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煤矿生产技术新知识新技术煤矿生产技术新知识新技术
——班组长 初训
主讲人：赵明伟主讲人：赵明伟
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教学内容
.第一节第一节 煤田地质概述煤田地质概述
.第二节第二节 井田开拓基本问题井田开拓基本问题
.第三节第三节 煤矿生产新技术煤矿生产新技术
4. 4.总总 结结
煤矿生产新知识与新技术
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第一节 煤田地质概述
一、成煤作用
1.成煤作用：从植物死亡、堆积到转变为煤的演变
过程，以及在这个演变过程中经受的各种作用。
成煤作用大致分为两个阶段：
第一阶段：泥炭化阶段。
第二阶段：煤化作用阶段。
煤是古代植物遗体经成煤作用后转变成的固
体可燃矿产。
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烟煤、无烟煤
变质作用
煤化作用 褐煤
成岩作用
成煤作用 泥炭
（或腐泥）
泥炭化作用
（或泥化作用） 成煤原始物质
第一节 煤田地质概述
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2.成煤的必要条件
第一、温暖潮湿的气候；
第二、大量植物生长、死亡；
第三、大面积沼泽；
第四、地壳运动配合
第一节 煤田地质概述
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二、聚煤期
地质历史中形成煤炭资源的时期称为聚煤
期或成煤期。我国在石炭纪、二迭纪、侏罗
纪和第三纪为主。
第一节 煤田地质概述
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三、煤层赋存特征
（一）煤层的结构和顶、底板
1. 煤层的结构
煤层通常是层状的。
分为两类:
（1）简单结构煤层
（2）复杂结构煤层
第一节 煤田地质概述
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2. 煤层的顶、底板
顶板: 赋存在煤层之
上的邻近岩层。
底板:赋存在煤层之
下的邻近岩层。
伪 顶
直接顶
老 顶
直接底
老 底
第一节 煤田地质概述
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（二）煤层厚度
煤层的厚度: 煤层顶底板之间的垂直距离。
总厚度和有益厚度
总厚度:包括所有煤分层和夹矸层厚度总和.
有益厚度:是煤分层厚度的总和,不包括夹矸层厚度.
煤层最低可采厚度:当代技术和经济条件下，可开采
的最小煤层厚度.
第一节 煤田地质概述
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图1-1 煤层的总厚度及有益厚度
煤
层
厚
度
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图1-2 煤层的产状要素
（三）煤层的构造形态
1. 单斜构造
描述煤（岩）层的
空间形态，通常用
产状要素:
走向、倾向及倾
角
第一节 煤田地质概述
图1-2 煤层的产状要素图1-2 煤层的产状要素
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2. 褶皱构造
煤层及岩层受到水平挤压力后，变成弯曲形状，但仍保
持其连续性。
3. 断裂构造
煤（岩）层受地壳运动作用力，作用力超过煤（岩）层
的强度，就产生断裂，失去了连续性和完整性的构造形态
称为断裂构造。
断裂后，两侧岩层若没有发生明显位移，称为节理；断
裂面两侧的岩层发生了明显位移的断裂构造称为断层。断
层对矿井生产影响特别显著。
第一节 煤田地质概述
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断层分类:
正断层：岩层断裂后，上盘相对下降，下盘
相对上升。
逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降。
平推断层：断层两盘沿水平方向移动。
第一节 煤田地质概述
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图1-5 断层示意图
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图1-6 断距示意图
ab-垂直断距 bc-水平断距
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第一节 煤田地质概述
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（四）常用的煤层分类
1. 按煤层倾角分类
按倾角分为四类：
近水平煤层 <8°
缓（倾）斜煤层 8~25°
倾斜煤层 25~45°
急（倾）斜煤层 >45°
第一节 煤田地质概述
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2. 按煤层厚度分类
按厚度分为三类：
薄煤层 <
中厚煤层 ~
厚煤层 >
第一节 煤田地质概述
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3. 按煤层稳定性分类
煤层稳定性是煤层形态、厚度、结构及可采
性的变化程度。按煤层稳定性，可分为：
稳定煤层
较稳定煤层
不稳定煤层
极不稳定煤层
第一节 煤田地质概述
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矿图基本知识
一、矿图的基本知识
在采矿设计、施工和生产过程中，需要一套
图纸分别反映地形、地物、地下煤层形态、地质
构造、矿井巷道与煤层或矿体之间的关系；矿井
各种巷道、工作面以及它们之间的关系等，这类
图纸称为矿图。
矿图投影方法: 正投影和标高投影。
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图 三面正投影关系
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图1—10 标高投影原理
1-大巷; 2-上山; A、B、C-标高点
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二、地质图
煤矿地质图:反映煤矿各种地质现象与井巷工程之
间相互关系及它们空间分布情况的所有图件。
煤矿常用地质图有：
a.钻孔柱状图 b. 地质剖面图
c.煤层底板等高线图 d.地形地质图
矿图基本知识
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a. 钻孔柱状图
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b. 地质剖面图
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c．煤层底板等高线图
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d．地形地质图
(a) (b)
图1—20 山岭与湖泊等高线
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三、采掘工程图
采掘工程图是反映采掘工程、地质和测量信
息的综合性图纸。
1. 采掘工程平面图及剖面图（1－22）
2. 采掘工程立面图（1－23）
3. 煤层层面图（1－24）
矿图基本知识
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第二节 井田开拓的基本问题
一、煤田划分为井田
（一）煤田与井田
1.煤田：同一地质时期形成，并大致连续发
育的含煤岩系分布区。
煤田分类：
富量煤田：面积大、储量丰富的煤田。
限量煤田：面积小、只能由一个矿井开采。
2.井田：划归一个矿山开采的那部分煤田。
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（二）煤田划分为井田
1.原则：
1）井田境界、储量及开采条件与矿井生产能力适应
2）保证井田有合理尺寸（小：－5km，
中：4－7km，大：7－15km）
3）自然条件
4）相临矿井间的关系
2.划分方法：
1）垂直划分（近水平煤层）
2）水平划分（倾斜煤层）
3）按煤组划分
第二节 井田开拓的基本问题
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第二节 井田开拓的基本问题
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第二节 井田开拓的基本问题
二、矿井储量、生产能力及服务年限
（一）矿井储量
矿井储量：井田内煤炭的埋藏量。
矿井工业储量(Zg):
矿井设计的资源依据，一般是列入平衡表内的
A+B+C级储量。
矿井可采储量(Z):
矿井设计的可以采出的储量.
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第二节 井田开拓的基本问题
工业储量Zg、可采储量Z，存在以下关系：
Z = (Zg-P)×C (t)
式中 P：永久煤柱损失，t；
C: 采区回采率。
（《规程》规定：厚煤层不小于75％；中厚
煤层不小于80％；薄煤层不小于85％。地方
煤矿不低于。新设计矿井时可按上述数
据选取 ）
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第二节 井田开拓的基本问题
（二）矿井生产能力
矿井生产能力:指矿井的设计生产能力。(万t/a)
矿井井型:按矿井设计年生产能力大小划分的矿井类
型。一般分大型、中型、小型矿井三种。
1.大型矿井：生产能力为120、150、180、240、300
、400、500万t/a及500万t/a以上的矿井；习惯上称
300万t/a以上的矿井为特大型矿井。
2.中型矿井：生产能力为45、60、90万t/a。
3.小型矿井：生产能力为9、15、21、30万t/a。
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（三）矿井服务年限
在划定的井田范围内。当矿井生产能力A一定
时，可计算出矿井的设计服务年限T。
式中K——矿井储量备用系数，矿井设计一般取
，地质条件复杂的矿井和矿区总体设计可取，
地方矿可取。
（表2－1 矿井及水平服务年限）
第二节 井田开拓的基本问题
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第二节 井田开拓的基本问题
三、矿井开采的概念
（一）井田再划分
1．井田划分为阶段和水平
阶段:沿一定标高划分的一部分井田。
开采水平:阶段运输大巷及井底车场所在的水平
位置及服务的开采范围，也简称“水平”。
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第二节 井田开拓的基本问题
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第二节 井田开拓的基本问题
2．阶段内的再划分
阶段内的划分通常有：采区式和带区式。
（1）采区式划分
采区:在阶段或开采水平内，沿走向划分为具有独立
生产系统的开采块段。
区段:在采区内,若采用走向长壁采煤,沿煤层倾斜方
向将采区划分为若干长条形煤带 。
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（2）带区式划分
在阶段内沿煤层走向划分为若干个具有独
立生产系统的带区，带区内又划分为若干个倾
斜分带，每个分带布置一个采煤工作面。
第二节 井田开拓的基本问题
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（二）井巷名称
矿山井巷:为进行地下开采的需要而开掘的井筒、
巷道和硐室的总称。
根据井巷长轴线与水平面的关系，矿山井巷可
分为:
1.垂直巷道 2.水平巷道 3.倾斜巷道
第二节 井田开拓的基本问题
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第二节 井田开拓的基本问题
1.垂直巷道
（1）立井：服务于地下开采，在地层中开
凿的直通地面的竖直巷道。(如主井、副
井及风井等)
（2）暗立井：不与地面直接相通的直立巷
道称为暗立井。
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第二节 井田开拓的基本问题
2.水平巷道
（1）平硐服务于地下开采，在地层中开凿的
直通地面的水平巷道。称为平硐。
（2）大巷与平巷：与地面不直接相通的水平
巷道，其长轴方向与煤层走向平行。
（3）石门与煤门
石门：与地面不直接相通的水平巷道，其长轴
线与煤层走向正交或斜交的岩石水平巷道。
煤门：在厚煤层内，与煤层走向正交或斜交的
水平巷道。
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第二节 井田开拓的基本问题
3.倾斜巷道
巷道长轴线与水平面有明显坡度的
巷道。
（1）斜井
（2）上山与下山
（3）斜巷
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第二节 井田开拓的基本问题
（三）矿井巷道布置及生产系统
1．巷道布置
矿井巷道开掘原则：
（1）要尽快构通风路
（2）要尽量平行作业
2．矿井主要生产系统
（1）运煤系统
（2）通风系统
（3）运料排矸系统
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第二节 井田开拓的基本问题
（四）矿井开拓、采区准备和工作面准备
按其作用及服务范围不同，可分为开拓巷道、准备巷
道及回采巷道。
1.开拓巷道：从地面到采区巷道。
（为井田开拓而开掘的基本巷道）
2.准备巷道：采区内为采区或几个工作面服务的巷道。
（为准备采区而掘进的主要巷道）
3.回采巷道：只为一个工作面服务的巷道。
（形成采煤工作面及为其服务的巷道）
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第二节 井田开拓方式
井田开拓:为开采煤炭，由地表进入煤层为
开采水平服务所进行的井巷布置和开掘
工程。
开拓方式:开拓巷道的布置方式称为。
按井筒（硐）形式可分为：
1.立井开拓 2.斜井开拓
3.平硐开拓 4.综合开拓
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第二节 井田开拓方式
一、立井开拓
主井、副井均采用立井的开拓方式。
二、斜井开拓
主井、副井均为斜井的开拓方式。
三、平硐开拓
用主平硐的开拓方式。
四、综合开拓
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立
井
开
拓
.
斜
井
开
拓
.
平
硐
开
拓
.
综合开拓
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第二节 井田开拓方式
五、平硐、斜井开拓的优缺点及适用条件
1、平硐
优点：开拓、运输、排水等系统简单，省去了提升、排
水环节及设备，平硐施工技术简单。
缺点：平硐开拓受到地形条件的限制。
适用条件：煤层埋藏在当地基准面以上，且有一定的储
量。
2、斜井
优点：施工简单，掘进速度快，费用低；斜井用胶带提
煤时，提升能力大。
缺点：在开采深度相同的条件下，井筒长，管线长，维
修难，通风阻力大，辅助提升能力小。
适用条件：埋藏浅，水文地质情况简单的煤层。
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第二节 井田开拓方式
3、立井：
优点：维护费用低，管线短，人员、材料升降
速度快。
缺点：井筒施工复杂、掘进速度慢。
适用条件：埋藏深、水文条件复杂时用。
4、综合开拓：
只用立、斜、平一种方式不合理时，可用综
合方式。
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第二节 井田开拓方式
采煤技术
采煤工作面回采工艺包括：破煤、装
煤、运煤、支护及采空区处理五大项。
采煤工艺指的是：炮采、普采、综采。
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巷道掘进与支护
一、破岩
破岩的方法有两种：钻爆法和机械破岩。
(一)巷道断面形状与尺寸
巷道断面形状主要是根据巷道的服务年限、岩
层的物理力学性质、矿山压力的大小和方向、选择
的支护方式和支架材料决定，以利于开掘和支护为
原则。
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《规程》规定：
1．巷道净断面必须满足行人、运输、通
风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要，
并符合下列要求：
(1)主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面
起不得低于 m。
(2)采区(包括盘区)内的上山、下山和平巷
的净高不得低于 m，薄煤层内的不得低于1
．8 m。
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采煤工作面运输巷、回风巷及采区内的溜
煤眼等的净断面或净高，由煤矿企业统一规定。
巷道断面的设计，必须按支护最大允许变
形后的断面计算。
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工作面炮眼布置
1．掏槽眼
掏槽眼的作用是首先在工作面上将某一部分岩石
破碎并抛出，在原来只有一个自由面的基础上崩出第
二个自由面来，为其他炮眼的爆破创造有利条件，以
提高破岩效率。
按照掏槽眼的方向不同，掏槽方式可分为斜眼掏
槽、直眼掏槽、混合掏槽三类。
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2.辅助眼：掏槽眼以外布置辅助眼进行
扩槽。
3.周边眼：控制巷道成型的炮眼。一般
在巷道的轮廓线上布置周边眼，硬岩可布置
在轮廓线以外，与轮廓线外接；软岩可布置
在轮廓线以里，与轮廓线内切。
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光面爆破
光面爆破：是通过合理选择爆破参数，使爆破
后的巷道成型规整，减少超挖和欠挖，最大限度的
保持了围岩的自身强度，从而增强了围岩的自承能
力，有利于安全施工和永久支护的安全使用，为井
巷工程推广锚喷支护创造有利条件。
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光爆标准：眼痕率(光爆后可见眼痕的炮眼
个数与不包括底板的周边眼总数的比值)不小
于50％；岩壁超挖尺寸应不大于150 mm，欠
挖尺寸不超过质量标准的要求；围岩不出现
明显的炮震裂隙
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巷道支护
(一)巷道支护的基本原理
提高围岩强度，控制围岩应力.
(二)巷道支护的类型
1．支撑式支架
支撑式支架是直接支撑岩体的支护方式。这种
支护方式分为棚式支架和石材整体式支架。
棚式支架一般分木支架、金属支架和钢筋混凝
土支架。
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《 规程》规定
(1)掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面
10 m内的支护，在爆破前必须加固。爆破崩倒、
崩坏的支架必须先行修复，之后方可进入工作面
作业。修复支架时必须先检查顶、帮，并由外向
里逐架进行。
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。
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。
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(2)支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性金属
支架应用金属拉杆，并用机械或力矩扳手拧紧卡
缆。支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。巷
道砌碹时，碹体与顶帮之问必须用不燃物充满填
实；巷道冒顶空顶部分，可用支护材料接顶，但
在碹拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度不得小
于0．5 m。
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(3)更换巷道支护时，在拆除原有支护前，应先
加固临近支护，拆除原有支护后，必须及时除掉
顶帮活矸和架设永久支护，必要时还应采取临时
支护措施。在倾斜巷道中，必须有防止矸石、物
料滚落和支架歪倒的安全措施。
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补强式支架
补强式支架是补强岩体，利用围岩本身强度来
维护巷道的支护方式。这种支护方式主要有锚杆支
护、喷射混凝土支护、喷浆支护和锚索、锚喷支护
等。
(1)锚杆支护
锚杆支护原理：
①加固拱(挤压组合拱)作用
②悬吊作用
③组合梁作用
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(2)喷射混凝土和喷浆支护
喷射混凝土和喷浆支护的作用原理：
①结构作用(加固、组合)。喷层具有良好的
物理力学性能，抗压强度较高，因此能起到结
构支撑作用。同时由于喷层具有一定的柔性，
可以产生一定变形。
②封闭作用。喷层封闭了围岩表面，完全隔
绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止风化
作用所造成的围岩破坏和剥落。
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③充填作用。
喷射混凝土以很高的速度射入岩体张开的节
理裂隙，把松动的岩块粘结、充填起来，产生
粘结作用，大大提高了围岩的整体性和强度。
喷射混凝土在一定程度上改善了围岩的应力
状态。围岩由二向应力状态转化为三向应力状
态。
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锚杆支护施工质量管理
1.煤巷锚网支护安全管理
(1)严格贯彻执行有关锚网支护的规定，建立健
全煤巷锚网支护管理制度，完善安全技术管理体
制。
(2)根据现有技术条件及工程质量可靠性，为确
保巷道支护安全有效可靠，锚杆、锚固剂质量，
以及锚杆问排距严格按照设计控制。
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(3)任何断面形状的巷道，其两肩部锚杆必须
布置成与水平方向成一定角度的斜向锚杆。
(4)煤巷锚杆必须实施快速安装，并达到一定的
预紧力。自搅拌树脂锚固剂之时起，5～8 min内
必须达到设计锚固力的60％以上，现场锚固力检
验应至少进行一次锚杆快速安装及快速承载检
验。
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(5)为确保锚杆实现快速安装和提高预紧效
果，每孔锚杆眼至少使用1块超快速(CK)锚固
剂，凝胶时间为30 s(±10 s)。
推荐使用单向左旋无纵筋等强度螺纹钢杆
体，塑料阻尼螺帽或穿销力矩螺帽，淘汰背
帽搅拌、人工拧紧安装方式。顶(拱)部锚杆的
打眼安装应完全使用单体锚杆钻机或机载锚
杆钻机完成，不得使用煤电钻打眼安装，以
确保搅拌及安装扭矩。
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(6)树脂锚固剂除按要求进行正常检验外，还
应进行不定期现场抽检，直接从使用单位抽取
样品进行检验，并通报检验结果，严禁各单位
使用不合格或过期锚固剂。
(7)煤巷锚网作业现场距工作面200 m以内必
须备有5～10架备用棚及相应的复合支护材料，
以备改变支护方式和抢险之需。
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(8)所有煤巷锚网支护工作面必须掌握锚索
支护技术，以便对特殊部位采用中深孔复合锚
固方式。巷道跨度大于5 m以及综采切眼、交
岔点、硐室等必须采用锚网、锚索联合支护。
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(9)对于断层破碎带、煤质松软区、地质构造变
化带、地应力异常区、动压影响区等围岩支护条件
复杂区域，必须采取加密锚杆、全长锚固、锚索锚
固、点柱及架棚等强化支护措施。正常锚网作业时，
如遇“放煤炮”，顶底板及两帮移近量显著增加、
围岩层(节)理发育、突发性片帮掉渣、巷道不易成
型、钻眼速度异常、顶板淋水等异常情况时，应立
即停止作业，采取强化支护措施后方可继续作业。
作业现场的任何人员，在认为情况异常时，有权制
止违章指挥和违章作业，可自行撤离现场或拒绝进
入现场，并及时向有关部门汇报。
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(10)煤巷锚网支护长距离掘进超过一定长
度(2 000 m)时，必须实施中问贯通，以改善
通风、运输条件和提高抗灾变能力。
(11)严格执行事故汇报制度。煤巷锚网支
护工作面如发生冒顶(片帮)事故，无论是否造
成人员伤亡，均必须向调度室汇报，以便及
时组织处理，分析原因，采取针对性措施，
防止同类事故重复发生。
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喷射混凝土施工质量
喷射混凝土施工质量要求
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第三节 煤矿生产新技术
一、煤矿安全高效开采地质保障技术
煤矿安全高效矿井地质保障系统，是根据安全高效矿井机械化、
集中化程度高的特点和安全生产需要，以地质量化预测为先导，以
物探、钻探等综合技术为手段并依托先进的计算机技术从而实现煤
矿地质工作的动态管理和安全地质预警的全过程。
二、煤巷锚杆支护技术的发展趋势
锚杆支护巷道安全性主要取决三个方面的因素：
1、巷道围岩的物理力学性质
2、巷道所处的应力环境
3、巷道支护强度
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三、灾区救护新技术
随着科学技术的进步，装备水平的提高，近年
来灾区救护新技术也有较快发展；发达国家在矿山救
护领域采用了一些世界领先的新技术，而我国的矿山
救护技术当前还没有重大突破。
从发达国家灾区救护技术上，可以看到他们在职
工培训、灾区自救、互救方面的好经验、好做法。如：
第三节 煤矿生产新技术
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1、灾区通讯技术
在南非、加拿大、澳大利亚等国的井下和灾区通讯，
都广泛采用了“无线移动电话”，它发送的信号，可穿透
煤层、岩层和土壤，实现远距离输送。达到了方便、快捷、
安全、高效的要求。在事发的第一时间，灾区职工能够立
即汇报灾情，指挥部能迅速制定有效的抢救方案、组织快
速救援。这对减少事故伤亡、降低事故损失、防止灾变继
发、组织成功抢救极为重要。
1996年某国有矿井发生了掘进工作面瓦斯燃烧事故，
三名救护队员在灾区执行任务时因迷路而遇难。如果当时
装备有这种先进的“灾区无线移动电话”，事故就不会发
生（详见教案十）。
第三节 煤矿生产新技术
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2、灾区搜救技术
安徽省某金属矿发生坍塌事故，采用“生命探测仪”实施了成功
的救援，而这一技术目前在煤矿尚未推广应用。
近年来发达国家，在灾区搜救方面，采取了声纳探测、地音探测、
机器人搜救等多项先进新技术。以色列等国具有世界领先的矿井“人员
定位搜救系统”。而我国某大城市施工地铁发生坍塌事故后，到第二天
还不知道遇险人员被埋在哪里。
2006年美国某矿的3000米深井，发生瓦斯爆炸事故，13名矿工被
困，矿主采用了地面打钻，把机器人从钻孔内送入灾区执行搜救探查任
务。因灾情严重，搜救多日，12人死亡，1人重伤。虽然这次机器人搜
救失败，但已凸显其搜救技术的先进性。
第三节 煤矿生产新技术
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职工自救装备
职工自救装备，美国矿井，每个井下作业班组，都配有两个“便
携式布帘”，做快速构建临时避难峒室应急使用。
加拿大等国，入井人员佩用的自救氧，体积小，重量轻，氧量多，
可在灾区使用1小时。
美国2006年3月已通过立法，将入井人员的自救氧从现有的1小时
增加到2小时，在两年内装备完毕。这就大大提高了灾区遇险人员自救
生存机率。
而我国国产自救器，在灾区使用时限，仅为30、40分钟，差距较大。
第三节 煤矿生产新技术
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井下安全装备
加拿大某钾盐矿，除装备有先进的安全监测系统和完
善的常规安全设施外，井下设有世界一流的“特别避灾峒
室”，长45米，宽15米，设有安全门、照明、电话、饮水、
食物、氧气、桌椅、床铺、厕所等设施和物品，可供数十
人40小时避灾使用。
其“安全门”可隔爆、防火、防水、密封，与灾区环
境隔绝。特别避灾峒室，宽绰明亮，安全舒适。（见图一）
第三节 煤矿生产新技术
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该钾盐矿，于2006年元月29日发生重大火灾事故，
72人被困。
灾区人员除立即用“无线移动电话”，向矿汇报灾情
外-→并立即佩戴自救器-→迅速撤离到“特别避灾峒室”
中避灾-→救护队快速出动-→并和灾区人员联系进一步了
解灾情-→采用高科技灭火手段扑灭火灾-→恢复灾区通风
-→成功营救出全部72名被困人员。
从事发到处理结束仅用26小时。
第三节 煤矿生产新技术
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从加拿大钾盐矿重大火灾事故的成功处理，可
给我们以下几点启示：
■ 高科技是实现煤矿安全生产的必要前提。
■ 高投入、高装备、严管理，是实现煤矿安全
生产的基础。
■ 加强安全培训，人员高素质是实现煤矿安全
生产的保障。
第三节 煤矿生产新技术
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第三节 煤矿生产新技术
四、实现安全高效采煤的支撑条件
1、较好的地质、采矿条件
2、较丰富的经济可采储量
3、匹配的矿井通风、输送、提升、排水、供电、辅助运输等
系统
4、足够的采煤工作面装备
5、与安全高效采煤相适应的回采巷道支护技术
煤矿生产新知识与新技术
谢谢！
