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煤矿生产与顶板灾害防治 教 案 二OO七年四月 一、煤矿生产 （一）煤的形成 煤是由古代植物遗体变化而成的。在矿区煤层和顶底板岩层中经常见到植物枝叶等化石。煤的形成过程大致分为三个阶段。 1、泥炭化阶段 该阶段是由植物遗体变成泥炭的阶段。在古代泥炭沼泽中，植物生长十分茂盛。植物不断地繁殖、生长和死亡，其遗体倒在水中，被水淹没而隔绝了空气，不断聚积加厚；同时又不断分解、化合，形成了泥炭。 2、煤化阶段 该阶段是由泥炭变成褐煤的阶段。泥炭层形成以后，由于地壳下降，被泥沙等沉积物复盖掩埋，在压力和地热的作用下，泥炭层开始脱水、压紧，体积缩小，密度和硬度增加，碳含量逐渐增加，氧含量进一步减小，从而形成褐煤。 3、变质阶段 该阶段是由褐煤变成无烟煤的阶段。褐煤形成以后，如果地壳继续下沉，则在温度和压力更大的条件下，褐煤内部成份将进一步变化，最终变成了烟煤，烟煤继续变质就形成了无烟煤。 （二）煤的埋藏特征 1、煤层结构 根据煤层中有无夹石层，可把煤层分为简单和复杂结构两种。简单结构煤层不含夹石层；复杂结构煤层含夹石层。夹石层有的为一层，有的有多层，而且夹石层厚度也不一样。 2、煤层厚度 煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离。煤层厚度差别很大，从几厘米，到几十厘米，有的厚达几十米，甚至百余米。根据采煤方法的需要，将煤层厚度分为三类： （1）薄煤层：煤层厚度小于1.30米。 （2）中厚煤层：煤层厚度在1.30—3.50米 （3）厚煤层：煤层厚度大于3.50米。 在生产工作中，习惯将厚度在6米以上煤层称为特厚煤层。 3、煤层倾角 煤层倾角是指煤层倾斜面相对水平面的夹角。根据煤层倾角大小将煤层分为四类： （1）近水平煤层：煤层倾角小于8度。 （2）缓倾斜煤层：煤层倾角在8—25度。 （3）倾斜煤层：煤层倾角在25—45度。 （4）急倾斜煤层：煤层倾角在于45度。 （三）煤层顶底板 位于煤层上面的岩层称为顶板，煤层下面的岩层称为底板。 煤层顶板自下而上分为伪顶、直接顶和基本顶； 煤层底板自上而下分为直接底和基本底。 煤层顶底板岩性及赋存条件与顶板安全管理关系十分密切。顶板破碎容易冒顶；顶板过于坚硬，放顶时不冒落，采煤工作面形成很大的压力，常常将工作面摧垮，使附近巷道塌冒，甚至造成矿毁人亡。对这些特殊的顶板必须采取有效的技术措施，确保顶板安全。 （四）地质构造 煤层形成以后，由于受到地壳运动作用力的结果，使其形态发生变化，形成多种多样的地质构造。煤田地质构造主要有以下三大类。 1、单斜构造 单斜构造就是在一定范围内，煤层大致向同一方向倾斜。煤层倾斜的方向称为倾向；煤层倾斜面与水平面的交线方向称为走向。 2、褶皱构造 褶皱构造指的是煤层因受地壳运动的作用力，被挤成弯弯曲曲的状态，但仍保持完整性。其中每一个弯曲部分称为“褶皱构造”，褶曲又分为背斜和向斜。背斜指的是煤层向上凸起的褶曲；向斜指的是煤层向下 的褶曲。 3、断裂构造 断裂构造就是煤层因受地壳运动的作用力而遭到断裂，失去了原来的连续完整性。断裂构造又可分为裂隙和断层。 裂隙指的是断裂面两侧的煤层没有发生显著的错动。 断层指的是断裂面两侧的煤层已经发生了显著的错动。 断层对采掘安全影响极大。 断层根据断裂面两侧煤层错动的方向分为三种类型 （1）正断层：上盘相对下降，下盘相对上升。 （2）逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降。 （3）平移断层：两侧煤层沿断层面做水平移动。 （五）巷道掘进 为了开采地下煤炭，需要从地面向地下开掘一系列巷道通达煤层。巷道通达煤层以后，需要形成采煤工作面，才能对煤炭进行开采。开采出来的煤炭需要运到井底，然后由井底提升到地面。这些环节涉及到矿井一系列系统，如开拓系统、采煤系统、运输提升系统和通风系统、供电系统、防排水系统等。（详见掘进工艺） （六）工作面回采 采煤的基本工序是：破煤、装煤、运煤、支护和回柱放顶。 由于使用的采煤工艺和支护设备不同，采煤工作面分为三种类型： 1、炮采工作面。指的是使用煤电钻打眼、放炮落煤、人工装煤的工作面。 2、普采工作面。指的是使用采煤机破煤和装煤的工作面。 3、综采工作面。指的是使用液压自移支架的工作面。其采煤工序为：割煤——降柱——移架——升柱——移溜，全部实现机械化作业。综采工作面安全好、产量高、效率高、消耗低，是实现煤炭工业发展和安全生产的重要技术途径之一。 二、顶板灾害防治 顶板事故是指：在井下建设和生产过程中，因为顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏和生产中止等事故。任何一个井下作业人员每时每刻都在和顶板打交道，疏忽了就要挨砸。 顶板事故是煤矿五大自然灾害之一。它的特点是：占全国煤矿事故总起数的比例和总死亡人数的比例最高；在特大事故中所占比例较小和一次死亡人数较少。据统计，2005年全国煤矿顶板事故起数占全国煤矿事故总起数的52