第三章煤矿开采安全第三章煤矿开采安全主讲：主讲：20082008年年1212月月1010日日煤矿从业人员培训教材煤矿从业人员培训教材2021/3/101煤矿开采安全第三章本章学习要点本章学习要点了解我国煤炭工业发展状况了解我国煤炭工业发展状况掌握矿井开拓方式和采煤技术掌握矿井开拓方式和采煤技术 掌握巷道施工要求和支护掌握巷道施工要求和支护熟悉矿井中的有害气体熟悉矿井中的有害气体掌握矿井通风的基本任务和方法掌握矿井通风的基本任务和方法掌握矿井灾害的各种防治措施掌握矿井灾害的各种防治措施 能够正确分析煤矿各种事故的原因和教训能够正确分析煤矿各种事故的原因和教训2021/3/102煤矿开采安全第三章第第3 31 1节煤矿生产概况节煤矿生产概况煤矿从业人员培训教材煤矿从业人员培训教材2021/3/103煤矿开采安全第三章一、我国煤炭工业发展概况一、我国煤炭工业发展概况（一）煤炭在国民经济中的重要地位（一）煤炭在国民经济中的重要地位煤炭是我国的基本能源。在相当长的时期内，煤炭仍是我国能源的主要组成部分。在我国的国民经济中，工业、农业、交通运输业都离不开煤炭，煤炭在国民经济中占有极其重要的地位。第一、煤炭是中国工业生产的动力基础。第二、煤炭是我国的主要化工原料之一。第三、煤炭是我国人民生活的重要物资。最后，煤炭又是我国出口创汇的物资。2021/3/104煤矿开采安全第三章（二）我国煤炭工业发展状况（二）我国煤炭工业发展状况1、我国煤炭资源分布状况不平衡我国煤炭资源虽然比较丰富，但分布极不平衡（见后附图1）。西部资源比较丰富，但地区发展比较滞后，运输也不便利；东部较少，但市场需求大，运输条件比较好；北部资源集中；南部分散且较少，而需求较大；因此形成了西煤东运，北煤南调的格局，煤炭运量占铁路货运总量的40%左右。2021/3/105煤矿开采安全第三章附图1我国煤炭资源分布状况2021/3/106煤矿开采安全第三章2、我国煤炭资源构成状况不合理我国煤类齐全，从褐煤到无烟煤各个煤化阶段的煤都有赋存，能为各工业部门提供冶金、化工、气化、动力等各种用途的煤源。但各煤类的数量不均衡，地区间的差别也很大。在1996年末的10 025亿t保有储量中，各煤类的储量和所占比重中：烟煤、无烟煤比例较大（见附图2），其中烟煤储量最高占总量的75%。2021/3/107煤矿开采安全第三章附图2我国煤炭资源构成状况2021/3/108煤矿开采安全第三章3、煤炭在我国的能源结构中所占的比重较大在我国的自然资源中，基本特点是富煤、贫油、少气，这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位。中国是世界最大产煤国，煤炭产量占世界总量的37。煤炭是中国的主要能源，据2000年的统计数据，煤炭占我国一次能源生产和消费总量的76和69（见后附图3）。煤炭在中国能源结构中的重要性不言而喻。根据中国煤炭工业发展研究中心预测，未来15年内，煤炭仍将是中国的基础能源。煤炭工业的可持续发展是实现 中国经济可持续发展的重要基础。2021/3/109煤矿开采安全第三章附图3能源生产及构成2021/3/1010煤矿开采安全第三章4、我国煤炭生产快速增长，供需矛盾趋于缓和旧中国煤炭工业发展缓慢，到1949年，煤炭的产量仅3000多万吨。新中国成立以后，经过3年国民经济恢复工作，到第一个五年计划前的1952年，煤炭年产量达到6600万吨。第一个五年计划结束的1957年，产煤 1.31亿吨，到第二个五年计划结束的1962年，全国产煤2.2亿吨。经3年国民经济调整巩固，至1965年，全国煤产量为2.32亿吨。改革开放开始的1978年，全国产煤6.18亿吨。1985年，产煤8.72亿吨，1987年产煤9.28亿吨。1989年，产煤10.54亿吨，突破了十亿大关。进入90年代，煤产量年年递增，1992年，产煤11.16吨。1993年，产煤11.50亿吨。1994年，产煤12.40亿吨。1995年，产煤 13.61亿吨。1996年，产煤13.74亿吨。1997年，产煤13.73亿吨。2000年煤炭总产量为9.98亿吨，比最高时的1996年下降了27%，但仍是世界最高的。到2007年，中国煤炭行业此轮景气抬升已经进入了第五个年头。全国原煤产量由2001年的13亿吨增长到2007年的255亿吨，平均每年增长2亿多吨，年均增长12.5%。 2021/3/1011煤矿开采安全第三章（三）在山西省，政府监管、矿主利益与安全生产之间的矛盾主要表现在以下几个方面：1、众多小煤矿生产方式落后，安全生产条件先天不足2、非法、违规开采难以禁禁绝。3、煤矿企业技术人才严重短缺，从业人员素质普遍低。2021/3/1012煤矿开采安全第三章针对以上矛盾和问题，山西省重点在以下几个方面开展工作，努力促进煤矿安全状况的逐年好转。1、狠抓煤矿安全事项整治，严历打击非法的、不具备安全条件的落后生产力行为；2、采取综合措施，提升合法煤矿安全生产力水平；3、推广瓦斯监测监控，依靠科学技术提升煤矿安全水平；4、积极推动瓦斯综合治理，以利用促抽放、以抽放保安全；5、落实安全责任主体地位，推动企业科学管理；6、坚持培训与管理并重，在提高队伍素质和加强劳动用工管理上取得新成效。2021/3/1013煤矿开采安全第三章二、矿井开拓二、矿井开拓开采煤炭资源的工业企业称为煤矿。根据煤层的赋存特征和开采技术条件，煤矿的开采方法有露天开采露天开采和地下开采地下开采两种，露天开采的叫露天煤矿露天煤矿，地下开采的叫井工煤矿井工煤矿。我国煤矿绝大部分是地下开采。煤矿地下开采的每一个矿井，必须具有完备和独立的生产系统，生产系统，而确定矿井主要巷道工程的总体部署及有关参数即为矿井开拓。换句话说，矿井开拓就是在井田范围内，从地面开掘一系列井矿井开拓就是在井田范围内，从地面开掘一系列井巷通往煤体。巷通往煤体。2021/3/1014煤矿开采安全第三章（一）矿井巷道分类（一）矿井巷道分类煤矿生产需要从地面向井下开掘一系列巷道，统称井巷井巷。在这里，井即井筒，泛指立井、斜井、和平硐，也包括暗井，一般指地面有连接出口（不包括暗井）。巷即巷道，指服务于地下开采，在岩体和矿层中开凿的不直通地面的水平或倾斜巷道。根据这些巷道的用途、服务范围的不同，把全矿井的巷道分为开拓巷道开拓巷道、准备巷道准备巷道、和回采巷道回采巷道三类；在每一类巷道中，根据巷道的形式不同，又可分为垂垂直巷道直巷道、水平巷道水平巷道、倾斜巷道倾斜巷道三类。2021/3/1015煤矿开采安全第三章1、根据巷道的用途、服务范围分开拓巷道：为井田开拓而开掘的巷道称为开拓巷道。即为全矿井全矿井、一个水平一个水平或两个以上两个以上服务的巷道，如井筒井筒、井井底车场底车场、主要石门主要石门、运输大巷运输大巷和回风大巷回风大巷（或者回风道）、主要风井主要风井，都是开拓巷道。开拓巷道是从地面到采区的通路，服务范围是为全矿井或阶段服务，服务年限长。开拓巷道的作用是形成矿井新的或扩展原有的阶段或开采水平，构成矿井完整的生产系统。2021/3/1016煤矿开采安全第三章准备巷道：为准备采区而掘进的主要巷道称为准备巷道。准备巷道：为准备采区而掘进的主要巷道称为准备巷道。即为一个采区或两个以上区段服务的巷道，如采区上（下）山、采区车场、采区硐室、区段石门等都是准备巷道。准备巷道是在采区范围内从已开掘好的开拓巷道到区段的通路，为全采区或两个以上区段服务。准备巷道的作用是用来准备新的采区，构成采区的生产系统。回采巷道：形成采煤工作面并为其服务的巷道称为回采巷道，回采巷道：形成采煤工作面并为其服务的巷道称为回采巷道，也称采煤巷道。也称采煤巷道。如区段运输平巷、区段的回风平巷、开切眼等都是回采巷道。回采巷道服务年限较短。回采巷道的作用在于切割出新的采煤工作面并进行生产。2021/3/1017煤矿开采安全第三章2、根据巷道的形态形态不同，可将矿井巷道划分为：垂直巷道垂直巷道、水平巷道水平巷道和倾斜巷道倾斜巷道三类。其中：立井立井、小井小井、暗井暗井（盲井）等属于垂直巷道；平硐平硐、平巷平巷、石门石门、煤门煤门等属于水平巷道。斜井斜井、上山上山、下山下山、溜煤眼溜煤眼、开切眼开切眼等属于倾斜巷道。2021/3/1018煤矿开采安全第三章（二）矿井的开拓方式（二）矿井的开拓方式矿井的开拓方式主要指开拓巷道在井田内的布置方式矿井的开拓方式主要指开拓巷道在井田内的布置方式。其实质是根据煤田的实际地质情况设计出来的井巷施工方案。一个完整的矿井开拓方式的内容应该包括井硐形式井硐形式、水平数目水平数目、阶段内划分阶段内划分形式形式。井硐形式又可分为立井、斜井、平硐三种基本形式；水平数目又可分为单水平和多水平；阶段内又可分为分区式、分带式和分段式（连续式）。不同的井巷形式可组成多种开拓方式，通常以井硐形式为主要依据，将矿井开拓方式划分为斜井开拓斜井开拓、立立井开拓井开拓、平硐开拓平硐开拓和综合开拓综合开拓四种。2021/3/1019煤矿开采安全第三章1 1、平硐开拓、平硐开拓：处在山岭和丘陵地区，采用出口直接连通到地面的水平巷道，这种开拓方式就叫平硐开拓。负责运煤、出矸、运料、通风、排水、敷设管缆及行人等任务的叫主平硐；处在井田上部主要用于回风的平硐叫回风平硐；另外，在条件允许时，还可设排水、排矸等专用平硐。按平硐与煤层的相对位置，平硐还可划分为走向平硐、垂直平硐、或斜交平硐；按平硐数目可分为单平硐和阶梯平硐两种。平硐开拓的优点：井下产出的煤不用转载可直接外运，运输环节和运输设备少，系统简单，费用低；地面建筑简单，不需井架、绞车和硐口车场；井下硐室少，井巷工程量小施工条件好，建井速度快；无排水设备，有利于预防井下水灾。2021/3/1020煤矿开采安全第三章2 2、斜井开拓、斜井开拓：是我国广泛采用的一种开拓方式，有多种不同的形式，按井田内的划分方式，可分为集中斜井集中斜井（有的地方称阶段斜井）和片盘斜井片盘斜井，一般以一对斜井进行开拓。根据矿井生产能力、井筒倾角大小不同，井筒装备也不一样。对生产能力小的小型斜井，可以只装备一个井筒，采用单钩串车提升；对中小型矿井，可以装备两个井筒，主井用双钩串车提升，副井用单钩串车提升；井筒倾角很缓时，可用无极绳提升；中型矿井有条件时，主井可采用带式输送机，副井则采用串车提升；大型斜井的主井宜装备带式输送机，在其另一侧敷设检修用的轨道，副井可采用双钩串车提升；对生产能力很大的特大型斜井，主井应采用强力带式输送机或钢绳带式输送机。2021/3/1021煤矿开采安全第三章按照井田再划分方式及阶段内的布置不同，斜井开拓可以有单水平分带式、单水平分区式、多水平分区式、多水平连续式等多种开采方式优点:井筒掘进技术和施工设备简单，掘进速度快，无需大型提升设备，初期投资少，建井期短；在多水平开采时，掘进石门的工程量和沿石门的运输工程量较少；延伸斜井井筒的施工比较方便，对生产的干扰少。缺点：围岩不稳定时，井筒维护费用高；采用绞车提升时，提升速度慢，能力较小，提升费用高；当井田斜长较大时，若采用多段绞车提升，则转载环节多，系统复杂，多占用设备和人力；沿井筒敷设管路、电缆所需的管线长度较大；通风风路较长，井筒断面小，通风阻力大；当井筒为富含水的冲积层或流砂层时，斜井井筒掘进技术复杂。在井田煤层埋藏不深、表土层不厚、水文地质情况简单、井筒不需要特殊施工法施工的缓倾斜煤层和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓2021/3/1022煤矿开采安全第三章3 3、立井开拓、立井开拓：立井开拓除井筒形式与斜井开拓不同外，其它基本都与斜井开拓相同，即可以在井田内划分阶段和盘区，也可以划分为多水平或单水平，还可以在阶段内采用分区、分段或分带布置等。采用立井开拓时，一般以一对立井（主井及副井）进行开拓，装备两个井筒，通常主井用箕斗提升，副井则为罐笼。井筒断面根据提升容器尺寸、井筒内装备及通风要求等确定。立井开拓与斜井开拓相比，立井井筒的掘进及延伸需要较高的施工技术，井筒开凿所需用的设备较多，掘进速度备也将慢一些，井筒装备复杂，基建投资较大。但是，立井对地质条件的适应性强，通常不受煤层倾角、厚度、水文等地质条件的限制。当煤层埋藏深、表土层厚度或水文地质情况复杂时，井筒需要特殊施工，或者在多水平开拓急倾斜煤层以及地质条件不适合斜井开拓时，都可以采用立井开拓。在同样的开采深度条件下，立井具有井筒短的特点，由此带来的是井筒的通风阻力小并缩短了各种管线的长度，具有提升速度快，提升能力大等诸多优点，生产经营费用也相对较低。2021/3/1023煤矿开采安全第三章4 4、综合开拓、综合开拓：一般情况下，井筒开拓的主、副井都是同一种井筒形式。但是有时会在技术上出现困难或经济上出现效益不佳的问题。所以，在实际矿井开拓中，往往会有主、副井采用不同的井筒形式，这就是综合开拓。根据不同的地质条件和生产技术条件，综合开拓可以有立井与斜井立井与斜井、立井立井与平硐与平硐、斜井与平硐斜井与平硐等。综上所述，各种矿井开拓方式各有利有弊，所以应当十分慎重地确定矿井开拓方式，因为它不仅影响矿井建设期间的技术经济指标，同时还将长期影响矿井的生产技术面貌和经济效益。在确定矿井开拓方式时，必须贯彻执行煤炭工业的有关方针、政策，并且还要遵循下列原则：2021/3/1024煤矿开采安全第三章合理集中开拓布署，建立完整的和尽可能简单的生产系统，以便于集中管理和运用高效率的机械设备，为提高矿井生产能力和经济效益创造条件。井巷布置和开采顺序应尽量考虑减少煤柱损失，以提高资源回收率。力求通风系统和生产环境良好，为提高劳动生产率和安全生产创造条件。尽可能减少开拓工程量，尤其是初期工程量，以减少初期投资，缩短建井工期。应充分考虑国家的技术水平和装备供应，同时要为采用新技术和发展机械化创造条件。2021/3/1025煤矿开采安全第三章三、矿井生产系统三、矿井生产系统矿井的生产系统主要有：采煤系统采煤系统，运煤系统运煤系统，通通风系统风系统，运料、排矸系统运料、排矸系统，供电、供水、供压气系供电、供水、供压气系统统等。由一系列的井巷工程和机械、设备、仪器、管线等组成。2021/3/1026煤矿开采安全第三章（一）采煤系统（一）采煤系统采煤巷道的掘进一般是超前于回采工作进行的，它们之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置，称为采煤巷道布置系统采煤巷道布置系统，也即采煤系统采煤系统。（二）运煤系统（二）运煤系统运煤系统实际上就是把煤炭从采场内运出，并通过一些关联的巷道、井硐，最后运送到地面的提升路线和手段。各种矿井开拓方式和不同的采煤方法都有其独特和完整的运煤系统。（三）通风系统（三）通风系统矿井通风系统包括通风方法通风方法、通风方式通风方式和通风网络通风网络。2021/3/1027煤矿开采安全第三章（四）运料、排矸系统（四）运料、排矸系统煤矿井下掘进、采煤所需的材料、设备，一般情况下，都是从地面通过副井，经由井底车场、大巷等运送的；而采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石，又要由相反的工作面运至地面，这就形成了运料、排矸系统。（五）排水系统（五）排水系统排水系统就是由排水沟、井底（采区）水仓、排水泵、排水管路等形成的系统，其作用就是储水、排水、防止发生矿井水灾事故。（六）供电、供水系统（六）供电、供水系统矿井供电系统是采煤、运输、通风、排水等系统内各种机械、设备运转时不可缺少的动力源网络系统。供水系统主要保证井下工程用水，特别是防尘用水。2021/3/1028煤矿开采安全第三章矿井的辅助生产系统还包括供压系统供压系统（压风系统）、安全安全监测监控系统监测监控系统和调度指挥系统调度指挥系统等。2021/3/1029煤矿开采安全第三章煤矿从业人员培训教材煤矿从业人员培训教材第第3 32 2节巷道掘进基本知识节巷道掘进基本知识2021/3/1030煤矿开采安全第三章所谓巷道掘进，是指在煤（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。它包括岩巷岩巷掘进掘进和煤巷掘进煤巷掘进两项工程。按照煤层在巷道的断面位置，可分为煤巷煤巷（煤层占断面积的4/5及其以上）、半煤岩巷半煤岩巷（煤层占1/54/5)和岩巷岩巷（煤层占1/5及以下）三大类。不管哪一类巷道，掘进生产过程主要包括破破（破落煤岩）、装装（装岩）、运运（运送煤岩）和支支（支护巷道）四道工序。另外，辅助工序还包括通风、排水、铺轨、前移设备和测量挂线等。巷道掘进是按设计要求，为准备采煤工作面而开掘的一系列巷道，它是采煤生产的急先锋。掘进和回采是煤矿生产过程中的两个互相联系、互相促进的重要环节，掘进工作一定要在采煤工作的前面，以保持正常的采掘关系。2021/3/1031煤矿开采安全第三章一、爆破掘进一、爆破掘进爆破掘进是利用打眼爆破的方式将岩石破碎下来的掘进方法。（一）掘进工作面炮眼布置掘进工作面炮眼的布置合理与否，是提高钻眼爆破法钻眼爆破法的效率和质量的主要因素。掘进工作面的炮眼按其用途和位置可分为掏槽眼掏槽眼、辅助眼辅助眼和周边眼周边眼三类，如图321所示。2021/3/1032煤矿开采安全第三章2021/3/1033煤矿开采安全第三章1 1、掏槽眼、掏槽眼其作用是将工作面的部分煤（岩）层首先破碎并抛出，在工作面上形成第二个自由面，为其它炮眼爆破创造有利条件。掏槽眼的好坏决定着一茬炮的成败，对掘进进尺起关键性作用。掏槽眼一般布置在巷道断面的中下部，距离巷道底板约11.3米处；以便于钻眼时掌握方向，并有助于其他多数炮眼爆破时煤（岩）借助自身重量崩落。掏槽眼通常比其它炮眼深200300mm。另外，工作面若有软岩时，掏槽眼，应布置在软岩层内。目前，常用的掏槽方式有直眼掏槽直眼掏槽、斜眼掏槽斜眼掏槽和混合式掏槽混合式掏槽三种，其特点和适用条件分述如下：2021/3/1034煤矿开采安全第三章直眼掏槽适用于无瓦斯工作面，岩石整体性好，中硬以上；所有掏槽眼都垂直于工作面，深度不受井巷断面大小限制，有利于深孔爆破；工作面炮眼互相平行，有利于多台凿岩机同时作业，有利于采用掘进凿岩台车，实现钻眼机械化；爆破效率高，岩石块度均匀，岩石抛掷不远，不易崩倒支架及损坏设备；掏槽体积小，需要掏槽和雷管的段数较多岩石越坚硬对打眼的间距、钻眼质量、装药要求越严格，往往由于设计或施工不当导致失败。2021/3/1035煤矿开采安全第三章斜眼掏槽适用于掘进断面积大于4m2的各类井巷；掏槽体积大，充分利用了自由面，掏槽眼数目、炸药消耗量、使用雷管段数较少；掏槽眼深度受巷道宽度限制；易产生大块岩石，岩石抛掷距离远，易崩倒支架或损坏设备。2021/3/1036煤矿开采安全第三章混合掏槽直眼掏槽与斜眼掏槽相结合，改善了直眼掏槽的不足，但也带来了斜眼掏槽的缺点；比直眼掏槽抛渣能力强、爆破效率高、掏槽体积大；适用于断面较大的井巷；2021/3/1037煤矿开采安全第三章2 2、辅助眼、辅助眼包括扩槽眼和崩落眼，是布置在掏槽眼和周边眼之间炮眼，它的作用是大量地崩落煤（岩），形成一定的空间，并为周边的爆破创造条件。辅助眼以槽洞为中心层层布置，眼距根据煤（岩）层的最小抵抗线确定，一般为500700mm ，方向基本上要垂直于工作面，布置比较均匀。装药系数一般为0.450.60。如果采用光面爆破，紧邻周边眼的一圈辅助眼要为周边眼炸出一个理想的光面层，即光面层厚度比较均匀，且等于周边最小抵抗线。2021/3/1038煤矿开采安全第三章3 3、周边眼、周边眼包括扩槽眼和崩落眼，是布置在掏槽眼和周边眼之间炮眼，它的作用是大量地崩落煤（岩），形成一定的空间，并为周边的爆破创造条件。辅助眼以槽洞为中心层层布置，眼距根据煤（岩）层的最小抵抗线确定，一般为500700mm ，方向基本上要垂直于工作面，布置比较均匀。装药系数一般为0.450.60。如果采用光面爆破，紧邻周边眼的一圈辅助眼要为周边眼炸出一个理想的光面层，即光面层厚度比较均匀，且等于周边最小抵抗线。2021/3/1039煤矿开采安全第三章（二）钻眼爆破1、钻眼：在钻眼前根据岩石的硬度决定钻眼机具。一般在煤层中用煤电钻打眼，在岩层中可采用风钻、凿岩台车、液压钻车和钻装机等机械。2、装岩、爆破：煤矿井下多用柱状装填法，就是依次将炸药（即被爆药卷）装入炮眼底部，然后装入带雷管的引爆炸药（即主爆药卷），最后将空余空间用炮泥和水炮泥填满，这种装药叫正向装药正向装药，爆破上称为正向爆破正向爆破。反之，主爆药卷装入煤眼底部，然后装入被爆药卷，填上炮泥和水炮泥叫反向装药反向装药，爆破上称为反向爆破反向爆破。被爆药卷中的炸药为煤矿许用炸药，而引爆药卷中的电雷管为瞬发电雷管或毫秒延期电雷管。炮泥由粘土和砂子按13比例制成。装好炸药，进行连线工作，根据脚线与母线的连接方法不同，可分为串联法串联法、并联法并联法、和混联法混联法。在煤矿井下，一般用串联法串联法，只有在少数特殊情况下再使用其它连接法。2021/3/1040煤矿开采安全第三章（三）装岩（煤）三）装岩（煤）炮烟排除后，人都能进入掘进工作面，先对放炮后的顶板顶板及支架支架进行安全检查安全检查，敲帮问顶敲帮问顶，处理活矸后处理活矸后，都能开始装岩（煤）工作。炮掘工作面的装岩（煤）有人工装岩（煤）和机械装岩（煤）。（四）运输（四）运输炮掘工作面的运输有刮板输送机、矿车等，在煤巷掘进中可用刮板输送机同，也可用矿车运输；在岩巷掘进中，一般用矿车运输。2021/3/1041煤矿开采安全第三章二、综合机械化掘进二、综合机械化掘进综合机械化掘进就是在掘进工作面采用了巷道掘进机，实现破煤（岩）、装煤（岩）、转载为(岩)的连续机械化作业，有的掘进机还装有锚杆钻装机，可同时完成支护工作。与钻爆法相比，综合机械化掘进具有工序少工序少、速度快速度快、效率效率高高、质量好质量好、施工安全施工安全、劳动强度小劳动强度小等优点。巷道掘进机有煤巷掘进机煤巷掘进机和岩巷掘进机岩巷掘进机两类。2021/3/1042煤矿开采安全第三章三、掘进工作面支护形式三、掘进工作面支护形式巷道开掘成型后，根据围岩的性质进行及时支护。否则，会出现巷道围岩变形，甚至冒顶，影响使用由于地质情况不一样，使用的支架也不一样，使用较多的有木支护、砌碹支护和锚杆支护，如图3-2-2所示。2021/3/1043煤矿开采安全第三章附图3-2-2 巷道支护示意图2021/3/1044煤矿开采安全第三章2021/3/1045煤矿开采安全第三章2021/3/1046煤矿开采安全第三章（一）木支护（一）木支护木支护在井下使用最早也最广泛。它具有重量轻、加工方便，运输、架设容易以及具有一定强度的优点，但有易腐、易燃、服务年限短的缺点。承载能力低，被动支护 很多煤巷不适用，巷道严重变形、支架损坏严重(见后附图)。2021/3/1047煤矿开采安全第三章（二）砌碹支护（二）砌碹支护砌碹支护是最有力的支护形式。支护材料有料石、混凝土。砌碹支护一般用于年限长的开拓巷道及主要硐室。（三）锚杆支护（三）锚杆支护锚杆支护目前是我国国有煤矿最有力的支护形式。具有支护成本低廉、效果良好等优点。目前，在我国煤矿井下使用的锚杆有木锚杆、竹锚杆、钢丝绳锚杆、金属管缝式锚杆、钢筋锚杆和玻璃钢锚杆等(见后附图)。各种锚杆的锚固方式不同，介支护原理及效果基本一致。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，这些支护形式拓宽了锚杆支护的使用范围。2021/3/1048煤矿开采安全第三章1、锚杆支护的现状及发展锚杆支护的技术经济优越性主动支护强化围岩强度、保持围岩稳定（围岩变形量较棚式支架减少50%以上）施工简单成本较低改善作业环境保证矿井高产高效2021/3/1049煤矿开采安全第三章锚杆的种类2021/3/1050煤矿开采安全第三章国外锚杆支护的发展发展适宜的锚杆类型（结构、锚固方式等）发展高强、超高强锚杆完善施工配套机具适宜的锚杆支护设计完善监测系统2021/3/1051煤矿开采安全第三章我国煤巷锚杆支护现状1956年在煤矿岩巷中使用锚杆，60年代进入采区。1995年我国进行煤巷支护改革立项时，煤巷锚杆支护比重我国为15.15% 。1998年锚杆所占支护比重：31.3%，其中：煤巷20.14%；半煤岩巷29.7%；岩巷60.85%。2001年煤巷锚杆支护比重约25%，20062006年大中型煤矿煤巷锚杆支护比重约65%65%。 2021/3/1052煤矿开采安全第三章(4)经典锚杆支护理论悬吊理论直接顶悬吊在老顶（坚硬岩层）上易冒落岩体悬吊在深部未松动岩层上一般适用于顶板无坚硬岩层或未松动岩层无法悬吊2021/3/1053煤矿开采安全第三章组合梁理论将几个薄岩层锁紧成较厚岩层（组合梁）；只适用于顶板；顶板较破碎不适用。2021/3/1054煤矿开采安全第三章压缩拱理论理论认为：安装锚杆后可形成一个承压拱承压拱厚度和强度？2021/3/1055煤矿开采安全第三章最大水平应力理论澳W.J.Gale提出；最大水平应力对巷道围岩稳定性的影响。2021/3/1056煤矿开采安全第三章(5)锚杆支护的关键技术锚杆合理的初锚力：由钻机性能、风压、施工质量决定。锚杆足够的支护强度：由锚杆材质、性能、直径、加工质量及支护密度决定。锚杆的锚固力： 由锚固剂与钢筋、钻孔壁的粘结强度和锚固剂强度决定锚杆长度：主要考虑围岩应力、岩性及破碎区大小等。及时锚固 说明：锚杆各个部件及性能必须配套（锚固力、锚杆强度、托盘强度、螺母 强度等）2021/3/1057煤矿开采安全第三章预 紧 扳 手2021/3/1058煤矿开采安全第三章四、巷道掘进安全操作注意事项四、巷道掘进安全操作注意事项1、操作前要坚持敲帮问顶，及时处理浮掉现象，严禁空顶作业。2、使用煤电钻打眼时不准硬压硬推，以免烧坏电动机。3、打眼时扶钻杆的人员不准戴手套，袖口衣襟要扎紧，以免缠住伤人。4、打眼时发现眼中有水、汽、空洞和冒烟等现象时，要立即停止作业，但不能拔出钻杆，并要立即向领导汇报。5、块度过大的煤(矸)要砸后再装车。6、在下山装车时人不准站在矿车正下方，装完车后应进入躲避硐室或其它安全地点。2021/3/1059煤矿开采安全第三章7、在机械装岩(煤)范围内不能行人、逗留或从事其它工作。人员若要通过，必须停机。8、人力推车时，一次只准推一辆车，严禁在矿车两侧推车；严禁蹬车和飞车；不得在能自动滑行轨道上停车，若必须停放时，一定要有防止车辆自动下滑的措施；推材料的必须将材料捆绑牢靠，但不得超高超宽；两人同时推车的间距应符合规定。9、在顶板破碎处作业时，必须采取前探支架 或其它临时措施。10、架设支架时设专人观察。支架应迎山有劲，支架间应设撑木或拉杆，支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。2021/3/1060煤矿开采安全第三章煤矿从业人员培训教材煤矿从业人员培训教材第第3 33 3节采煤方法基本知识节采煤方法基本知识2021/3/1061煤矿开采安全第三章采煤方法包括采煤系统采煤系统和采煤工艺采煤工艺两部分。采煤工作面的采煤方法包括工作面破煤破煤、装煤装煤、运煤运煤、支护支护及采空区处理采空区处理五大项内容。由于采煤工作面机械化程度不同，采煤工艺分为炮采炮采、普通机械化采煤普通机械化采煤、综合机械化采煤综合机械化采煤和综综采放顶煤采煤。采放顶煤采煤。2021/3/1062煤矿开采安全第三章一、炮采一、炮采其工艺流程包括打眼，爆破落煤和装煤，人工装煤，刮板输送机运煤，移置输送机，人工架设支架和圆柱放顶等工序。(一)爆破落煤：由打眼打眼、装药装药、填炮泥填炮泥、连炮线连炮线及放炮放炮等工序组成。1、工作面炮眼布置：根据煤层的采高、硬度及顶板内在性而定，布置形式一般有单排眼单排眼、双排眼双排眼、三排眼三排眼。单排眼：一般适用于薄煤层或煤质软、节理发育的煤层。双排眼：其布置方式有对眼、三花眼和三角眼等。一般适用于采高较小的中厚煤层。煤层硬时可用对眼，煤层较软时可用三花眼；煤层上部煤层软或者顶板破碎时可用三角眼。三排眼：也称五花眼，主要适用于煤层坚硬或采高较大的中厚煤层2021/3/1063煤矿开采安全第三章2、装药放炮：结构有两种：一种叫正向装药，一般在有瓦斯爆炸条件下使用；另一种叫反向装药，一般在没有瓦斯爆炸条件下使用。各炮眼一般采用串联方式连线。(二)装煤与运煤：装煤与运煤：人工装煤前必须首先检查放炮后的顶板及支架，进行敲帮问顶，处理活矸，然后控制顶板，才能开始攉煤。炮采工作面通常采用SGW-40SGW-40或SGW-44SGW-44型可弯曲刮板输型可弯曲刮板输送机送机运输，它是炮采工作面唯一完整实现了机械化的工序。2021/3/1064煤矿开采安全第三章(三)支护炮采工作面通常采用金属摩擦金属摩擦(或单体液压)支柱支柱和胶接顶梁胶接顶梁支护支护。其布置形式主要有正悬臂齐梁直线柱和正悬臂错梁三角柱。1、金属摩擦支柱：有微增阻微增阻和急增阻急增阻两种类型，其中微增阻式比较常用。该支柱对顶板产生的初撑力一般为35t。由于摩擦支柱易损坏，且支护性能不好，所以，目前在国有大矿已被单体液压支柱取代。2021/3/1065煤矿开采安全第三章2、单体液压支柱：是一种依靠高压乳化液高压乳化液为工作液的支拄，有外注式外注式和内注式内注式两种。 目前，被广泛采用的是外注式单体液压支柱外注式单体液压支柱。该支柱可始终保持30t的支撑力(见下附示意图)。3、HDJA型金属铰接顶梁：长度有0.6m、0.8m、1.0m和1.2m几种，可根据工作面循环进度不同选用(见后附示意图)。4、型梁：型梁是由两根型钢梁对焊而成的钢梁，其长度有2.42.4m和2.62.6m两种。使用型梁支护和金属顶梁相比有很多优点：首先，避免了一梁一柱的单腿棚出现，增加了支架的稳定性；其次，使用型梁可以超前支护采煤工作面暴露的顶板，在工作面回柱放顶中，由于有主、副梁之间相互支撑，顶板事故少。所以，目前型梁支护被广泛应用。2021/3/1066煤矿开采安全第三章单体液压支柱支护简图2021/3/1067煤矿开采安全第三章(四)采空区处理工作面的煤被采出后，必须对采空区后方的顶板进行处理，否则，就不能保证工作面的安全生产。采空区的处理方法根据煤层开采条件一般有三种，即全部垮落法全部垮落法、充填法充填法和缓慢缓慢下沉法下沉法。通常都采用全部垮落法全部垮落法，即当工作面达到最大控顶距时，回收采空区一侧12排固定柱，使顶板自然垮落。当工作面使用支护时，回柱方法是使用回柱绞车回柱绞车回撤支柱。当工作面使用金属支柱或单体液压支柱时，通常用人工回柱。2021/3/1068煤矿开采安全第三章二、普通机械化采煤二、普通机械化采煤普通机械化采煤简称“普采”，其特点 是用采煤机械同时完成 落煤和装煤工序，而运煤、顶板支护及采空区处理与炮采工艺相同。1、割煤：由单滚筒采煤机完成割煤。为了有利于工作面顶板管理，单滚筒采煤机一般都采用了倒“8”字型割煤法。在工作面上，下缺口处需要打眼放炮，人工开缺口。2、装煤：普通机械化采煤工作面装煤是依靠采煤机滚筒下的螺旋叶片和挡煤板配合，在滚筒割煤的同时将煤推入煤溜的，如果还有少量遗煤，则需人工清理。2021/3/1069煤矿开采安全第三章(三)运煤：依靠铺设在工作面上的刮板输送机、平巷转载机和胶带输送机关煤。(四)支护：普通机械化采煤工作面支护是利用DZ型单体液压支柱配合HDJA型金属铰接顶梁支护的，支柱和顶梁的配合方式有齐梁直线柱和锚梁直线柱。(五)采空区处理：采用全部垮落法，即在工作面达到最大控顶距后回收放顶线1-2排支柱，使顶板自行垮落。2021/3/1070煤矿开采安全第三章三、综合机械化采煤三、综合机械化采煤综采机械化采煤简称“综采”，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，可伸缩带式输送机，实现了工作面破煤、装煤、运煤支护与采空区处理的全部机械化。综采机械化采煤的方式是：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。采煤机首先在工作面下切口处完成斜切进刀割入煤壁后，开始向上割煤，同时滚筒上的螺旋叶片和挡煤板配合将煤装入工作面溜槽中运出。在采煤工作面滞后一段距离并推移输送机，支架后方的顶板在拉架中自然垮落。2021/3/1071煤矿开采安全第三章大宁煤矿现代化的综采工作面2021/3/1072煤矿开采安全第三章四、综采放顶煤开采四、综采放顶煤开采综采放顶煤是适应厚煤层开采的一项新技术，这项技术的运用改变了原先对厚煤层进行分层开采所存在的工程量大、假顶下顶板管理困难等许多缺点，在厚煤层开采中取得了很好的经济效益。(一)综采放顶煤工作面设备：综采放顶煤工作面设备与普通综采设备相比没有多大差异，只是在整体自移支架上稍有差异(见后附图)。2021/3/1073煤矿开采安全第三章(二)放煤工艺：综采放顶煤技术的关键是采用了放顶煤支架，这种支架后方有一个可以打开和关闭的放煤窗口，当工作面支架前移后，其上部顶煤会自然垮落，堆积在支架掩护梁上面，放顶煤时只需打开窗口，顶煤就会落入工作面后部刮板输送机溜槽中运出工作面。顶煤放完后，立即关闭放煤窗口，防止矸石窜入工作面。(三)放煤方式：有单轮顺序放煤单轮顺序放煤、多轮顺序放煤多轮顺序放煤和单轮间隔单轮间隔放煤放煤三种。放煤方式的选择原则:一是有利于顶煤回收，回收率高，含矸率低；二是速度快，有利于组织高产；三是操作简单，便于工作人员掌握。2021/3/1074煤矿开采安全第三章综采放顶煤工作面仿真模型综采放顶煤工作面仿真模型2021/3/1075煤矿开采安全第三章五、采煤安全操作注意事项五、采煤安全操作注意事项1、操作前首先要检查顶板和支架，进行敲帮问顶，处理浮煤(矸)，严禁空顶作业。2、使用煤电钻打眼时要注意输送机运转情况，防止后方拉出材料，大块煤(矸)伤人；电钻电缆不准放在输送机上。3、打眼与装药不准在同一地点平行作业。4、装药时要随时注意顶板和煤帮，防止掉矸和片帮砸人；还要将柱底掏空，以免倒柱砸人或引起冒顶。5、装药时发现瞎炮、丢炮不能用镐刨或用手拽雷管脚线，以防止意外爆炸；拾到炸药雷管要及时交给爆破工。6、刮板输送机严禁乘人；用来运送材料时要防止顶人和碰倒支架；移动输送机时必须有防止冒顶、顶伤人员和损坏设备的措施；机头、机尾的压柱要打牢靠。2021/3/1076煤矿开采安全第三章7、支柱要迎山有劲，严禁退山；不准提前摘回基本柱，对歪倒支柱要提前处理；支柱不得打在浮煤(矸)上，如果底软，要“穿鞋”。8、回柱放顶要做到：顶板没维护好、浮煤不清扫、支柱不完整、超前特殊支护未打齐、回柱绞车不稳固、钢丝绳道不畅通等不准放顶。9、人员在采煤机反向时要离开牵引钢丝绳或大链，以免弹起伤人，割煤时要远离滚筒，以防煤工(矸)割落时伤人。10、在任何情况下，严禁人员进入采空区内。2021/3/1077煤矿开采安全第三章2021/3/1078煤矿开采安全第三章