采煤工艺及采煤基础知识解释

一、名词解释：

1、三下？是指建筑物下、铁路下、水体下。

2、五大灾害？水、火、瓦斯、煤尘和顶板事故。

3、岩石分类？通常按其成因，可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩。

4、地质作用包括那两部分？根据地质作用能量来源和发生地点不

同，分为内力和外力地质作用两大类。

5、煤形成的两个阶段？第一阶段:泥炭化阶段。第二阶段：煤化阶

段。

6、煤质？不同的煤，其各种元素的含量和化学结构式不同的，这

就造成了煤在化学性质和物理性质上的差异性，并使其在开加工和

利用过程中表现出不同的工艺性质。

7、评价煤质常用的指标？有1、水分，2、灰分，3、挥发分，4、

胶质层厚度，5、发热量，6、含肝率。

8、煤层厚度的划分？分为三类：1、薄煤层＜1.3m。2、中厚煤层

1.3m〜3.5m。3、厚煤层＞3.5m。

9、煤层顶、底板分类？顶板可分为伪顶、直接顶和基本顶三部分。

底板又可分为直接底和基本底。

10、煤（岩）层产状三要素？有走向、倾向和倾角。

11、煤层倾角的分类？1、缓斜煤层倾角＜25度。2、倾斜煤层倾

角在25〜45度。3、急斜煤层倾角＞45度。

12、断层的分类？根据断层两盘相对运动的方向分为：1、正断层,

2、逆断层，3、平移断层。根据断层面走向与岩层面走向的相对关

系分为：1、走向断层，2、倾向断层，3、斜交断层。

13、煤层底板等高线图？煤层层面上的等高线用标高投影的方法投

影到水平面上，得到的图形就是煤层底板等高线图。

14、煤田？在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积而形成的大面

积含煤地带，称为煤田。

15、井田？划归一个矿井开采的那一部分煤田称为井田。

16、阶段？当开采缓斜、倾斜和急倾斜煤层时，通常沿煤层倾斜方

向，按一定的标高将井田划分为若干个平行于走向的长条形部分，

每个长条形部分称为阶段。

17、开采水平？布置有主要运输大巷和井底车场，并担负该水平开

采范围内的主要运输和提升任务的水平，称为开采水平。

18、井底车场？井底车场是连接井筒和主要运输巷道的一组巷道和

胴室的总称。

19、井底车场的分类？环形式（又分：卧式、斜式、立式）；折返

式（又分：梭式和尽头式）。

20、立井？有直接通达地面出口的垂直巷道，也称竖井。

21、平胴？有直接通达地面出口的水平巷道。

22、石门？没有直接通达地面的出口，布置在岩层中和岩层走向垂

直或斜交的水平巷道。

23、上山？没有直接通达地面的出口，位于开采水平之上，从主要

运输大巷沿煤层或岩层由下向上开掘的倾斜巷道。

24、开拓巷道？为全矿井或一个水平服务的航道称为开拓巷道。

25、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。

26、三量？开拓煤量；准备煤量；回采煤量。

27、巷道施工的主、辅工序？巷道施工的主要工序有破岩、装岩、

运输和支护。辅助工序有：通风、排水、挖砌水沟、测量和铺轨。

28、硝钱炸药中食盐的作用？食盐是消焰剂，它不参与爆炸反应，

其作用是吸热降低爆温，对引爆瓦斯能起阻化作用。

29、电雷管的分类？根据电雷管爆炸间隔时间的长短，可分为瞬发

电雷管、秒延期电雷管和毫秒延期电雷管。

30、采煤工艺？由于煤层的自然条件和采用的机械部同，完成回采

工作各工序的方法就不同，并且在进行的顺序、时间和空间商必须

有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内按照一定顺序完成

各项各工序的方法及其配合，称为采煤工艺。

31、采煤方法？是采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间和空间上

的相互配合。两者相互影响和制约，根据不同的地质条件及开采技

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。

32、采煤系统？在采区（盘区）或条带等开采单元内，准备和回采

巷道的布置以及按其建立运输、通风等生产系统的总称，称为采煤

系统。

33、壁式采煤体系的特点？采煤工作面长度较长，通常在80-250m

左右；在采煤工作面两端至少各有一条回采巷道，用于通风和运输;

采落的煤沿平行于采煤工作面煤壁的方向运出采场；随着采煤工作

面的推进，要及时有计划的处理采空区；此外，壁式体系采煤法工

作面的通风状况良好。

34、柱式采煤体系的特点？采煤工作面长度较短，一般10-30ni左

右，但工作面数目多，需要开掘大量的巷道，掘进率高；采落的煤

垂直于采煤工作面煤壁的方向运出采场，回采生产过程中一般没有

才空区处理的工序；工作面内的通风条件较差，采出率较低。

35、矿山压力？通常把由于采掘而引起的巷道及采煤工作面周围岩

体内的力及其作用过程，称为矿山压力，简称矿压。

36、矿山压力显现？在矿山压力的作用下，造成围岩变形、移动、

破坏等一系列力学现象，称为矿山压力显现，简称矿压显现。

37、周期来压？对工作面产生周期性的来压显现，称为周期来压。

38、周期来压步距？两次周期来压（垮落）时工作面之间的距离，

称为周期来压（垮落）步距。

39、进刀？滚筒采煤机每割一刀之前，必须使其滚筒切入煤体，这

一过程称为进刀。

40、采空区处理方法？采空区处理方法有：全部垮落法、全部充填

法、局部充填法、缓慢下沉法及煤柱支撑法等。

41、综合机械化采煤工艺过程？综采工艺是用机械破煤、装煤、运

煤，液压自移支架支护的采煤工艺系统。

42、液压支架支护方式？综采面按照割煤、移架、推移输送机三个

主要工序进行的不同顺序，分：及时支护和滞后支护。

43、矿井通风的任务有哪些？1、供给井下人员足够的新鲜空气，

每人每份种不得少于4mI2、冲淡并排出井下有毒有害气体及矿尘,

使各用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害的浓度在

《煤矿安全规程》规定的安全浓度以下。3、由于井下条件恶劣，

空气常常是湿度大、地热明显，所以通过通风调节气候条件，创造

良好的工作环境。

44、降低通风助力的措施有哪些？1、降低摩擦阻力的措施⑴、因R

摩与S，成反比，所以扩大巷道断面是最有效的措施，特别是对于风

量较大的进、回风巷道。⑵、因R摩与L成正比，所以应尽可能缩

短风流路线。⑶、因R摩与U成正比，所以在断面相同的条件下，

要选用周长较小的巷道断面。⑷、因R摩与a成反比，所以要减小

摩擦阻力系数，选用粗糙度较小的支护方式支护巷道。2、降低局

部阻力的措施：⑴、在连接不同断面的巷道时，要把连接处做成斜

线或圆弧形。（2）、巷道拐弯处，转角越小越好，在拐弯的内侧做成

斜线或圆弧形，尽量避免出现直角拐弯。⑶、减少产生局部阻力巷

道的风速及巷道粗制度。⑷、在风筒或通风机的进风口安装集风器,

在出风口安装扩散器。⑸、及时清理巷道中的堆积物，并尽量不在

主要通风巷道内长时间停留成串矿车。

45、矿井常见的通风构筑物有那些？一般分为两大类1、引导风流

的设施有风板、风碉和枫桥。2、隔断风流的设施主要有挡风墙、

风门和防爆门等。

46、矿井瓦斯？从广义上讲，凡是从煤层或岩层中放出或在生产中

产生涌入矿内的各种有害气体，统称为矿井瓦斯。因为甲烷在各种

气体中所占比重最大，可达80-90%.所以，我们一般情况下讲的瓦

斯就是指甲烷。

47、绝对瓦斯涌出量？矿井在一定时间内所涌出的瓦斯量，mVmino

48、矿尘？在矿井建设和生产过程中所产生的各种矿物质的细小微

粒，统称矿尘。

49、矿井井下透水征兆？透水前的征兆有：1、煤壁或巷道壁”挂

红”、“挂汗”；2、巷道空气变冷；3、煤层发潮、发暗；4、巷道产

生雾气；5、顶板来压、淋水加大或底板鼓起有渗水；6、有“口丝噬”

水流声；7、有时有臭鸡蛋味。

50、煤炭自然时■人体直接感觉有哪些？在巷道内闻到煤油味、汽油

味和轻微芳香气味，表明自然已发展到自热阶段的后期；当人接近

火源附近时会有头痛、闷热、精神疲乏等不适之感；巷道内能看到

雾气及支架上出现水珠。

51、冒顶前的征兆？（1）、响声。岩层下沉断裂、顶板压力急剧加

大时，木支架会发出劈裂声，紧接着出现折梁断柱现象；金属支柱

的活柱急速下缩，也发出很大响声。有时也能听到采空区顶板断裂

的闷雷声。（2）、掉渣。顶板严重破裂时，折梁断柱就要增加，随

着就会出现顶板掉渣现象。掉渣越多，说明顶板压力越大。（3）、

片帮。冒顶前煤壁所受压力增加，变的松软，片帮煤比平时多。（4）、

裂隙。顶板裂隙，一种是地质构造产生的自然裂隙，一种是由于采

空区顶板下沉引起的采动裂隙。若裂隙加深加宽，说明顶板继续恶

化（5）、脱层。顶板冒落前，往往出现脱层现象。（6）、漏顶。破

碎的伪顶或直接顶，在大面积冒顶之前有时因为背顶不严或支架不

牢出现漏顶现象。漏顶如不及时处理，会使棚顶托空，支架松动，

顶板岩石继续冒落，就会造成没有响声的大冒顶。

52、井下发生事故时现场人员的行动原则？

认真分析判断灾情，仔细观察事故造成的各种异常变化和迹

象，尽可能了解事故发生的地点、性质和范围，并对灾害危害程度

作出判断，以最快的方式向矿调度室汇报，同事向事故可能波及的

区域发出报警。

积极安全地消除或抑制事故，现场人员要沉着冷静根据现场条

件和事故性质，在保证人员安全的前提下，尽一切可能控制和消除

事故，最大限度地减少事故造成的损失。

当事故发展迅速无法进行现场抢救，或灾区条件急剧恶化，可

能危及人员安全，以及接到上级撤退命令时，井下职工应立即有组

织地沿安全路线或安全条件最好、距离最短的路线，迅速撤离灾区。

第一章采煤工艺技术概述

本章主要介绍：

（1）长壁工作面采煤工艺概述，包括：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；

（2）采煤工作面正规循环作业，包括：采煤工作面循环作业、循环方式、作业形

式、

工序安排、劳动组织、循环图表、综采工作面工艺设计实例；

（3）采煤作业规程与安全技术措施，包括：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；

1.1长壁工作面采煤工艺概述

1.长壁采煤方法

解放前，采用原始的穿胴式、残柱式、高落式等采煤方法；

解放后，采用长壁采煤方法。

2.长壁采煤工作面采煤工艺方式

爆破采煤、普通机械化采煤、综合机械化采煤。

3.采煤工艺方式的特点

（1）炮采工艺特点：工人劳动强度大、支护工作不安全、日产量及劳动生产率低、

材料消耗量大，适应性强；

（2）普采工艺特点：采煤工作实现了机械化，产量提高，设备投资少；支架的架

设和回撤工作仍为繁重的人工劳动，在顶板管理方面还显得比较薄弱。

（3）综采的特点：高产、高效、安全、低耗。

（4）选择采煤工艺的原则：尽可能采用机械化程度较高的采煤工艺方式；工作

安全、劳动条件好；煤炭损失少、材料消耗少、成本低；生产事故少、管理方便。

1.2采煤工作面正规循环作业

1.采煤工作面循环作业

（1）采煤工作面正规循环作业概念：根据采煤工作面的生产过程，配备一定的工

种及定员，在规定的时间内按质、按量、安全地完成既定任务，并保证周而复始地、

不间断地进行采煤的作业方法。

（2）采煤工作面正规循环作业标准

①有一个科学的切实可行的作业规程和循环图表，完成规定的正规循环率。

②完成作业规程中规定的产量、进度、效率、煤质、主要材料消耗、工作面煤炭采

出率等指标。

③工作面工程质量合格，机电设备完好率不低于80%,事故率不超过2%o

④安全生产，消灭死亡和重大事故。

（3）正规循环率

月实际完成正规循环数〃

正规循环率（%）月工作日限作业规程规定日循环贫

式中月实际完成正规循环数——是按正规循环标准的要求，逐日累计的统计数，不

得用月末总进尺数反算。

月工作日数——指全月日历日数减去因工作面外部因素影响的日数（如节假日、矿

井检修、停电、重大运输和提升事故的影响等）。凡工作面本身事故影响造成的停

产日数，仍按工作日数计算。

要求：采煤工作面按煤层的地质条件、机械装备条件等，条件好时正规循环率为

80%~90%,条件差时为70%~80%o

2.循环方式

概念：循环方式就是循环进度和每昼夜循环数的总称。

（1）循环进度：循环进度是采煤工作面完成一个循环后向前的推进距离。

L=nXb

式中工——循环进度；

n——每循环落煤次数；

b——落煤次数。

落煤进度的确定：顶板稳定性、工作面运输能力、工作面支架排距、采煤机械的技

术特征。

每循环落煤次数的确定：顶板冒落步距、经济合理性。

(2)昼夜循环数目

昼夜循环数目的多少决定于循环周期(时间)的长短，它直接决定着采煤工作面的

日产量、效率和其它技术经济指标。

3.作业形式

概念：采煤工作面作业形式就是一昼夜内采煤班和准备班的配合方式。

(1)“两采一准”

(2)“两班半采煤、半班准备”

(3)“三班采煤、边采边准”

(4)“两采两准”

(5)“三采一准”

(6)“四班交叉”

4、工序安排

工序安排的方法：

(1)根据工序之间的关系和各自需要的时间，找出起主导作用并且占用工时最多

的矛盾线，以及主要矛盾线上的主要工序。一般采煤工作为主要工序。

(2)找出次要矛盾线：如支护线、回柱放顶线、作缺口线等。各次要矛盾线内部

各工序之间，一般也是顺序关系。而各矛盾线之间，则是平行关系。

(3)根据工序之间的制约关系和各自需要的工作时间，确定各矛盾线之间、各工

序之间在时间和空间上的配合关系。

最后，用简单明了的符号绘成工艺流程图(箭头图)，把一个循环的整个采煤工艺

过程明确地表示出来，见下图。

采煤工艺流程图

5.劳动组织

（1）采煤工作面的人员配备

采煤工作面中的人员，根据工作情况的不同，有“人数可变工种”的工人和“人数

固定工种”的工人。

人数可变工种：指那些与工作面长度和日循环数（或产量）的变化有直接关系的工

种，如装煤、清理顶底煤、挂梁、支柱、移溜、铺网、回柱放顶工等。

计算公式:

各工种昼夜的工作量

各工种人数=

各工种的劳动定额

劳动定额可在《矿井生产统一劳动定额手册》或《标准手册》中查得。

作业定额：把标准定额与具体工作条件相结合而制定的劳动定额叫做作业定额。

作业定额分为单项作业定额和综合作业定额两种。单项作业定额是指包括一道工序

的作业定额；综合作业定额是指包括若干道工序的作业定额。

作业定额按其包括的人员数目，又可分为个人作业定额和工作队（组）作业定额两

种。个人作业定额是指一个工人在一个工作日内所应完成的工作量。

在实际工作中，作业定额一般是按照以下方式进行计算制定的。

个人单项作业定额：

Hi=Hvt-K

式中H\——个人单项作业定额;

H*----标准定额；

K——定额修正系数。

工作队（组）单项作业定额：

Ha=H'x"i

式中Hi——工作队（组）单项作业定额；

N'——工作队（组）内人数。

个人综合作业定额：

"2

式中,一个人综合劳动定额；

/——综合工作量；

N>----所需总工数。

工作队（组）综合定额：

Ha=7/sx

式中小——工作队（组）综合作业定额；

N、——工作队（组）人数。

固定工种：指那些与一个循环中工作量变化无关的人，如采煤机司机、看管输送机

工、机电工、看管液压泵工等。

（2）劳动组织形式确定

长壁工作面中的劳动组织形式：分段作业、追机作业、分段接力追机作业。

6.循环图表

采煤工作面循环图表，由循环作业图、工人出勤表和技术经济指标表三部分组成。

（1）循环作业图

概念：表示工作面内各工序在时间上与空间上的相互关系。

绘制循环作业图的步骤:

①按采煤方向和时间顺序，画出主要矛盾线上的工序。

②画出与主要工序循序进行的次要矛盾线，其中超前主要工序的，画在其左侧，滞

后者画在其右侧。超前或滞后的时间，等于两线间的水平距离。

③画出不按主要工序顺序进行的其它工序，如开缺口等。

（2）工人出勤表

对应于循环作业图，工作面人员的配备，用工人出勤表来表示。在工人出勤表里，

应该表明各工种每班应出勤人数，每个工种工人工作时间及每循环的总人数。

（3）技术经济指标表

主要内容：

①采煤工作面的地质条件：煤厚（总厚度及可采厚度）、倾角、密度等。

②采煤工作面的技术条件：工作面长度、采高、循环进度、支架布置方式、移架方

式、采空区处理方法等。

③采煤工作面装备条件：支架型号、采煤机型号等。

④循环工作组织：循环方式、昼夜出勤人数等。

⑤生产与经济成果：每循环产量；每昼夜出勤量；工作面月产量；采煤工效率；坑

木、金属支柱、炸药、雷管等材料的消耗；采煤工作面吨煤成本等。

7.实例

(1)循环作业图

分

3a

我L

5n

a

2

80L

'.XL

110-

IX.

13tL

140.

150

图机一一京媒一ED一画?=掇翰戌帆上」检修—O—式虎转

(2)工作面出勤表

工种班次早班中班夜班检修班合计

采煤机司机333413

电工11169

泵站工11125

转载机司机11136

输送机司机11136

支架工888428

巷道维修工555621

胶带机司机11169

装车工2226

运料工66

管理人员22228

材料员11

油质管理员1

质量验收员11114

办事员11

送饭工11114

其他11114

合计28282848132

(3)工作面主要技术经济指标表

序号项目单位数量备注

1采高m3.28〜3.36

2推进长度m1232

3煤层倾角(°)2~6

4工作面长度m152〜144.5

5煤的容重kg/m31350

6工业储量万t90.9630

7采出率%95

8截深m0.8

9日产量t6138

10装机容量kW2972.5

11作业制度“四、六”制

12日循环数个12

13回采工数t/工46.5

1.3采煤作业规程与安全技术措施

1.采煤工作面作业规程的编制

(1)编制采煤工作面作业规程的依据

①采区设计、

②采、掘工程图；

③采煤工作面地质说明书；

④本煤层及邻近采区的矿压观测资料•；

⑤本煤层类似采煤工作面的开采经验，存在的问题，以及解决问题的途径和方法等;

⑥矿、采区对本工作面的开采要求，包括产量、效率、材料消耗、煤质、直接成本

等。

(2)作业规程的内容：概况、地质情况、采区巷道布置示意图、采煤工艺、顶板

管理方法、工作面机电设备、正规循环作业图及劳动组织表、主要技术经济指标表、

安全技术措施。

(3)作业规程的编制与审批

①明确任务;

②召开工人、干部、技术人员三结合会，研究生产技术和安全问题；

③具体编制作业规程，一般复写3~4份上报；

④审批；

⑤贯彻执行；

⑥作业规程在执行中如条件发生变化时，应及时进行修改，或编制补充措施。

2.特殊条件下安全技术措施的编制

(1)安全技术措施的内容

①对特殊情况的说明，通常附有示意图；

②对问题的处理方法(措施)要具体；

③处理问题时的组织分工，责任要明确。

(2)安全技术措施的编制步骤和方法

①调查研究，把需要处理的特殊情况搞清，有时需要地质、测量、矿压等有关人员

帮助搞清；

②召开工人、干部、技术员三结合研讨会，确定问题的解决办法；

③由采煤技术员按研究确定的处理方法编制安全技术措施；

④上报矿里经总工程师批准；

⑤向参与处理问题的有关人员贯彻，要求严格遵照执行；

⑥特殊情况处理后，要向有关领导汇报，经同意后，才使采煤工作面转入正常生产。

第二章炮采工作面采煤工艺技术

本章主要介绍：

(1)概述，包括：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)炮采工作面破、装、运煤，包括：落煤、装煤和运煤;

(3)炮采工作面顶板管理，包括：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。

(4)倾斜分层下行垮落采煤法采煤工艺特点，包括：再生顶板及假顶、假顶的铺

设、假顶下采煤工作的特点；

(5)炮采工作面循环组织，包括：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表、技术经济指标；

(6)炮采工作面安全技术措施，包括：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；

(7)炮采工作面冒顶的防治，包括：局部冒顶事故的防治、大型冒顶事故的防治、

冒顶处理。

2.1概述

1.工作面概况：工作面位置、工作面四周开采情况、工作面要素；

2.地质及水文情况：煤层特征、顶底板特征、储量、地质构造情况、水文情况。

3.采区巷道布置图及生产系统

采区巷道布置图包括平面图、倾斜剖面图和走向剖面图，图上还要用箭头标出采煤

工作面的生产系统。

2.2炮采工作面破、装、运煤

1.落煤

生产过程：包括打眼、装药、填炮泥、联炮线、放炮等工序。

(1)钻眼器具及爆破材料：钻眼：使用手提式煤电钻和风煤钻、麻花钎子；爆破:

必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管；

(2)对钻眼爆破工作要求

煤炭破碎均匀，不出现需要二次破碎的大块；不抛撒过散，便于装煤。

煤壁平直整齐，不留顶底煤；不破坏顶、底板岩层，便于支护及推移输送机等工序

的操作。

不崩倒支架、不崩翻或压住输送机，保证安全。

节省炸药、雷管等爆破材料。

（3）炮眼布置与爆破参数

炮眼布置方式：

单排眼：用于薄煤层、煤质较软及节理发育的煤层中；

双排眼：包括对眼、三花眼。一般用于采高较小的中厚煤层及煤质中硬的工作面中;

三排眼：即五花眼。用于煤层坚硬和采高较小的中厚煤层工作面中。

详见炮眼布置图。

炮眼布置图

炮眼角度：

炮眼与煤壁的水平夹角…般为50°〜80°,软煤取大值，硬煤取小值；

顶眼在垂直面上向顶板方向仰起50~10°,眼底距顶板0.T0.5m；

底眼在垂直面上向底板方向保持10°〜20°的俯角。

炮眼间距：炮眼的间距可根据煤的硬度确定，一般为r2mo

炮眼深度：浅进度：每次开帮进度为1.0~1.2m；深进度每次开帮进度1.6〜1.8m。

炮眼装药量：依据煤的硬度、炮眼深度、炮眼间距和采高等确定。

计算方法：

根据吨煤炸药消耗定额计算：

当吨煤炸药消耗定额已知时一，计算每开…遍帮的炸药消耗量：

Q=H-L-r-q-I（kg）

式中H----采高（m）；

----工作面长度（m）；

——煤的容重（t/m3）；

q——吨煤炸药消耗定额（kg/t）；

/——开帮进度（m）。

每个炮眼的平均装药量：

Q平=2

平"（kg）

式中N——开每次帮的炮眼数目；

N=^n

式中----工作面长度（m）；

，——炮眼间距（m）；

”——炮眼排数。

根据装药系数计算：

服=也

w（kg/孔）

式中p—每个药卷的重量（kg）;

——炮眼深度（小于1.0m时）或长度（大于1.0m时）；

-——每个药卷的长度（m）；

。——炮眼装药系数，即每米炮眼的平均装药长度，炮眼深为0.6~1.0m时,

.05；炮眼长度大于1.0m时，可用下式计算:

a=/---0-.-5

I

炮眼平均装药量确定以后，还要根据各类炮眼作用、顶板情况等，对炮眼装药量进

行调整。不管煤层软硬，一般腰眼和顶眼的装药量要比底眼装药量酌情减少；采用

双排炮眼时，底、顶眼的装药量可按1:0.5〜0.7的比例分配；采用三排眼时，

底、腰、顶眼的装药量，可按1：0.75：0.5的比例分配。

最后，还应根据每个炮眼的规定装药量，反算预计的吨煤炸药消耗量和吨煤雷管消

耗量，检查其是否超过定额，计算方法如下：

开一遍帮的产量为：

K=I•匚HlU（t）

式中I——开帮进度，（m）；

——工作面长度，（口）；

---采IKJ,（m）；

----煤的密度，（t/m3）；

c——工作面采出率（厚煤层0.93，中厚煤层.095,薄煤层0.97）o

开一遍帮的计划炸药量（按三排眼）：

Q=N。（kg）

式中N——炮眼数目；

Q1——实际规定的炮眼平均装药量

C_%+<?2+03

q1、q2、q3为实际规定的底、腰、顶眼的装药量。

开一遍帮所用的雷管量等于炮眼数目No

计划吨煤炸药消耗量q和吨煤雷管消耗量P：

-g）

p扫

A（个）

计算结果应比定额稍低。如高时还要调整，尽量能满足各方面的要求。

联线方式：当使用瞬发电雷管时，每次联炮一般为1~2个；当顶板比较好，并使用

毫秒电雷管爆破时、每次联炮可为3〜5个。同时起爆的炮眼间用串联方式联线。

放炮段长度：在开帮进度比较小，顶板比较稳定时，应尽量采用全工作面一次放炮

或一次多放炮的方式；当顶板稳定性较差时，可减少顶眼或加大顶眼距顶板的距离,

以及采用留煤垛间隔放炮的方式；当开帮进度比较大，或顶板比较破碎时，为了保

证安全，防止放炮引起冒顶，•般多采用分次放炮的方式。

放炮注意事项：详见教材、

2.装煤和运煤

运煤方式：在缓倾斜煤层工作面，多采用刮板输送机运煤；在倾斜煤层工作面，可

采用铁溜槽或搪瓷溜槽作自溜运输，搪瓷溜槽自溜运输坡度可比铁溜槽小5〜6°。

运煤设备：轻型可弯曲刮板输送机，中厚煤层一般采用SGW-40（或44）型刮板

输送机；当采煤工作面的长度和产量较大时，可采用SGW-80T型可弯曲刮板输送机;

在薄煤层工作面，可采用SGD-420/22型和SGD-420/30型可弯曲刮板输送机。

装煤：爆破装煤、人工装煤和机械装煤。

可弯曲刮板输送机的移置：采用液压移溜器。

2.3炮采工作面顶板管理

1.炮采工作面支护设计

炮采工作面支护设计，重点是工作面支架设计，此外还包括上、下出口的支护设计

和放顶时的特种支架架设等。

（1）工作面支架形式及布置方式

①带帽点柱：由一根立柱和一个柱帽组成，见图示；

带帽点柱的架设方式有矩形排列和三角形排列两种，见图示。柱帽一般应斜向煤壁,

与煤壁垂直线成15°〜30°的夹角。

带帽点柱的支护形式比较简单，架设容易，但柱帽与顶板接触面积小，只能用于直

接顶比较完整稳定的工作面。

带帽点柱

带帽点柱的排列方式

a——三角形排列；b——矩形排列

d——排距；i——柱距；s——炮道

②悬臂支架：由单体液压支柱与被接顶梁组成，见图示。

悬臂支架分为正悬臂和倒悬臂两种。

齐梁直线柱布置

③棚子支护：由支柱与顶梁组合而成的一梁二柱或一梁三柱的支架。

按照直接顶的裂隙方向不同，棚子支护分为走向棚子和倾斜棚子两种。

走向棚子：根据顶板情况不同，分为连锁棚子和对接棚子两种。

连锁式走向棚子：根据两排棚子沿倾斜方向上下位置不同，分为上行式、下行式和

混合式(也称套棚)三种，见下图所示。

对接走向棚子：每行棚梁对接成一条直线，垂直于工作面，棚梁两端之间留有空隙。

(2)放顶步距和控顶距

采煤工作面的控顶距分为最大、最小控顶距。

最小控顶距：采煤工作面在放顶以后和下次采煤以前的宽度称为最小控顶距。

放顶步距：即每次放顶的宽度。

最大控顶距：是工作面临放顶前的宽度，它等于最小控顶距与放顶步距之和。

连锁走向棚子

a——上行式；b——下行式；c——混合式

对接棚子

(b)

最小控顶距

a——悬臂支护；b——棚子支护

1——溜子道；2——人行道；3——材料道；4——炮道

图2—11最大控顶距

（3）支柱规格的选择

坑木规格的选择：常用的坑木有红松、白松、落叶松、柞木、枫木、桦木和扬木等。

其长度一般为1.6、1.8、2.0、2.2、2.4m等几种；直径一般为100、120、

140、160、180、200mm等几种。

（2）单体液压支柱规格的选择

单体液压支柱分为内注式和外注式两种，与单体液压支柱配合支护的是金属较接顶

梁。

单体支柱的最大、最小高度计算：

L大2M大h—hl

L小WM小一s—h—h2

式中：£大、/小----支柱的最大、最小高度（mm）；

M大、"小----工作面最大、最小采高（mm）；

h---顶梁厚度（mm）；

S顶板在最大控顶处的平均最大下沉量（mm）；

h1——支柱阻力从零增到额定工作阻力时支柱的压缩量，•般可取10mm；

h2——活柱最小安全回柱行程，一般取50mm。

例：已知某采煤工作面采高最大为2.3m,最小为2.0m,最大控顶距为4m,

顶板中等稳定，支柱无插入底板现象，使用HDJA型金属较接顶梁及单体液压支柱

支护顶板。

第一步，确定顶板下沉量

因无实测数据，故采用估算法。

已知：M=2.3m,7?=4m,n=0.04"0.05,取0.04,

则S=nMR=0.04X2.3X4=0.368m

第二步，确定支柱规格

已知：M大=2.3m,h—138mm,s=0.368m,2取50mm,则

£大="大一力一力/=2300-138-10=2158mm

L小=M小一s—h—h2=2000—368—138-50=1444mm

第三步，查表。选用DZ14-30/100型支柱，其最大高度为2240mm,最小高度为

1440mm。

(4)工作面支架的支护密度

确定支护密度就是确定工作面支柱的排距和柱距，采煤工作面支架的支护密度主要

决定于顶板压力的大小和支柱的最大阻力。

顶板压力的大小，通常用支护强度来表示，所谓支护强度，就是指顶板单位面积(m

2)所需的支撑力。目前确定支护强度的办法有以下三种。

一是有本煤层临近工作面的矿压观测资料，据此来确定工作面支架的支护强度。二

是已确定本煤层的顶板分类，即已经确定本煤层的直接顶属于那一类，基本顶属于

那一级。在此情况下，可通过查表即可求得工作面的支护强度。这种方法对缓倾斜

煤层是比较可靠的。

三是估算法。当没有上述两种数据时，也可以采用估算法求得工作面的支护强度。

其计算公式如下：

p=(.4〜8)Mr(t/m2)

式中：M---采图(m)；

r顶板岩石的密度（t/m3）；

（4〜8）——为求算岩柱高度的倍数。应根据基本顶来压的强度确定，周期来压不

明显时，可取小值，周期来压强烈时应取大值。

当支护强度已知时，即可采用下式确定工作面支柱的柱距。

工_F•出（附2）

一（2〜3»困（旦）（m）

式中：I——工作面支架的柱距（m）；

P——工作面支护强度（KN/m2）；

R1、R2——最大、最小控顶距（m）；

P——支柱的最大工作阻力（KN）；

n1、n2——最大、最小控顶距时支柱的排数；

（2~3）——支柱的安全系数。

在计算支柱的柱距时，应分别按最大和最小控顶距计算，其结果应采用数小的那个。

例：某炮采工作面的采高为2.3m,采用单体液压支柱和金属较接顶梁支护。支

柱型号为DZ14-30/100型，顶梁型号为HDJA-1000型。支架布置为正悬臂齐梁直

线式布置。可弯曲刮板输送机靠帮铺设，溜子道宽1m,支柱排距Imo工作面最

大控顶距4m,最小控顶距为3m。直接顶为中等稳定，基本顶周期来压不太明显。

试确定工作面支架的柱距。

第一步，确定工作面支柱的支护强度。由于该工作面所在煤层附近工作面没有矿压

观测资料•，该煤层也没有进行顶板分类，故采用估算法确定支护强度。由于该工作

面周期来压不明显，拟按5倍的采高估算支护强度，r取2.5t/m3,则

P=5mr=5X2.3X2.5=28.75t/m2

=281.75KN/m2

第二步，按最大和最小控顶距分别计算支柱柱距。查表得支柱的最大工作阻力为

300KN,安全系数取2,则

/=_弊&_=0.53（⑸

2x281.75x4（最大控顶距时）

Z,----3-0--0-x-3----0c.5c3（w）、

2x281.75x3（最小控顶距时）

取柱距为0.5mo

(5)工作面上、下出口支架

当工作面采用可弯曲刮板输送机运煤时、为便于整体移置输送机的机头和机尾，上、

下出口处多采用走向抬棚，棚梁长3m左右，梁头交错L0~l.5m,棚梁上用木板

插严背实，如图所示。

上下出口支架

a——下出口；b——上出口

(6)放顶线处的特种支架：密集支柱、丛柱、抬棚、仓戈柱和木垛等。

(7)支柱用量

工作面支架使用量=(工作面长度一上下出口抬棚长)

X最大控顶距时的排距+柱距

(8)工作面布置图：包括平面图和两个走向剖面图。

3.支架的架设与回柱放顶

(1)支架的架设

①对支架架设的一般要求：

支架的形式、规格、质量等必须符合规程的规定；支架架设时，不能架在浮煤上,

要挖柱窝；支架要有迎山劲；随时观察顶板，认真敲帮问顶。

②单体液压支柱在使用中的要求

支柱必须站立存放，卸载手把处于“关闭”位置；加强液压油质管理；不允许在工

作面拆卸单体液压支柱；要保证达到额定初撑力；防止支柱柱体被崩坏。

（2）回柱放顶：近距离卸载与远距离卸载。

4.单体液压支柱的技术管理

（1）建立管理制度：按工作面建立单体液压支柱台帐、建立单体液压支柱专职支

护管理负责制、实行班检制、定期检查补充工作液；

（2）井下使用检查及定期检修

（3）泵站液压系统检查

（4）支柱的备用量：备用支柱应保持占工作面使用支柱总量的10%左右。

5.坚硬顶板的强制放顶

坚硬顶板管理的途径：采用高阻力支架、爆破法人工强制放顶和高压预注水弱化顶

板。

（1）高压预注水软化顶板

在采煤前向顶板打钻孔注入高压水。

注水孔的布置：单侧和双侧。

孔距：根据工作面长度和钻机能力而定。一般情况下，孔距可选择浸润半径的

3/4〜2/3；

封孔：橡胶封孔器、砂浆封孔；

钻孔的水平投影与巷道的水平夹角：一般为65°〜75°；

注水压力：一般为8〜20MPao

（2）爆破法人工强制放顶

①浅孔爆破强制放顶，见下图所示。

浅孔爆破强制放顶状况

例：某炮采工作面，煤层厚度2.0m,倾角5°,直接顶为3m厚的砂岩，采用

走向长壁采煤法，工作面长100m,全部垮落法处理采空区，工作面支架为带帽点

柱，其型号为DZ22型单体液压支柱，木柱帽，可弯曲刮板输送机运煤，靠煤帮铺

设，开帮进度为1.2m,支柱排距等于开帮进度，柱距0.6m,放顶步距2.4m,

最大控顶距6.0mo由于直接顶比较坚硬，放顶困难，除采用单排密集支柱切顶外,

再采用浅孔爆破强制放顶，即在采煤工作面向采空区顶板上打钻孔爆破强制放顶，

眼深1.8m,间距2.0m,与顶板成750角。每孔装药量为750g,爆破说明书

如下表。

强制放顶爆破说明书

②深孔爆破法强制放顶

沿切顶线边缘向顶板钻孔、平巷内钻平行工作面深孔爆破放顶、地面钻孔爆破放顶。

（3）超前深孔预爆破松动煤体或预裂顶板

在采煤工作面前方按一定间距向坚硬顶板或煤体内打钻孔进行预爆破松动，使坚硬

岩层或煤体在某区域内受到破坏，形成裂缝，达到降低顶板来压强度的目的。

2.4倾斜分层下行垮落采煤法采煤工艺特点

1.再生顶板及假顶

(1)再生顶板

(2)人工假顶：竹笆假顶、荆笆假顶、金属网假顶。

2.假顶的铺设

(1)竹笆、荆笆假顶的铺设

在上分层回柱放顶前，沿倾斜由下而上铺设竹笆假顶，见下图所示。

竹笆假顶的铺设及结构

a——铺设；b——结构尺寸

1——走向笆片；2——倾斜笆片

(2)金属网假顶的铺设

金属网的铺设方法有铺底网与挂顶网两种。

铺底网：铺单层网(网片垂直工作面煤壁)；铺双层网，可采用上下片分别垂直和

平行工作面，或两层网头互相错开。

铺底网的缺点：空顶时间长，支回临时柱工作量大；在上下顺槽铺设底网困难，如

铺网不严，下分层开采至该处时易发生冒顶，影响出口畅通。

挂顶网：网片长边平行工作面，一般采用单层网。

挂顶网的优点：及时支护破碎顶板，防止漏顶，减少冒顶，使支柱受载均匀，并可

减少刹顶、柱鞋等坑木消耗，增加网下浮煤的回收，提高煤质及假顶质量。

3.假顶下采煤工作的特点

应对悬露的假顶及时支护，减少假顶的下垂量，保持其完整性，否则就会发生假顶

破坏和漏肝冒顶事故；应采用小进度采煤，每次进度小于1.0m；为了避免破坏假

顶和发生局部冒顶，顶眼应与假顶至少保持0.5~0.6m的距离，不需仰角；采用无

密集放顶，也可以在放顶线上架设加强抬棚或斜撑支柱。

2.5炮采工作面循环组织

1.循环方式和作业形式

(1)浅进度、昼夜三循环、三班采煤、边采边准

(2)浅进度、昼夜单循环、两班采煤、一班准备

2.工序安排和劳动组织形式

(1)流水作业各工序依次进行：昼夜三循环，三班采煤、班内先采后准，其循环

作业图的形式如下图所示；

,s/SA1仪津

P777777L

------>

-----------------£4

————--•Qi)

-------♦--------

=z=z=z=Uf

炮采工作面循环作业图

(2)分段放炮，放炮与出煤交替进行：单循环、两班采煤、一班准备，其循环作

业图的形式如下图所示；

循环作业图

（3）集中打眼放炮，采支分段包干:

图，，।提屋、支柱=一移滔―一忏眼、装药

例一5一放炮——4---------回在

炮采工作面循环作业图

3.人员配备与工人出勤表

工人的配备都要按劳动效率定员，如打眼工、摧煤工、支柱工、移溜工、回柱工等。

日计划工作量

某工种出勤人数

劳动定额X定额完成系数

定额完成系数是为考虑工人多干活多得工资而设的系数，一般可取0.8~0.9o

劳动组织表

班次一班二班三班

工种

123计816248

打眼工2226

放炮工1113

摧煤工16161648

支柱工2226

看溜工44412

装车工2226

维修工2226

班长1113

合计30303090

在考虑工作面在籍人数时，应考虑替休人数和出勤率两个因素。在册人数按下式计

算：

出勤数x7/5

在册人数=

出勤率

全工作面的出勤人数确定以后，应根据三个班的需要，把工人分到三个班去，并把

人员的配备情况用劳动组织表表示出来。每日三循环，三班出煤，一般准备的劳动

组织如表所示。

4.技术经济指标

循环产量=工作面长度X采高X循环进度X煤的容重X工作面采出率

月循环数=日计划循环数X月工作日数X正规循环率

月产量=循环产量X月循环数

平均日产量二月产量+月工作日数

采煤工效率=平均日产量七日出勤人数

工作面月进度=循环进度X月循环数

工作面可采期=工作面可采储量一月产量

技术经济指标表

顺序指标名称单位指标

1煤层厚度m

2煤层倾角(°)

3煤的容重t/m3

4工作面长度m

5采高m

6循环进度m

7循环产量t

8月工作日数个

9正规循环率%

10月循环数个

11月产量t/月

12平均日产量t/日

13工作面月进度m/月

14火药消耗g/t

15雷管消耗个/t

16坑木消耗m3

17在籍人数人

18日出勤人数人

19采煤工效率t/工

20直接成本元/t

21工作面可采储量t

22工作面可采期月

2.6炮采工作面安全技术措施

1.工作面正常生产时的安全技术措施

(1)各工序进行时的重要安全技术措施

①打眼时的安全注意事项

②放炮时的安全注意事项

③摧煤时的安全注意事项

④支柱时的安全注意事项

⑤回柱放顶时的注意事项

(2)灾害处理

①灾害的种类：瓦斯、煤尘、水、火、冒顶等;

②非常仓库设置地点

③采煤工作面及矿井的安全出I」：通常用箭头表示。如：

工作面上出口一回风材料道f采区上山一总排风道一付井一地面

工作面下出口一进风溜子道一采区上山一水平运输大巷一付井一地面

④避灾路线示意图：一般只画工作面附近的巷道，如图所示。

避灾路线示意图

(5)信号发出：发现各种灾害后班组长或发现人，立即用喊话、传话或扩音电话

等各种方式，通知所有人员，按避灾路线避灾；发生冒顶事故时，人员到回风道待

避，听从指挥。

(6)处理方法：灾害发生后，立即向矿调度及有关领导汇报，清点人数，按领导

指示有组织、有措施的进行处理。

救水灾路线：要从工作面的上出口进入出事地点进行处理，规程中应写出具体路线。

救火灾路线：要从工作面的下出口进入出事地点进行处理，规程中应写出具体路线。

2.特殊条件下的开采措施

当采煤工作面处于搬迁阶段或遇到地质变化、过老巷、发生冒顶事故等特殊情况时,

为保证矿井产量及生产安全，应采取严密的安全技术措施。

(1)工作面的初采

工作面的回采巷道掘完后，要安装输送机等机电设备。如掘进时已铺设输送机，也

要加以调整，以使工作面一开始就保证“三直两平”。三直包括：“煤壁、输送机、

支柱直”三项。其中，首先是输送机要铺直铺平，才能做到煤壁与支柱直；其次，

将开切眼的支架改为适应工作面推进时的支架形式，改好后，开始落煤，并对输送

机等进行全负荷启动试车。如运转正常，工作面呈伪斜，则先采成正倾斜，而后开

始推进。这一套工作称为“初采”。

(2)工作面的末采

工作面采至停采线后，要将全部设备和支架回收干净，这项工作称为“末采”。

(3)采煤工作面在周期来压时的开采措施

周期来压时，容易造成顶板严重破碎甚至使工作面发生大冒顶。

措施：掌握周期来压规律；在来压前，要加强支架管理，增加密集支柱的数量，缩

小基本支架的距离；放顶时支好俄棚，顶板破碎时要架设木垛，并有专人观察。

(4)采煤工作面过断层

①过断层的方法

工作面内有落差大于采高的走向断层，可以断层为界，将工作面分为两段，沿断层

掘进中巷，上段工作面的煤经下段工作面运出；

对落差大的倾斜断层，则常需另掘开切眼；

对落差大致等于或小于煤厚的断层，一般使工作面平推硬过。

②过断层的措施

根据顶底板的强度、断层的情况进行挑顶或卧底；在局部区域打锚杆锚固顶板；压

注聚胺脂固化顶板；泡沫材料封闭；地质构造复杂的工作面，控制顶板要进行预测;

对于厚煤层倾斜分层开采，可调整分层采高以通过断层。

(5)采煤工作面过褶曲和火成岩

①过褶曲：对褶曲的处理方法与过断层相似；

②过火成岩：火成岩侵入有时呈岩脉、岩床状，有时呈散珠如“串珠”状。对前者

处理办法类似与过断层，若为走向或斜交时，视其范围大小，可重开切眼或缩短工

作面。若呈散珠状，则常采取超前爆破加以处理；

③过空巷

过本层老巷：采取“斜过”方式；

过穿层石门：先加固石门支架。

2.7炮采工作面冒顶的防治

1.局部冒顶事故的防治

(1)镶嵌型顶板局部冒顶事故的防治

尽可能查明是否有镶嵌型顶板结构，以便在制定作业规程和操作规程，以及选择支

架形式时，制定出有针对性的措施和作出有针对性的设计；选定能及时支护、超前

支护的支架形式；不得在无支护区工作。

(2)局部空顶(空洞)冒落冲击造成的局部冒顶事故的防治

从支护方法上采取措施防止漏顶空顶；对漏顶采取封堵措施；对已形成的空洞应采

取防冒落冲击的措施。

(3)端头冒顶事故的防治

①冒顶的原因：两巷预先潜伏着围岩变形、两巷的支护是无初撑力的支护、端头区

域是受支撑压力影响最严重的区域；

②端头冒顶的几种形式：复合顶板端头推垮型冒顶、端头大面积悬顶、断裂压垮型

冒顶、移工作面输送机机头时压垮型冒顶、端头区域空洞冒落冲击冒顶、端头区域

顶板台阶下沉冒顶；

③防治端头冒顶事故的措施：采用“十字”梁端头支护、提高支护强度、端头的局

部区域采用锚杆混合支护。

2.大型冒顶事故的防治

(1)复合型顶板条件下的冒顶事故的防治

①工作面布置时应注意的问题：要正确选择工作面的推进方向，严禁仰斜开采；工

作面下运输道不得挑复合顶掘进；开切眼采用锚杆和单体液压支柱混合支护。

②采煤工作面复合顶的安全控制：提高支柱的初撑力；初次放顶期间，沿工作面倾

斜方向，分段布置锚杆。

(2)坚硬顶板冒顶事故防治

①进行顶板观测，摸清顶板运动规律

②减少每次的放顶距离

③人工强制放顶

3.冒顶处理

1）撞楔套棚法，见下图所示;

（2）窝梁开帮，见下图所示;

（3）开绕道法。

冒顶处理

a——撞楔套棚；b——窝梁开帮（沿走向剖面）

第三章普采工作面采煤工艺技术

本章主要介绍：

（1）普采工作面的落煤、装煤和运煤，包括：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；

（2）普采工作面顶板管理，包括：概述、普采工作面支护设计、；

（3）普采工作面循环工作组织，包括：循环方式和作业形式、劳动组织、循环图

表