第三章煤矿生产技术与安全常识.

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课程名称： 煤矿生产技术与安全常识

选用教材： 煤矿采煤机司机操作资格培训考核教

材

授课班级： 采煤机司机等

授课时间：

教学课时： 4 学时

教学目的：通过培训进一步提高瓦斯检查员的安全生产管理能力和安全生产隐患的防范意识。

教学重点： 煤矿生产技术

教学难点： 煤矿采掘技术

教学用具： 多媒体

教学方法： 讲授、实物操作与多媒体课件相结合

参考书目：《煤矿三项人员安全资格培训考核教材》等

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煤矿生产技术与安全常识

本章培训与考核重点：

了解煤矿生产技术知识；

掌握煤矿矿用产品安全标志及其识别相关知识。

课程导入： 在煤矿上工作，首先应该了解煤矿上的一些

基本知识，了解煤炭是怎么形成的，我们应该如何来开采，

而本章就是从这方面入手的。

第一节 煤与煤层

一、 煤的形成和分类

1、煤的形成

煤是由古代植物遗体演变而成的。在煤层中找到很完整

的树干，不过这些树干已经变成亮晶晶的煤炭了，大致经历

了以下两个阶段：泥炭形成后，随着地壳的缓慢下沉，上覆

物不断加厚，压力、温度升高，逐渐形成褐煤，烟煤，变质

程度继续增加，就形成无烟煤。

2、煤的分类

煤的种类很多，性质差别很大，我国煤炭分类主要是以

煤的挥发性、粘结性指数、胶质层厚度为依据，把煤分成 14

大类 29 小类。

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按照工业用途，煤有可分为以下三类。

1） 动力煤。主要是通过煤直接燃烧来利用其热量。

2） 化学用煤。是对煤进行气化和回收练焦副产品，

3） 练焦煤。主要是把煤练成焦炭。

二、 煤层的埋藏特征

( 一）煤层的埋藏深度

煤层埋藏深度不一， 最大埋藏深度可达 2KM,随着其深度的增加矿山压力、井下温度、涌水量增加。

( 二）煤层层数

各煤田中的煤层层数不尽相同，少的只有一层或几层，多的可达十几层到几十层。相邻两煤层的距离从几十厘米到数百米，相邻两煤层之间的距离通常称为煤层的层间距。

( 三）煤的形态与结构

煤层通常是层状的，层状有明显的连续性，厚度也比较均匀。煤层中含有岩石夹层的情况称为煤层结构，煤层结构分为简单结构和复杂结构。简单结构煤层：煤层中没有成层状夹石层，复杂结构煤层：煤层中含有较稳定夹石层

煤层的结构和厚度煤层通常是层状的，层位有明显的连续性，厚度也比较均匀，但由于受到沉积条件和地壳运动的影响，也有似层状和非层状的煤层。

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煤层内还夹有数目不等的薄层岩层，即夹石层（两层煤间距很小，可以把它们看成一层煤，其中的岩层称为夹石层）。煤层厚度是指煤层层面间的法线距离。

由于夹石层的存在使得煤层的结构变得复杂。

煤层中没有成层状出现的较稳定的夹石层称为简单结构煤层，煤层中含有较稳定夹石层称为复杂结构煤层。

煤层的厚度变化很大，由几厘米到几十米甚至上百米。在目前经济技术条件下，可以开采的煤层厚度称为可采厚度。国家或地区规定的可采厚度的下限标准称为最低可采

厚度。

( 四）煤的厚度

煤层的厚度类型

薄煤层 —— 厚度在 1 . 3 米以下；

中厚煤层—— 1.3 一3.5 米；

厚煤层—— 3 . 5 米以上。

( 五）煤的产状要素

煤层的空间形态及展布方向用产状三要素来表示。

走向：倾斜层面与假想水平面的交线称为走向线。它代

表了岩层层面在水平方向上的展布方向。

倾向：倾斜层面上与走向线垂直向下的倾斜线所指的方

向。它代表了煤层倾斜方向。

倾角：倾斜层面与假想水平面之间所夹的锐角。

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倾角大小反映煤层的倾斜程度。煤层倾角越大，开采难

度也就越大。

倾角大小反映煤层的倾斜程度。煤层倾角越大，开采难

度也就越大。煤层按倾角大小可分为三类：

缓斜煤层—— 25 度以下；

倾斜煤层—— 25 一 45 度

急斜煤层 —— 45 一 90 度。

在缓斜煤层中， 一般将倾角在 80 以下的煤层叫做近水平

煤层。

( 六）煤层顶板与底板

由煤层依次向上，顶板划分为；

伪顶：直接覆盖在煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落，厚度 0 . 5m 以下。

直接顶：位于伪顶或煤层之上，具有一定的稳定性，常随着采煤工作面移架或回柱工序的完成而自行垮落的岩层。

老顶：是位于直接顶之上的厚而坚硬的岩层。当达到一定悬露面积之后才垮落一次，通常由砂岩、砾岩、石灰岩等

坚硬岩石组成。

　由煤层向下， 底板分为伪底、 直接底和老底。

课堂作业 ：1、煤是如何形成的

2、煤层厚度分为几类

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第二节 采掘技术

一、 矿山压力的基本知识

1、 矿山压力的概念

地下煤层开采后，破坏了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，促进了围岩产

生运动，从而导致围岩发生变形、断裂，位移直至垮落，围

岩所产生的作用力，称为矿山压力。

2、 矿山压力显现

在矿山压力的作用下，引起一系列的自然现象统称为矿山压力显现。

二、 巷道掘进

（一）巷道分类

矿井巷道分类，为了采出煤炭，必须从地面向地下开掘一系列的井巷。井巷的种类很多，也有不同的分类方法。

按其空间位置分类

1．垂直 ( 直立 ) 巷道

立( 竖 ) 井。有通达地面出口，是进入地下的主要垂直巷道，一般位于井田中部。担负矿井主要提煤任务的称为

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主井；担负人员升降、下料和提矸等辅助提升任务的称为副

井

小井。它也有通达地面的出口，但断面和深度都较小，一般在井田上部边界地点，只作为地质勘探或临时提升

以及通风等用。

暗井 ( 盲井 ) 。没有直接通达地面的出口的垂直巷道。根据其所担负的任务不同可分为主暗井 ( 下一水平的煤炭提升井 )

副暗井 ( 下水平的矸石提升、物料及人员的升降等 ) 、溜

煤井

2．水平巷道

平硐。有一个通达地面的出口，是进入地下的主要水平巷道。一般除运煤外，还兼作运料、行人、通风、供电和排水等用。若开掘两条平硐，根据用途的不同，也可分成主平硐和副平硐。

平巷。没有通达地面的出口，在地下的煤层中或岩层中沿其走向所开掘的水平巷道。一般有集中运输平巷、主要运输平巷、区段运输与回风平巷

石门。没有通达地面的出口，在岩层中开掘的垂直或斜交于岩层走向的水平巷道。一般有联络石门、运输石门、回风石门等。

3．倾斜巷道

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、斜井。有一个通达地面的出口，是进入地下的主要倾斜巷道。其用途与立井相同并有主、副井之分。

、上山。没有通达地面的出口，且位于开采水平之上，沿煤层或岩层从主要运输大巷由下向上开掘的倾斜巷

道。根据其服务范围不同，可分为阶段上山、采区上山等。

根据其用途不同，可分为输送机上山和轨道上山。有的采区

布置有通风或行人上山、集中溜煤上山等。

下山。它的位置和开掘方向与上山相反。除溜煤下山、输送机下山是向上运煤和轨道下山是从上向下运料以外，其它与上山相似。

溜煤眼。专作溜煤用的小斜巷。

开切眼。连接区段运输平巷和区段回风平巷的斜巷，准备开采的采煤工作面。

按用途来分类

1．开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务的巷道称为

开拓巷道。如井筒 ( 或平硐 ) ，井底车场、回风井、主要石门、主要运输和回风平巷等巷道为开拓巷道。

2．准备巷道：为一个采区或两个以上的回采工作面服务

的巷道称为准备巷道。如采区车场、采区煤仓、采区上 ( 或

下) 山、区段集中平巷、 区段集中石门等巷道为准备巷道。

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3．回采巷道：为一个回采工作面服务的巷道称回采巷道。如区段车场、区段运输和回风平巷、工作面开切眼等巷道为回采巷道。

（二）巷道掘进方法

井巷掘进与支护是按照设计要求把岩石从岩体中破碎下来，并对所形成的空间进行支护，其中心间题是破岩和支护。

一）、破岩

、破岩的方法有两种：钻爆法和机械破岩。

机械破岩主要适用子在煤层内开掘的巷道即煤巷，开掘岩巷（岩层内开掘的巷道）多用钻爆法。

钻爆法工艺过程：在岩层上钻出一些炮眼，炮眼内放置炸药，引爆后炸出所要求的巷道断面尺寸，将炸碎下来的岩块运走，然后进行支护。

、装岩

（1）人工装岩。岩石的装运工作是最繁重最费时的工

序，约占掘进循环总时的 35％～ 50％。应根据我国目前矿山岩石装运机械的发展情况，选择矿山常用的、配套适宜的装运机械所组成的装运作业线及典型设备。

2）机械装岩。

　耙斗装岩机。它是一种结构简单、制造容易、高效的装岩设备。

3、运岩

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目前，大、中型矿井煤炭、矸石及材料设备的运输已基

本实现机械化。运输机械的类型主要有刮板输送机，带式输

送机和电机车等。

4、支护

为了维护巷道必要的断面尺寸，防止围岩发生危险的变

形和垮落，必须采取各种方式对巷道进行支护。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、采煤方法

采煤方法是采煤工艺与采煤系统在时间上、空间上相互

配合的总称，根据不同的矿山地质及技术条件，可有不同的

采煤系统与采煤工艺相配合，从而构成多种多样的采煤方

法。

（一）采煤方法分类

采煤方法的分类方法很多，通常按采煤工艺、矿压控制

特点，首先将采煤方法分为壁式体系和柱式体系两大类。

1、壁式体系采煤方法

又称长壁体系采煤方法，以长工作面采煤为主要标

志。

壁式体系采煤法按所采煤层倾角，分为缓斜、倾斜煤层采煤法和急斜煤层采煤法；按煤层厚度，可分为薄煤层采煤法、中厚煤层采煤法和厚煤层采煤法。

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2、柱式体系采煤法

柱式体系采煤法以房柱间隔进行采煤为主要标志。其主

要特点是采煤工作面长度较短，工作面内煤的运输方向往往

垂直于煤壁，回采过程中一般没有处理采空区的工序，工作

面通风情况较差。

( 二) 采煤工艺

按采用的采煤工艺不同，可分为爆破采煤法，普通机械化采煤法和综合机械化采煤法

按采空区处理方法不同，可分为垮落采煤法、刀柱（煤柱支撑）采煤法、充填采煤法。

按采煤工作面布置及推进方向的不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。按工作面向仰斜或倾斜推进的方向不同，倾斜长壁又有仰斜长壁和俯斜长壁之分

按采空区处理方法不同，可分为垮落采煤法、刀柱（煤柱支撑）采煤法、充填采煤法。

按采煤工作面布置及推进方向的不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。按工作面向仰斜或倾斜推进的方向不同，倾斜长壁又有仰斜长壁和俯斜长壁之分，

1、 爆破采煤工艺

在长壁工作面，用爆破方法破煤和装煤、人工装煤、输

送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺叫做爆破采煤，简称炮

采。炮采工作面的工艺过程有：破煤、装煤、运煤、顶板支

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护、回柱放顶（采空区处理）等工序。炮采劳动强度大、产

量和生产效率低，是一种较落后的回采方式。但这种回采工

艺设备简单，对复杂的地质条件适应性强。因此，在积极发

展机械化生产的过程中，在一些地质条件比较复杂或不适宜

机械化采煤的地区，仍然要采用炮采。

2、 普通机械化采煤工艺

普通机械化采煤工艺：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、顶板支护和采空区

处理与炮采工艺基本相同。

3、 综合机械化采煤工艺

综合机械化采煤工艺，简称“综采” 。其特点是：落煤、

装煤、运输、支护、采空区处理等工序全部实现机械化。它

与普采最大的区别是：综采使用了自移式支架支护顶板，解

决了支护与回柱放顶人工操作的难题，实现了支护与采空区

处理的机械化。

优点：劳动强度低、产量高、效率高、安全条件好。

4、综采放顶煤采煤工艺

简称“综放”。它是对厚煤层用综采设备进行整体开采

的一类采煤方法。

基本做法是：沿煤层（或分段煤层）的底部布置一个常

规综采工作面进行采煤，对工作面后上部的顶煤则由液压支

架的顶煤放煤口放入工作面输送机，运出工作面，顶煤的破

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碎、冒落是依靠矿山压力的作用实现的。

课堂作业：

1、什么是矿山压力

2、什么是采煤方法

3、综合机械化采煤工艺是什么

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第三节 煤矿矿用产品的安全标志及其识别

煤矿矿用产品执行安全标志管理制度， 是对涉及煤矿安

全生产及职工作业安全与健康的产品 ，所采取的强制性的安全管理制度。由于煤矿作业场所的特殊性，国际上先进的采煤国家均 对涉及煤矿安全的设备、材料、仪器仪表等煤

矿用产品实行强制的安全标志管理，不取得由 煤矿安全监察部门核发的安全标志，不得进入煤矿井下。在借鉴国际上先进采煤国家成功的 管理经验的基础上，对煤矿安全生产带来巨大隐患的产品进入煤矿作业场所，大大减少了由于设备、材料、仪器仪表 所引发的事故，对煤矿的安全生产起到了十分重要的作用。

一、煤矿矿用产品的特点

由于煤炭生产的特殊性，因此要求煤矿矿用产品必须具

有可靠的安全性能。煤矿井下 用的各种产品，除都具有生产工具的属性外，还要满足适应井下恶劣环境条件的特殊要求。

　因此，基本上是为煤矿专用设计的产品，能在其它使用场合通用的设备极少。

煤矿用防爆电气设备，除最基本的防爆性能要求外，

有的还要求具有断电保护、风电瓦斯闭锁等适合煤矿作业

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的特殊功能。

煤矿用爆破器材应在首先具有通用性能的基础上，

还应具有抗引燃、引爆可燃性气体的 性能，以及控制爆炸后有毒有害气体的排放量的功能。

煤矿用柴油机，不仅要求其具有防爆性能，还要求

控制其排烟的毒性、温度和机器的表面温度。

煤矿用阻燃输送带在运行中，不得产生静电火花，

在事故性摩擦情况下不得摩擦着火。

　即使矿井发生大型火灾，其燃烧速度不得高于井下其它可燃物，且一旦远离火源便自行熄灭 。

煤矿用阻燃电缆，不仅要求其具有阻燃、抗静电性

能，还要求其在电缆护套内加设半导 体屏蔽层，纵然受到事故性撞、砸、挤、压时，只准超前断电，绝不允许相间和相地短路。

用于监测监控煤矿水、火、瓦斯、粉尘、顶板、一

氧化碳和其它有毒有害气体的仪表和 装备，统称为煤矿安全仪器。它们既要为煤矿特有的作业环境服务，除其自身必须具有抗御 井下各种自然灾害的能力外，还不能因本身的

安全性能差引发事故，所以又称为煤矿专用安 全仪器。

安全监测、监控系统是由地面计算机系统和传输信道电缆及传感器、 分站等组成，它不 仅要求具有防爆性能，

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还要求适应特殊作业环境的防磁、抗干扰的能力，保证其传

输速率、 误码率、传输损耗、巡检周期、系统软件及其监

视功能、逻辑关系约定、人机对话功能等， 均能在特殊环

境下正常工作。

此外，支护、通风、照明、采煤、掘进、运输、监测监

控、排水、动力系统、安全仪器仪表 、防护设备、救灾抢

险设备等用品，必须安全可靠。

二、执行安全标志管理的煤矿矿用产品的种类

国家必须采取强制性的安全管理手段、措施确保煤矿矿

用 产品满足煤矿安全生产的特殊需要。煤矿矿用产品执行

安全标志管理制度，就是要求煤矿矿 用产品 在技术上满

足煤矿安全标准要求，煤矿矿用产品由具备生产条件的生产

单位生产，煤矿矿用 产品在安全性能和使用性能上满足煤

矿安全生产要求。

执行安全标志管理的煤矿矿用产品 ( 井下部分 ) 种类通

知如下：

1、电气设备包括高低压电器、变压器及移动变电站、

电动机、综合保护装置、潜水电泵、其它防爆产品。

2、照明设备包括安全帽灯、报警矿灯、防爆灯具等。

3、火工产品包括煤矿用炸药、煤矿用雷管、发爆器等。

4、通讯、信号装置。

5、钻孔机具及附件包括电动、液动、非金属与轻合金

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气动的钻、凿、锚机具。

、提升运输设备包括带式输送机及辅件、刮板输送机及辅件、钢丝绳、人车、防坠器、液力偶合器、辅助提运设备。

7、动力机车包括内燃机车、蓄电池电机车、架线机车

及配套电器设备。

8、通风、防尘设施包括局部通风机、风筒、除尘与降

尘设备。

9、阻燃及抗静电产品包括输送带、电缆、风筒涂覆布、

隔爆水槽 ( 袋) 、管材及塑料网带、非金属托、难燃介质。

10、环境、安全、工况监测控仪器与装备包括气体、粉

尘、风速等检测仪表，安全监测监控系统及配套控制装置，

自救器、呼吸器及其它防护装置。

11、支护设备包括液压支架 ( 含柱、阀、千斤顶 ) 、滑移

支架、单体液压支柱 ( 含三用阀 ) 、切顶支柱、摩擦支柱、金

属顶梁、锚杆 ( 索 ) 。

12、采掘机械及配套设备，具体包括采煤机、掘进机。

对上述范围内的进口产品，也执行安全标志管理。

三、 煤矿矿用产品安全标志标识的识别

安全标志标识由图案和安全标志编号组成。在图案下部

标注安全标志编号 ( 编号由字母和数字组成 ) 。煤矿矿用产品

安全标志标识基本图案如图所示。

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煤矿矿用产品安全标志的识别要点：

1）看安全标志的尺寸规格。标准规格的基本图案分为五种规格，第一种规格尺寸如图 1 所示。第二种规格尺寸为第一种规格尺寸的倍，第三种规格尺寸为第二种规格尺寸的倍，以此类推。

2）煤矿矿用产品安全标志标识的颜色：

标准规格安全标志标识为黄色底版，边框及“ MA” 为黑色并凸出；

非标准规格安全标志标识，其底版和图案颜色可根据产品外观或铭牌总体设计情况合理选用。

3）标准规格安全标志标识，须加施在产品外体明显的位置上，选用的规格与产品外型尺寸相适应；

4）电缆、输送带、管材、风筒（布）等产品，加施安全标志标识的间隔距离不大于 5m，并保证在最小使用单元内具有不少于一处的安全标志标识。

在产品本体上不能加施安全标志标识的，其安全标志标识必须加施在产品最小包装上。

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5 11 18 13 18 18 6 8

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×××××××××× 10

24 10

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53 57

112

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课堂作业：

煤矿矿用产品的特点是什么

本章小结

通过煤矿生产技术的学习，使学员了解煤矿的基本知

识，采煤方法及采煤系统，做到心中有数，并对采煤过程中

的有些程序有所了解，使学员在工作中能够按照煤矿规程操

作。

心得体会

在本章的教学中，我运用了互动、对比和事例等教学方式进行教学，充分带动了学员的学习积极性，课堂上不只是老师在讲，有学员参与的教学使课堂气氛更加活跃，学员感觉到了学习的快乐与开心，另外我还将书面语翻译成了俗

语，让教学内容容易让学员接收， 让他们在乐中学、 学中乐。

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总的说来，这样的教学有助于成年人的学习，但是还有很多

不足，有待于进一步地改进。

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