煤矿安全生产技术.ppt

煤矿安全生产技术,薛城区煤炭局安培中心,煤矿地质构造对安全生产的影响,（一）煤层埋藏特征1.煤层的顶底板根据顶底板岩层与煤层相对的位置、垮落性能和强度等特征的不同，从上至下，顶板可划分为老顶、直接顶、伪顶，底版可分为伪底、直接底、和老底。但是，并非每个煤层都具有完整的六个组成部分，可能缺失某一个或几个组成部分岩层。⑴伪顶紧贴煤层之上，厚度一般为0.30.5m的较薄及易垮落的软弱岩层，随采随落，多由页岩、碳质页岩组成。⑵直接顶直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上的岩层，厚度一般为12m多由泥岩、页岩、粉砂岩等较易垮落的岩石组成，常随支架的回撤而垮落。,煤矿地质构造对安全生产的影响,⑶老顶位于直接顶或煤层（如无直接顶和伪顶）之上的厚而坚硬的岩层。常在采空区悬露相当面积才垮落，常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石组成。⑷伪底直接位于煤层之下的薄弱岩层，厚度一般为0.20.3m，多为碳质页岩或泥岩。⑸直接底直接位于伪底或煤层（如没有伪底）之下的硬度较小的岩层，厚度一般为几十厘米至1m左右，通常为页岩、泥岩或粘土岩。由于粘土岩遇水易膨胀，当直接底为粘土岩时，可造成巷道底鼓与支架插底的现象，轻者给巷道运输与工作面支护带来困难，重者可使巷道遭受严重破坏，给煤矿的生产与安全带来严重影响。⑹老底位于直接底下面的比较坚硬的岩层，多为砂岩、石灰岩等。,煤矿地质构造对安全生产的影响,2.煤层的形态与结构⑴煤层的形态煤层和其他沉积岩一样，在形成的初期，通常是层状埋藏的，具有明显的连续性，厚度也较为均匀，但由于受沉积条件和地壳运动的影响，也存在似层状和非层状的煤层。因此，煤层按其形态可分为层状煤层、似层状煤层和非层状煤层三种。①层状煤层煤层厚度稳定，无明显变化，分布面积较大。②似层状煤层煤层厚度变化大，厚薄悬殊，但仍较连续。如藕节状煤层、串珠状煤层和瓜藤状煤层。③非层状煤层煤层厚度变化极大，由一个个孤立的煤包体断续分布组成，层位连续不明显，常有大范围的尖灭。如鸡窝状煤层、豆状煤层等。,,煤矿地质构造对安全生产的影响,⑵煤层的结构煤层的结构是指煤层中夹石层的数量和分布特征。根据煤层是否有较稳定的夹矸，可将煤层分为两类。①简单结构煤层煤层中没有或很少呈层状分布的较稳定夹石层的煤层叫简单结构煤层。通常厚度较小的煤层往往是简单结构煤层。②复杂结构煤层煤层中含有数目不等呈层状分布的且较为稳定夹石层的煤层叫复杂结构煤层。夹矸的层数、层位、厚度和岩性一般变化较大。,煤矿地质构造对安全生产的影响,3.煤层厚度根据煤层的产状、煤质、开采方法以及当地对煤需求情况，综合当代煤炭开采技术和经济条件，确定出可采的最小的煤层厚度叫最低可采厚度。低于最低可采厚度的煤层一般叫不可采煤层，大于最低可采厚度的煤层叫可采煤层。在复杂结构煤层中，煤层厚度可分为总厚度和有益厚度。总厚度是指包括夹石在内煤层的全厚；有益厚度是指除去夹石的纯厚度。根据开采技术的特点及对开采技术的影响，煤层厚度可分为三类厚度在1.3米以下的为薄煤层，1.33.5m厚的为中厚煤层，厚度在3.5m以上的为厚煤层。在煤矿生产中，习惯上把厚度8.0m以上的称为巨厚煤层。,,煤矿地质构造对安全生产的影响,4.煤层产状煤层在地壳中赋存的状态及其展布方向称为煤层的产状。煤层的空间位置及特点通常用产状要素来描述。产状要素包括走向、倾向和倾角。走向倾斜岩层层面与假象水平面的交线叫走向线，走向线的方向叫走向。倾向煤层层面上与走向线垂直的线叫倾斜线，倾斜线在水平面上的投影所指的方向叫倾向。倾角煤层层面与假象水平面所夹的最大的锐角叫倾角。,煤矿地质构造对安全生产的影响,煤矿地质构造对安全生产的影响,煤层倾角的大小反映煤层的倾斜程度，煤层倾角越大，开采难度越大。煤层倾角对开采技术和运输设备的选择有较大的影响。煤层按其倾角大小可分为三类，缓倾斜煤层（倾角在25以下）倾斜煤层（倾角在2545）急倾斜煤层（倾角在45以上）在缓倾斜煤层中，一般将倾角在8以下的煤层叫近水平煤层，在急倾斜煤层中习惯上把倾角大于60的煤层叫立槽煤。,煤矿地质构造对安全生产的影响,（二）地质构造岩层是由两个平行或近于平行的界面所限制的同一岩性的层状岩体。由沉积作用形成的岩层叫沉积岩层。沉积岩层在一开始形成时一般都是水平或近于水平的，在一定范围内是连续完整的。但是，由于地壳运动的影响，往往使它的空间位子和形态发生了变化，由水平变成倾斜、出现褶皱，甚至发生断裂和倒转。这种由地壳运动所造成的煤岩层空间位置和形态的变化结果就叫地质构造。地质构造一般包括单斜构造、褶皱构造和断裂构造。地质构造是影响煤矿安全和生产的各种地质因素中最为重要的因素。,煤矿地质构造对安全生产的影响,1.单斜构造在一定范围内，一套岩层大致向同一个方向倾斜并且倾角变化不大的煤岩层的空间位置和形态叫单斜构造。在较大的区域范围内，单斜构造往往是其它构造的一部分，如褶曲的一翼或断层的一盘。描述单斜构造空间位置和形态最常用的方法是煤岩层的产状要素。2.褶皱构造岩层受地壳运动的作用，被挤压的弯弯曲曲，但仍保持着连续完整性，岩层的这种构造形态叫褶皱构造。褶皱构造是岩层柔性变形的结果。褶皱构造的基本单位是褶曲，褶曲是褶皱构造的一个弯曲，褶曲有两种基本类型，即背斜和向斜，背斜和向斜往往是相间存在的。,煤矿地质构造对安全生产的影响,背斜层面向上弯曲，中心岩性较老，两翼渐新，两翼岩层倾向相背。向斜层面向下弯曲，中心岩性较新，两翼渐老，两翼岩层倾向相向。背斜和向斜凹凸部分的顶部就是褶曲的轴部，两侧的为褶曲的翼部。褶曲的轴部一般应力比较集中，裂隙比较发育，是对煤矿安全生产影响较大的部位。,煤矿地质构造对安全生产的影响,褶曲对煤矿安全生产的影响⑴增大开采难度大型的向斜由于其核部煤层埋藏较深，使开采技术复杂化。深部煤层暂时难以回采的,如果两翼煤炭储量可达到一定井型时,可以把向斜枢纽作为井田边界。有些大型宽缓背斜，以枢纽线作为井田边界，两翼煤层作为单斜构造可以分别考虑。⑵给顶板管理带来困难由于褶曲轴部裂隙发育较为破碎，顶板管理不好，很容易发生冒顶事故。对于大型向斜轴部，顶板压力常有增大的现象，必须加强支护，否则容易发生跨塌、切掌子面事故。⑶容易引起瓦斯事故由于褶曲轴部较为破碎，是瓦斯涌出的良好通道，也是瓦斯赋存的重要场所，要防止瓦斯的突出。有瓦斯突出的矿井，向斜轴部是瓦斯突出的危险区，由于向斜轴部顶板压力大，再加上强大的瓦斯压力，向斜轴部极容易发生瓦斯突出事故。⑷易发生水灾事故褶曲轴部的裂隙是水贮存的良好场所和涌出的良好通道，当采掘工作面接近该区域时，管理不好很容易发生水灾事故。,煤矿地质构造对安全生产的影响,3.断裂构造当岩层受力超过其本身强度时，即产生断裂，破坏了煤岩层的连续完整性，煤岩层的这种构造形态叫断裂构造。断裂构造往往是水和瓦斯涌出的通道，也是影响煤矿生产与安全的重要地质因素。断裂构造包括节理和断层。⑴节理节理又称为裂隙，岩层断裂后，断裂面两侧的岩块没发生明显位移的称为节理。根据成因，节理可分为原生节理、风化节理和构造节理。构造节理是指岩层受力后产生的破裂面。,煤矿地质构造对安全生产的影响,节理对煤矿安全与生产影响主要表现在以下几个方面①影响爆破效果和劳动生产率。由于节理的存在，在爆破时，会使大量的爆生气体漏掉，影响爆破效果。在打眼时，如果用一字花钻头，很容易出现卡钎子的现象，影响劳动生产率。为减小节理对煤矿生产的影响，可改用十字花钻头，并使打眼的方向与主要的节理面尽可能地形成最大夹角。②使顶板破碎，容易引发冒顶事故。由于节理对顶板岩层的切割破坏，使顶板岩层的整体性变差，强度降低，易于发生冒落，不利于顶板管理。因此，当顶板节理发育时，应考虑适当缩小控顶面积和防顶步距。③使工作面淋水增大，恶化生产条件。由于节理的发育，使工作面的淋水明显增大，恶化生产条件。同时，由于淋水可减小岩层断裂面间的摩擦力，容易引起片帮和冒顶。此外，节理还是地下水的良好通道，有时可引起水灾。④影响工作面的布置。当节理面与工作面平行时，工作面很容易发生片帮事故。若顶板岩层主要节理面与工作面平行或节理发育时，容易发生冒顶事故，给顶板管理造成困难。因此应严禁空顶作业。⑤容易引发瓦斯事故。节理发育地段是瓦斯涌出的良好通道和积聚的良好场所。,煤矿地质构造对安全生产的影响,2断层岩层断裂后，断裂面两侧的岩块发生了明显位移称为断层。,,煤矿地质构造对安全生产的影响,①断层要素即断层的组成部分主要包括断层面。指岩层相对位移的断裂面。一般都把其视为一个平面，其空间位置和形态可用岩层的产状要素来描述。断层线。指断层面与地面或某一假想水平面的交线。表示断层在地面或某一水平面上的延伸方向。断盘或断块。被断裂面分开的岩体叫断盘。当断层面倾斜时，位于断层面上边的一盘叫上盘，位于断层面下边的一盘叫下盘。相对上升的一盘叫上升盘，相对下降的一盘叫下降盘。断距。指断层两盘对应层之间相对位移的距离。包括地层断距、铅直断距（落差）和水平断距，这三种断距的连线构成一直角三角形。,煤矿地质构造对安全生产的影响,断层的分类。不同的分类标准可得出不同的分类结果，根据断层两盘相对位移的方向，断层可分为正断层上盘相对下降，下盘相对上升。逆断层下盘相对上升，上盘相对下降。平推断层两盘沿水平方向发生明显的位移。,煤矿地质构造对安全生产的影响,断层对煤矿安全生产的影响①断层破坏严重的地段，影响采区的划分，影响工作面和巷道的布置。②断层破坏严重的地段，使工作面布置不规则，巷道掘进率明显增高，还常常会造成无效进尺，不仅造成经济损失，还会留下安全隐患。③采煤工作面若出现断层，会给支护工作和顶板管理带来困难，管理不善还会造成冒顶事故。④断层是地下水的贮存场所和导水的良好通道，管理不善容易引起断层透水事故。⑤在高瓦斯含量煤层中，断层破碎带可能聚集瓦斯，当工作面通过时，容易发生瓦斯事故。,（三）岩溶塌陷所谓岩溶塌陷，就是石灰岩、白云岩等可溶性岩石在地下水的溶蚀作用下产生塌陷的现象。按其成因及特征，岩溶塌陷可分为陷落柱和淤泥带两种。1.陷落柱及其特征岩溶陷落柱是局部地层中的岩溶塌陷现象。因塌陷体的剖面形态似一锥形柱体，所以以它的成因和形态取名为岩溶陷落柱，简称陷落柱。它对煤矿生产有较大的影响。陷落柱的特征整体形态是一个上小下大的圆锥体，水平切面上多呈圆形或椭圆形，直径大小不一，大则百余米，小则十余米；陷落柱的高度一般有限，其波及高度取决于造成造成岩溶塌陷的溶洞的规模，有的也可以波及到地表；陷落柱内的岩石碎块，棱角显著、形状不规则、排列紊乱、大小混杂，胶结差，多未成岩；与围岩的接触面多呈不规则的锯齿状，界限明显，接触处的围岩产状基本正常，接触带附近的煤层及其顶底板一般无牵引现象。,煤矿地质构造对安全生产的影响,煤矿地质构造对安全生产的影响,2.淤泥带及其特征淤泥带也是一种岩溶塌陷现象，当石灰岩层受到构造力的作用后，产生许多构造裂隙，这就为地下水的溶蚀作用创造了有利条件。随着地下水对裂隙侵蚀的加深、加宽，最终导致岩石的塌陷和水流携带地表泥土一齐填入了这种大型裂缝形成地下淤泥带。淤泥带的主要特征大型的淤泥带地表多呈低洼的冲沟；垂直方向表现为上宽下窄的裂隙带，既可向深部发展也可沿水平方向延伸，其在水平切面上多表现为不规则的条带状，淤泥带在平面上的延伸主要受构造断裂的控制；在垂直方向上表现为上大下小，到一定深度就会消失；其内有大量的黄泥和碎块岩石，与其它围岩有明显的区别。,煤矿地质构造对安全生产的影响,3.判断的标志了解岩溶塌陷的辨别标志对煤矿的生产与安全都有着重大的意义。两种岩溶塌陷现象中，淤泥带因其特点突出较易判断，但对陷落柱的判断应注意以下标志（1）岩性标志巷道穿过断层面后所见到的地层系统未被打乱，岩层的结构和构造仍保持其原有特征。陷落柱则是地层的局部破坏，内部杂乱无章，岩性复杂，这一特征是与小断层区别的重要标志。（2）接触带特征陷落柱的柱壁倾角很陡，往往成90，接触面不平整，无擦痕。断层直立的情况很少，常见擦痕，断层的破碎带远小于陷落柱。（3）煤层及顶底板的变化陷落柱附近煤厚有变化，煤层中裂隙发育，煤质松碎，但无滑面和羽状节理等构造现象。顶底板岩层除裂隙发育外，产状无变化。然而断层面附近，煤层和顶底板岩层产状均变化较大。（4）陷落柱一般上下影响范围比较大，上部煤层发现了陷落柱，下部煤层也必然受其影响，塌陷的范围也更大些。因此，通过上下对照，不仅可以预测下层煤陷落柱的出现，而且还能预测其出现的位置和范围。,煤矿地质构造对安全生产的影响,（四）岩浆侵入体生产矿井中发现的岩浆侵入体主要有两种产状，即脉状的岩墙和层状的岩床。岩墙是地下岩浆沿断层或裂隙上冲侵入到煤系地层的墙状侵入体，平面上呈带状分布，宽度有几十厘米至几米，有时可达几十米，长度不一。岩浆的侵入活动受早期断裂构造的控制，而晚于岩浆侵入期的断裂构造只切割岩浆侵入体，但不影响其分布。岩床是地下岩浆沿煤层层面方向侵入的侵入体。它既可以沿煤层的顶板或底板侵入，也可沿煤层中间侵入，甚至可以吞蚀整个煤层，其形态大致可分为层状、似层状、串珠状和树枝状。,煤矿地质构造对安全生产的影响,岩浆侵入煤层主要有两大规律。其一，岩浆侵入时，沿断层上升遇断层后则向煤层上山方向扩散；其二，侵入体有选择层位的特点。尤其的厚煤层，岩浆活动的阻力最小，岩床的面积往往越大。而各层煤的岩浆侵入体分布范围，其水平投影位置是不重叠的，多为错开的。岩浆侵入体对煤矿生产的影响主要有以下几点1.吞蚀煤层，大大减少了矿井的煤炭储量，影响矿井的服务年限。2.使煤质变差，灰份增高，挥发分显著降低，粘接性遭到破坏，可使原来的优质工业用煤，降为一般民用煤或天然焦。3.可造成连续完整煤层的分割与破坏，并在煤层中分布许多岩浆岩体，给煤矿生产带来困难。,煤矿采掘技术,一、矿山压力基本知识㈠矿山压力与矿山压力显现1．矿山压力矿山压力系指地下煤层开采后，破坏了原岩体应力的平衡状态，引起了岩体内应力的重新分布。在重新分布过程中，促使围岩产生运动，从而导致围岩发生变形、断裂、位移、直至垮落，我们把煤层上覆岩层在运动过程中，对支架、围者所产生的作用力，称为矿山压力。2．矿山压力显观在矿山压力的作用下，引起一系列的自然现象，例如顶板下沉和垮落、底板的鼓起、片帮、支架变形和损坏、充填物下沉压缩、煤岩层和地表移动、露天矿边坡滑移、冲击地压、煤与瓦斯突出等，这一系列现象统称为矿山压力显现。,煤矿采掘技术,3．支承压力及其分布规律当煤层中开掘切眼后，位于开切跟上方岩石的支承点发生移动，上部岩层的重量将向巷道两侧转移，我们把这种由于支承条件改变而使巷道两侧载荷增加形成的集中应力称为支承压力。,切眼两侧集中应力的形成,煤矿采掘技术,开切眼两侧的煤体，呈单向受力状态，节理比较发育，因此，其承载能力小，在集中压力的作用下，煤帮破裂变形失去支撑能力，形成减压区，承载能力降低，高峰压力向煤帮深部转移，煤体内单向应力状态逐步过渡到三向受力状态，其抗压强度也将逐渐增加，支承压力也就形成如下图所示的形式。,,煤壁内的支承压力A-减压区；B-增压区；C-稳压区,煤矿采掘技术,从上图中可以看出在A区域内比原始应力rH小；故称为减压区；B区域的比原始应力大，故称为增压区；而C区域与原始应力没有区别，故称为稳压区。随着回采工作面的推进，支承压力又将按上述方式转移，所引起的采动压力是连续的，并以相同的压力波形随工作面前移，这就是采场围岩支承压力分布的轨迹。在回采工作面周围同样也产生支承压力，工作面前方煤壁支承压力大，后方采空区支承压力小，工作面上方回风侧煤壁中支承压力小，下方进风侧煤壁中支承压力大，,煤矿采掘技术,二采煤工作面矿山压力显现规律１、采煤工作面前后方压力分布规律根据现场观测和对巷道受采动压力影响后破坏情况的研究，采煤工作面前后方压力分布如下图所示，为了在生产中应用方便，可将压力分布曲线划分为如下8个区域。,采煤工作面前后方压力分布,煤矿采掘技术,1不受采动压力影响区A以外该区距工作面较远，通常在60～150m以外。2前支承压力影响区A-B该区在采煤工作面前方25～150m范围，受采动压力影响矿压显现轻微，仅局部地点发生支架折断。3前支承压显现区BC该区距采煤工作面较近，一般为835m，工作面回采时，受采动影响，巷道有明显的压力显现，断梁折柱逐渐增多。4最大压力区CD该区在采煤工作面前方1～20m范围之内，回采时受采动影响较大，且支承压力集中，因而支架破坏较严重。5压力下降区DE当接近采煤工作面煤壁时，由于支承压力作用将煤壁压松产生裂隙，使得传递压力减弱，煤壁推过后形成采空区，因此，压力急剧下降，这个区域的范围在采煤工作面前方5m至工作面后方7m。,6卸压区EF采煤工作面推过后，直接顶垮落，老顶暂时承受上覆岩层的重量，并将其重量传递到工作面前方煤壁和后方采空区冒落的矸石上，使得在工作面后方5～50m范围内采空区处于卸压状态。7后支承压力区FG由于上覆岩层砌体梁的形成，一端作用在采煤工作面前方煤壁，另一端作用于采空区冒落的矸石上，使采空区后方压力再次升高。该区处于工作面后方20100m范围内。但在上覆岩层坚硬时，一般不会出现后支承压力。8压力稳定区G以外随着工作面推进，支承压力不断前移，上覆岩层也缓慢下沉，于是在采空区50～100m以远压力逐渐趋于稳定。对于任何一个采煤工作面，前后方压力分布都有上述规律。只不过分区的范围不同，为掌握压力变化的确切范围与大小，一般应进行矿压的现场实测。,煤矿采掘技术,煤矿采掘技术,2．采煤工作面上下两侧压力的分布规律采空区上覆岩层重力除转移到工作面前后之外，还向上下两侧转移。因此，在采空区上下两侧煤柱内同样会形成应力升高区，并随工作面推进向前传递。但工作面上下两侧的影响范围要比前后方小，且向煤层深部逐渐收敛,采煤工作面上下两侧压力分布,一般情况下，支承压力高峰点距煤壁3～8m，采动影响范围为1585m左右。采煤工作面上下两侧压力分布表明，支承压力高峰区并不是紧靠采煤工作面上、下顺槽，而是与顺槽有一定的距离，要使巷道避开工作面上、下顺槽压力高峰区，就要将巷道布置在远离工作面的压力稳定区；或者是紧贴工作面的压力降低区。,,煤矿采掘技术,直接顶初次垮落A-初次垮落步距,老顶初次垮落L1-初次垮落步距,3．采煤工作面的初次来压及其特点直接顶的初次垮落直接顶的初次垮落步距老顶初次来压（老顶初次垮落）老顶初次来压步距。,煤矿采掘技术,采煤工作面初次来压时有以下特点1由于老顶的剧烈运动，使工作面顶板下沉量和下沉速度急剧增加；2工作面支架受力猛增，顶板破碎，并出现平行煤壁的裂缝，甚至出现工作面顶板台阶下沉；3煤壁片帮严重；4老顶由折断而垮落时，在采空区深处先发出沉闷的雷鸣声，而后发生剧烈的响动，垮落有时还伴有暴风并扬起大量煤尘。,煤矿采掘技术,周期来压h-直接顶厚度；m-煤层厚度；L2-周期垮落步距,4．采煤工作面的周期来压周期来压（周期垮落）周期来压步距,三掘进工作面矿山压力显现规律,掘进工作面矿山压力既来自地下岩层，又来自巷道本身。地下岩层是造成掘进工作面矿山压力的根本原因，但是如果不开凿巷道再高的原岩压力也无从释放，所以掘进工作面的开凿是造成矿山压力的直接原因。巷道的开凿指每一次爆破后打破了原岩的平衡状态，刚刚掘出的巷道顶板及其上部岩层，突然失去了支撑的同时，将其岩体重量转嫁给两侧巷帮和掘进迎头，使得巷帮和掘进迎头的压力急剧升高，形成尖峰负荷，继而随着巷帮的酥松和剥落，及时支护以及时间推移，负荷的尖峰逐渐变成了高峰，并使作用点移向巷帮内，这就是巷道会出现矿山压力的简单解释。,掘进工作面矿山压力显现规律从“开口’’第一次爆破后开始的压力突然集中显现在巷道壁上，是原岩压力的几倍至几十倍。用压力曲线图表示，巷壁压力呈尖峰状态，如图中初始压力曲线所示。随时间推移，巷壁在高压作用下，逐渐酥碎了，压力则由尖峰变成了高峰并小了许多，其峰值作用点还逐渐向巷壁里面移动。如图所示。由此可以看出，及时进行支护，用以支撑刚刚失去支撑的顶板，分担巷壁上的尖峰压力，对于缓和工作面压力显现和减少片帮，冒顶都是有利的。特别是在集中压力区域或较软的岩层里掘进，更应注意支架的及时性和架设质量。,二、巷道掘进一巷道分类1．按空间特征分类1垂直巷道立井有出口直接通到地面的垂直巷道，又称竖井。立井按用途分，有位于井田中央担负提煤任务的主立井；担负全矿人员、材料、设备等辅助提升任务的副立井；用来担负矿井通风任务的风井等。暗立井没有出口直接通到地面的垂直巷道。一般用来连接上、下两个水平，担负由下水平向上水平的提升运输任务。暗立井也分主暗立井和副暗立井。溜井用来从上部向下部溜放煤炭的垂直巷道。2水平巷道平硐有出口直接通到地面的水平巷道。平硐按所担负的任务不同，有主平硐、副平硐之分。,平巷没有出口直接通地面，沿岩层走向开掘的水平巷道。开掘在岩石中的平巷叫岩石平巷，开在煤层中的平巷叫煤层平巷。按用途分，有运输平巷、行人平巷、进风或回风干巷等；按服务范围分，有阶段水平平巷、分段平巷和区段平巷等。石门没有出口直接通到地面，与岩层走向垂直或斜交的水平岩层巷道。按用途分，有运输石门、进风石门、回风石门等；按服务范围分，有阶段石门、采区石门等。煤门与煤层走向垂直或斜交的煤层平巷。3倾斜巷道斜井有出口直接通到地面的倾斜巷道。按用途分，有主斜井、副斜井和回风井，按所在岩层层位分，有岩石斜井和煤层斜井；按空间特征分，有顺层斜井、穿层斜井、反斜井和伪斜井。暗斜井没有出口直接通到地面，用来联系上、下两个水平并担负提升任务的斜巷。暗斜井也分主暗斜井和副暗斜井。,上山没有出口直接通到地面，位于开采水平之上，连接阶段运输平巷和回风平巷的倾斜巷道。按用途分有运煤的运输上山和运材料、设备的轨道上山。按服务范围分，有阶段上山和采区上山。下山下山与上山相对应，只是下山位于开采水平以下，其作用与上山相同。除此以外，斜巷还有行人斜巷、联络斜巷、溜煤斜巷、管子道等，各种巷道位置关系如图所示。,2．按用途来分类1开拓巷道是指为井田开拓而开掘的基本巷道，为全矿井、一个开采水平或阶段服务的井筒、井底车场、阶段或水平运输大巷和回风大巷等。2准备巷道是为准备采区而掘进的主要巷道，为整个采区服务的采区上下山、采区上下车场、采区石门等。3采煤巷道又称回采巷道，形成采煤工作面及为其服务的巷道，如开切眼、工作面运输巷、工作面回风巷等。3．按巷道掘凿在煤或者岩石中来分类1煤巷在巷道断面中，煤占4／5以上包括4／5在内。2半煤岩巷在巷道断面中，岩石占1／5～4／5不包括1／5和4／5在内。3岩巷在巷道断面中，岩石占4／5以上包括4／5在内。,二巷道掘进方法巷道掘进方法是指掘进方法和工艺的总称，主要包括破岩、装岩、运岩和支护等工序。1．破岩1钻爆破岩法．就是利用电钻或风钻打眼、装药进行爆破，这种破岩法目前在我国大部分煤矿仍在广泛应用。2综合机械化破岩法就是利用掘进机对煤岩体进行切割和破碎，具有掘进速度快、效率高、巷道成型规整、岩体免遭炮震破裂、施工质量好等优点。这种破岩方法目前在我国部分煤矿的煤巷掘进中得到广泛应用。,2．装岩1人工装岩目前，多数小煤矿仍以人工装岩为主，大、中型矿井的巷道掘进施工有两种情况采用人工装岩方法。一种是施工现场不具备采用机械装岩条件。如巷道刚开始掘进，且位于三、四角门位置，装岩机无法安装，另一种是具备机械化装岩条件，由于刮板输送机的使用，使得装岩工作量大为减小的情况。2机械装岩巷道装载机的主要类型有铲斗后卸式装岩机、铲斗侧卸式装岩机、耙斗装岩机、蟹爪装岩机等。3．运岩目前，大、中型矿井煤炭、矸石及材料设备的运输已实现了机械化，运输机械的类型主要有刮板输送机、带式输送机、电机车等。小煤矿仍以人力运输为主。4．支护为了维持巷道必要的断面尺寸，防止围岩发生危险的变形和垮落，就必须采取种种方式对巷道进行支护。支护的主要目的在于控制围岩的移动，保持巷道安全使用空间，防止顶板事故的发生，确保煤矿生产的顺利进行。,三巷道支护材料及形式1．木支架木支架所用的材料一般称为坑木，坑木的直径一般为16～22cm。木支架的重量较轻，具有一定的强度，加工容易，特别适应于多变的地下条件，构造上可以做成刚性的，也可以做成有较大可缩性的，当地压突然增大时，木支架还能发出响声。木支架一般可使用在地压不大、断面较小和服务年限较短的回采巷道，也可用于局部巷道维修和巷道掘进的临时支护。随着我国煤炭工业采掘机械化的发展，木支架很难满足井巷维护和巷道断面不断加大的要求，同时木材的大量采伐不利于环境保护，因此，目前在煤矿巷道支护中木材的应用逐渐减少。,2．钢筋混凝土支架利用钢筋混凝土制作的巷道支架称为“钢筋混凝土装配式支架”，简称为钢筋混凝土支架，可分为普通混凝土支架和预应力1昆凝土支架两大类。预应力混凝土支架在浇灌混凝土时，对其钢筋预先拉紧，当混凝土硬化后，借助钢筋弹性伸缩力，使混凝土预先受压。预应力钢筋混凝土支架与普通钢筋1昆凝土支架相比，其优点是构件强度大、断面尺寸小、节约材料、减轻重量、降低成本。普通钢筋混凝土支架和预应力钢筋混凝土支架均适用于地压稳定、服务年限长及断面小于12m2的巷道，但均应避免用于受采动影响的巷道，也不应两者混合使用。,3．金属支架金属支架强度大、体积小、坚固耐用、防火，在结构上可以制成各种形式的构件，并且可以回收复用。1可缩性金属支架。煤矿常用的可缩性金属支架有拱形、封闭形、梯形等。封闭型可缩金属支架虽然结构复杂，其承载能力大，能够有效地控制巷道底鼓和两帮移近，适宜在两帮压力大、底鼓严重的巷道中使用。梯形可缩性金属支架，适应侧压和底鼓不太严重，且压力和围岩变形量不大的巷道。特别是当围岩在中等稳定以上、不破顶、支架与围岩能接触较为严密时，使用梯形支架比使用拱形支架更为有利。2刚性金属支架。煤矿常用的刚性金属支架有梯形和拱形两种。材料一般都使用矿用工字钢，刚性支架只能适用在围岩比较稳定、变形小、顶底板移近量小于100～200mm的巷道。,4．砌碹支护砌碹支护，也叫发碹，也有叫做石材支护。是指用砖、各种料石、混凝土及钢筋混凝土等砌筑或现场浇制而成的巷道支架。砌碹支护的优点1与木支架、金属支架相比，它是连续的、整体的，对控制地压有一定的优越性。2对巷道围岩全部或顶帮大部分能起到封闭作用，防止围岩风化。3砌体的坚固、耐久、防火、防水性等方面比木支架和金属支架优越。4巷道壁面比较光滑，通风阻力小。5材料来源广泛，多数可以就地取材。砌碹支护的适用条件1当围岩松动破碎，用锚喷加金属网联合支护，优越性已不显著时；2围岩十分不稳定，顶帮岩石极易塌落，喷射混凝土喷不上，粘不牢，也不容易打锚杆时；3大面积淋水或部分涌水、处理无效的地区；4有化学腐蚀的地段；5服务年限长的巷道、硐室。,5．锚杆支护锚杆支护就是把锚杆安装在巷道的围岩中，使层状的、块状的、整体的、软质的岩体以不同的形态得到加固，形成一个完整的支护结构，提供一定的支护抗力，共同阻抗其外部围岩的位移和变形。锚杆具有以下特点节约材料和钢材；降低支护成本；掘进断面小；巷道维修费用较少；可以改变顶板力学性质减少冒顶、片帮；锚杆轻便，施工工艺简单，有利于机械化施工；可以减少通风阻力；有利于一次成巷施工和提高掘进速度；使用范围广，适用性强；减少材料运输量，有利于矿井的运输和提升。,常用锚杆的类型1木锚杆普通锚杆和压缩锚杆；2金属锚杆金属楔缝式锚杆、金属侧楔式锚杆、管缝式锚杆；3树脂锚杆；4钢筋和钢丝绳砂浆锚杆；5快硬膨胀水泥锚杆；6双快水泥锚杆。6．锚喷支护1锚喷支护，即使用锚杆和喷射混凝土联合支护；2锚喷网支护，即在打锚杆之后，紧贴墙面铺一层金属网，然后喷射混凝土或砂浆；3锚网带支护，即使用锚杆金属网和钢带加锚索的联合支护，这种支护方式目前在大断面的煤巷掘进中广泛使用。,三、采煤方法采煤方法包括两方面内容采煤系统和回采工艺。采煤系统是指采区巷道的布置方式，掘进和回采工作的顺序安排以及采区的通风、运输系统。回采工艺是指人们根据煤层赋存条件在采煤工作面运用某种技术装备进行落煤、装煤、运煤、支护及采空区处理等工作，以及这些工作如何配合的生产方式。不同的采煤系统和回采工艺相配合，就形成了不同的采煤方法。,一采煤工作面巷道布置,1．缓倾斜、倾斜薄及中厚煤层长壁采煤法的巷道布置1走向长壁采煤法的巷道布置图为单一煤层走向长壁采煤法的采区巷道布置。两条上山位于采区中央，形成双翼采区，采煤工作面沿倾斜方向布置，沿走向推进。掘进时，由采区运输石门开掘采区下部车场，在采区中央沿煤层掘进运输上山和轨道上山，掘至采区上部边界后掘采区上部车场与区段回风平巷相通。然后在第一区段下部掘中部车场，向采区两翼掘区段平巷；在采空区边界由区段运输干巷沿煤层掘开切眼与区段回风平巷相通，与此同时，开拓各种硐室，安装机械没备，形成完善的生产系统后即可开始回采。上述是单一煤层中的巷道布置系统，在许多情况下是将相距较近的若干煤层联合开采，共用采区巷道，即利用一组采区上山开采两个或更多的近距离煤层群，建立一个统一的生产系统，这种采区巷道联合布置可以节省许多巷道和设备，生产集中，获得更大的生产能力，在煤矿生产中得到较为广泛的应用。,2倾斜长壁采煤法巷道布置,采煤方法的特点是采煤工作面沿走向布置，沿倾斜向下或向上推进。如图所示，自运输大巷下部掘下部车场和行人进风斜巷，然后在煤层中沿倾斜掘工作面运输斜巷和回风运料斜巷，形成采煤系统。采煤工作面沿倾斜向运输大巷方向推进。在条件适宜时，可以安排两个采煤工作面共用条运煤斜巷，同时进行回采，称之为“对拉工作面”，这种布置方式能充分利用运输设备，减少巷道工程量。倾斜长壁采煤法的巷道布置简单，巷道工程量少，生产系统简单，环节少。存在的问题是倾斜巷道掘进行人、运输比较困难，现在的回采机械设备不完全适应倾斜长壁采煤法的开采要求。所以，这种采煤法只适用于煤层倾角在12以内、厚度不大的煤层。,2．缓倾斜、倾斜厚煤层采煤法的巷道布置开采煤层厚度大于3．5m的厚煤层，目前我国多采用放顶煤和倾斜分层下行垮落采煤法。1放顶煤采煤法沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底板布置一个采煤工作面，利用矿山压力将工作面顶部煤层在工作面推进过后破碎冒落，并将冒落顶煤予以回收的一种采煤方法。放顶煤采煤法可分为预采顶分层放顶煤采煤法、预采中分层放顶煤采煤法、整层开采放顶煤采煤法和分段放顶煤采煤法。放顶煤采煤法适用于煤层厚度为520m或更厚的煤层；煤层倾角由缓倾斜到倾斜或急倾斜厚煤层；煤质比较松软易垮落，冒落块度不大的煤层；顶板易垮落的煤层。规程第183条规定突出煤层严禁采用放顶煤采煤法。,2倾斜分层下行垮落采煤法,采区巷道掘进程序是由阶段运输大巷掘下部车场、采区煤仓和行人巷，然后在采区中部底板岩层中分别向上掘运输机上山和轨道上山，至采区上部边界后，轨道上山以干平车场与阶段回风大巷相通。在第一区段下部，由轨道上山掘甩车道和区段石门，再由此向两翼分别在底板岩层中掘进区段集中运输巷和沿顶分层掘进区段集中轨道平巷，并每隔一定距离掘斜溜煤眼和联络眼，掘至采区边界，掘第一分层超前分层运输平巷和开切眼。与此同时，在第一区段上部，从回风大巷每隔100～150m掘区段回风石门，连通第一分层超前回风平巷，形成完整的生产系统，并开掘必要的硐室，安装机械设备，即可进行回采。倾斜分层下行垮落采煤法回采工艺的特点是在第一分层回采后铺设金属网假顶，当上分层顶板垮落稳定后，再开采下分层，由上而下依次回采。目前，我国煤矿在走向长壁和倾斜长壁采煤法中广泛采用无煤柱开采技术，既提高了回采率，又降低厂巷道的压力,二采煤工艺1．炮采工作面的采煤工艺炮采就是用打钻放炮的方法崩落煤炭。其生产过程是利用煤电钻根据煤层厚度、煤质软硬和顶板稳定程度不同，在煤壁上钻出l一3排炮眼，炮眼深度11．2m、间距1～2m，炮眼内装填煤矿安全炸药、雷管和炮泥，待工作面人员全部撤至安全地点，布置好警戒后，由放炮员用专门的发爆器进行引爆。煤体崩落，炮烟消散后，检查瓦斯并由放炮员检查爆破地点安全情况，然后发出正常信号，其他作业人员进入工作面继续工作。爆破后的煤体靠爆破的抛掷力量，装入工作面刮板输送机，部分散煤靠人工攉入运输机，刮板输送机沿工作面全长铺设，随工作推进而前移。工作面煤炭被采出后，必须及时对工作面空间范围内的顶板进行支护。目前，炮采工作面的支护一般采用单体液压支柱和铰接顶梁支护、部分炮采工作面仍采用金属支柱。顶板控制有三、四排或三、五排两种方法，采空区处理几乎都采用全部垮落法。,2．普通机械化采煤工作面的采煤工艺普通机械化采煤简称机采，是指用滚筒式采煤机或刨煤机、可弯曲刮板输送机、单体液压支柱和铰接顶梁等配套生产的工作面。机采工作面的采煤工艺除破煤和装煤由采煤机完成外，其余工序和炮采基本相同。机采工作面般采单体液压支柱，其结构原理与液压千斤顶相似。国产单体液压支柱多由外部供液泵向支柱内注入高压乳化液，使活柱升起支撑顶板，当顶板压力太大时，乳化液顶开支柱内安全阀泄出，支柱稍微下缩，压力减少，安全阀自动关闭。采用单体液压支柱和金属铰接顶梁的工作面，通常先挂顶梁护住顶板，在顶梁下面顶上支柱支撑，顶梁的首尾铰接相连形成一条延续梁，支柱沿工作面倾斜方向每隔1m一根，形成直线状。最小控顶距为3排，随工作面煤壁向前推进，支架增加至4～5排，即为最大控顶距，这时工作面靠近采空区侧可撤出一排或两排支柱和顶梁，顶板自然垮落。工作面支护按一定的控顶范围，随I作面向前推进，循环进行。,3．综合机械化采煤工作面的采煤工艺综合机械化采煤工作面是指用滚筒式采煤机或刨煤机，可弯曲刮板输送机、自移式液压支架等配套生产的工作面，实现了破、装、运、支、回等工序的全部机械化。自移式液压支架是综采工作面的主要标志。自移式液压支架足由顶梁、底座、推移千斤顶、支柱和控制装置组成，分为支撑式、掩护式和支撑掩护式3种类型。综采工作面的采煤工艺过程比较简单，通常分为两种一种是采煤机落煤和装煤一移刮板输送机一移液压支架；另一种是采煤机落煤和装煤一移液压支架一移刮板输送机。移刮板输送机通常在采煤机割煤后l0一15m处进行，若先移刮板输送机，后移支架，则支架顶梁端头与煤壁之间有一段空顶面积，因此称为“滞后支护”。若先移支架，则可使支架紧随采煤机之后立即前移，消除此段空顶面积，移刮板输送机巴可在支架保护下进行，因此称为“超前支护”。,4．放顶煤采煤工作面采煤工艺1采煤机采煤同综采工作面一样，采煤机可以从上作面端部斜切进刀，采用双向割煤往返一次进刀，下行割煤，上行装煤，距滚筒12～15m处推移刮板输送机，完成一个循环。根据顶板放落的难易程度，放顶煤工作在完成个、两个或三个综采循环以后在检修班或放顶班进行。2放顶煤放顶煤采煤工艺工作面采用具有特殊构造的放顶煤自移式液压支架，放顶煤工作多从下部向上部，也可以上部向下动，逐架或隔一架或隔数架依次进行，一般放顶煤沿工作面全长一次进行完毕即一轮放完。如顶煤较厚，也可两轮放完。在放煤过程中，如有片帮预兆，宜停止放煤，当放煤口出现矸石时应关闭放煤口。,三急倾斜煤层开采1、急倾斜煤层采区巷道布置我国急倾斜煤层储量丰富，分布广泛，产量也占有相当比重。由于急倾斜煤层倾角大，在开采工具有以下特点1由于煤层倾角大，落在底板上的煤岩块会自动向下滑落，从而简化了采煤面内装运工作。为了防止滑落的煤块冲倒支架，砸伤人员，在技术上必须采取相应的安全措施。2在急倾斜煤层中，煤炭、矸石沿倾斜方向采用自溜运输，在采区中可开掘采区溜煤眼以代替缓倾斜煤层中的运输上山。但采煤工作面运输材料及行人较困难。由于煤层倾角大，沿走向留设的煤柱容易片帮垮落，使得采空区上方布置的煤层平巷维护困难。因此，阶段平巷一般均布骨在底板岩石或底板不可采的煤层中，通过采区石门与煤层联系。采煤工作