第三章煤矿生产与灾害防治.doc

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第二章 煤矿生产与灾害防治
第一节 矿井开拓
一、矿井开拓方式
（一)立井开拓
主、副井均为从地面垂直开凿的井硐与井下巷道通达煤层的一种开拓方式,其立井用于提煤、运料、通风、行人。这是近代大型矿井用的较多的一种开拓方式，在开采煤层群时，多采用此方式。
(二）斜井开拓
主、副井均为从地面开凿的倾斜井硐与井下巷道通达煤层的一种开拓方式。斜井作为提煤、运料、通风、行人用。
（三）平硐开拓
从地面开掘水平巷道进入煤层的开拓方式叫平硐开拓。
(四）综合开拓
采用立井、斜井、平硐等任何两种或两种以上方式布置的开拓方式。
根据煤田的特点，结合地面的实际情况,采用单一的井硐形式开拓井田在技术上有一定困难，经济上也不合理时，一般都采用综合布置开拓方式,即主、副井井硐采用不同的形式来开拓井田。
二、矿井生产系统
（一）矿井运输系统
1、运煤系统
采煤工作面的煤炭→工作面刮板输送机→工作面运输巷转载机、皮带输送机→区段溜煤眼→区段集中巷皮带→煤仓→石门电机车→运输大巷电机车→井底车场→井底煤仓→主井→煤仓。
2、排矸系统
掘进工作面矸石→矿车→采区轨道上山→采区车场→水平运输大巷→井底车场→副井→地面→矸石山
3、材料运输系统
地面材料设备库→副井→井底车场→水平运输大巷→采区车场→采区轨道上山→区段材料巷→工作面材料存放点.
（二）矿井通风系统及通风路线
矿井的通风系统包括矿井通风方式、主要通风机的工作方式和井下通风网络三大部分。
矿井通风路线：地面新鲜风流→副井→井底车场→主石门→水平运输大巷→采区石门→进风斜巷→工作面进风巷→工作面→工作面回风巷→回风斜巷→总回风巷→风井→地面。
(三)矿井供电系统
双回路电网→矿井地面变电所→井筒→井下中央变电所→采区变电所→工作面用电点。
(四）矿井供排水系统
1、矿井供水系统
矿井地面蓄水池→井筒→井底车场→水平运输大巷→采区上下山→区段集中集中巷→区段斜巷→工作面两巷.
2、矿井排水系统
工作面水→采区轨道上山→采区车场→水平运输大巷→井底车场→中央泵房→副井→地面。
（五）其它系统
1、瓦斯监控系统
2、灌浆防灭火系统
3、通讯系统
4、压风系统
P79-2。1

采掘技术
一、矿井巷道的分类
（一）按巷道的性质和用途分类
1、开拓巷道
为全矿井生产或一个开采水平生产服务的巷道叫开拓巷道。
2、准备巷道
为一个采区或盘区及两个以上区段服务的巷道叫准备巷道。
3、回采巷道
为一个采煤工作面服务的巷道叫回采巷道。
（二)按巷道围岩性质分类
按巷道围岩性质可将巷道分为岩巷、煤巷和半煤岩巷。
（三）按巷道在空间的存在形状分类
按巷道在空间的存在形态分为水平巷道、倾斜巷道和垂直巷道。
二、巷道掘进
（一)钻爆法掘进工艺
1、打眼放炮
1。1打眼
首先根据煤（岩）的硬度选定打眼机具。一般在煤层中选用煤电钻打眼，在岩层中采用岩石电钻或凿岩机、凿岩台车、液压钻车和钻装机。
1.2装药放炮
按照《规程》及爆破说明书要求作业,防止放炮事故的发生。
2、通风排烟
掘进工作面放炮后,必须利用局部通风机通风排除烟尘后，才能进行下道工序的作业。
3、装岩
将破落下来的煤岩装入矿车或输送机
采用人工装岩、机械装岩.
4、运输
将工作面破落下来的岩石运走。
运输方法有矿车运输、绞车运输、溜槽运输、皮带运输、单轨吊运输等。
5、巷道支护
使用支护材料将巷道掘进时裸露出来的顶板、两帮进行支护（底板压力大时,还要对底板进行支护）.
支护方式有：砌碹支护、架棚支护和锚杆（网）喷支护。
（二）综合机械化掘进工艺
1、综掘工艺
1。1破煤
综掘机在工作面破煤是依靠装有截齿的截割头转动完成的，截割头和截割臂连为一体，由液压缸控制,可以在工作面上下、左右摆动,截割出各种形状的巷道断面.
1.2装煤与运输
掘进工作面的煤被截割下来后，综掘机的耙爪不停地把煤耙入掘进机的刮板输送机内，再转运到带式输送机上运出工作面。
1.3掘进机的行走机构
掘进机为履带行走机构，由司机操纵可自行行走.
2、掘进中的安全注意事项
§3—2矿井通风
矿井通风的任务：
（1）供给井下人员足够的新鲜空气；
（2）把有害气体和矿尘稀释到安全浓度以下，将有害气体排出井外；
（3）为井下人员和设备创造适宜的气候条件.
一、井下气体成分:
1、地面空气的组成：主要成分是氧气、氮气和二氧化碳.
《规程》规定：进风流中二氧化碳不得大于0。5％；总回风流中，二氧化碳不超过1％。
2、在污浊空气中含有大量有毒有害气体：一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、硫化氢（H2S）、二氧化氮(NO2）、甲烷（CH4）
3、井下有害气体的防治措施。
（1）加强通风；
（2）加强检查；
（3)采取抽放措施；
（4）及时封闭；
（5）加强个体防护。
4、矿井气候条件：
（1)矿井空气的温度：生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃,机电设备硐室的空气温度不得超过30℃;当空气温度超过时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇。采掘工作面的空气温度超过30℃、机电设备硐室的空气温度超过34℃时，必须停止作业。
(2）矿井空气的湿度定义：指空气中所含水蒸气的多少。
（3)井巷中的风速.

二、矿井通风方法：
第一百零三条 矿井需要的风量应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值：
（一)按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。
(二）按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和进行计算。各地点的实际需要风量，必须使该地点的风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体的浓度，风速以及温度，每人供风量符合本规程的有关规定。
按实际需要计算风量时，应避免备用风量过大或过小。煤矿企业应根据具体条件制定风量计算方法，至少每5年修订1次。
（1）自然通风;
（2）机械通风：压入式通风；抽出式通风；混合式通风。
二、矿井通风系统和采区通风系统
1、矿井通风方式:
（1）中央式；（2）对角式；(3）混合式。
2、矿井通风网络：
（1）串联网络；(2）并联网络；（3）角联网络。
3、采区通风系统：
（1)采区通风系统的基本要求:是矿井通风系统的基本组成部分，也是采区生产系统的重要部分。
（2）壁式采煤工作面通风系统的类型：
长壁工作面按其进、回风巷道的数量及位置，其通风系统可分以下几类:
a、一进一回系统
b、两进一回系统
c、两进两回或三进一回系统
4、扩散通风与循环风：
(1）扩散通风:
《煤矿安全规程》规定：第一百三十二条 井下机电设备硐室应设在进风风流中。如果硐室深度不超过6m、入口宽度不小于1.5m而无瓦斯涌出，可采用扩散通风.
(2)循环风：
《煤矿安全规程》规定：压入式局部通风机和启动装置,必须安装在进风巷道中,距掘进巷道回风口不得小于10m;全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸入风量，局部通风机安装地点到回风口间的巷道中的最低风速必须符合本规程第一百零一条的有关规定.
5、巷道贯通时通风系统的调整：
（1）贯通前：掘进巷道贯通前，综合机械化掘进巷道在相距50m前、其他巷道在相距20m前，必须停止一个工作面作业，做好调整通风系统的准备工作；
（2）贯通时：必须由专人在现场统一指挥,停掘的工作面必须保持正常通风，设置栅栏及警标，经常检查风筒的完好状况和工作面及其回风流中的瓦斯浓度，瓦斯浓度超限时，必须立即处理。
（3)贯通后：必须停止采区内的一切工作，立即调整通风系统，风流稳定后,方可恢复工作。
6、通风设施：
（1）风门;（2）挡风墙;（3）风桥；（4）调节风窗。（5)防爆盖
三、掘进通风的方法及其方式:
1、总风压通风；2、引射器通风；3、局部通风机通风：
（1）压入式通风；（2）抽出式通风；（3）混合式通风:
四、掘进通风的安全管理:
1、安装和使用局部通风机和风筒应遵守下列规定：
（1）局部通风机必须由指定人员负责管理，保证正常运转;
(2）压入式局部通风机和启动装置,必须安装在进风巷道中，距掘进巷道回风口不得小于10m；全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸入风量,局部通风机安装地点到回风口间的巷道中的最低风速必须符合本规程第一百零一条的有关规定；
(3）必须采用抗静电、阻燃风筒。风筒口到掘进工作面的距离以及混合式通风的局部通风机和风筒的安设,应在作业规程中明确规定；
（4)低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或与采煤工作面分开供电；
（5)瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中,掘进工作面的局部通风机应采用三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；也可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，但每天应有专人检查１次，保证局部通风机可靠运转;
(6）严禁使用3台以上(含3台）的局部通风机同时向1个掘进工作面供风。不得使用１台局部通风机同时向２个作业的掘进工作面供风。使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁,保证停风后切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源.
2、使用局部通风机通风的掘进工作面，不得停风；因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。
3、恢复通风前，必须检查瓦斯。只有在局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5％时，方可人工开启局部通风机。
4、井下爆炸材料库必须有独立的通风系统，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。
5、井下充电室必须有独立的通风系统，回风风流应引入回风巷。
作业:P78-1.1 3。1

前节回顾：上节课大家主要学习了矿井空气的组成，了解了矿井通风系统的基本知识和掘进通风技术。
本节导入：本节课主要学习矿井瓦斯防治。
§3—3 矿井瓦斯防治
一、矿井瓦斯的性质及其危害:
瓦斯是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷；
二、瓦斯在煤体内存在的状态、矿井瓦斯涌出与矿井瓦斯等级划分:
1、瓦斯在煤体内存在的状态
游离瓦斯：以自由气体形式存在;
吸附瓦斯：分为吸着状态与吸收状态；
在现今开采深度内，煤层内的瓦斯主要是以吸附状态存在,游离状态的瓦斯只占总量的10%左右.
2、瓦斯涌出形式：普通涌出和特殊涌出；
3、矿井瓦斯等级划分
(1）低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。
（2）高瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。
（3）煤(岩)与瓦斯（二氧化碳)突出矿井。煤与瓦斯突出矿井: 矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤与瓦斯突出，该矿井即为突出矿井煤层定为突出煤层。
三、瓦斯爆炸及防治：
1、瓦斯爆炸的条件，必须同时具备三个基本条件:
(1）瓦斯浓度在5％－16％之间；
(2）具有温度为650－750℃以上的高温引爆火源，且火源存在时间大于瓦斯爆炸感应期；
（3）空气中的氧气浓度不低于12％。
2、瓦斯爆炸的危害：
（1）爆炸产生高压和冲击波；
（2）爆炸产生高温
（3)爆炸产生大量的有害气体.3、防治瓦斯爆炸的技术措施
作业：P99—1.2

前节回顾：上节课大家主要学习了矿井瓦斯防治。
本节导入：本节课主要学习矿井粉尘防治。
§3-4矿井粉尘防治
一、矿尘的生成及危害：
1、矿尘：煤矿生产过程中产生的直径不大于1mm的矿物或岩石颗粒。有两种存在状态：浮尘和落尘。
2、矿尘的产生:
在矿山生产过程中，如钻眼作业、炸药爆破、掘进机及采煤机作业、顶板管理、矿物的装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘。
3、矿尘的危害：
（1)煤尘的燃烧和爆炸；
（2)矿尘职业病；
（3）影响劳动效率和操作安全。
二、煤尘爆炸及其预防措施；
1、煤尘爆炸的条件:
（1）煤尘本身具有爆炸性；
(2）有一定浓度的浮尘；
（3）引燃煤尘的高温
（4)空气中氧气浓度大于等于18％。
2、影响煤尘爆炸的因素：
（1）煤的成分；（2)煤的粒度；（3）瓦斯浓度。
3、煤尘爆炸的危害：
(1）爆炸产生高温；（2）爆炸产生高压;
（3）爆炸产生冲击波；(4）爆炸产生大量有害气体。
4、预防煤尘爆炸的措施：
（1）防尘措施；
（2）防止引爆火源的出现;
（3）隔爆措施。
作业：P78—3。

前节回顾：上节课大家主要学习了矿井粉尘防治.
本节导入：本节课主要学习矿井防灭火和矿井水害的防治。
§3—5矿井防灭火
§3—6矿井水害的防治
一、矿井火灾的分类及危害：
1、矿井火灾分类
（1）矿井火灾三个必备条件:
a、有可燃物存在；b、有点燃可燃物的热源；
c、有充足的氧气.
（2）矿井火灾根据点燃可燃物的热源不同可以划分为：
a、内因火灾(煤的着火点温度由于煤种不同而变化：无烟煤一般为400℃，烟煤为320~380℃,褐煤为270～350℃）
b、外因火灾。
2、矿井火灾的危害:
（1)产生大量有毒有害气体;(2）引起爆炸；
（3)毁坏设备和资源.
二、井下外因火灾的预防:
1、井下禁止吸烟和使用明火;2、严格控制高温热源的使用;
3、预防电气火灾事故；4、机械设备引起火灾的预防；
5、注意环境保护。
三、井下直接灭火：
1、井下直接灭火的重要性；
2、直接灭火法：
（1）用水灭火;（2)用沙子或岩粉灭火；(3）用化学灭火器灭火：
a、泡沫灭火器；b、干粉灭火器。c、卤代烃（ting）类灭火器
4、挖除火源的方法灭火。
四、矿井水害的发生原因及危害：
1、矿井水灾发生的原因：
(1)没有树立“安全第一，预防为主，综合治理”的思想；
（2)水文地质情况不详；
(3）不坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则；
(4）井巷位置设计不合理；
（5）防排水措施不利;
（6）开采无序，造成水害.
二、井下防治水:
1、矿井水害发生的条件：水源、通道和水源失控。
2、透水征兆：
（1)煤层发潮、发暗；（2)巷道壁或煤壁“挂汗”；
（3）工作面温度降低；(4)煤壁“挂红”;
（5)发出水叫声；（6）出现雾气;（7）工作面有害气体增加；
(8）顶板来压，底板鼓起；（9）出现压力水流；
（10）打钻时有水流出。
3、防治水害的措施：
(1）做好矿井地质工作与水文观测工作;
(2）预留防水隔离煤柱;
（3）设置水闸门和水闸墙;
（4)正确配备、定期检修排水设备设施；
（5）做好探放水工作。
作业:P78-2.2

前节回顾:上节课大家主要学习了矿井防灭火和矿井水害的防治。
本节导入：本节课主要学习顶板灾害防治.
§3-7顶板灾害防治
一、顶板事故的防治:
1、常见顶板事故的分类:
（1）按冒顶事故范围分类：
a、局部冒顶；b、大型冒顶。
（2）按力源分类:
a、压垮型冒顶；b、漏冒型冒顶;c、推垮型冒顶。
二、顶板事故的预防措施
1、掘进工作面顶板事故的预兆及其防治:
A、掘进工作面顶板事故的预兆：
（1）响声;（2)掉渣；（3）片帮；（4）裂缝；(5）离层；（6）漏顶；(7）瓦斯涌出量突然增大；（8）顶板淋水明显增大。
B、预防措施：
（1）严禁空顶作业；
（2)在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支护或其他措施；
（3）在坚硬和稳定的煤、岩层中，确定巷道不设支护时，必须制定安全措施；
（4）支架间应设撑木或拉杆；
(5）采用锚杆、锚喷等支护形式时，应遵守下列规定：
(一）锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离,锚杆的形式、规格、安装角度,混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等,必须在施工组织设计或作业规程中规定。
（二）采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。
（三）打锚杆眼前,必须首先敲帮问顶,将活矸处理掉，在确保安全的条件下,方可作业。
（6）严格执行敲帮问顶制度；
（7）由下向上掘进25°以上的倾斜巷道时，必须将溜煤（矸）道与人行道分开，防止煤(矸)滑落伤人。人行道应设扶手、梯子和信号装置。斜巷与上部巷道贯通时，必须有安全措施。
(8）单巷掘进时，必须制定预防事故的安全措施。
作业：P78—3.4
小结:本章我们主要学习了矿井通风和煤矿主要灾害及其防治.