采煤方法与采煤工艺

采煤方法与采煤工艺授课课件主要内容第一节采煤方法概述第二节采煤工艺第三节采煤任务面循环任务组织第四节采煤方法第五节采煤系统分析第一节采煤方法概述采煤方法概念回采任务—在采煤任务面内，为采取煤炭所进展的各项任务。根本工序：破煤、装煤、运煤、支护和采空区处置。采煤工艺—在采煤任务面内，按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合。采煤系统—回采巷道的掘进和回采任务之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置关系。采煤方法—是采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间和空间上的配合。两者之间相互影响相互制约。采煤方法分类采煤方法分为：露天开采和井工开采。井工开采可分为：柱式体系和壁式体系两种。壁式体系采煤法壁式体系采煤法普通以长壁任务面采煤为主要特征，是目前我国运用最普遍的一种采煤方法，其产量约占到国有重点煤矿产量的95%以上。

采煤方法分类壁式采煤法的特点：任务面的两端至少各布置一条回采巷道，用于通风和运输。任务面长度普通80-250米，目前国内最长400米。随着任务面的推进及时处置采空区，普通采取全部垮落法管理顶板任务面通风情况良好。壁式体系采煤法的类型按采煤工艺分类：爆破采煤法、普通机械化采煤法、综合机械化采煤法按采空区处置方法分:

全部垮落采煤法、煤柱支撑(刀柱)采煤法、充填采煤法按任务面布置和推进方向分:走向长壁采煤法、倾斜长壁采煤法〔俯斜，仰斜〕采煤方法分类柱式体系采煤法柱式体系采煤法又称为短壁体系采煤法，是以房、柱间隔采煤为主要特征，常见的有巷柱式、房式、房柱式采煤法。现代短壁机械化开采技术的胜利运用，逐渐引起大家的关注。采煤方法分类采煤方法分类柱式采煤法的特点：任务面长度较短，普通10-30m,任务面数目较多。需求开掘大量的巷道，掘进率高。普通没有处置采空区工序。任务面通风条件较差，采出率低。程度分层采煤方法旱采水采壁式体系柱式体系柱式体系单一长壁放顶煤整层开采斜切分层程度分段放顶煤倾斜分层掩护支架分层开采整层开采整层开采房式房柱式倾斜短壁式走向短壁式走向长壁倾斜长壁走向长壁倾斜长壁下行垮落上行充填垮落刀柱采煤方法分类选择采煤方法的原那么1、技术先进2、经济合理3、消费平安以上三个根本原那么是亲密联络、相互制约，在选择时该当综合思索。采煤方法选择煤层倾角、厚度矿井瓦斯等级煤层及围岩特性煤层地质构造煤层水文地质条件煤层自燃发火倾向性地质要素技术开展及配备程度矿井管理程度工人掌握先进技术的程度影响采煤方法选择的要素地温、地压煤尘的爆炸危险性长壁采煤任务面的工艺方式：炮采：爆破落煤、人工装煤、机械化运煤、单体支架支护。普采：采煤机落煤装煤、机械化运煤、单体支架支护。综采：破、装、运、支、处等主要工序全部采用机械化延续作业。

第二节采煤工艺三种采煤工艺：①爆破采煤工艺方式解放后至60年代初为主②普通机械化采煤工艺方式60年代初至70年代中期为主③综合机械化采煤工艺方式70年代中期以后为主长壁采煤法的采煤工艺炮采工艺工艺过程：打眼、放炮落煤和装煤、人工装煤、刮板保送机运煤、移置保送机、人工支架和回柱放顶等主要工序。炮采工艺一、爆破落煤爆破落煤由打眼、装药、填炮泥、联炮线及放炮等工序组成。炮眼布置：单排眼双排眼三排眼二、装煤与运煤1〕、爆破装煤：爆破后刮板保送机贴近煤壁，利于装煤。2〕、人工装煤：人工攉煤。3〕、机械装煤：在保送机煤壁侧装有铲煤板。炮眼布置图a—单排眼b—对眼c—三角眼d—三花眼e—五花眼炮采工艺炮采工艺三、任务面支护主要采用金属支柱和铰接顶梁支护，单体液压支柱。主要有两种：正悬臂齐梁直线柱〔图a〕和正悬臂错梁三角柱〔图b〕普采工艺工艺过程：采煤机破煤装煤——刮板保送机运煤——单体支柱加金属顶梁支护破煤和运煤滚筒采煤机：单滚筒、双滚筒采煤机构造：截割部、牵引部、动力部、辅助安装牵引方式：机械牵引、液压牵引、电牵引〔传动〕钢丝绳、有链牵引、无链牵引〔行走〕

普采工艺采煤机割煤方式：单向割煤，往返进一刀；双向割煤，往返进两刀；“∞〞字形割煤、往返一刀采煤机简介：〔1〕滚筒采煤机构造滚筒采煤机主要由：截煤部、牵引部、电动机及辅助安装组成。它的类型较多，分为单滚筒和双滚筒两种。A.单滚筒采煤机：功率小、消费才干低，适用于采高不大的中厚煤层。采煤机简介：B.双滚筒采煤机：功率较大、消费才干大、牵引速度高，适用于采高较大的中厚煤层。外形如以下图所示：采煤机简介：双滚筒采煤机普通是综采任务面主要采煤机械。滚筒式采煤机的截割部滚筒和截齿，如下图。采煤机简介：刨煤机刨煤机是根据刨削原理任务的浅截深(一次刨深在50～100mm)采煤机。刨煤机组：由刨煤机、可弯曲刮板保送机、液压推安装和电气控制等部分组成。在我国运用较少。普采工艺任务面运煤：普通采用刮板保送机运煤。每隔6m设一个液压千斤顶，机头机尾各3个。弯曲段长度15m。

普采工艺任务面支护：支架布置方式：带帽点柱、单体液压支柱或磨擦式金属支柱与铰接顶梁组成的悬臂支架。按悬臂顶梁与支柱的关系分为正悬梁和倒悬梁两种；按梁的陈列特点分为齐梁式和错梁式两种，为了行人和工人作业方便，任务面支柱普通排成直线状。普采工艺单体支架正悬臂与倒悬臂布置支架齐梁式和错梁式布置普采工艺控顶距：当任务面推进一次或二次之后，任务空间到达允许的最大宽度，即最大控顶距。及时回柱放顶，使任务空间只保管回采任务所需求的最小宽度，即最小控顶距。最大控顶距与最小控顶距之差即为放顶步距。普采工艺采空区处置：全部垮落法全部充填法部分充填法缓慢下沉法煤柱支撑法

综采工艺综采历史：自1974年从国外引进50套综采设备和78年引进的100套综采设备开场，至今已有30多年的历史。开展阅历：经过了探求起步、引进提高、仿制创新、国产与引进并重、自主消费五个阶段。

综采工艺综采产量：七十年代综采面大致为20万吨/年-面左右八十年代综采面大致为100万吨/年-面左右2005年兖州东滩矿综采面消费了753万吨/年-面2005年神东上湾矿综采面消费了1145万吨/年-面〔神东矿区目前有10个超千万吨的综采面，实现了一井、一面、平安、高效的消费目的，其中有2个超2千万吨的综采面。〕

综采工艺综采现状：初步统计，全国已建成年产120万吨以上的大型现代化煤矿434处，核定才干12.63亿吨，占总核定才干的50.62%；其中建成了年消费才干超1000万吨的特大型煤矿25处，核定消费才干3.4亿吨。我国的平安高效矿井采煤机械化程度到达90%以上，综采程度到达85%以上，井工矿原煤全员工效到达106.34t/工；回采工效540.29t/工。综采工艺综采参数：综采面长150m—400m采煤机最大功率达2000kW，刮板保送机最大功率达3*1000kW，液压支架普通＞20t/架。工艺过程：采煤机破煤装煤——刮板保送机运煤——液压支架支护顶板综采任务面主要设备液压支架双滚筒采煤机刮板运输机桥式转载机胶带保送机34综采任务面走向长壁回采工艺图倾斜长壁综采任务面采煤工艺液压综采任务面总布置图综采工艺采煤机的割煤方式：往返一次割两刀、往返一次割一刀液压支架类型：支撑式支架、掩护式支架、支撑掩护式支架液压支架的移架方式单架依次顺序式；分组间隔交错式；成组整体依次顺序式。综采工艺综采任务面工序配合方式：综采面主要工序有三个：割煤、移架、推移保送机，按照不同顺序有两种配合方式，即及时支护方式和滞后支护方式。循环组织循环作业：指采煤任务面周而复始地完成落煤、装煤、运煤、支护和采空区处置等工序的一种作业方式。循环标志：回柱放顶〔炮采、普采〕移架〔综采〕正规循环：在规定叫间内，按既定的工艺方式，保质保量平安地完成一个循环的全部工序和任务量，并坚持周而复始地进展采煤任务的一种作业方法。正规循环作业用循环图表来表示。循环组织的主要内容1、循环方式循环方式是循环进度和昼夜循环次数的总称。环进度：每完成一个循环任务面煤壁向前推进的间隔。炮采0.8-1.2m普采、综采0.6-1.0m。2、作业方式：一昼夜内采煤班与预备班在时间上的配合方式。三八制四六制3、采煤任务面循环作业图表循环图表包括循环作业图、工人出勤表和技术经济目的表三项主要内容。循环作业图工人出勤表技术经济目的表薄及中厚煤层单一长壁采煤法走向长壁采煤法：任务面沿倾向布置，沿煤层走向推进。适用于采区式巷道布置。倾斜长壁采煤法：任务面沿走向布置，沿煤层倾向推进。任务面自下而上推进时称为仰斜长壁，任务面自上而下推进时称为俯斜长壁。适用于盘区式和带区式巷道布置。薄及中厚煤层单一长壁采煤法长壁采煤法表示图〔a〕走向长壁；(b〕倾斜长壁〔仰斜〕；〔c〕倾斜长壁〔俯斜〕1、2—区段运输、回风平巷；3—采煤任务面；4，5—分带运输、回风斜巷单一煤层走向长壁采煤法采区巷道布置消费系统1〕运煤系统2〕运料排矸系统3〕通风系统4〕供电系统5〕压气及平安用水系统单一煤层走向长壁采煤法适用条件：近程度、缓斜、倾斜煤层；薄及中厚煤层；地质构造简单，瓦斯涌出量小。单一煤层倾斜长壁采煤法巷道布置单一煤层倾向长壁采煤法〔一〕仰斜开采与俯斜开采1、仰斜开采：采面沿倾斜从下向上推进采煤。特点：1〕水自流入采空区；2〕煤壁稳定性差；3〕顶板稳定性差，临界角8左右；4〕当时，采煤机偏离煤壁，保送机易断链；当时，采煤机不稳定，易翻倒。措施：保送机设下部三角架，调平。适用：顶板稳定，煤质较硬；顶板淋水大；煤易自燃需注浆；单一煤层倾向长壁采煤法2、俯斜开采：采面沿倾斜自上向下推进采煤。特点：1〕水流入采面，任务条件差；2〕顶板相对稳定；3〕煤壁相对稳定，但装煤效果变差；4〕机组不稳定，易掉道。适用：煤厚，倾角大，煤松软易片帮，瓦斯大。当5仰斜与俯斜相结合的方式。单一煤层倾向长壁采煤法评价〔二〕倾斜长壁采煤法优点：1〕巷道布置简单，巷道掘进及维护费低，投产快。2〕运输系统简单，占用设备少。3〕回采巷道沿煤掘进，易固定方向，采面可等长布置，利于消费管理。4〕通风系统简单，风路短，通风构筑物少。5〕

对某些地质条件的顺应性强。6〕

技术经济效益显著，采面单产添加，巷道掘进率降低，采出率添加，工效提高。单一煤层倾向长壁采煤法评价倾斜长壁采煤法缺陷：〔1〕长间隔倾斜巷道辅运和行人困难；〔2〕当前采掘运机械设备不完全顺应倾斜长壁的要求；〔3〕大巷装车点多，可设带区，共用一个煤仓。〔4〕下行回风—留意监测。适用条件：适用于倾角在12°以下煤层，采取措施后最大可到达17°。厚煤层采煤方法厚煤层采煤方法：分层开采一次采全厚

放顶煤开采大采高厚煤层采煤方法—分层开采厚煤层分层间开采顺序：下行式和上行式顶板管理：下行式——全部垮落法上行式——全部充填法人工假顶：金属网假顶、塑料网假顶再生顶板〔4-6个月〕厚煤层采煤方法—大采高神东公司补连塔矿2003年大采高任务面年产原煤924万t，采高4.5-4.8m;神东公司上湾矿2004年大采高任务面年产原煤1075万t，实践采高到达5.4m；晋城煤业集团2021年5月24日胜利研制支护高度最高的7.6米矿井用液压支架。焦煤集团2021年12月13日赵固二矿11050任务面成为焦煤集团首个6.5米大采高综采任务面，而且创下河南煤矿井下采高、支架支撑高度最高记录。晋煤煤业集团2021年9月13日胜利研制出世界上支撑高度最高的8.2米大采高综采液压支架。特点：1、采高：3.56.0m2、设备大功率、高强度、高可靠性机电一体化设备厚煤层采煤方法—大采高大采高液压支架厚煤层采煤方法—大采高1〕初采高度较小，普通为3.5m左右；直接顶初次垮落后采至全高。2〕控制煤壁片帮—关键；3〕支架防滑，防倒；4〕端头支护及超前支护比普通综采更重要；5〕一次采全厚比分层开采具有很多优点。大采高采煤法工艺特点控制煤壁片帮①带压移架，用第一护帮板暂时支护顶板，第二段护帮板支撑煤壁②加快任务面推进速度；③用快硬膨胀水泥尼龙绳等锚杆加固煤壁；④在地质条件允许时，俯采；⑤提高支架的初撑力。大采高采煤法工艺特点支架防倒、防滑(1)任务面呈伪斜推进(2)任务面由下而上单向推移保送机(3)及时调整液压支架位置(4)严厉控制采高(5)锚固任务面排头、排尾液压支架(6)倾角大于10°时，每10架液压支架增设一个斜拉防倒千斤顶，当倾角大于20°时，每5架支架增设一个防倒千斤顶。大采高采煤法工艺特点优点：任务面产量和效率大幅度提高；回采巷道的掘进量比分层减少了一半；减少了假顶的铺设；减少了综采设备搬迁次数，节省搬迁费用，添加了消费时间；设备投资比分层综采大，其综合经济效益明显高于分层综采；提高了资源的采出率。大采高采煤法的评价不利要素：采高越大，支架分量越大，如采高4.5m，每架支架重约17.5t；采高5m时，那么为22t。采煤机、保送机分量也将增大。适用条件：地质构造简单、煤层厚度3.5——6.0m、赋存稳定、倾角小于12°和顶板较稳定的煤层。大采高采煤法评价厚煤层采煤方法—放顶煤开采放顶煤采煤法：是在厚煤层中，沿煤层底部布置一个采高2——3m的长壁回采任务面，用常规方法进展回采，利用矿山压力将任务面顶部煤层在任务面推进过后破碎冒落，并将冒落顶煤予以回收的一种采煤方法。厚煤层采煤方法—放顶煤开采放顶煤采煤法类型按机械化程度和运用的支护设备不同：综采放顶煤简易放顶煤(滑移顶梁支架铺顶网、单体支柱∏型梁铺顶网)厚煤层采煤方法—放顶煤开采放顶煤采煤法类型按照赋存条件和采煤工艺：一次采全厚放顶煤〔6-12m厚煤层〕预采顶分层网下放顶煤〔12-20m左右，直接顶坚硬或高瓦斯〕倾斜分段放顶煤〔20m以上〕厚煤层采煤方法—放顶煤开采放顶煤支架类型单保送机高位放顶煤液压支架双保送机中位放顶煤液压支架双保送机低位放顶煤液压支架低位放顶煤支架放煤效果好厚煤层采煤方法—放顶煤开采放顶煤工艺割煤——移架——推前溜——移后溜——放煤。放顶煤采煤法特点：简化巷道布置，减少巷道掘进任务量；提高采煤工效，降低吨煤消费费用；经济效益显著；对煤层厚度变化和地质条件顺应性强；采出率低、粉尘大、自然发火瓦斯积聚隐患较大。放顶煤开采顶煤冒放性的研讨顶煤冒放性：顶煤冒放性是顶煤本身冒落和放出及其难易程度的度量，亦即顶部煤体可冒性和可放性的总和。影响顶煤冒放性的几个要素：开采深度、煤层厚度、煤层强度、夹矸、顶板岩