第三章 长壁工作面工艺参数、管理及设计(一)前三节

1、授授 课课 人：潘人：潘 卫卫 东东第三章第三章. .长壁工作面工艺参数、管理及设计长壁工作面工艺参数、管理及设计第一篇：第一篇：矿业工程系矿业工程系采矿工程专业采矿工程专业办公室：综合楼办公室：综合楼313联系电话：联系电话： 010-6233 9153 136 2128 9083 （移动飞信）（移动飞信）其他联系方式：其他联系方式：Email: 第一节、采煤工作面主要技术参数第一节、采煤工作面主要技术参数第二节、采煤工作面循环作业第二节、采煤工作面循环作业第三节、综采工作面主要设备配套第三节、综采工作面主要设备配套第四节、特殊条件下的采煤技术措施第四节、特殊条件下的采煤技术措施第五节、采煤

2、工艺的选择、应用及发展第五节、采煤工艺的选择、应用及发展第六节、采煤工艺应用示例第六节、采煤工艺应用示例第三章第三章. .长壁工作面工艺参数、管理及设计长壁工作面工艺参数、管理及设计第一节、采煤工作面主要技术参数第一节、采煤工作面主要技术参数第二节、采煤工作面循环作业第二节、采煤工作面循环作业第三节、综采工作面主要设备配套第三节、综采工作面主要设备配套第四节、特殊条件下的采煤技术措施第四节、特殊条件下的采煤技术措施第五节、采煤工艺的选择、应用及发展第五节、采煤工艺的选择、应用及发展第六节、采煤工艺应用示例第六节、采煤工艺应用示例第三章第三章. .长壁工作面工艺参数、管理及设计长壁工作面工艺参数

3、、管理及设计1.1.简述影响长壁工作面长度的因素。简述影响长壁工作面长度的因素。2.2.简述简述开机率开机率的含义，提高机采工作面采煤机开机率的含义，提高机采工作面采煤机开机率的途径。的途径。带着问题来学习：带着问题来学习：第一节第一节 采煤工作面主要技术参数采煤工作面主要技术参数一、采煤工作面长度一、采煤工作面长度A A、设备条件：主要是运输机、设备条件：主要是运输机B B、煤层地质条件：地质构造、煤层地质条件：地质构造, ,煤层倾角、厚度煤层倾角、厚度, ,顶板顶板条件等条件等C C、通风能力：高瓦斯矿井，以风定产（公式）、通风能力：高瓦斯矿井，以风定产（公式）D D、管理水平与工人素质及

4、技术水平、管理水平与工人素质及技术水平V，工作面允许的最大风速，4 m/s；M，采高；S，工作面最小控顶距；Cf，风流收缩系数，0.9-0.95；qb，昼夜产煤1t所需的风量，m3/min；B，工作面截深；P，煤层产出率，即单位面积上出煤量，P=MrC，t/m2；N，割煤刀数。附：长壁工作面的长度附：长壁工作面的长度目前我国煤矿在不受地质构造条件的影响下，缓倾斜目前我国煤矿在不受地质构造条件的影响下，缓倾斜煤层综采工作面长度不低于煤层综采工作面长度不低于160m；普采工作面长度；普采工作面长度在中厚煤层中不低于在中厚煤层中不低于140m，在薄煤层中不小于，在薄煤层中不小于120m；炮采工作面长

5、度可取炮采工作面长度可取80120m。研究认为：放顶煤综采工作面长度在研究认为：放顶煤综采工作面长度在175225m之间，之间，大功率综采工作面长度在大功率综采工作面长度在220250m之间，工作面单之间，工作面单产水平较高，且产量变化平缓，属较优的工作面长度产水平较高，且产量变化平缓，属较优的工作面长度范围。范围。目前高产高效工作面长度已达目前高产高效工作面长度已达300m以上。以上。二、采煤工作面连续推进长度二、采煤工作面连续推进长度综采工作面合理推进长度应以综采设备大修周期为基综采工作面合理推进长度应以综采设备大修周期为基础，国产普通装备一般一个工作面的回采煤量控制在础，国产普通装备一般

6、一个工作面的回采煤量控制在60125万万t，大功率综采设备控制在，大功率综采设备控制在600万万t以上。工以上。工作面连续推进长度过小，工作面搬家频繁，设备能力，作面连续推进长度过小，工作面搬家频繁，设备能力，特别是大功率综采设备的能力难以充分发挥，影响工特别是大功率综采设备的能力难以充分发挥，影响工作面经济效益。作面经济效益。美国二十英里矿综采工作面连续推进长度为美国二十英里矿综采工作面连续推进长度为5280 m。神东矿区一些矿井的工作面连续推进长度达到神东矿区一些矿井的工作面连续推进长度达到6000m。随着设备水平的提高，工作面推进长度有增加的趋势。随着设备水平的提高，工作面推进长度有增加

7、的趋势。 三、采煤机截深三、采煤机截深滚筒采煤机的截深有滚筒采煤机的截深有0.50.5、0.60.6、0.80.8、1.01.0及及1.2m1.2m几几种，常用的有种，常用的有0.60.6、0.80.8及及1.0m1.0m。采煤机截深应根据工作面围岩条件、采高、支架形式、采煤机截深应根据工作面围岩条件、采高、支架形式、采煤机和输送机的能力等因素合理确定。采煤机和输送机的能力等因素合理确定。附：采煤机截深的合理选择附：采煤机截深的合理选择在选择合理截深时，一般在煤层较厚、采高大于在选择合理截深时，一般在煤层较厚、采高大于1.8m1.8m、顶板不稳定时，应首先考虑有利于顶板管、顶板不稳定时，应首先

8、考虑有利于顶板管理和运输，宜用理和运输，宜用0.50.50.6m0.6m截深。截深。顶板较稳定、地质构造简单、为了加大循环进度，顶板较稳定、地质构造简单、为了加大循环进度，可采用可采用0.80.8或或1.0m1.0m截深。截深。顶板很稳定的薄煤层，有足够的运输能力，可考顶板很稳定的薄煤层，有足够的运输能力，可考虑加大截深至虑加大截深至1.0m1.0m，个别的可达，个别的可达1.2m1.2m。在条件许可情况下，适当加大截深也是今后发展在条件许可情况下，适当加大截深也是今后发展的趋势。的趋势。19951995年美国最大的截深已达到年美国最大的截深已达到1.4m1.4m。四、四、 机采工作面的开机率

9、机采工作面的开机率附：提高工作面开采率途径附：提高工作面开采率途径a.a.加强设备维护检修加强设备维护检修b.b.减少路途时间损失减少路途时间损失c.c.合理的设备配套合理的设备配套, ,选用可靠的设备选用可靠的设备d.d.提高全矿生产系统的可靠性提高全矿生产系统的可靠性e.e.加强端头支护作业水平加强端头支护作业水平f. f.提高工人素质和管理水平提高工人素质和管理水平五五. . 机采工作面的生产能力机采工作面的生产能力日产量日产量 Q=N L M B Q=N L M B C C日进刀数日进刀数六六. . 工作面的采出率工作面的采出率( (回采率回采率) )工作面采出率工作面采出率C C：

10、工作面采出率的规定：工作面采出率的规定： 厚煤层不低于厚煤层不低于0.93,0.93, 中厚煤层不低于中厚煤层不低于0.950.95， 薄煤层不低于薄煤层不低于0.970.97。%100工作面实际储量工作面实际采出煤量工作面采出率 1.1.简述影响长壁工作面长度的因素。简述影响长壁工作面长度的因素。2.2.简述简述开机率开机率的含义，提高机采工作面采煤机开机率的含义，提高机采工作面采煤机开机率的途径。的途径。回顾两个问题：回顾两个问题：思考题：思考题：1.1.简述影响长壁工作面长度的因素。简述影响长壁工作面长度的因素。（1）煤层地质条件）煤层地质条件: 地质构造地质构造, 煤层倾角、厚度煤层倾

11、角、厚度, 顶板顶板条件等。条件等。（2）设备条件）设备条件: 主要是运输机。主要是运输机。（3）通风能力）通风能力: 尤其是高瓦斯矿井，工作面的通风能尤其是高瓦斯矿井，工作面的通风能力则是限制工作面长度的重要因素。力则是限制工作面长度的重要因素。（4）管理水平与工人素质及技术水平。）管理水平与工人素质及技术水平。思考题：思考题：2.2.简述开机率的含义，提高机采工作面采煤机开机率简述开机率的含义，提高机采工作面采煤机开机率的途径。的途径。（一）开机率的含义：（一）开机率的含义：采煤机运转时间占每日采煤机运转时间占每日24小时的百分比。小时的百分比。t1，纯割煤时间；，纯割煤时间；t2，跑空刀

12、时间；，跑空刀时间；t3，进刀时间；，进刀时间；T，每天工作时间，每天工作时间，24h思考题：思考题：2.2.简述开机率的含义，提高机采工作面采煤机开机率简述开机率的含义，提高机采工作面采煤机开机率的途径。的途径。（二）提高开机率的途径：（二）提高开机率的途径：a. 加强设备维护检修加强设备维护检修b. 减少路途时间损失减少路途时间损失c. 合理的设备配套合理的设备配套,选用可靠的设备选用可靠的设备d. 提高全矿生产系统的可靠性提高全矿生产系统的可靠性e. 加强端头支护作业水平加强端头支护作业水平f. 提高工人素质和管理水平提高工人素质和管理水平第一节、采煤工作面主要技术参数第一节、采煤工作面

13、主要技术参数第二节、采煤工作面循环作业第二节、采煤工作面循环作业第三节、综采工作面主要设备配套第三节、综采工作面主要设备配套第四节、特殊条件下的采煤技术措施第四节、特殊条件下的采煤技术措施第五节、采煤工艺的选择、应用及发展第五节、采煤工艺的选择、应用及发展第六节、采煤工艺应用示例第六节、采煤工艺应用示例第三章第三章. .长壁工作面工艺参数、管理及设计长壁工作面工艺参数、管理及设计第二节第二节 采煤工作面循环作业采煤工作面循环作业 一、循环作业方式一、循环作业方式 1 1、循环方式、循环方式采煤循环：工作面周而复始地完成破煤、装煤、运采煤循环：工作面周而复始地完成破煤、装煤、运煤、支护和处理采空

14、区等工序的过程称为采煤循环。煤、支护和处理采空区等工序的过程称为采煤循环。一般完成一个采煤循环的标志炮采是回柱放顶，普一般完成一个采煤循环的标志炮采是回柱放顶，普采是移架，而综放是完成采、放全部工序。采是移架，而综放是完成采、放全部工序。循环进度：完成一个循环后采煤工作面推进的距离。循环进度：完成一个循环后采煤工作面推进的距离。循环方式：采煤工作面一昼夜完成的循环数。循环方式：采煤工作面一昼夜完成的循环数。2 2、工作面作业形式：、工作面作业形式：u 作业形式：是采煤工作面在一昼夜内生产班与准作业形式：是采煤工作面在一昼夜内生产班与准备班的相互配合关系。备班的相互配合关系。u 矿井工作制度：矿

15、井工作制度：“三八三八”工作制、工作制、 “四六四六”工作工作制、制、“四八四八”交叉工作制。交叉工作制。 “三八三八”工作制的作业工作制的作业形式有：形式有：“两采一准两采一准”、“边采边准边采边准”、“两班半两班半采煤半班准备采煤半班准备”等几种；等几种； “四六四六”与与“四八四八”交叉交叉工作制的作业形式有：工作制的作业形式有：“三采一准三采一准”或或“边采边准边采边准”等形式。等形式。二、工序安排二、工序安排炮采工作面：落煤、装煤、挂梁、移输送机、支柱、炮采工作面：落煤、装煤、挂梁、移输送机、支柱、回柱放顶等主要工序；回柱放顶等主要工序；普采工作面：割煤、挂梁、移输送机、支柱、回柱放

16、普采工作面：割煤、挂梁、移输送机、支柱、回柱放顶；顶；综采工作面：割煤、移架和移输送机。综采工作面：割煤、移架和移输送机。这些工序在时间和空间上有一定的顺序，并对采场围这些工序在时间和空间上有一定的顺序，并对采场围岩控制产生不同程度的影响。岩控制产生不同程度的影响。三三. . 工作面劳动组织形式工作面劳动组织形式a.a.分段作业分段作业: : 炮采、综采、刨煤机炮采、综采、刨煤机b.b.追机作业追机作业: : 普采、综采普采、综采c.c.分段追击作业分段追击作业: : 普采、综采、高产高效面普采、综采、高产高效面四四. .正规循环作业图表正规循环作业图表组成：循环作业图、劳动组织表、技术经济指

17、标表、组成：循环作业图、劳动组织表、技术经济指标表、设备配备表、工作面布置图。设备配备表、工作面布置图。正规循环作业图：反映了各作业班的任务和完成任正规循环作业图：反映了各作业班的任务和完成任务的时间，以不同的线条表示工作面各工序在时间务的时间，以不同的线条表示工作面各工序在时间和空间上的关系。和空间上的关系。劳动组织表：反映了作业班工人出勤人数、出勤时劳动组织表：反映了作业班工人出勤人数、出勤时间、工种。间、工种。技术经济指标表：反映了工作面的地质技术条件和技术经济指标表：反映了工作面的地质技术条件和技术经济效果。技术经济效果。设备配备表：反映了采煤工作面主要装备及为其服设备配备表：反映了采

18、煤工作面主要装备及为其服务的两巷装备技术参数。务的两巷装备技术参数。20406080100120140班次面长时间（m）早 班81012141620406080100120140班次面长时间（m）早 班81012141620406080100120140班次面长时间（m）早 班81012141620406080100120140班次面长时间（m）早 班81012141620406080100120140班次面长时间（m）早 班81012141620406080100120140班次面长时间（m）早 班81012141620406080100120140班次面长时间（m）早 班810121416

19、高产高效工作面循环作业图高产高效工作面循环作业图/m长面作h间别检修推移输送机移架割煤图例检修班生产二班工时班生产一班204060801001201401601802002202322201918172176543211514131211109劳动组织表劳动组织表项目项目一班一班/人人二班二班/人人检修班检修班四班四班/人人采煤机司机采煤机司机2222支架工支架工2232三机司机三机司机2232电工电工1131泵站工泵站工0010超前支护超前支护0020班长班长1111队领导队领导1111技术员技术员1111小计小计10101710工作面主要技术经济指标表工作面主要技术经济指标表项项 目目单位

20、单位数量数量项项 目目单位单位数量数量工作面长工作面长 m240开机率开机率%65每刀产量每刀产量 t1420日产量日产量t31240推进长推进长m6000平均截割平均截割速度速度m/min7.0日循环数日循环数 个个2430月产量月产量万万t/月月93.7采高采高m4.55.3 搬家时间搬家时间d15回采工效回采工效 t/工工893年产量年产量万万t/a 1000五、采煤工作面作业规程编制五、采煤工作面作业规程编制 作业规程的内容作业规程的内容1 1）概况：工作面位置及井上下关系、煤层、煤层顶底板、）概况：工作面位置及井上下关系、煤层、煤层顶底板、地质构造、水文地质、影响回采的其他因素、储量

21、及服务地质构造、水文地质、影响回采的其他因素、储量及服务年限。年限。 2 2）采煤方法：巷道布置、采煤工艺、设备配置。）采煤方法：巷道布置、采煤工艺、设备配置。3 3）顶板控制：支护设计、工作面和回采巷道及端头顶板控）顶板控制：支护设计、工作面和回采巷道及端头顶板控制、矿压监测。制、矿压监测。4 4）生产系统：运输、）生产系统：运输、“一通三防一通三防”与安全监控、排水、供与安全监控、排水、供电、通信照明。电、通信照明。5 5）劳动组织及主要技术经济指标：劳动组织、作业循环、）劳动组织及主要技术经济指标：劳动组织、作业循环、主要技术经济指标。主要技术经济指标。6 6）煤质管理：煤质指标和提高煤

22、质的措施。）煤质管理：煤质指标和提高煤质的措施。7 7）安全技术措施：一般规定、顶板、防治水、爆破、）安全技术措施：一般规定、顶板、防治水、爆破、“一一通三防通三防”与安全监控、运输、机电、其他。与安全监控、运输、机电、其他。8 8）灾害应急措施及避灾路线。）灾害应急措施及避灾路线。序号序号工种工种班班 次次合计合计各工种出勤时间各工种出勤时间一一二二三三一一二二三三1 1班长班长2 22 23 37 72 2采煤工采煤工18181818181854543 3采煤机司机采煤机司机3 33 33 39 94 4运输机司机运输机司机1 11 11 13 35 5转载机司机转载机司机1 11 11

23、13 36 6泵站司机泵站司机1 11 11 13 37 7维修电工维修电工1 11 11 13 38 8验收员验收员1 11 11 13 39 9机械检修工机械检修工8 88 81010电器检修工电器检修工3 33 31111材料运输工材料运输工6 66 61212材料员材料员2 22 21313队管员队管员1 11 12 24 4合计合计292937374242108108项目单位数量项目单位数目工作面基本参数走向长度m1056材料消耗指标炸药kg/kt5.4倾斜长度m148雷管个/kt20煤层厚度m1.82.2坑木m2/kt0.35平均开采厚度m2.0竹笆块/kt600煤层倾角(0)12

24、0木棍根/kt1200回采面积m2156288柱鞋块/kt400工业储量kt453金属网m2/kt可采储量kt435水平楔个/kt2.5采出率%96挡矸帘个/kt2000煤实体密度t/m31.45截齿个/kt1.2乳化油kg/kt15机油kg/kt8.5项目项目单位单位数量数量项目项目单位单位数目数目工工作作面面顶顶板板管管理理顶板类级顶板类级22循循环环作作业业与与技技术术指指标标工作制度工作制度三、八工作制三、八工作制底板分级底板分级作业形式作业形式两班半采煤半班准备两班半采煤半班准备支护方式支护方式单体支架支护单体支架支护循环进度循环进度m m1 1支柱数量支柱数量根根11001100循

25、环产量循环产量t t412412顶梁数量顶梁数量根根10301030日循环数日循环数个个4 4最大控顶距最大控顶距m m4.44.4日产量日产量t t16501650最小控顶距最小控顶距m m3.43.4正规循环率正规循环率% %9292支柱排距支柱排距m m1 1月进度月进度m m110110支柱柱距支柱柱距m m0.60.6吨煤直接电耗吨煤直接电耗kWkWh/th/t6.66.6支护密度支护密度根根/m/m2 21.671.67回采工效回采工效t/t/工工14.214.2放顶步距放顶步距m m1 1吨煤直接成本吨煤直接成本元元/t/t21.421.4回柱方法回柱方法人工回柱人工回柱顶板处理

26、方法顶板处理方法全部垮落法全部垮落法第一节、采煤工作面主要技术参数第一节、采煤工作面主要技术参数第二节、采煤工作面循环作业第二节、采煤工作面循环作业第三节、综采工作面主要设备配套第三节、综采工作面主要设备配套第四节、特殊条件下的采煤技术措施第四节、特殊条件下的采煤技术措施第五节、采煤工艺的选择、应用及发展第五节、采煤工艺的选择、应用及发展第六节、采煤工艺应用示例第六节、采煤工艺应用示例第三章第三章. .长壁工作面工艺参数、管理及设计长壁工作面工艺参数、管理及设计第三节第三节 综采工作面主要设备配套综采工作面主要设备配套3.3.综采工作面三机配套几何尺寸的内容和要求。综采工作面三机配套几何尺寸的

27、内容和要求。带着问题来学习：带着问题来学习：一、综采设备的几何尺寸配套一、综采设备的几何尺寸配套xADmmMmLD1 1、采高或煤厚对液压支架支撑高度要求、采高或煤厚对液压支架支撑高度要求液压支架应能适应煤层厚度变化和顶板的下沉，要液压支架应能适应煤层厚度变化和顶板的下沉，要在最大采高或煤厚时支得起，并有一定富裕，在最在最大采高或煤厚时支得起，并有一定富裕，在最小采高或煤厚时能卸得掉。小采高或煤厚时能卸得掉。 Hm = MmS1 + h Hmin=MminS2aHm，Hmin 支架的最大与最小支撑高度；支架的最大与最小支撑高度；S1，S2 液压支架在前、后柱处的顶板下沉量；液压支架在前、后柱处

28、的顶板下沉量；Mm、Mmin最大采高或煤厚、最小采高或煤厚；最大采高或煤厚、最小采高或煤厚；h 支架支撑高度的富裕系数，一般取支架支撑高度的富裕系数，一般取200mm左右；左右；a 支架卸载高度，一般取支架卸载高度，一般取50mm。 2 2、液压支架与采煤机高度配套要求、液压支架与采煤机高度配套要求液压支架的最小支撑高度要大于采煤机机身高度，以保液压支架的最小支撑高度要大于采煤机机身高度，以保证采煤机在支架掩护下安全运行。证采煤机在支架掩护下安全运行。 Hmin A 同时同时,液压支架的最小支撑高度液压支架的最小支撑高度Hmin要大于采煤机的滚要大于采煤机的滚筒直径，滚筒直径也就是采煤机最小采

29、高筒直径，滚筒直径也就是采煤机最小采高Mmin: Hmin Mmin=D 液压支架的支撑高度液压支架的支撑高度H为为 H=A+J+t 式中式中t支架顶梁厚度；支架顶梁厚度； A采煤机机身高度、输送机高度和采煤机底托架高度之和采煤机机身高度、输送机高度和采煤机底托架高度之和（A= C+S+U），但底托架高度要保证过煤高度），但底托架高度要保证过煤高度E250300mm。 J采煤机机身上方的空间高度，按便于司机操作及留有顶板采煤机机身上方的空间高度，按便于司机操作及留有顶板下沉量确定。下沉量确定。 二、综采面设备的生产能力配套二、综采面设备的生产能力配套工作面刮板输送机、平巷中的转载机、破碎机和可工作面刮板输送机、平巷中的转载机、破碎机和可伸缩胶带输送机等设备的能力都要大于采煤机的生伸缩胶带输送机等设备的能力都要大于采煤机的生产能力，且要考虑生产不均衡系数产能力，且要考虑生产不均衡系数. .由工作面向外逐渐加大，通常按富裕由工作面向外逐渐加大，通常按富裕20%20%30%30%考虑。考虑。三、综采设备的服务时间配套三、综采设备的服务时间配套采煤机、液压支架和刮板输送机服务时间配套是指采煤机、液压支架和刮板输送机服务时间配套是指“三机三机”大修