第一章 概 况第一节 我国的煤矿建设与发展一、煤炭在国民经济中的重要地位1、煤炭是中国工业生产的动力基础;被伟大的无产阶级革命导师列宁称为“工业的真正粮食”2、煤炭是我国的主要化工原料之一；通过炼焦及干馏科得到焦炭及化工原料煤焦油、煤气。3、煤炭是我国人民生活的重要物质；4、煤炭是我国出口创汇的主要物资。第二节 矿井地质一、煤的形成及埋藏特征（一）、煤的形成煤是一种可燃烧的“石头”。它是由古生物遗体沉积在沼泽环境后，在高温、高压条件下再经 过一系列物理变化和化学变化而生成的。煤的形成可分成两个阶段：1、泥炭化阶段古生物遗体被搬运到地表较低的湖泊沼泽环境中沉积。由于被水淹没、浸泡、大大地减少了 与空气中氧气 的接触，在厌氧细菌的分解活动下逐渐形成泥炭。2、成煤阶段当泥炭形成后，由于地壳继续发生沉降，泥炭层很快被其它沉积物所掩盖。这样，泥炭才能 保存下来。随着地壳的进一步沉降，泥炭层下降到地下较深的地方，它上面覆盖的沉积物愈来愈 厚。在压力和地温的共同作用下，原来 疏松、多水的泥炭爱到紧压、脱水、胶结、聚合、体积大 大缩小，结果地壳变成最初的煤褐煤。（二）煤的埋藏特征煤层是我们的开采对象，我们最关心的是煤层的埋藏特征。煤层埋藏特征包括煤层的厚度、 结构、倾角及稳定性等，这些特征和我们的采煤方法及安全有很大的关系。1 、煤层的结构根据煤层中有无较稳定的矸石层，可将煤分为两类，即简单结构和复杂结构层。（1）简单结构层。这类煤层中没有呈层状出现的稳定的矸石层，但仍然可能夹有较少的矿物 质或结核。简单结构煤层反映出当初形成时，沼泽中植物遗体的沉积基本上上连续的。（2）复杂结构层。复杂结构煤层中常含有较稳定的夹石层，少则一层，多则几层。简单结构 煤层反映出当初形成时泥炭沉积曾为间歇性，即在泥炭沉积又沉积了泥砂，再后来又沉积了泥炭， 而沉积的泥砂则形成夹矸。煤层夹矸的层数多、厚度大，则影响采煤工作面采煤机割煤，也会影响煤的质量。2、煤层的厚度 煤层的厚度指煤层顶底板之间的垂直距离。根据开采技术特点，煤层按厚度分为以下 3类： 薄煤层3.5m3、煤层的倾角煤层的倾角是指煤层相对水平面的夹角。根据倾角大小将煤层分为以下 4类：近水平煤层454、煤层的稳定性任何煤层的厚度，实际上都是变化的，有时厚有时薄，甚至尖灭。根据厚度变化情况可将煤 层分为下列四类：（1）稳定煤层。 这种煤层在整个矿井开采范围内厚度均大于最小可采厚度，且厚度的变化有一定的规律性。（2）较稳定煤层。 在矿井开采范围内绝大多数煤层基本上可采，而只有局部煤层不可采。（3）不稳定煤层。 这样的煤层厚度变化很大，有薄有厚，甚至尖灭。经常出现不可采区域。（4）极不稳定煤层。 煤层常驻呈鸡窝状，断断续续分布，在井田范围内仅局部可采。二、地质构造 煤层在形成时，一般是水平或近水平的，在一定的范围内是连续完整的。但是，后来长期的 地质历史中，地壳发生了各种运动，使煤层的空间形态发生了变化。我们把由地壳运动而造成的 岩层的空间形态叫地质构造。在矿井范围内，地质构造是多种多样的。简单概括起来可分为三种基本构造类型，即单斜构 造、褶皱构造和断裂构造。（一）单斜构造煤层产状包括煤层以下三方面：（1 ）走向倾斜煤（岩）层层面与水平面的交线称为走向线。走向线的方向代表煤层的走向。（2）倾向 在煤层层面上和走向线垂直向下的线叫倾斜线。倾斜线在水平面上的投影线代表煤层的倾向。（3）倾角煤层倾斜线和水平面的夹角叫煤层的倾角。 在一个井田范围内，煤层大致向同一方向倾斜，称为单斜构造。（二）褶皱构造 当水平煤层受到水平方向的挤压力后，煤层产生弯曲，但没有丧失其原有的连续性。这种构 造叫褶皱构造。褶皱构造有以下两种：（1）背斜 在形态上是一个中间向上凸起的弯曲，煤层从中心向两侧倾斜。（2）向斜 在形态上是一个中间向下凹去的弯曲，煤层从两面侧向中心倾斜。（三）断裂构造 当煤层受力后，作用力超过煤层的强度，煤层所产生的错位、断裂叫断层。断裂后，如果两 侧煤层没有明显的位移叫作裂隙；如果发后了明显的位移则叫做断层。（1）裂隙。煤层受到作用力后，发生断裂但没有明显的位移，只是产生了许多裂缝，导致煤 层破碎。（2）断层。断裂出现后，煤层则完全丧失了原来的连续性和完整性。根据断裂后煤层的形态， 可将断层分为（1）正断层（2）逆断层（3）平推断层三种。（四）陷落柱 在煤层底板以下的石灰岩中，由于酸性水的作用会形成许多溶洞。而且随酸性水的不断补给， 溶洞不断增大。最后导致其上部岩层的整体陷落，形成一个下部大，上部小的破碎柱体叫陷落柱。第三节 矿井开拓一、巷道掘进 在煤（岩）体中采用一定的破岩手段将部分岩石破碎下来，形成掘进空间，接着对这个空间 进行支护的工作叫巷道掘进。根据掘进中的机械化程度，可将巷道掘进分为以下两种：（一）钻爆法掘进 钻爆法掘进是利用打眼爆破的方式将岩石破碎下来的掘进方法。其掘进方式工艺如下：1、钻眼放炮（1）钻眼2）装药、放炮2、通风排烟3、装岩4、掘进岩石运输5、掘进巷道支护二）综合机械化掘进1、综掘工艺1）破岩（2）装岩及运输（3）掘进机的行走机构2、综合机械化掘进中的安全注意事项 综合机械化掘进在掘进效率上有很大的提高。但是，由于在使用过程中的各种失误，曾发生 过绞人、倒柱、冒顶以及摩擦火花引燃瓦斯等事故。所以，综掘安全问题应引起我们的重视。为了综掘机的安全运行，防止事故的发生，要求综掘机必须是经专门培训、经考试合格的人 员持证上岗。在工作中，必须严格执行规程中使用掘进机掘进的规定。工作面其他人员不能 开动掘进机，当综掘机发出启动后要远离掘进机，决不能在综掘机前方停留，防止绞人事故发生。第四节 矿井生产系统一、煤矿运输、提升系统1、运煤系统2、排矸系统3、材料运输系统二、通风系统 矿井通风系统是煤矿井下生产中最重要的系统。通风系统合理、正常运行，才能保证井下有 毒气体的稀释和排放，才能保证人员呼吸所需的新鲜空气，才能创造井下良好的气候条件。否则， 就无法生产。三、供电系统 供电系统是给矿井提供动力的系统。由于煤矿企业的特殊性，对矿井的供电系统要求绝对可 靠，不能出现随意断电事故。为了保证可靠供电，要求必须有双回路电源，同时保证矿井供电。 如果一路电出故障，另一路电必须立即供电。否则，就会发生重大事故。四、供、排水系统 煤矿井下生产要洒水灭尘、液压设备需要水、井下防灭火需要水。所以，必须向井下供水。另处，矿井水必须排到地面，否则会淹没采掘工作面。为此，矿井都建有供、排水系统。1、矿井供水系统矿井地面蓄水池通过管道f井筒f井底车场f水平运输大巷f采区上（下）山f区段集中巷 f工作面两巷。在供水管道系统中，有大巷洒水、喷雾、防尘水幕。煤的各个转载点都有洒水灭尘喷雾装置， 采掘工作面机械设备供电系统等。2、矿井排水系统 矿井水主要来自于地下含水层水、顶底板水、断层水、采空区水及地表水的补给。在生产中必须排到地面。为了排出矿井水，矿井一般都在井底车场处设有专门的水仓及主水泵房。主水泵 房一般都有两个，其中一个储水、一个清理。水仓中的水则是由水平大巷的水沟流入的。在水平运输大巷行人道一侧挖有水沟，水会流向 井底车场方向。排水沟需要经常清理，保证水的顺利流动。除矿井大的排水系统处，井下采掘工作面有时积水无法自动流出，还需要安装水泵排出。根 据水量随时开动水泵排水。五、其它系统1、瓦斯监控及抽放系统2、注氮防灭火系统3、通信系统4、压风系统第五节 采煤方法采煤方法是采煤系统和回采工艺这两项内容的总称。不同的采煤方法所采用的采煤巷道布置 系统及回采工艺不同。以下是几种常见的的巷道布置系统和采煤工艺：一、采煤工作面巷道布置1、走向长壁采煤法工作面巷道布置 走向长壁采煤中的“走向”是指工作面的两巷顺煤层走向布置，工作面沿走向向前推采。而“长壁”是指工作面煤壁较长。2、倾斜长壁采煤工作面巷道布置 倾斜长壁采煤工作面的进风巷和回风巷是沿煤层的倾斜方向布置的。工作面也是沿煤层倾斜方向推进。3、急倾斜煤层采煤工作面巷道布置我们把倾角大于 45的煤层叫急倾斜煤层。急倾斜煤层由于倾角大，所以在巷道布置及采煤 方法方面和缓倾斜煤层差异很大。下面是目前常见的几种急倾斜煤层采煤方法及巷道布置。（1）台阶采煤法工作面巷道布置台阶式采煤方法是我国用于开采急倾斜薄及中厚煤层的一种走向长壁采煤法。根据上下台阶 间的相对位置关系，台阶式采煤方法又可分为正台阶、倒台阶2种，这两种台阶采煤法工作 面巷道布置是根据煤层倾角大，把工作面煤壁设计为台阶状。（2）水平分层采煤法工作面巷道布置 水平分层采煤法是开采急倾斜厚煤层的常用方法。它是将急倾斜煤层划分成若干个厚 23m的水平分层，每一分层布置一个回采工作面。（3）伪斜柔性掩支架采煤工作面巷道布置 伪斜柔性掩支架采煤工作面呈伪斜布置，沿走向推进。二、采煤工作面回采工艺1、炮采工作面回采工艺炮采工作面是指以钻爆法落煤、人工装煤、金属磨擦支柱或单体液压支柱配合金属铰接顶梁 或n型梁支护的工作面。（1）工作面破煤 工作面炮眼布置 装药放炮（2）装煤（3）运煤（4）支护（5）采空区处理2、普通机械化采煤工作面回采工艺（1）破煤（2）装煤（3）运煤（4）支护（5）采空区处理3、综合机械化采煤工作面回采工艺综合机械化采煤工作面是在工作面配备了大功率的双滚筒采煤机、大功率的可弯曲刮板输送 机、液压自移支架及转载机、可伸缩胶带输送机，实现了工作面破煤、装煤、运煤、支护及采空 区处理的全部机机械化。工艺：由于采用了大功率双滚筒采煤机，可在工作面实现一次采全高。采煤机首先由工作面 下顺槽处完成斜切进刀割入煤壁后，开始向上割煤。割煤同时滚筒上的螺旋叶片和挡煤板配合将 煤装入工作溜槽中运出。在采煤机割煤同时滞后一段距离拉架并推输送机，支架后方的顶板在拉 架中自然垮落。第二章 顶板管理一、煤层的顶板 煤层上面的岩层叫顶板。顶板可分为：1、伪顶伪顶是在煤层之上，紧贴煤层的一层松软岩层，一般厚度 0.30.5m。2、直接顶 直接顶是位于伪顶之上或煤层之上的顶板，它具有一定的稳定性。3、老顶 老顶是在直接顶上方的岩层，一般由坚硬岩层组成。二、采掘工作面顶板控制（一）采煤工作面顶板控制1、普通机械化及炮采工作面顶板控制（1）金属磨擦支柱（2）单体液压支柱（3）HDJA 型金属铰接顶梁（4）n型梁（ 5 ）单体支柱配合金属顶梁支护方式2、综合机械化工作面顶板控制（ 1 ）支撑式支架（ 2 ）掩护式支架（ 3 ）支撑掩护式支架（二）掘进工作面顶板控制1、砌碹支护 砌式支护是支护形式中最有力的支护形式。支护的材料有料石、砖及混凝土。砌碹支护一般 用于服务年限长的开拓巷道及主要硐室。2、棚式支护棚式支护是煤矿准备巷道和回采巷道常见的支护形式。架棚材料有木材、钢筋混凝土、工字 钢及U型钢。架棚的形式是梯形棚和拱型棚等。3、锚杆支护 煤矿井下使用的锚杆有木锚杆、竹锚杆、废钢丝绳锚杆、金属管缝式锚杆、钢筋锚杆和玻璃 钢锚杆。锚杆支护的配套形式有：锚喷支护、锚网支护、锚网喷支护、锚梁支护、锚杆钢带支护等。 第三章 采掘质量标准化标准一、采煤质量