矿图讲解(矿图的授课大纲)

1.矿图的授课大纲

《采煤工艺技术》教学大纲 一、课程基本情况 开课单位：资源与环境工程系 课程代码： 总学时： 70 试用专业：煤矿开采技术 授课学期：第五学期 修课方式：必选 考核方式：考试 先修课程：《煤矿开采基本知识》、《煤矿地质学》、《矿图》、《矿井通风》、《采区设计》等。

参考教材：《采煤学》。 二、课程的性质、任务和目的 • 课程的性质、任务和目的 采煤工艺技术是《采矿技术与管理》专业的主要专业课之一。

本课程的任务是使学生了解采煤工作面的采煤工艺过程，采煤工作面的生产技术管理的内容及要求。通过本课程的学习使学生会编制采煤工作面的作业规程和在特殊条件下的安全技术措施，培养解决实际问题的能力和实际操作能力，为今后的工作打下良好的基础。

• 本课程与其他课程的关系 本课程是煤矿区（队）管理的基础，因为本课程是煤矿采煤队生产、技术管理的主要内容，只有掌握了本课程内容，才能学好煤矿区（队）管理课。 三、课程内容和学时分配 （一）课程内容 本课程主要包括以下几个方面的内容： • 采煤工艺技术概述（ 8 学时） 1.1 长壁工作面采煤工艺概述（ 2 学时） 长壁采煤方法；长壁采煤工作面采煤工艺方式；采煤工艺方式的特点。

1.2 采煤工作面正规循环作业（ 4 学时） 采煤工作面循环作业；循环方式；工序安排 ；劳动组织；循环图表。 1.3 采煤作业规程与安全技术措施（ 2 学时） 采煤工作面作业规程的编制；特殊条件下安全技术措施的编制；采煤作业规程示例。

• 炮采工作面采煤工艺技术 （ 12 学时） 2.1 概述（ 0.5 学时） 工作面概况；地质及水文情况；采区巷道布置图及生产系统。 2.2 炮采工作面破、装、运煤（ 1.5 学时） 落煤；装煤和运煤。

2.3 炮采工作面顶板管理（ 2 学时） 炮采工作面支护设计；支架的架设与回柱放顶；坚硬顶板的强制放顶。 2.4 倾斜分层下行垮落采煤法采煤工艺特点（ 2 学时） 再生顶板及假顶；假顶的铺设；假顶下采煤工作的特点。

2.4 炮采工作面循环工作组织（ 2 学时） 循环方式和作业形式；工序安排和劳动组织形式；人员配备与工人出勤图表；技术经济指标。 2.6 炮采工作面安全技术措施（ 2 学时） 工作面正常生产时的安全技术措施；特殊条件下的开采措施。

2.7 炮采工作面冒顶的防治（ 2 学时） 局部冒顶事故的防治、大型冒顶事故的防治、冒顶处理。 第三章 普采工作面采煤工艺技术（ 10 学时） 3.1 普采工作面的落；装煤和运煤（ 2 学时） 落、装、运煤设备的选型与配套；滚筒采煤机落、装煤；普采工作面运煤。

3.2 普采工作面顶板管理（ 2 学时） 概述；普采工作面支护设计。 3.3 普采工作面循环工作组织（ 2 学时） 循环方式和作业形式；劳动组织、循环图表。

3.4 普采工作面安全技术措施（ 2 学时） 普采工作面正常开采时的安全技术措施；特殊条件下的安全技术措施。 3.5 普采用于其它条件下的采煤工艺特点（ 2 学时） 倾斜煤层采煤工艺特点；普采在倾斜长壁工作面的采煤工艺特点；普采在分层开采假顶下采煤工艺特点；薄煤层普采采煤工艺特点；薄煤层刨煤机机采工艺特点。

• 综采工作面采煤工艺技术（ 16 学时） 4.1 综采工作面落、装、运煤（ 4 学时） 采煤机有关参数的选择；双滚筒采煤机的工作方式；双滚筒采煤机的进刀方式；采煤机的操纵；运煤。 4.2 综采工作面顶板管理 （ 2 学时） 综采工作面支架选型；综采工作面端头支护；综采工作面上下顺槽支护；自移式液压支架的移架；特殊顶板的管理措施。

4.3 综采工作面的循环工作组织（ 2 学时） 循环方式和作业形式；劳动组织；综采工作面循环图表；综采工作面的开机率；综采工作面的工程质量管理。 4.4 综采工作面安全技术措施（ 2 学时） 概述；综采工作面主要工序进行时的安全技术措施；液压支架使用中出现问题时的处理；综采工作面通过地质构造及老巷。

4.5 综采工作面的安装与拆除（ 6 学时） 概述；综采工作面设备安装；综采工作面拆除；旋转式采煤。 第五章 其它条件下综采工艺特点（ 6 学时） 5.1 倾斜长壁工作面采煤工艺特点（ 1 学时） 对采煤机的要求；对输送机的要求；对液压支架的要求。

5.2 薄煤层综采采煤工艺特点（ 1 学时） 薄煤层综合机械化装备及工艺特点；综采设备与配套。 5.3 厚煤层大采高综采采煤工艺特点（ 2 学时） 大采高综采的优越性、大采高综采采煤工艺、劳动组织、开采特殊措施、倾斜开采的特点和措施、端头支护、防止煤壁片帮、防倒防滑 。

大采高综采工作面防倒防滑措施 5.4 厚煤层分层开采时综采采煤工艺特点（ 1 学时） 倾斜分层金属网假顶下行垮落开采；缓倾斜煤层恒底式上行采煤。 5.5 倾斜煤层综采采煤工艺（ 1 学时） 防止采煤机下滑；液压支架的防倒防滑。

第六章 放顶煤综采的采煤工艺（ 4 学时） 6.1 厚煤层放顶煤长壁采煤法简介 （ 1 学时） 放顶煤采煤技术的发展、放顶煤的开采方式、放顶煤开采的优缺点和适用条件 。 6.2 综采放顶煤采煤法采煤工艺 （ 1 学时） 放顶煤设备的类型及选择、放顶煤采煤法采煤工艺、放顶煤综采的安全技术措施。

6.3 简易放顶煤开采技术 （ 1 学时） 滑移顶梁支架放顶煤采煤工艺、∏型钢梁铺顶。

2.矿山基本安全知识讲述

一、矿山地质安全知识

（一）矿物

矿物是由地壳中化学元素通过地质作用形成的一种具有一定化学成分和物理特性的单质或化合物。自然界中矿物存在的状态有3种：固态，如石英、正长石、云母；液态，如水、自然汞；气态，如二氧化碳、硫化氢等。

（二）岩石

1.岩石的物理力学性质

岩石是在各种地质作用下，由一种或多种矿物有规律地组合成的矿物集合体。岩石的物理力学.性质表现在其变形特性、强度特征、破坏形式三方面。

2）岩石的强度特征

岩石在外载荷的作用下，当应力达到某一极限时便发生破坏，这个极限就是岩石的强度极限。具体指标有：单向抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、三向抗压强度。

3）岩石的破坏形式

岩石的破坏形式分为脆性破坏和塑性破坏两种。

2.煤层的顶底板岩石

(1)顶板岩石。从采煤工作的角度，根据顶板岩层变形和垮塌的难易程度，可将煤层的顶板岩层分为伪顶、直接顶、基本顶（又称老顶）3种。 （2）底板岩石。煤层的底板岩石可分为直接底及基本底（又称老底）两种。

（三）地层

地层系统是用来描述地层上下层之间空间关系的，国际上通常用的地层划分单位有界、系、统。地质时代是用来描述地层上下层之间时间关系的。在划分地层系统的基础上，将地壳的发展历史相对应地划分成若干地质时代的单位，即代、纪、世。

（四）地质构造

沉积岩层（包括煤层）在形成时，一般都是水平或近水平的，在一定范围内是连续完整的。但后来由于受到地壳运动的影响，使岩层的形态和产状发生了变化。这种由地壳运动所引起的岩层变形和变位的结果叫构造变动。构造变动按其表现形式，主要可分为褶皱和断裂两类。这种由地壳运动而造成岩层空间形态的变化，称为地质构造。

1.岩层的产状要素

为了说明倾斜岩层的空间形态，常用产状要素来表示，即岩层的走向、倾向及倾角。

2.褶曲构造

褶皱构造的基本单位叫褶曲。褶曲就是岩层的一个弯曲。

(1)褶曲的基本形态：一般把褶曲的基本形态分成背斜和向斜两种。

(2)褶曲的要素：褶曲要素包括核部、翼部、轴面、轴线、枢纽。

(3)褶曲的分类：根据褶曲轴面的产状，分为直立褶曲、倾斜褶曲和倒转褶曲。

3.断裂构造

岩层在外力或内力作用下，产生了机械破坏，使岩体丧失连续性和完整性，不论发生位移与否，都称岩层产生了断裂。断裂后，两侧岩层若没有发生显著位移，称为裂隙或节理；发生了显著的位移则称断层。

1）裂隙

裂隙按成因可分为：原生裂隙、风化裂隙和构造裂隙。

根据裂隙的产状和岩层的产状关系，可分为：走向裂隙、倾向裂隙和斜交裂隙。

2）断层

岩层沿断裂面发生显著位移的断裂构造，称为断层。

(1)断层要素。为了描述断层的性质、位置和空间形态，我们给断层的各个部位以一定的名称，这些断层的基本组成部分叫断层要素。

(2)断层的分类。根据断层上下盘相对移动的方向，可分为：正断层、逆断层和平推断层。根据断层面的倾角，又把逆断层分为：冲断层（断层面倾角大于45°）、逆掩断层（断层面倾角为45°~25°之间）和辗掩断层（断层面倾角在25°以下）、根据断层走向与岩层走向关系，把断层又分为：走向断层、斜交断层。断裂构造发育的地区，经常是许多断层以某种组合形式出现，其中有：地堑和地垒、迭瓦状构造、阶梯状构造。

（五）地下水

5.地下水的分类

按地下水的埋藏条件分为潜水和承压水；按地下水含水层性质分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。岩溶发育必须具备的四个条件：要有可溶岩层、岩层因具有裂隙而透水、水必须有侵蚀性，水在岩层中应是流动的。

6.地下水的化学成分

由于所含化学成分的不同，地下水表现了不同的化学性质。反映地下水化学性质的常用指标有水的总矿化度、氢离子浓度（pH值）、水的硬度。

7.矿井水的来源

煤矿生产过程中，经常见地下水流人或涌入巷道或工作面，这就是矿井水。矿井水来源有地表水、含水层水、老窑水和断层水。

3.矿图的种类及其用途有哪些

（一）矿图的分类（p21） 基本矿图、专门矿图、日常生产用矿图和生产交换图四类。

（二）基本矿图及其用途（p21） 井田地形地质图、工业场地平面图、采掘工程平面图（最基本最重要的图纸）、主要巷道平面图、井上下对照图、井筒断面图、主要保护矿柱图。 （三）常见地质图的特点和用途（p22） 1.钻孔柱状图：反映一个钻孔内矿体、岩层相互位置关系及厚度。

2.地质剖面图：根据同一勘探线上勘探资料编制的，反映地层、矿体、标志层、构造等内容的剖面图。 3.（层状矿体）底板等高线图：层状矿体底板与一定标高的假想水平面相交，交线就是该矿体的底板等高线，将这些等高线投影在水平面上得到的图。

4.矿床的基本知识

（一）矿石、矿体和矿床1.矿石矿石是指地壳中有用矿物（可以是单矿物或多矿物组成）的固态集合体。

矿石和岩石没有本质的区别，都是矿物的集合体，只不过矿石中含有有用矿物（可加工利用的金属或非金属矿物），如铜矿石中的黄铜矿，亦称矿石矿物。矿石中除矿石矿物外，常有与之伴生的暂时无工业价值的矿物，叫脉石矿物，如铜矿石中的长石、石英和方解石，在矿石处理过程中是被废弃的。

矿石品位指矿石中有用成分的单位含量。大多数金属矿石以质量百分比表示。

一般情况下，矿石品位愈高，质量就愈好，矿石品位也是衡量矿床经济价值的主要指标。矿石的工业品位即最低平均可采品位，是对单个矿段主要有用组分平均含量的最低要求。

边界品位又称边际品位，是划分矿与非矿（围岩或夹石）界线的品位，即圈定矿体的最低品位。平均品位高于边界品位，低于工业品位的矿体，其拥有的储量暂不能利用，称为表外储量。

2.矿体矿体是指由矿石和脉石组成，在地壳中占有一定空间位置，并具有一定大小、形状、产状和有用矿物的矿物集合体。它是组成矿床的核心部分；是矿山开采的对象。

3.矿床矿床是指在地壳中，由地质作用形成的有用矿物堆积体的质和量达到工业要求，能为国民经济利用时称为矿床。矿床按其规模分为小、中、大和特大型。

矿床由一个或多个大小不等的矿体组成。矿床是综合地质体（图1-2）；其包括矿体、围岩、构造。

矿体周围的岩石叫围岩；位于矿体上盘的围岩叫顶板；位于矿体下盘的围岩叫底板；矿体与围岩的界线有清楚的，也有渐变的。图1-2 母岩、围岩、矿体及接触带示意图T2 —泥质灰岩；T2 —灰岩和白云岩互层；T2 —石灰岩和泥质灰岩；SK—矽卡岩；1—含斑黑云母花岗岩；2—白岗岩；3—矽卡岩化变辉绿岩；4—矿体；5—破碎带矿床在不同地质作用和环境下生成，类型多种多样，规模、质量、开采利用的技术条件、矿区自然经济环境及国家需要情况等各不相同，必须对矿床进行勘探，以确定矿床的公元利用价值。

4.母岩母岩是指供给成矿物质的岩体。如辉长岩是钒钛磁铁矿的母岩。

能提供成矿物质的岩层，则称为矿源层。5.围岩围岩是指矿体周围没有开采利用价值的岩石。

有的围岩就是矿体的母岩；如铬铁矿矿床，矿体通常产于超基性侵入岩的母岩体中。但多数情况围岩和母岩是不一致的。

（二）矿产勘查阶段与矿床勘探方法根据国家颁发的 《GB/T17766—1999 固体矿产资源/储量分类》和 《GB/T13908—2002 固体矿产地质勘查规范总则》规定：矿产勘查最终的目的是为矿山建设设计提供矿产资源/储量和开采技术条件等必需的地质资料，以减少开发风险和获得最大的经济效益。1.矿产勘查工作阶段划分固体矿产勘查工作分为预查、普查、详查、勘探4个阶段。

（1）预查预查是通过对区内资料的综合研究、类比及初步野外观测、极少量的工程验证，初步了解预查区内矿产资源远景，提出可供普查的矿化潜力较大地区，并为发展地区经济提供参考资料。（2）普查普查是通过对矿化潜力较大地区开展地质、物探、化探工作和取样工程，以及可行性评价的概略研究，对已知矿化区作出初步评价，对有详查价值地段圈出详查区范围，为发展地区经济提供基础资料。

（3）详查详查是对详查区采用各种勘查方法和手段，进行系统的工作和取样，并通过预可行性研究，作出是否具有工业价值的评价，圈出勘探区范围，为勘探提供依据，并为制定矿山总体规划、项目建议书提供资料。（4）勘探勘探是对已知具有工业价值的矿区或经详查圈出的勘探区，通过应用各种勘查手段和有效方法，加密各种采样工程以及可行性研究，为矿山建设在确定矿山生产规模、产品方案、开采方式、开拓方案、矿石加工选冶工艺、矿山总体布置、矿山建设设计等方面提供依据。

矿产勘查工作，一般应按规定的阶段循序渐进，对特别复杂、难以正规设计开采的矿床，可以边探边采；个别地质条件简单的矿种或正在开采矿山外围和深部的矿床勘查阶段，也可按实际情况简化和合并，但应经有关上级主管部门批准。2.矿床勘探技术方法为研究矿床地质构造，揭露、追索和圈定矿体，查明矿产的质和量，以及了解矿床水文地质和开采条件等所采用的各种工程和技术方法，总称勘查手段。

目前常采用的钻探和坑探工程合称探矿工程或勘探技术。除探矿工程外，还常配合采用物化探方法，判断矿体的位置和产状，指导探矿工程布置，检查探矿工程质量和寻找盲矿体。

（1）探矿工程简介探矿工程有时也称勘探技术，除钻探、坑探两个主要方面外，为完成矿产勘查工作而必须进行的其他工程，如交通运输、修配业务、动力供配等，也属探矿工程的范畴。1）坑探工程（简称坑探）。

为揭露地质及矿产现象而在地表或地下挖掘不同类型坑道的技术手段叫坑探工程。坑探工程又分为地表坑探工程（剥土、浅坑、探槽、浅井等）和地下坑探工程（平巷、竖井、斜井等）两种。

地表坑探受深度限制，作用有限。地下坑探所揭露的地质和矿产地质现象能直接观察描述，也能采取代表性好的实物样品供试验研究，但因工作量大、耗费大且进度慢，一般只能在勘探阶段视情。

5.选矿的基础知识

电选的理论基础

1、概述

电选是利用各种矿物及物料电性质不同而进行分选的一种物理选矿方法。电选的内容很广泛，包括电选、电分级、摩擦带电分选、介电分选、高梯度电选、电除尘诸方面。除电除尘见环保篇外，其余均属本篇范围，而本篇的重点又在于工业生产中已经广泛使用的电选方法。

电选乃根据各种矿物的电性质不同，在电场的作用下，矿粒所受到的电力和机械力（指离心力、重力、阻力等）不同，产生的运动轨迹也不同，从而使之分开的一种选矿方法。

电分级是根据物料的粒度、密度或形状不同，在高压电场中产生的运动轨迹也不同，从而将物料分成为不同粒级或类型，以适应下一步作业的需要。

摩擦电选是利用两种矿粒互相接触、碰撞和摩擦，或使之与某种材料做成的给矿槽摩擦，产生大小不同而符号相反的电荷，然后给入到高压电场中，由于矿粒带电符号不同，产生的运动轨迹也明显不同，从而使两种矿物分开。

介电分选是在液体介质或空气介质中进行，通常大多在液体介质中进行。两种介电常数不同的矿粒或物料，在非均匀电场中，如果某种矿粒的介电常数大于液体介电常数时，则该种矿粒被吸引；反之，介电常数小于液体者则被排斥，从而使之分开。

高梯度电选是在介电分选原理的基础上发展起来的一种新方法，它主要是针对微细粒矿物的分选。在介电液体中放入介电体（非导体）纤维或小球，此种介电体受到电场极化后，在其表面产生极不均匀的电场，从而增加了非均匀电场的作用力。当其中一种矿粒的介电常数大于液体介电常数时，粒子被吸向电场强度及梯度最大区域，反之则被排斥而进入低的电场区域，两种矿粒的运动轨迹也不同，故能使之分开。高梯度电选，很类似于高梯度强磁选，放入分选罐内的纤维或球介质，与高梯度磁选的钢毛或其他介质相似，也是一种捕获介质。

目前除少数一些矿物直接采用电选外，在大多数情况下，电选主要用于各种矿物及物产的精选。电选前，大多先经重选或其他选矿方法粗选后得出粗精矿，然后采用单一电选或电选与磁选配合，得出最终精矿。有一部分矿物其磁性、密度及可浮性都很近似，采用重选、磁选、浮选均不能或难以有效分选，但可利用它们的电性质差别而使之分选。

除介电泳及高梯度电选是在介电液体中进行外，其余均为干式作业，对缺水地区具有优越性。对一些只适宜于干式分级的物料，电分级具有明显的优点。电选对周围环境不产生污染，因而在世界上一些发达国家，得到了更广泛的应用。

电选的有效处理粒度通常为2毫米到0.1毫米，但对片状或密度上的物料如云母、石墨、煤等，其最大处理粒度则可达5毫米左右，而湿式高梯度电选机的处理粒度则可下降到微米级。国内有人研究后认为，即使是一般的鼓筒式电选机，其处理粒度下限也可下降到20微米。

在大多数情况下，电选都是在高压电场中进行，除少数采用高压交流电源外，绝大多数均用高压直流电源，将负电输到电极，个别情况下才采用正电。