我国是世界上煤炭储量最丰富的国家之一,然而我国层赋存条件多种多样,开采条件比较复杂,不同区域的煤矿开采规模、技术装备和开采方式存在较大差异。
我国煤炭开采大部分为地下开采。采用地下开采时,要从地面开凿通道(井筒)通至地下,再在地下开掘一系列巷道和硐室进入煤体并布置开采场所,同时建立完善的开采、运输、通风、排水、提升、动力、照明等系统,以构成一个完备的矿井生产系统,再结合相应的法律法规,制定出妥善、合理的安全管理措施,进而保证矿井安全、合理、经济的生产。
第一节概述
由于煤矿开采的对象是赋存于地下的煤层,受地质条件和生产技术的限制和影响,一个矿井(一套生产系统)所能开采的煤层范围是有限的,往往难以开采整个煤田,在一个井田上进行开采的煤矿一般叫矿井。在一个井田范围内,主要巷道的总体布置极其有关参数的确定井田开拓。
一、煤田开发
煤田的范围差异较大,大的煤田面积可达数千平方千米,储量可达数百亿吨。对于这样大的煤田,如果用一个矿井来开采,无论从技术上、经济上和安全上都是不合理的。因此,在开发一个煤田时,应将煤田划分成若干较小的部分,由若干矿井进行开采。划归一个矿井开采的那部分煤田称为井田。有时煤田不是很大,也可不划分井田。
(一)煤田和矿区
1.煤田
在地质历史发展的过程中,由含碳物质沉积形成的基本连续的大面积含煤地带,称为煤田。我国煤炭资源丰富,煤田有大有小,大的煤田面积可达数百到数万平方千米,煤炭储量有数亿吨甚至上千亿吨,如大同煤田、沁水煤田、鄂尔多斯煤田等;小的煤田面积只有几千平方千米,我国南方有许多小煤田即属于这种煤田。对于面积较大、资源储量较多的煤田,需要将其进一步划分成适合于一个矿区(或一个矿井)来开采的若干个区域。
2.矿区
由于行政或经济上的原因,往往将邻近几个井田划归一个行政机构管理,这些邻近的井田合并起来称为矿区,即开发煤田形成的社会区域。大的煤田往往被划分成几个矿区开发,面积和储量较小的煤田可由一个矿区开发。
3.矿区开发
根据煤炭储量、赋存条件、煤田市场需求量、投资环境等情况。确定矿区规模,划分井田,规划井田开采方式,规划矿井或露天矿建设顺序,确定矿区附属企业的类别、数目、生产规模、建设过程等,称为矿区开发。矿区所辖矿井的开发建设应当按照先浅后深、先近后远、先易后难的原则来确定,力求先开发那些施工和生产条件比较简单、投资较少、见效较快、交通比较方便、水电及器材供应也比较容易解决的矿井,而把条件复杂、投资大、见效慢的矿井留到后期开发。
(二)煤田划分为井田的原则
井田划分是确定矿区建设规模与矿区布局的基础,也是合理开发煤炭资源,取得稳定发展和经济效益的重要条件。对于面积较大、储量丰富的煤田,必须根据国民经济的需求和技术经济合理性,将煤田划分为若干个较小部分,每一部分由一个矿井开采。煤田划分为井田时,要保证各井田有合理的尺寸和边界,使煤田各部分都得到合理开发。因此,煤田划分为井田应遵循有效几个原则。
1.井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应
对一个生产能力较大的矿井,尤其的机械化程度较高的现代化大型矿井,应要求井田有足够的储量和合理的服务年限。生产能力较小的矿井,储量可少些。矿井生产能力还要与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应,并要为矿井发展留有余地。随着开采技术的发展,根据当前技术水平划定井田范围,可能满足不了矿井长远发展的要求。因此,井田范围可适当增大,或在井田范围外留设备用区,暂不建井,以适应矿井将来发展的需要。对于煤层总厚度较大、开采条件较好、为加快矿井建设和节约初期投资而建设的中小型矿井,更应如此。
2.保证矿井有合理的尺寸
井田范围要与矿井生产能力相适应,为保证矿井有合理的尺寸,要使井田有合理的走向长度。一般情况下,为便于合理安排井下生产,井田走向长度应大于倾斜长度。如井田走向长度过短,则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限,造成矿井生产接替紧张;或者在井田走向长度较短情况下为保证开采水平有足够的服务年限,使阶段(水平)高度加大,将给矿井生产带来困难。井田走向长度过长,又会给矿井通风、井下运输带来困难。因此,在矿井生产能力一定的情况下,井田走向长度过长或过短,都将降低矿井的经济效益。
我国煤矿生产实践表明,井田走向长度应达到:小型矿井不小于1.5KM,中型矿井不小于4KM,大型矿井不小于7.0KM,特大型矿井可达10.0~15.0KM。
3.充分利用自然等条件划分井田
例如,利用大断层作为井田边界,或在河流、国家铁路、城镇等下面进行开采存在问题较多或不够经济、须留设安全煤柱,可以此作为井田边界。这样,既降低了煤柱损失,又减少了开采技术上的困难。
在煤层倾斜角变化很大处,可以此作为井田边界,便于相邻矿井采用不同的采煤方法和采掘机械,简化生产管理。其他如大的褶曲构造也可作为井田边界。
在地形复杂的地区,如地表为沟谷、丘陵、山岭的地区,划定的井田范围和边界要便于选择合理的井筒位置及布置工业场地。对于煤层煤质、牌号变化较大的地区,如果需要,也可考虑以不同煤质、牌号按区域划分井田。
4.合理规划矿井开采范围,处理好相邻矿井之间的关系
划分井田边界时,通常把煤层倾角不大、沿倾斜延展很宽的煤田分成浅部和深部两部分。一般应先浅后深,先易后难,分别开发建井,以节约初期投资,同时,也能避免浅、深矿井形成复杂的压茬关系,给开采带来困难。浅部矿井井型及范围比深部矿井下。如煤层赋存浅、层间距大、上下煤层开采无采动影响,无加速矿区建设,也可在煤田浅部分煤组分别建井,然后再在深部集中建井。
当需增大开发强度,必须在浅、深部同时建井,或浅部已有矿井开发需在深部另建新井时,应考虑给浅部矿井的发展留有余地,不使浅部矿井过早地报废。
5.可持续发展
划分井田时,应充分考虑煤层赋存条件、技术发展等因素,适当将井田划的大一些或者是为矿井留一个备用区,为矿井的发展留有适当余地。
(三)井田的再划分
煤田划分为井田后,每个井田的范围仍然很大。井田的走向长度可达数千米甚至数万米,倾斜程度可达数千米,井田的储量可供开采数十年甚至数百年。为了有计划地按照一定的顺序进行开采,需要将井田划分为若干更小的部分。
1.井田划分为阶段和水平
阶段:在井田范围内,沿着煤层的倾斜方向,按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分,每个长条部分具有独立的生产系统,称为阶段。每个阶段都有独立的运输和通风系统。
水平:上下两阶段分界的水平面,称为水平。
2.井田划分为盘区或带区
开采倾角很小的近水平煤层,井田沿倾斜方向的高差很小,很难将其划分成若干以一定标高为界的阶段,则可将井田直接划为盘区或带区。通常沿煤层的延展方向布置大巷,在大巷两侧划分成具有独立生产系统的块段,这样的块段称为盘区或带区。
3.井田划分为开采区域
随着煤矿机械化和新技术、新方法、新设备的出现,我国已经建设了许多大型和特大型矿井。由于矿井生产能力大、井田范围广,辅助提升任务非常繁重,井下通风线路长,特别是当瓦斯涌出量大时,矿井通风更加困难。为了解决矿井辅助提升和通风问题,我国不少特大型矿井将井田划分为若干具有独立通风系统的开采区域。各开采区域具有独立近风、回风系统,其内部可采用采区式、盘区式或带区式准备方式,并有自己的辅助井筒,担负进风和回风任务,有时还担负辅助提升工作。井下出煤则由服务于全矿的主井集中提出。
二、井筒开拓
井田分为阶段或盘区以后,即可以开始进行矿井建设。在一个井田范围内,为了采煤,从地面向地下开掘一系列巷道进入煤体,建立矿井提升、运输、通风、排水和动力等生产系统,称为井田开拓。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式,需要经过对技术可行的多种开拓方案进行技术经济比较后才能确定。
(一)井田开拓方式分类
由于具体的井田地质条件和开采技术条件有较大的差异,井田开拓方式很多。
1.按井筒(硐)形式分类
井田开拓按井筒(硐)形式可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓,近年来,由于大型矿井的出现,还有多井筒分区域开拓方式。其中,立井开拓是指主、副井均为立井的开拓方式,斜井开拓是指主、副井均为斜井的开拓方式;平硐开拓是指采用主平硐的开拓方式,综合开拓指采用立井、斜井、平硐等任何两种以上的开拓方式作为主、副井的开拓方式,多井筒分区域开拓是指大型井田划分为若干相对独立的开采区域并共用主井的开拓方式。
2.按开采水平数目分类
井田开拓按开采水平数目可分为单水平开拓(井田内只设一个开采水平)、多水平开拓(井田内设2个及2个以上水平)。
3.按开采方式分类
井田开拓按开采方式可分为上山式开拓、下山式开拓及混合式开拓。
上山式,即开采水平只开采上山阶段,阶段内一般采用采区式或盘区式准备。
上下山,即开采水平分别开采上山阶段及下山阶段,阶段内采用采区式或盘区式准备。近水平煤层往往采用带区式准备。
4.按开采水平大巷布置方式分类
井田开拓按开采水平大巷所在层位和布置方式可分为分煤层大巷开拓、集中大巷开拓、分组集中大巷开拓。分煤层大巷开拓,即每个煤层设大巷;集中大巷开拓,即煤层群中设置大巷,通过采区石门与各煤层联系;分组集中大巷开拓,即将煤层分组,分组中设集中大巷。
有时为了简便,命名开拓方式可能忽略大巷布置方式,如立井开拓方式中有立井单水平上下山式、立井多水平上下山式、立井多水平上山及下山式等。
(二)确定井田开拓方式的原则
井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题,需认真研究下列问题:
(1)确定井筒的形式、数目及其配置,合理选择井筒及工业场地的位置。
(2)合理确定开采水平数目和位置。
(3)布置大巷及井底车场。
(4)确定矿井开采顺序,做好开采水平的接替和“三量”管理。
(5)进行矿井开拓延伸、技术改造。
(6)合理确定矿井通风、运输及供电等系统
在解决开拓问题时,应遵循下列原则:
(1)贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策,为早出煤、出好煤、安全高效创造条件,在保证矿井生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量,尤其是初期建设工程量,节约基建投资,加快矿井建设。
(2)合理集中开拓部署,简化生产系统,避免生产分散,做到合理集中生产。
(3)合理开发国家资源,减少煤炭损失。
(4)必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定,要建立完善的通风、运输、供电系统,创造良好的生产条件,减少巷道维护量,使主要巷道经常保持良好状态。
(5)要适应当前国家的技术水平和设备供应情况,并为采用新技术、新工艺及发展采煤机械化,综合机械化、自动化创造条件。
(6)根据用户需要,应兼顾不同煤质、煤种的煤层分别开采,以及其他有益矿物的综合开采。
三、矿井巷道类别
矿井开采需要在地下煤(岩)层中开凿大量的井巷和硐室,这些井巷种类众多,实际生产中,常按巷道的空间特征和用途来分类。
(一)按巷道所处空间位置和形状分类
矿井巷道按巷道所处空间位置和形状,可分为垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道。
1.垂直巷道
立井:指直接通达地面出口的垂直巷道,又称竖井。立井一般位于井田中部,担负全矿煤炭提升任务的为主立井,担负人员升降和材料、设备、矸石等辅助提升任务的为副立井。
暗立井:指没有直接通达地面出口的垂直巷道,装有提升设备,也有主暗立井、副暗立井之分。暗立井通常用做上下两个水平之间的联系,即将下部水平的煤炭通过主暗立井提升到上部水平,将上部水平中的材料、设备和人员等转运到下部水平。
溜井:指担负自上而下溜放煤炭任务的暗井。
2.倾斜巷道
斜井:指有直接出口通达地面的倾斜巷道。担负全口径下煤炭提升任务的斜井叫主斜井,担负矿井通风、行人、运料等辅助提升任务的斜井叫副斜井。
暗斜井:指没有直接通达地面的出口,用做相邻上下水平联系的倾斜巷道,其任务是将下部水平的煤炭运到上部水平,将上部水平的材料、设备等运到下部水平。
上山:指服务于一个采(盘)区的倾斜巷道,也称为采(盘)区上山。上山用于开采其开采水平以上的煤层。按用途和装备,可将上山分为输送机上山(或运输上山)、轨道上山、通风上山、和行人上山等。输送机上山(或运输上山)内的煤炭运输方向为由上下到水平大巷。
下山:指由运输大巷向下,沿煤岩层开掘的为一个采(盘)区服务的倾斜巷道,也称为采(盘)区下山。按用途和装备,可将下山分为输送机下山(或运输下山)、轨道下山、通风下山和行人下山等。
3.水平巷道
平硐:指有出口直接通达地面的水平巷道。一般以一条主平硐担负全矿运煤、排矸、材料设备运输、进风、排水、供电和行人等任务,专作通风用的平硐称为通风平硐。
石门:指与煤层走向垂直或斜交的水平岩石巷道。服务于全阶段、一个采区、一个区段的石门,分别称为阶段石门、采区石门、区段石门,用于运输的石门称为运输石门,用于通风的石门称为通风石门。
煤门:指开掘在煤层中并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道。煤门的长度取决于煤层的厚度,只有在厚煤层中才有必要掘进煤门。
平巷:指没有出口直接通达地面,沿煤层走向开掘的水平巷道。开掘在岩层中的平巷叫岩石平巷,开掘在煤层中的平巷叫煤层平巷。按用途,可将平巷分为运输平巷、通风平巷等;按服务范围,将服务全阶段、分段、区段的平巷分别称为阶段平巷、分段平巷、区段平巷。
(二)按巷道服务范围及其用途分类
矿井巷道按巷道服务范围及其用途,可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。
1.开拓巷道
为全矿井或一个开采水平服务的巷道叫开拓巷道。如井筒、井底车场、主要石门、阶段(水平)大巷、采区石门等井巷,以及掘进这些巷道的辅助巷道都属于开拓巷道。
2.准备巷道
为采区一个以上区段、分段服务的巷道叫准备巷道,属于这类巷道的有采区上(下)山、区段集中巷、区段石门、采区车场、采区变电所等。
3.回采巷道
形成采煤工作面及为其服务的巷道叫回采巷道,属于这类巷道的有采煤工作面的开切眼、区段运输平巷和区段回风平巷。
开拓巷道的作用在于形成新的或扩展原有的阶段或水平,为构成矿井完整的生产系统奠定基础。准备巷道的作用在于准备新的采区,以便构成采区的生产系统。回采巷道的作用在于切割出新的采煤工作面进行生产,开拓、准备、回采是矿井生产建设中紧密相连的3个程序,解决好三者之间关系,对保证矿井生产的正常运行具有重要意义。
四、矿井生产系统
矿井生产系统是指在煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、行人、材料和设备运输、排矸、供电、供气、供水等巷道线路及其设施,是矿井安全生产的基本前提和保证。每一个矿井都必须按照有关规定和要求,建立安全、通畅、运行可靠、能力充足的生产系统。矿井生产系统包括井下生产系统和地面生产系统。
(一)井下生产系统
1.运煤系统
2.通风系统
3.运料排矸系统
4.排水系统
5.动力供应系统
动力供应系统包括井下电力供应系统和压缩空气供应系统。
(二)地面生产系统
地面生产系统的主要任务是煤炭经过运输提升的地面后的加工和外运,同时完成矸石排放、动力供给及材料、设备供应对工作。地面生产系统通常包括地面提升系统、运输系统、排矸系统、选煤系统和管道线路系统;此外,还有变电所、压力风机房、锅炉房、机修厂、坑木加工厂、矿灯房、浴室及行政福利大楼等专用建筑物。
1.地面生产系统类型
(1)无加工设备的地面生产系统。这种生产系统适用于原煤不需要进行加工的煤矿,原煤提升到地面以后,经由煤仓或贮煤场直接装车外运。
(2)设有选矸设备的地面生产系统。这种生产系统适用于对原煤只要选去大块矸石的煤矿,或者生产焦煤的煤矿。
(3)设有筛分厂的地面生产系统。这种生产系统适用于生产动力煤和民用煤的煤矿,原煤提升到地面后,需要按照用户对煤质与粒度的要求进行选矸和筛分,不同粒度的煤分别装车外运。
(4)设有筛选场的地面生产系统。这种生产系统适用于产量较大,煤质符合洗选要求的矿井。
2.地面排矸运料系统
矿井在建设和生产期间,由于掘进和采煤,需要使用或补充大量的材料、更换或维修各种机电设备、排运大量的矸石出矿井,所以要有完善的地面排矸运料系统。
(1)矸石场的选址及类型。由于矸石易散发粉尘,或有自然发火危险,一般选择在工业场地,居民区的下风方向,有利于堆放矸石的地点设置矸石场,尽量不占或少占良田。
矸石不得堆放在水源上游和河床上。能自燃的矸石,不得堆放在煤层露头、表土下10m以内有煤层的地面上,或采空区可能塌陷而影响到井下的范围内。
矸石场按照矸石的堆积形式可以平堆矸石场和高堆矸石场两种。当地面工业场地及其附近地形起伏不平,且矸石无自然发火危险时,可利用矸石将场地附近的洼地、山谷填平覆土还田,这种堆放矸石的方式称为平堆矸石场。目前采用较广泛的是高堆矸石场,这种矸石场堆积高度为25~30m,矸石堆积的自然坡角为40~50度。
(2)材料、设备的运输。矿井正常生产期间,需要及时供应各种材料、设备,维修各种机电设备。这些物料主要是经副井上下,因此材料、设备的运输系统以副井为中心,一般由副井井口至木材加工场、机修厂和材料库等都有运输窄轨铁路。运往井下的材料、设备装在矿车或材料车上,由电机车牵引到井口,再通过副井送到井下。井下待修的机电设备也装在矿车或平板车上,由副井提升到地面,用电机车牵引送往机修厂。
3.地面管线系统
为了保证矿井生产的需要,地面工业场地内还需设上下水管道、热力管道、压缩空气管道、地下电缆、瓦斯抽放管路和灌浆管路等。
第二节矿山开采
一、采煤方法及工艺
采煤工作面:指在矿井内进行采煤作业的场地。在实际工作中也有认为进行采煤工作的煤层暴露面(煤壁)是采煤工作面,也称为采场。采煤工作面的采煤高度称为采高,采煤工作面的煤壁长度称为采煤工作面长度。
煤壁:指在采煤工作面中,直接进行采掘的煤层暴露面。
采煤系统:指采区内的巷道布置系统以及为了正常生产而建立的采区内用于运输、通风等目的的生产系统。
(二)我国煤炭资源发布广,不同地域地质条件不同,煤层赋存状况各异,采煤方法差别较大,形成了多样化的采煤方法。我国使用过的采煤方法有50多种,是世界上采煤方法种类最多的国家之一。
采煤方法总体上可分为地下开采(也称井工开采)和露天开采。
1.地下开采
地下开采是指通过挖掘井筒、巷道到达煤层,采用一定的巷道布置方式,用人工爆破或机械开采煤炭,再利用运输、提升机械运送至地面。
地下开采的重要特点是地下作业,生产环节多,工序复杂,且生产场所随矿产被采出而不断转移,同时受到地下的水、火、瓦斯、粉尘和煤层围岩塌落等灾害的威胁。因此,要以开采为中心,建立地面及井下生产系统,搞好掘进、运输、提升、通风、排水、动力供应及生产技术管理。地下开采较露天开采更加复杂和困难。
地下开采虽然方法较多,但归纳起来,按其工作面布置方式、采煤工艺、顶板控制方法、推进方向等特点,基本上可以分为壁式体系采煤法和柱式体系采煤法。
(1)壁式体系采煤法。按照采煤工作面的推进方向与煤层走向的关系,壁式体系采煤法又可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。
长壁采煤法以工作面的开采长度为主要标志。采煤工作面长度一般在50m以上的称为长壁工作面。长壁采煤工作面两端一般至少各有一条回采巷道与之相连,以形成生产系统;采煤工作面较长,通常在80~300m。
采煤工作面可分别用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破煤、装煤,用支架支护空间,用垮落或充填法处理采空区。
(2)柱式体系采煤法。柱式体系采煤法分为房式和房柱式两种类型。房式及房柱式采煤法的实质是在煤层内开掘一些煤房,煤房与煤房之间以联络巷相通。采煤在煤房中进行,煤柱可留下不采,或在煤房采完后再回采煤柱。前者称为房式采煤法,后者称为房柱式采煤法。
2.露天开采
露天开采是在煤炭资源埋藏浅峰条件下,采用剥离埋藏上部覆盖的方法进行煤炭开采的方式。其特点是采掘空间直接敞露于地表。受资源条件限制,我国露天开采比重较国外主要产煤国家低,约占全国煤炭总煤矿产量的10%。而我国非煤矿床采用露天开采比重相对较大。
露天开采工艺按作业的连续性,分为间断式、连续式和半连续式。间断式开采工艺适用于各种地质矿岩条件;连续式工艺劳动效率高,易实现生产过程自动化,但只能用于松软矿岩;半连续式工艺兼有以上两者的特点,但在硬岩中,需增加机械破碎岩石的环节。
露天开采与地下开采在进入矿床的方式、生产组织、采掘运输工艺等方面截然不同。当煤厚达到一定值,直接露出于地表,或其覆盖层较薄、开采煤层与覆盖层采剥量之比在经济上有利时,就可以考虑采用露天开采。
(三)采煤工艺
采煤工作面内主要有破煤、装煤、运煤、支护及采空区处理等工序。其中,前三者是为了开采煤炭,简称为“采”;后两者是为了控制顶板,简称为“控”。我国以长壁开采为地表的采煤工艺技术的发展大体经历了3个阶段:第一阶段主要为爆破落煤阶段;第二阶段为普通机械化采煤阶段,第三阶段为破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理综合机械化、自动化阶段、即综合机械化采煤阶段。
1.爆破采煤
爆破采煤简称炮采,即用钻孔爆破的办法进行爆破落煤、人工装煤,用可弯曲刮板输送机运煤,用单体液压支柱支护工作面顶板用全部垮落法等处理采空区。
2.普通机械化采煤
普通机械化采煤简称普采,即用滚筒采煤机或刨煤机进行落煤和装煤,用可弯曲刮板输送机运煤,用单体液压支柱(或摩擦式金属支柱)及金属铰接顶梁支护工作面顶板,用全部垮落法等处理采空区。
3.综合机械化采煤
综合机械化采煤简称综采,即工作面全部实现了综合机械化,落煤、装煤采用滚筒采煤机或刨煤机,用重型可弯曲刮板输送机运煤,用自移式液压支架支护工作面并隔离采空区。
(四)采煤工作面安全管理
1.加强职工安全管理意识
安全管理是工业生产对安全提出的特殊需要,也是安全技术不断发展和完善的产物。安全生产是一项与广大职工的行为和切身利益紧密相连的工作,必须依靠广大职工增强安全意识,积极参与安全管理工作,才能保证安全生产正常进行。要经常对职工进行安全技术培训和教育,提高职工安全知识水平和技能,自觉遵守安全生产管理的各项制度,形成安全生产自我保护和互保的坚实基础。
2.健全安全管理体制
要做好安全管理工作,必须健全安全管理体制。采煤工作面要建立由采煤队长负责的安全管理体制,各工作班要配备安全管理员,负责本班安全管理工作和工程质量管理工作,各工作小组要有安全监督员,对不安全行为进行监督,有权在危及人身安全的状况下停止作业、撤出工作人员,坚决不安全不生产。在工作面形成一个自保、互保的安全管理体系,确保采煤工作面在正常条件下安全地进行生产。
3.加强采煤工作面工程质量管理
工程质量管理是采煤工作面安全管理的主要内容。工程质量首先是工作面的支护质量。要保证支护设备的有效支撑能力,严格按照作业规程规定进行支护;认真进行采煤工作面压力监测工作,发现损坏、失效的支护设备及时进行维修处理;确保采煤工作面支护设备的可靠性,使采煤工作面有一个良好安全的工作环境;重视机械电气设备的完好性,要按规定对机械电气设备进行日常维护检修,保证各类设备完好性符合规定,工作过程中发现设备问题必须及时进行处理,不能出现“带病运转”的设备;采煤工作面两个出口的管理对工作面的安全生产影响很大,必须保证两出口的有效断面和高度;按规定进行两巷的超前支护工作,安排专人对回采巷道支护状况进行巡逻和维护,保证回采巷道支护完好和畅通,是采煤工作面安全生产的基本保证。
4.严格执行安全管理制度
安全管理制度是职工生产活动中的行为准则。遵守安全管理制度是采煤工作面安全管理的保障。安全管理制度是采煤工作面作业规程的主要内容。编制作业规程时,必须结合采煤工作面的具体条件和煤矿安全管理的各项规定,制定完善的、切实可行的安全管理制定。制定安全管理制度是项目工作吗安全管理的基础,坚决贯彻落实安全管理制度是安全管理的关键。规范各工种岗位技术操作规程,不违章作业,可有效地避免事故发生,彻底改变煤矿的不安全状况。
5.采用先进的安全技术设备
6.制定完善的安全技术措施
二、采区设计
采区是组成矿井生产的基本单位。采区设计被批准后,在采区的施工及生产过程中,不能任意改变。因此,采区设计要为矿井合理集中生产和持续稳产、高产创造条件;尽量简化巷道系统,减少巷道掘进和维护工程量;有利于采用新技术,发展机械化和自动化。
(一)采区设计的依据和步骤
1.采区设计的依据
1)采区地质资料(已批准的采区地质报告)
2)矿井生产技术条件
3)类似采区开采情况
4)遵循的文件及设计参考资料
2.采区设计的步骤
1)掌握设计依据,明确设计任务
2)深入现场,调查研究
3)酝酿方案,编制设计方案
4)设计方案审批
5)编制采区设计
6)采区设计的实施与修改
(二)采区方案设计
采区设计由采区设计说明书和采区设计图两部分组成。
1.采区设计说明书
(1)采区概况,(2)采区地质,(3)采区生产能力、采区可采储量及采区服务年限,(4)采区巷道布置,(5)采煤方法,(6)采区生产系统,(7)采区车场,(8)采区硐室,(9)采区巷道断面及交岔点设计,(10)安全技术措施(11)采区主要技术经济指标。
2.采区设计图
采区设计图一般包括:(1)采区巷道布置平面图及剖面图,(2)采区生产系统图,(3)采区车场平面图、剖面图及线路坡度图,(4)交岔点平面、断面图,(5)巷道断面图,(6)采区硐室图,(7)采煤方法图(包括层面图及剖面图)
三、巷道掘进和支护
井巷掘进和支护是煤矿生产过程中的一项经常而重要的工作,为了达到采煤的目的,需要开掘一系列的井巷。井巷掘进与支护是将一定范围内的岩石从岩体上破碎下来,并运出地面,形成设计所要求的断面形状和尺寸,然后对这些地下空间进行维护,防止围岩垮落,保证井巷的正常使用。巷道断面有折线形和曲线型两类,一般巷道围岩压力下的情况下采用折线形巷道,围岩压力大、围岩松软破碎时采用曲线型断面。进行巷道必须进行支护,具体材料可以选择喷射混凝土、料石砌碹、“工”字钢支架、“U”形钢棚、锚杆锚索等。
四、巷道顶板事故的防治
巷道顶板事故多发生在掘进工作面及巷道交叉口,巷道顶板死亡事故80%运输发生在这些地点掘进工作面顶板事故发生原因有两类:第一,掘进破岩后,顶部与岩体失去联系的岩块,如果支护不及时,该岩块可能与岩体完全失去联系而冒落;第二,掘进工作面附近已支护的顶部存在与岩体完全失去联系的岩块,一旦支护失效,就会冒落造成事故。
预防掘进工作面顶板事故有以下措施:
(1)根据掘进工作面围岩性质,严格控制控顶距;当掘进工作面遇到断层、褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时,棚子应紧靠掘进工作面。
(2)严格执行“敲帮问顶”制度,危石必须挑下,无法挑下时应采取临时支撑措施,严禁空顶作业。
(3)在地质破坏带或层理裂隙发育区掘进巷道时要缩小棚距,在掘进工作面附近应采用拉条子连成一体,防止棚子被推垮,必要时还要打中柱。
(4)掘进工作面冒顶区及破碎带必须背严接实,必要时要挂金属网防止漏空。
(5)掘进工作面炮眼布置及装药量必须与岩石性质、支架与掘进工作面距离相适应,以防止应爆破而崩倒棚子。
(6)采用“前探掩护支架”,使工人在顶板有防护的条件下出矸、支护防止冒顶伤人。
煤矿安全技术规程和规范
一、《煤矿安全规程》
现行《煤矿安全规程》自2016年10月1日起执行,共6编721条。
二、《爆破安全规程》
《爆破安全规程》规范性技术要素均为强制性,共包括14章。