采矿学第二章长壁垮落采煤法采煤工艺

采矿学电子教案中国矿业大学矿业工程学院主讲：屠世浩教授第二章长壁垮落采煤法采煤工艺第一节爆破采煤工艺第二节普采工艺方式第三节综采工艺方式第四节大倾角综采工艺特点第五节大采高综采工艺特点第六节薄煤层综采工艺特点采煤工艺类型主要分为三种：〔1〕爆破采煤工艺——炮采〔2〕普通机械化采煤工艺——普采〔3〕综合机械化采煤工艺——综采一、爆破落煤二、装煤与运煤三、支护四、推移保送机五、处置采空区六、劳动组织七、循环作业方式八、循环作业图表九、炮采任务面的根本点十、炮采工艺的特点第一节爆破采煤工艺炮采工艺方式：长壁任务面用爆破方法落煤和装煤、人工装煤、保送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺。工艺过程包括：打眼、放炮落煤和装煤、人工装煤、保送机运煤、移保送机、支护和回柱放顶等工序。炮眼装药构造图打眼、装药、封炮泥、联炮线、放炮等工序。工序要求：保证任务面进度、不留顶煤和底煤、不破坏顶板、不崩倒和损坏支柱、尽量降低炸药和雷管耗费、提高装煤效率、有利于防止煤尘和瓦斯爆炸。1、炮眼布置炮眼排数:取决于煤层的厚度和硬度。煤电钻打眼，1~3排布置、深度为1.0~1.5m。一、爆破落煤炮眼布置方式及适用条件炮眼布置方式适用条件单排眼一般用于薄煤层或煤质软、节理发育的煤层。双排眼有对眼、三花眼及三角眼等，一般适用于采高较小的中厚煤层。煤质中硬时可用对眼，煤质软时可用三花眼，煤层上部煤质软或顶板较破碎时可用三角眼。三排眼又称五花眼，用于煤质坚硬或采高较大的中厚煤层。炮眼布置炮眼深度要与顶梁长度相匹配。炮眼深度普通有：0.8、1.0、1.2m三种，由顶梁长度和炮眼角度确定。普通运用1.21.5m的钎杆。2、炮眼的深度与煤壁的程度夹角普通为5080。软煤取大值，硬煤取小值。剖面上以不破坏顶底板为原那么：顶眼仰角510底眼俯角10203、炮眼角度〔1〕钻眼设备：煤电钻、麻花钎子〔2〕炸药与装药量：炸药矿用硝氨炸药，药量150600g之间。4、钻眼、装药串联联线、电雷管引爆、起爆器起爆。毫秒爆破技术：添加了自在面，提高了爆破效率；爆破产生的波相互关扰，有利于减少顶板震动；130ms内全部起爆，防止引爆瓦斯。延期起爆顺序：底眼→中间眼→顶眼。一次爆破数量受保送机才干、顶板情况、瓦斯含量等制约。5、联线与起爆装煤：爆破可装煤30%以上，刮板保送机的铲煤板可装部分余煤，其它为人工装煤。运煤：可弯曲刮板保送机、溜槽或自溜。二、装煤与运煤可提高爆破装煤效率的挪动挡煤安装1—切顶墩柱；2—单体液压支柱；3—推溜千斤顶；4—挡煤板；5—挡煤板底座；6—铲煤板；7—支撑杆柔性挡煤板1—胶带挡煤板；2—铁护板；3—铲煤板；4—刮板保送机；5—操作阀；6—千斤顶；7—切顶墩柱点柱、单体液压支柱+金属铰接顶梁或长钢梁正悬臂齐梁直线线柱正悬臂错梁三角柱控顶排数：34排、35排特种支护：丛柱、密集、木垛、斜撑三、支护丛柱、密集、木垛、斜撑推移千斤顶：正常段6m一个，机头机尾各三个。四、推移保送机垮落法：回柱撤除支护，让顶板垮落。顺序为：由下向上；由采空区侧向煤壁侧；近程度煤层回柱可以分段。五、处置采空区专业工种：钻眼放炮、装药、机电维修综合工种：装煤、支柱、回柱放顶专业工种普通在全任务面长度内任务;综合工种普通在任务面的一段长度内任务。六、劳动组织作业方式—采煤任务面一昼夜内采煤班和准备班的配合方式。预备班任务—回柱、检修刮板保送机、挪动平巷运输设备、两巷超前支护、加强支护。两采一准、两班半采煤，半班预备、四班交叉等。七、循环作业方式规程中要有：循环作业图表劳动组织表技术经济目的表八、循环作业图表炮采任务面循环作业图面长160m，采用分段追机作业方式，各工种在同一段内平行作业，完成采煤、支柱和移保送机等工序后，再进入下一段，每换一次任务地点需添加20~23min辅助时间，每段约40~60m。爆破煤壁平直不留底煤不破坏顶板不崩倒支柱不把煤崩到保送机外侧尽能够爆破装煤敲帮问顶，去除危石，处置瞎炮后，再支护，其后进入装煤。九、炮采任务面的根本点机械化程度低；劳动强度大；产量和效率低；平安隐患多；但对地质条件顺应性强，多用于残煤、边角煤开采，运用越来越少。十、炮采工艺的特点第二节普采工艺方式一、设备及布置二、采煤机的割煤方式三、采煤机进刀方式四、人工开切口五、普采循环作业图六、普采工艺根本要点普采工艺方式—用采煤机破煤和装煤、刮板保送机运煤、单体支柱支护顶板的采煤工艺。运煤、支护、回柱放顶与炮采一样。区别是用采煤机完成落煤和装煤。一、设备及布置1—MXP-240型采煤机；2—SGB-630/150可弯曲刮板保送机；3—DZ-22单体液压支柱；4—HDJA-1000铰接顶梁；5—推移保送机千斤顶；6—运输平巷中的保送机。二、采煤机的割煤方式1、双向割煤前滚筒割顶煤、后滚筒割底煤，挂顶梁〔打暂时支柱〕，清理浮煤，推移保送机，支柱，到上端头，完成进刀后，前往反复上述过程，采煤机往返一次煤壁推进两个截深。2、单向割煤单滚筒采煤机，滚筒直径小于采高时，上行割顶煤，挂顶梁，到上端头后，反向、调整滚筒位置，下行割底煤，清理浮煤，滞后一定间隔推移保送机，支柱，采煤机往返一次煤壁推进一个截深。三、采煤机进刀方式1、普采任务面双滚筒采煤机端头斜切进刀2、单滚筒采煤机端头斜切进刀双滚筒采煤机普采任务面大多不开人工切口，当任务面两巷尺寸小，刮板保送机机头和机尾不能伸入巷道中时需开23m长的切口；单滚筒采煤机普采任务面由于滚筒和采煤机位置关系，必需开切口。靠滚筒侧切口长23m，背滚筒侧切口长610m。目前已很少运用单滚筒采煤机。四、人工开切口五、普采循环作业图三班采煤边采边准，双向割煤，三五排控顶，日进六刀。加强机道支护，防止机道冒顶预掏梁窝，暂时支护；提高初撑力和支护强度；破碎顶板或网下用成对π型钢梁，交替前移。加强放顶线支护的稳定性斜撑、木垛、双排柱、丛柱加强端头维护双钩双楔梁，抬棚；四对八梁；四对八梁，十字铰接顶梁。目前国内运用越来越少，逐渐被综采所取代。六、普采工艺根本要点端头支护，双钩双楔梁4—保送机;6—木垛;7—双钩双楔梁;8—绞车3m端头支护，四对八梁2—抬棚长梁;4—保送机端头支护，四对八梁，十字铰接顶梁1—根本支架;2—抬棚长梁;3—转载机;4—保送机;5—十字铰接顶梁;第三节综采工艺方式一、采煤机割煤方式二、采煤机进刀方式三、液压支架移架方式四、综采任务面循环图表五、综采任务面端头支护1—采煤机；

2—刮板保送机；

3—液压支架；

4—下端头支架；

5—上端头支架；

6—转载机；

7—可伸缩胶带保送机；

8—配电箱；

9—挪动变电站；

10—设备列车；

11—泵站；

12—喷雾泵站；

13—绞车；

14—集中控制台1〕单向割煤，往返一次进一刀采煤机前滚筒割顶煤，后滚筒底煤→移架〔滞后采煤机23架以远〕到任务面端头→采煤机反向清理浮煤→推移刮板保送机〔滞后采煤机1535m〕到另一端。适用条件：煤层倾角大，支架和刮板保送机易下滑，采煤机上行割煤困难；采煤机装煤效果差，需单独安排装煤行程。一、采煤机割煤方式2〕双向割煤，往返一次进二刀采煤机前滚筒割顶煤，后滚筒底煤→移架〔滞后采煤机23架以远〕→推移保送机〔滞后采煤机1535m〕到一端后完成进刀后，反向反复上述过程，往返一次进二刀。3〕两种采煤方式的优缺陷和适用条件目前国内综采面大多采用双向割煤方式。双向割煤采煤机防止了一个空行过程，效率高。单向割煤工序之间相互关扰少，进刀过程采煤机等待时间少，割煤牵引速度快和空载装煤效率高，机道浮煤少，底板平整，推移保送机阻力小，能保证采煤机的进尺，有利于任务面的顶板管理；在大倾角任务面吨煤能耗少，有利于防止任务面保送机等设备的下滑，在粉尘较大的任务面采煤机司机、移架工吸尘量少，工人作业环境好等。实例：峰峰万年矿煤层硬度f=35、倾角1626、采高3.63.8m，面长150m。采用AM-500采煤机、SGB-764/264保送机、ZY4000-18/38支架。单向割煤与双向割煤相比：①实测采煤机上行割煤速度1.25m/min，下行割煤速度4.3m/min，上行空返速度3.5m/min，单向割煤6575min/刀，双向割煤8090min/刀；②单向割煤自下向上推保送机，防止了保送机下滑；③单向割煤比双向割煤能耗降低10%；④双向割煤循环产量650t，单向割煤循环产量670t；⑤单向割煤煤壁片帮明显减少。部分高产高效矿井综采面作业方式分布割煤方式及其比例割煤方式比例/%双向割煤，端头斜切92.5单向割煤，端头斜切7.5主要用斜切进刀方式，细分为：(1)端部斜切进刀：不留三角煤端部斜切进刀留三角煤端部斜切进刀(2)中部斜切进刀二、采煤机进刀方式

不留三角煤端部斜切进刀留三角煤端部斜切进刀中部斜切进刀移架方式：单架依次顺序式分组交错式成组整体顺序式三、液压支架移架方式支架沿采煤机牵引方向依次一架一架前移，挪动步距等于截深，支架移成一条直线。操作简单，易保证移架质量，对不稳定顶板顺应性好。1、单架依次顺序式移架2、分组间隔交错式移架支架分组，每组35架，组内顺序前移，组间平行作业。移架快，支架不易对齐，要求顶板较稳定。3、液压支架成组整体顺序式移架支架分组，每组23架。组内联动，整体移架，一组一组的顺序前移。移架快，空顶面积大，要求顶板稳定、底板平整。可采用：四六制，三采一准三八制，二采一准两班半采煤，半班预备例如：两班半采煤，半班预备，双向割煤，日进7刀。四、综采任务面循环图表综采任务面循环图1、单体支柱加长钢梁组成的迈步抬棚顺应性强，但支设费工费时。2、自移式端头支架移架速度快，要求平巷顶底板平整。3、用任务面液压支架支护端头需进展专门改造。五、综采任务面端头支护端头支架ZT24000/23/50巷道超前液压支架整架图王庄煤矿ZDWX-07型侧向自移式端头液压支架表示图一、刮板保送机二、液压支架的防倒防滑第四节大倾角综采工艺特点倾角加大后，必需有采煤机、支架、刮板保送机防滑防倒措施。

一、刮板保送机1、下滑的缘由重力缘由；推移保送机不当，从一点多次推；浮煤进入保送机底槽；支架带动保送机下滑。防止煤进入底槽；任务面调成伪斜；从任务面下端向上顺序移保送机；推移保送机时，用支柱顶住机头，拉紧机尾；设保送机防滑千斤顶；防止支架下滑。2、防止保送机下滑的措施1、倾角加大后的问题支架下滑，下滑力大于摩擦力支架倾倒，力矩不平衡2、防倒防滑措施任务面调斜；由下向上移架；留设防滑平台；防止保送机下滑；坚持排头支架的稳定性；间隔移架；支架宜成组布置，有利于加强支架组稳定性。二、液压支架的防倒防滑伪斜布置控制保送机下滑一、大采高综采设备要求二、煤帮及顶板管理主要措施第五节大采高综采工艺特点大采高一次采全厚综采技术是我国厚煤层高效开采的重要开展方向，主要开展趋势：采高继续增大，由最初的3.5m到如今的6.5m~7m左右，大采高综采技术的运用范围进一步扩展；由赋存构造相对简单的矿区向构造复杂的矿区推行。一、大采高综采设备要求1〕采用长摇臂采煤机，并具有足够的卧底量；煤机具有调斜功能，以顺应任务面地质条件的变化。3〕任务面采落煤块度大，采煤机和保送机应有大块煤的机械破碎配备。4〕大采高液压支架应具有良好的横向与纵向稳定性和接受偏载的才干；构造和性能应具有较好的防片帮才干，初撑力大、伸缩或折叠式前探梁对端面顶板及时支护；可伸缩护帮板应能平移至顶梁端部以外，且具有足够的护帮面积和护帮阻力。5〕大采高任务面矿压显现剧烈，支架应具有较大的支护强度和本身强度。二、煤帮及顶板管理主要措施1〕加快推进速度，降低矿压对煤壁影响，防止煤壁片帮。2〕带压擦顶移架，减少对顶板的破坏。3〕割煤后及时运用伸缩梁和护帮板支护顶帮。4〕制定煤壁加固技术应急预案。如利用“马丽散〞煤壁加固等。5〕对支架位态实施监测，掌握液压支架任务形状。6〕在易片帮、掉顶区域，保证煤机经过高度的前提下适当降低采高，使支架可以支护到煤帮，防止掉下的矸石从支架前方掉落到任务面保送机中。例如：晋城寺河矿，采用引进S1500电牵引采煤机，最大采高可达5.2m，两柱掩护式支架，支架高度：2.55m~5.5m、DBT公司刮板保送机、转载机、破碎机，运输才干均在2500t/h以上，平均日产1万t以上。神东补连塔煤矿煤层平均厚7.15m，平均采高6.1m，采用艾柯夫公司SL1000型采煤机，郑州煤机厂两柱掩护式ZY10800/28/63，DBT公司消费的刮板保送机，保送才干为4200t/h，年产达1000万t以上。一、薄煤层滚筒采煤机综采工艺特点二、薄煤层刨煤机综采工艺特点三、薄煤层螺旋钻采煤工艺特点第六节薄煤层综采工艺特点一、薄煤层滚筒采煤机综采工艺特点采高低，要有足够的过煤和过机空间高度，要求采煤机机身矮，有足够的功率；采煤机机身尽能够短，以顺应煤层的起伏变化；有较强破岩过地质构造才干；三机配套设备要求构造简单、可靠，便于维护和安装；尽能够实现割煤、移架、推移保送机的远间隔控制。我国几种主要薄煤层滚筒采煤机的技术参数我国几种主要薄煤层滚筒采煤机的技术参数型号BM-1005MG200-BMG344-PWDMG250-BWMG200/450-BWDMG250/550-BWD采高范围/m0.75～1.31.0～1.80.9～1.60.85～1.51.0～1.71.0～1.7滚筒直径/mm750,8001000,1250900,1000,1250,1400850,10001000,1250,14001000,1250,1400截深/mm600800800800800800机身布置方式骑