《煤矿开采基本知识》课程授课教案

1《煤矿开采基本知识》课程授课教案备课日期:2015年1月第页授课人课时教具上课日期4课题煤矿开采基本知识目的要求知识目标：掌握煤矿开采中基本概念、名词的定义。能力目标：培养学员煤矿开采基本知识及应知应会。思想目标：培养学员具备适应现代科学技术的煤矿开采基础知识。重点煤矿开采基本概念难点煤矿地质基本概念及理解课型理论课（新授）教法讲授法、板书演示法、案例法教学环节课堂主要教学内容时间分配组织教学目视全员，自我介绍；点名，讲明课堂纪律并宣布上课。导入新课加强对职工煤矿开采基本知识的培训，对全面提高职工人员素质、技术水平所具有的重要意义。介绍学习本课程的目的和意义，并提出一些简单问题，激发学员的兴趣。2课程要点绪论一、我国煤炭资源分布我国的三大聚煤期：石炭二叠纪、侏罗纪、第三纪。根据地质构造带为界，全国划分为五个聚煤区：1.华北聚煤区；2.西北聚煤区：3.东北聚煤区：4.华南聚煤区：5.滇藏聚煤区：二、煤炭资源赋存的主要特点三、煤的形成四、成煤的必要条件五、煤的工艺性质六、最新煤炭分类国家标准：将煤炭分为14类。七、煤层分类八、煤炭开采带来的主要问题九、我国煤炭工业发展历程§1井田开拓基本知识§1.1矿井生产概况一、基本概念1.煤田；2.矿区和矿区开发；3.井田。二、矿井巷道矿井井巷按其所处空间位置和形状，可分为垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道。3三、矿井生产系统矿井生产系统是指在煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、人员安全进出、材料设备上下井、矸石出运、供电、供气、供水等巷道线路及其设施，是矿井安全生产的基本前提和保证。矿井生产系统包括井下生产系统和地面生产系统。§1.2煤田划分为井田一、井田划分的原则二、井田人为境界的划分方法人为境界划分方法，有垂直划分、水平划分、按煤组划分及按自然条件形状划分等。1．垂直划分；2．水平划分；3．按煤组划分。§1.3井田内再划分一、井田划分成阶段1．阶段的划分及特征2．水平与开采水平的概念二、阶段内的再划分井田划分为阶段后，阶段范围仍然较大，通常需要再划分，以适应开采技术的要求。阶段内的划分一般有三种方式：采区式、分段式和带区式。三、近水平煤层井田划分通常，沿煤层延展方向布置大巷，在大巷两侧划分成为具有独立生产系统的盘区。§1.4矿井储量、生产能力和服务年限一、矿井储量矿井储量是指矿井可采煤层的全部储量。二、矿井生产能力41．矿井生产能力2．矿井生产能力的确定矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。三、矿井服务年限矿井服务年限是指按矿井可采储量、设计生产能力，并考虑储量备用系数计算出的矿井开采年限。四、矿井生产能力、服务年限与储量的关系§2井田开拓方式§2.1井田开拓概念一、井田开拓方式概念为了开采井田内煤炭,由地表进入煤层为开采水平服务所进行井巷布置和开拓工程称为井田开拓。矿井开拓方式是矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内布置方式的总称。二、井田开拓方式的分类井田开拓方式按井筒形式可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓四类；按开采水平数目可分为单水平开拓和多水平开拓两类；按阶段内的布置方式可分为采区式、分段式和带区式三类。三、确定井田开拓方式的原则确定井田开拓方式应遵循的原则：1．贯彻执行安全生产法律法规，合理集中开拓部署。2．建立完善的通风系统，创造良好生产条件。3．尽量减少煤柱损失，减少巷道维护量。54．减少矿井初期投资，缩短建井工期。5．为采用新技术和发展矿井机械化、自动化生产创造条件。6.满足市场对不同煤种、不同煤质的需要。§2.2斜井开拓一、片盘斜井开拓二、斜井单水平分区式开拓三、斜井盘区式开拓四、斜井井筒层位选择，井筒装备及坡度§2.3立井开拓主、副井均为立井开拓方式称为立井开拓。一、立井单水平分带式开拓二、立井多水平分区式开拓三、立井井筒装备§2.4平硐开拓采用主平硐的开拓方式称为平硐开拓。一、平硐开拓特点及适应条件二、平硐开拓类型及特点§2.5井筒形式分析及选择一、平硐开拓的优缺点和适用条件在开拓方式中，平硐开拓是最简单最有利的开拓方式。二、斜井开拓的优缺点和适用条件三、立井开拓的优缺点和适用条件§2.6综合开拓一、综合开拓的类型采用立井、斜井、平硐等任何两种或两种以上的井田开拓方式称为综合开拓。三种井筒（硐）形6式能组合成斜井—立井、平硐—立井、平硐—斜井等多种方式。二、综合开拓的适应条件充分体现安全可靠、技术可行、经济合理原则。§3井底车场§3.1井底车场形式及其选择井底车场形式：环行式和返折式两大类型。§4井田开拓的基本问题§4.1井筒的数目及位置一、井筒数目：根据矿井提升任务大小和通风需要等因素确定。三种可供选择的方案：①双提升井筒开拓。②多提升井筒开拓。③单提升井筒开拓。二、井筒位置§4.2开采水平的划分一、阶段垂高的确定二、下山开采的应用三、开采水平的设置：用水平服务年限进行验算。四、辅助水平的设置：辅助水平不设置井底车场。§4.3水平大巷布置一、运输大巷：为水平或一个阶段运输服务的水平巷道。二、总回风巷：为全矿井或矿井一翼服务的回风巷道。§4.4开采顺序井田开采顺序：沿煤层走向与倾斜的开采顺7序；煤层群划分成煤组时，煤组间及煤层间的开采顺序等。一、沿煤层走向的开采顺序：包括阶段内各采区间的开采顺序和采区内采煤工作面的推进方向。二、沿煤层倾斜开采顺序：包括阶段间开采顺序和采区内各区段开采顺序。三、煤组及煤层间的开采顺序：一般采用下行开采顺序。特殊时选择上行。§5采煤方法概述§5.1采煤方法概念及分类一、基本概念1．采场；2．采煤工作面；3．采高；4．采煤工作；5．采煤工艺；6．采煤系统；7．采煤方法。二、采煤方法分类1．壁式体系采煤法⒉柱式体系采煤法：以房、柱间隔采煤为主要特征。常用的有：巷柱式、房式、房柱式采煤法。§5.2采煤方法的选择一、选择采煤方法的原则：安全、经济、煤炭采出率高。二、影响采煤方法选择的因素在选择采煤方法时，要研究拟采用采煤方法的投入产出关系，考虑企业的投资能力和采煤方法的经济效果。§6采煤工作面矿山压力基本规律§6.1矿山压力基本概念一、矿山压力的概念矿山压力是指存在于采掘空间周围岩体内和8作用在支护物上的力。二、矿山压力的来源三、矿山压力显现1．矿山压力显现：在矿山压力作用下，围岩和支架所表现的力学宏观现象。2．矿山压力显现的主要形式：工作面顶板下沉、支架变形与折断、顶板破碎或大面积冒落、煤壁片帮、支柱插入底板、底鼓等。3．矿压控制：所有人为调节、改变和利用矿山压力的各种技术措施。§6.2采煤工作面围岩移动特征一、顶板与底板1．顶板：赋存在煤层之上的邻近岩层。①伪顶：②直接顶：③基本顶。⒉底板：赋存在煤层之下的邻近岩层。①伪底：②直接底：③基本底。二、直接顶初次垮落三、基本顶的周期来压四、工作面上覆岩层移动规律根据岩层移动特征，可将上覆岩层分为：冒落带、裂缝带、弯曲下沉带。§6.3采煤工作面矿山压力显现规律一、采煤工作面四周支承压力显现规律采煤工作面四周支承压力是指采煤工作面前后方、两侧煤柱或采空区大于原岩应力的矿山压力。二、支承压力在底板中的传递为避免巷道布置在应力增高区的两种控制方9法：①巷道与煤层底板的垂直距离不小于一定数值。②巷道布置在煤柱向底板传递力的影响角以外。§6.4采煤工作面顶板分类一、直接顶分类共分为四类：不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板、坚硬顶板。采用的指标：岩石单向抗压强度、节理裂隙间距、分层厚度综合而成的强度指标，以直接顶初始垮落步距进行检验。二、基本顶分级为四级：不明显、明显、强烈、非常强烈。§6.5冲击地压一、冲击地压矿山井巷或采掘工作面周围矿体和围岩由于变形能的释放而产生的以急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。发生冲击地压时，常伴有很大的声响、岩体震动和冲击波，在一定范围内可以感到地震；有时向采空区空间抛出大量碎煤或岩块；有时还会排出大量瓦斯。二、冲击地压发生的原因三、冲击地压的影响因素1．矿山地质因素2．开采技术条件四、冲击地压的防治措施1．降低应力集中程度⑴开采保护层。⑵无煤柱开采。⑶合理安排开10采顺序。2．改变煤层物理力学特性⑴高压注水。包括预注高压水、卸压注水。⑵卸载爆破。包括松动爆破、震动爆破。⑶孔槽卸压：用大直径钻孔使煤体松动，达到卸压效果。§7近水平煤层长壁采煤法采煤系统近水平煤层的开采方式有走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。§7.1近水平煤层走向长壁采煤法采煤系统一、上（下）山盘区1.上（下）山盘区单层布置2.盘区集中上（下）山联合布置二、石门盘区目前，近水平煤层走向长壁采煤法较广泛地采用盘区石门布置方式，这种布置的盘区称石门盘区。三、石门盘区与上山盘区的比较及选择§9长壁采煤法采煤工艺我国长壁采煤工作面采用的三种采煤工艺方式：炮采、普采、综采。炮采：特点是爆破落煤、爆破及人工装煤，机械化运煤，用单体支柱支护。普采：特点是用采煤机械完成落煤和装煤，机械化运煤，用单体支柱支护。综采：特点是破、装、运、支、处五个主要工序全部实现机械化。§9.1综合机械化采煤工艺11一、综采面双滚筒采煤机工作方式1．滚筒的转向和位置：综采面选用双滚筒采煤机。2．综采面双滚筒采煤机割煤方式：①往返一次割两刀。②往返一次割一刀。3．综采面采煤机的进刀方式：①直接推入法进刀。②工作面端部斜切进刀。③工作面中部斜切进刀。④滚筒钻入法进刀。二、综采面液压支架的移架方式1．移架方式：①单架连续式。②分组间隔脚错式。③成组整体依次式。2．移架方式对移架速度的影响：移架速度取决于泵站流量及阀组和管路乳化液通过能力、支架所处状态及操作方便程度、人员操作技术水平等因素。3．顶板管理受移架方式的影响。三、液压支架支护方法1．及时支护方式：割煤、移架、推移输送机。2．滞后支护方式：割煤、推移输送机、移架。四、综采面端头支护1．综采面端头支护方式：①单体支柱加长梁组成的迈步抬棚端头支护。②自移式端头支护。③用工作面液压支架端头支护。2．综采面平巷相对位置与端头作业五、综采设备的配套参数1．综采设备的尺寸配套关系：①采高。②支架高度。③支架最小支撑高度。④支架支撑高度。12⑤采煤机下切量。⑥采煤机底托架高度。⑦摇臂升角。2．综采面设备横向配套尺寸。3．综采面设备的选择与生产能力配套：①采煤机选型与生产能力。②输送机选型与生产能力。③支架移架方式与综采面生产能力相适应。④平巷、上（下）山运输系统以及采区车场能力与综采面生产能力相适应。⑤综采面生产能力要与供风量相适应。§9.2采空区处理方法根据煤层赋存条件及顶板岩石性质，采空区处理方法有全部垮落法、全部充填法、局部充填法、煤柱支撑法、缓慢下沉法等。一、全部垮落法：使采煤工作面采空区的直接顶板人为地有计划地垮落下来，以保持工作空间最小的悬顶面积，减轻顶板对工作面支架的压力、维护直接顶的完整。1．放顶距：相邻两次放顶的间隔距离。2．最大控顶距：放顶前工作面沿走向的最大宽度。3．最小控顶距：放顶后工作面沿走向的最小宽度。最小控顶距大小依据顶板岩石性质和采煤工作面所需空间确定，一般包括机道、人行道、材料道。4．回柱方法：机械回柱、人工回柱。5．放顶：排柱放顶、无排柱放顶、墩柱放顶。二、全部充填法13三、局部充填法四、缓慢下沉法五、煤柱支撑法§10采煤工作面生产技术管理§10.1采煤工作面生产组织管理一、采煤工作面的循环方式采煤工作面的循环就是完成工作面落煤、装煤、运煤、支护和放顶等工序的全过程，并周而复始地进行下去。二、采煤工作面的循环作业图表⒈循环作业图表：⒉劳动组织图表：⒊技术经济指标表：⒋工作面布置图；⒌采煤工作面循环图表编制示例。§10.2采煤工作面质量管理采煤工作面质量管理包括产品质量管理和工程质量管理。一、产品质量管理二、安全工程质量管理§10.4采煤工作面安全管理一、加强职工安全管理意识。二、健全安全管理体系。三、采煤工作面工程质量管理。四、严格执行安全管理制度。五、采用先进的安全技术设备。六、制定完善的安全技术措施。