦物,而礦物則是由各種化學元素所組成。因此,在地殼中蘊藏著非常豐富的礦產(chǎn)資源。
(一)元素
組成地殼的元素達百余種,但占主要地位的是氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫等,而以氧(46.6%)和硅(27.7%)為最多。
(二)礦物
礦物是地殼中一種或多種元素在各種地質(zhì)作用下形成的自然產(chǎn)物,具有比較固定的化學成分和一定的物理性質(zhì)與形態(tài)。
自然界中已發(fā)現(xiàn)的礦物有兩千多種,絕大多數(shù)呈固態(tài),也有的呈液態(tài)(如水、石油和汞等)和氣態(tài)(如沼氣)。但組成巖石的常見礦物并不多,主要的僅20余種。
(三)巖石
巖石是礦物的集合體,可包含一種或多種礦物。
巖石按成因費分為:
巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖 三大類
地殼中的巖石絕大部分為巖漿巖,沉積巖只占地殼總重量的5%,但沉積巖卻覆蓋著地球表面積的75%,是最常見的一類巖石。
由于煤層一般都埋藏于沉積巖巖層中,因此沉積巖與采煤工作的關(guān)系最為密切。此外,在沉積巖地層中還有許多重要的礦產(chǎn)資源,如石油、天然氣、沉積鐵礦、鹽礦、鋁礦、磷礦、油頁巖和石灰?guī)r等。
二、地史及地層的概念
地球的形成已有四十五億年以上的歷史。為了便于研究,通常根據(jù)地殼運動和古生物的發(fā)展,將地殼的歷史從古到今,劃分為太古代、元古代、古生代、中生代和新生代等五個大的時期。為了反映更短的時間間隔內(nèi)地殼的變化,代以下分為若干紀,紀以下又分為世。代、紀、世是國際統(tǒng)一的劃分地質(zhì)時代的單位。
第二節(jié) 煤的形成、用途和分類
一、煤的形成
遠在距今約0.03~3.2億年間,即地質(zhì)史上稱為第三紀、侏羅紀、二迭紀和石炭紀等時代,地球上許多地區(qū)布滿了湖泊、沼澤,當時氣候溫暖潮濕,植物生長茂盛。
二、評價煤質(zhì)的主要指標
水分和灰分:揮發(fā)分:固定碳:膠質(zhì)層厚度:發(fā)熱量:硫:磷:含矸率:
第三節(jié) 煤系地層和礦井地質(zhì)構(gòu)造
一、煤系地層與煤層賦存狀態(tài)
(一)煤系
煤是在一定歷史時期形成的具有成因聯(lián)系的大致連續(xù)沉積的一套含煤巖系。
(二)煤層
二、礦井地質(zhì)構(gòu)造
礦井地質(zhì)構(gòu)造是井田邊界及其范圍內(nèi)的褶皺、斷層、節(jié)理和層間滑動等地質(zhì)構(gòu)造的統(tǒng)稱。
(一)褶皺構(gòu)造
巖層和煤層在構(gòu)造應力作用下形成的一系列連續(xù)的彎曲稱為褶皺構(gòu)造。
每一個單獨的彎曲稱為褶曲: 有2種基本形式:
向斜:巖層向下彎曲,核部是老巖層,兩翼是新巖層
背斜:巖層向上彎曲,核部是新巖層,兩翼是老巖層
褶曲要素(基本組成部分):
核部、翼部、 軸面、 樞紐
(二)斷層構(gòu)造
巖層或煤層受力超過其強度極限發(fā)生變形破壞的類型,可以分為兩類:
斷層(兩側(cè)巖塊有顯著位移)和節(jié)理(裂隙)。
斷層是影響礦井安全生產(chǎn)的最主要的地質(zhì)構(gòu)造。
1 、斷層要素:
斷層面 斷盤
斷層線(斷層交面線)
斷距
(1)斷層面 斷層的斷裂滑動面稱為斷層面。
走向、傾向、傾角。
(2)斷盤 位于斷層面兩側(cè)的巖塊稱為斷盤。
(3)斷層線和斷層交面線 斷層線是指斷層在地表的出露線,也就是斷層面與地面的交線,它反映了斷層的延展方向。
斷層面與巖層面的交線稱為交面線。
斷層面與煤層底板面的交線稱煤層交面線,或斷煤交線。
(4)斷距 斷距指斷層兩盤相對錯開的距離,包括:真斷距、地層斷距、鉛直斷距和水平斷距。
ab——總斷距或真斷距 hi——地層斷距
dg——鉛直斷距或稱落差 gn——水平斷距
2、斷層的分類
根據(jù)上下兩盤巖體
相對移動性質(zhì)來劃分
3、裂隙
裂隙又稱為節(jié)理,指沿斷裂面兩側(cè)沒有發(fā)生明顯位移的斷裂。
三、陷落柱
巖溶陷落柱是煤系地層下部可溶性巖石在地下水和重力作用下所產(chǎn)生的塌陷現(xiàn)象。
第二章 煤礦生產(chǎn)概貌
第二節(jié) 礦井生產(chǎn)系統(tǒng)
一、礦井巷道
(一)開拓巷道
1、井筒和平峒; 2、井底車場; 3、回風井
4、石門; 5、運輸大巷; 6、回風大巷
(二)準備巷道
1、采區(qū)車場; 2、采區(qū)煤倉; 3、采區(qū)上山
4、采區(qū)下山; 5、其他
(三)回采巷道
1、區(qū)段運輸平巷;2、區(qū)段回風平巷
3、開切眼
二、井下生產(chǎn)運輸提升系統(tǒng)
三、井下生產(chǎn)動力供應系統(tǒng)
四、井下生產(chǎn)通風安全系統(tǒng)
五、井下生產(chǎn)排水系統(tǒng)
六、地面生產(chǎn)系統(tǒng)
第三章 井田開拓 第一節(jié)煤田劃分為井田
一、礦井生產(chǎn)能力與服務年限
二、礦井服務年限
三、礦井儲量 Z可采=KAT
四、井田范圍
第二節(jié) 井田內(nèi)的再劃分 一、井田劃分為階段
二、階段劃分為采區(qū)
三、階段劃分為條帶
第三節(jié) 礦井開拓方式 一、斜井開拓 二、立井開拓 三、平硐開拓 四、綜合開拓
三、平硐開拓
第四章 井巷掘進 第一節(jié) 巖石的分級
為了能夠用簡明的指標來區(qū)分各種巖石破碎的難易程度,通常按巖石的單向抗壓強度,把巖石分為十級,并用堅固性系數(shù)f來表示。
f值是巖石單向抗壓強度與標準抗壓強度10MPa之比。
例如,測得某種巖石的單向抗壓強度為80MPa,則其堅固性系數(shù)f值為8。
第二節(jié) 巷道斷面及施工概述 一、巷道斷面形狀
二、巷道施工概述
巷道按在煤層或巖層中的位置,可分為以下三類:
煤巷
半煤巖巷
巖巷
巷道施工時的主要工序有:
破、裝、運、支;輔助工序有排水、挖砌水溝、通風、鋪軌和測量等。
第三節(jié) 鉆眼爆破 一、鉆眼機具 (二)煤電鉆
(二)鑿巖機
二、礦用炸藥及起爆器材 (一)礦用炸藥
炸藥是一種由碳、氫、氧、氮等元素組成的固體(或膠體、液體)物質(zhì),當受到外界能量作用時,能夠迅速分解,產(chǎn)生大量氣體和放出大量熱量。由于高溫使氣體體積急劇膨脹,對炮眼眼壁施加巨大壓力而破碎煤、巖。
礦用銨梯炸藥
礦用乳化炸藥
(二)起爆器材 雷管:毫秒或瞬發(fā)電雷管
三、炮眼布置
第四節(jié) 巷道支護 一、木棚子
二、金屬支架
三、錨桿與錨索支護
錨桿支護的作用原理:
錨桿支護的作用是:在薄層狀巖層中,錨桿把層狀巖層錨合成整體性的巖層組合梁,提高了巖層的抗變形能力;錨桿可把較松軟的巖層牢固地懸吊在堅硬巖層上;在非層狀巖層中,錨桿可使圍巖形成一個拱形壓縮帶或擠壓加固帶,使圍巖由原來是支架上的“荷載”變?yōu)?ldquo;承載結(jié)構(gòu)”。實際上,以上各種作用往往不是單獨存在,而是綜合在一起,互為補充。
(錨桿及其構(gòu)件)
第五節(jié) 巷道掘進的輔助工序
一、通風工作
二、排水
三、輔軌
四、測量工作
局部通風機通風
第五章 采煤方法
主要包括:采煤系統(tǒng)和采煤工藝
1、采區(qū)巷道布置(采煤系統(tǒng))
走向長壁開采
傾斜長壁開采
2、采煤工藝
爆破式采煤工藝
普通機械化采煤工藝
綜合機械化采煤工藝
放頂煤開采等
第一節(jié) 采區(qū)巷道布置
一、走向長壁采煤法巷道布置
二、傾斜長壁采煤法巷道布置
第二節(jié) 采煤工藝
主要包括:
1、落煤(破煤)
2、裝煤
3、運煤
4、移運輸機
5、支護
6、采空區(qū)處理
一、爆破式 采煤工藝
1、裝煤和運煤
2、工作面支護 (1)木支護
(2)金屬摩擦支柱
(3)單體液壓支柱
(4)金屬鉸接頂梁
(5)懸臂式支護
二、普通機械化采煤工藝
三、綜合機械化采煤工藝 1、雙滾筒采煤機
2、支撐式液壓支架
3、掩護式液壓支架
4、支撐掩護式液壓支架
5、綜采工作面的設備布置
綜采工作面三機布置立體圖
6、綜合機械化采煤的工藝過程
開始采煤前,輸送機靠近煤壁,全部液壓支架處于支撐狀態(tài)。支架底座箱前緣與輸送機電纜槽槽幫之間預先留有一個截深的寬度,既便于采煤機司機操作和人員行走,又可以實現(xiàn)割煤后立即移支架。雙滾筒采煤機騎在輸送機上,由下向上采煤。一般是沿牽引方向前滾筒在上割頂煤,后滾筒在下割底煤、裝余煤,這樣可以減少片幫和使底板留下的浮煤最少,便于移輸送機。隨著采煤機向上割煤,液壓支架緊跟采煤機后逐架前移(降柱、移架、升柱),及時支護割煤后新暴露出的頂板。最后一道工序是順序推移輸送機,移輸送機地點應滯后采煤機后滾筒10~15米,以使輸送機的彎曲度不致于過大。其總的生產(chǎn)過程就是:
割煤→降柱→移架→升柱→推溜。
四、綜采放頂煤開采
第六章 礦井通風與安全 第一節(jié) 礦井通風 安全方針
2、煤礦生產(chǎn)的五大自然災害:
水、火、瓦斯、煤塵、頂板
3、煤礦安全生產(chǎn)的方針是:
安全第一
預防為主
綜合治理
總體推進
第二節(jié) 礦井沼氣和二氧化碳
一、沼氣的生成與涌出
1、瓦斯的生成
2、瓦斯的存在狀態(tài)
3、礦井瓦斯等級
低沼氣礦井(<=10m3/t且<= 40m3/min)
高沼氣礦井(>10 m3/t且> 40m3/min )
煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井
二、沼氣的爆炸和頂防
1、沼氣的性質(zhì)
2、沼氣的危害
3、沼氣爆炸的條件
4、預防沼氣爆炸的措施
1.加強通風。
2.堅持瓦斯檢查制度。
3.對于采用一般通風方法不能解決沼氣超限問題的礦井,最好預先抽放沼氣。
4.井下禁止使用明火和吸煙。
5.有沼氣和有煤與沼氣突出危險的礦井,應按規(guī)定選用適當類型的電氣設備,并在使用中使各種電氣設備經(jīng)常處于完好狀態(tài)。
6.嚴格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》中關(guān)于放炮工作的各項規(guī)定。
第三節(jié) 礦 塵
1、礦塵的危害
2、煤塵的爆炸與預防
3、塵肺病及頂防
第四節(jié) 礦 井 通 風
一、通風壓力(動力)與通風阻力
礦井通風阻力 h=h摩+h局=(1.1~1.15)h摩
通風阻力的測定
二、礦井通風構(gòu)筑物
(一)風墻
(二)風門
(三)風橋
(四)風橋與防爆門
三、通風測量
四、扇風機及反風
反風道反風示意圖
第七章 礦井固定設備及供電 一、礦井提升 二、礦井排水 三、礦井壓氣 四、礦井供電
一、提升設備
二、礦井排水
三、礦井壓氣
四、礦井供電
祝各位:
工作順利
身體健康
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