煤矿开采技术与安全(矿长)

煤矿开采技术华道uadaoyou@126.com几个问题煤矿开采技术哲学思维煤矿开采设计原理应用煤矿开采技术安全保障煤矿开采技术经济分析一、矿井开采技术与生产系统分析

二、煤矿开采技术与安全要求

三、煤矿开采技术体系构建与内容

四、四川煤矿开采技术与安全发展现状

（最新的技术要求和技术发展趋势）概述煤矿开采技术主要内容矿井开采技术条件矿井开拓准备方式采煤方法生产技术管理采动损害治理绿色开采智能矿山矿井开采技术条件及影响分析地层与构造特征煤层赋存条件矿井灾害因素其他矿井开拓开拓方式井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。在某一井田范围内，按井巷的作用和服务范围，可将矿井井巷分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。为井田开拓而开掘的基本巷道称为开拓巷道，即为全矿井、开采水平或若干采区服务的井巷，如主井、副井、井底车场、主石门、运输大巷、回风大巷、回风石门、风井等。开拓巷道是从地表进入采（盘、带）区的通道。用开拓巷道建立的矿井运输、提升、通风、排水及动力供应等生产系统,称为开拓系统。开拓巷道在井田内的布置方式称为井田开拓方式。因此，矿井开拓的定义域是从地表进入采（盘、带）区的通道及其服务的范围。

井田开拓方式的分类

1.按井筒形式2.按阶段内布置方式3.井筒形式+开采水平+阶段内布置方式4.其他

讨论与分析

开拓方式解决的主要问题

四川小煤矿常见的开拓问题采（带）区准备方法为准备采（盘、带）区而掘进的巷道，称为准备巷道。如采（盘）区上山、下山、车场、区段集中巷、区段石门、采（盘、带）区硐室（煤仓、绞车房、变电所）等。准备巷道是在采（盘、带）区范围内，从已开掘好的开拓巷道起，通达区段（分带）的通路，这些巷道在一定时期内为采（盘、带）区服务。

准备巷道的主要作用是准备新采区以构成采（盘、带）区的生产系统。准备巷道的布置方式称为准备方式。准备方式的定义域为采（盘、带）区。巷道系统巷道掘进顺序：生产系统：1、单一煤层上山采区

巷道准备方式2、共用采区上山巷道准备方式

3、单一煤层条带式准备方式

进风斜巷：瓦斯、煤尘回风斜巷4、联合布置条带准备方式采煤方法

采煤工艺是采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间、空间上的相互配合。

回采巷道是形成采煤工作面及为其服务的巷道。如开切眼、工作面运输巷、工作面回风巷等。回采巷道的作用主要是切割出新的采煤工作面并进行生产。因此，采煤方法的定义域在区段（分带）。

采煤方法是采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上空间上的相互配合。采煤方法分类（一）壁式体系采煤法

壁式体系采煤法一般以长壁工作面采煤为主要特征，是目前我国应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。（1）在采煤工作面的两端各至少布置一条巷道，构成完整的生产系统。（2）采煤工作面长度较长，一般在80～250m以上。（3）采煤工作面可分别采用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破煤和装煤，用与工作面煤壁平行铺设的可弯曲刮板输送机运煤，用自移液压支架或单体液压支柱与铰接顶梁组成的单体支架支护采煤工作面工作空间，用全部垮落法或充填法处理采空区。（4）随着采煤工作面不断向前推进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈。2.壁式体系采煤法的类型（1）根据开采技术条件煤层按倾角分类：近水平煤层α<8°近水平煤层采煤法缓倾斜煤层8°~25°缓倾斜煤层采煤法倾斜煤层25°~45°倾斜煤层采煤法急倾斜煤层α>45°急倾斜煤层采煤法（2）根据开采技术条件煤层按厚度分类：薄煤层M<1.3

中厚煤层1.3~3.5

厚煤层M>3.5分层开采整层开采厚煤层采煤法薄及中厚煤层采煤法(3)按采煤工艺分：

爆破采煤法普通机械化采煤法综合机械化采煤法(4)按采空区处理方法分:

全部垮落采煤法煤柱支撑(刀柱)采煤法充填采煤法(5)按工作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）采煤工艺—采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。三种工艺：爆破采煤工艺方式（炮采工艺方式）解放后至60年代初普通机械化采煤工艺方式60年代初至70年代中期综合机械化采煤工艺方式70年代中期以来爆破采煤工艺，简称“炮采”，其特点是爆破落煤，爆破及人工装煤，机械化运煤，用单体支柱支护工作空间顶板。普通机械化采煤，简称“普采”，其特点是用采煤机同时完成落煤和装煤工序，而运煤、顶板支护和采空区处理与炮采工艺基本相同。综合机械化采煤工艺，简称“综采”，即破、装、运、支、处五个生产工序全部实现机械化，因此综采是目前最先进的采煤工艺。炮采工艺方式：长壁工作面用爆破方法破煤、爆破及人工装煤、刮板输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺。炮采工艺标志是爆破破煤。爆破采煤工艺一、爆破落煤钻眼、装药、封炮泥、联炮线、放炮等工序钻眼爆破效果影响后续工序的工作量、工作难度和安全。爆破落煤技术要求：保证规定进度、工作面平直、不留顶煤和底煤，不破坏顶板，不崩倒支柱和不崩翻工作面输送机，崩落煤炭高度和块度适中，尽量降低电雷管和炸药消耗。根据爆破落煤所用电雷管不同，可分为：瞬发雷管爆破毫秒雷管爆破（也称微差爆破）（一）瞬发雷管爆破1、常用炮眼布置有以下三种：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、三花眼和三角眼等；一般用于采高较小的中厚煤层。三排眼（五花眼）：用于煤质坚硬或采高较大的中厚煤层。2、炮眼角度：A炮眼与煤壁水平夹角为50～80°，软煤取大值，硬煤取小值；B顶眼在垂直上向顶板方向仰起5～10°；C底眼在垂直面上向低板方向保持10～20°的俯角。3、炮眼深度根据进尺而定，一般每次进度有0.8m、1.0m、1.2m三种炮眼布置图炮眼排数:取决于煤层的厚度和煤层的硬度单排双排三排

M

1mM=1

2.5mM

2.5m4、钻眼、装药、联线（1）钻眼设备：煤电钻、麻花钎子（电动）风煤钻（风动）（2）炸药与装药量：炸药煤矿许用炸药底眼150

600g顶眼200g雷管煤矿许用电雷管（3）联线用串联法联线（二）毫秒电雷管爆破1、爆破器材1）炸药：低瓦斯矿井选用二级煤矿许用炸药；高瓦斯矿井选用三级煤矿许用炸药；突出危险矿井选用三级煤矿含水炸药2）毫秒雷管：用1～5段毫秒雷管，桥丝电阻：5.5～6.0欧。3）其他器材：发爆器最大起爆能力为50～100发2、爆破参数1）炮眼的平距煤层的硬度f=1~1.5顶梁长度一般1

2m工作面进度0.8

1.2m一般1.2

1.5m的钎杆为保护顶板，保护支护，不使煤崩到采空区，要合理装药2）炮眼角度：A炮眼与煤壁水平夹角为50～80°，软煤取大值，硬煤取小值；B顶眼在垂直上向顶板方向仰起5～10°；C底眼在垂直面上向低板方向保持10～20°的俯角。3）炮眼深度一般根据进尺而定，一般进尺0.8m、1.0m、1.2m三种3、确定合理的间隔时间和起爆顺序

合理的间隔时间，应大于弹性震动延续时间（一般为4～6ms），应大于煤（岩）开始移动到形成裂隙时间（一般为4.3～5.8ms）。4、毫秒爆破优点：1）安全2）有利于顶板控制3）缩短爆破时间，提高产量、效率4）爆堆集中，提高了爆破装煤率5）有利于单体液压支柱的正常使用毫秒爆破优点：6）提高工作面煤炭采出率7）降低炸材消耗8）有利于瓦斯、煤尘管理（三）爆破的有关规定爆破工要分开存放炸药、雷管专用爆炸材料箱，加锁严禁将电雷管斜插入药卷中部或捆在药卷上，要由药卷顶部装入装药卷前要清除煤粉应用水炮泥严禁裸露煤爆破要有足够的封泥长度孔深m小于0.60.6～1大于1m封泥m不得放炮或采取措施½孔深≮0.5二、装煤与运煤1、爆破装煤可装煤31

37%2、人工装煤人工装煤量主要有：刮板输送机与新煤壁之间松散煤安息角以下的煤；崩落或撒落到输送机采空侧的煤3、机械装煤在刮板输送机煤壁侧装铲煤板刮板输送机封底，铲煤板调小角度加挡煤板炮采铲装机械装煤示意图4、运煤及推溜运煤：炮采面在煤层倾角25°以下时，可采用普通刮板输送机或可弯曲刮板输送机，倾角25～30°采用搪瓷溜槽，大于30°采用铸石溜槽自溜运煤。推溜：推移输送机千斤顶、液压式、机械式正常段6m一个，机头机尾各三个，弯曲段长度等于或大于15m。三、炮采工作面支护和采空区处理1、炮采工作面支护支护装备：单体液压支柱单体液压支柱+金属绞接顶梁单体液压支柱金属铰接顶梁1—接头；2—梁体；3—耳子；4—销子；5—调角楔；L—中心距

普采工艺方式—用机械化方法破煤、装煤、刮板输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺机械化方法破煤滚筒采煤机刨煤机我国主要采用滚筒采煤机破煤普通机械化采煤工艺一、普采工艺过程实例某矿普采面主要设备序号

设

备

名

称

型

号数量1

采煤机

MDY--15012

输送机

SGB--630／15013

乳化液泵

XRB---2B14

煤电钻

MZ—1.225

水泵

PB---120／4516

绞车

JD—11.427

支柱

DZ——2210008

铰接顶梁

HDJA--10001000二、普采工作面单滚筒采煤机工作方式（一）滚筒的位置和旋转方向

普采工作面单滚筒采煤机的滚筒一般位于机体靠近输送机平巷一端，如下图

a：右工作面，使用左螺旋滚筒，逆时针旋转；

b：左工作面，使用右螺旋滚筒，顺时针旋转普通机械化采煤工艺（二）采煤机的割煤方式普采面的生产是以采煤机为中心的。采煤机割煤以及与其他工序的合理配合,称为采煤机割煤方式。采煤机割煤方式选择是否合理,直接关系到工作面产量和效率的提高。1.双向割煤、往返一刀

一般中厚煤层单滚筒采煤机普采面采用这种割煤方式。当煤层倾角较大时,为了补偿输送机下滑量,推移输送机必须从工作面下端开始,为此可采用下行割顶煤、随机挂梁,上行割底煤、清浮煤、推移输送机和支柱的工艺顺序,如下图所示。下行割顶煤、上行割底煤a：采煤机下行割顶煤、随机挂梁；b：采煤机上行割底煤、清浮煤、推移输送机、支柱

2、“∞”字形割煤、往返一刀

其特点是在工作面中部辅送机设弯曲段,其过程为：在图(a)状态采煤机从工作面中部向上牵引,滚筒逐步升高,其割煤轨迹为A—B一C在图(b)状态采煤机割至上平巷后,滚筒割煤轨迹改为C—D一E一A同时全工作面输送机移直；在图(c)状态滚筒割煤轨迹为A--E—B—F,工作面上端开始移辕送机；在图(d)状态滚筒割煤轨迹为F—G—A,全工作面煤壁割直,而输送机机槽在工作面中部出现弯曲段,回复到图(a)状态。单滚筒采煤机“

”形割煤方式

字形割煤往返一次进一刀工艺方式上半段割煤下半段推输送机上半段推输送机下半段割煤

3.单向割煤、往返一刀单向割煤、往返一刀割煤方式如下图所示的工艺过程为：采煤机自工作画下(或上)切口向上(或下)沿底割煤,随机清理顶煤、挂梁,必要时可打临时支柱。采煤机割至上(或下)切口后,翻转弧形挡煤板,快速下(或上)行装煤及清理机道丢失的底煤,并随机推移输送机、设单体支柱,直至工作面下(或上)切口。这种割煤方式适用于采高1.5m以下的较薄煤层、滚简直径接近采高、顶板较稳定、煤层粘顶性强、割煤后顶煤不能及时垮落等条件。单向割煤，往返一次进一刀

a：上行割煤、挂梁

b：下行装煤、推移输送机、支柱

4.双向割煤,往返两刀

此割煤方式又称穿梭割煤如下图所示.首先采煤机自下切口沿底上行割煤,随机挂梁和推移输送机,并同时铲装浮煤,支柱,待采煤机割至上切口后,翻转弧形挡煤板,下行重复同样工艺过程。当煤层厚度大于滚筒直径时,挂粱前要处理顶煤。该方式主要用于煤层较薄并且煤层厚度和滚筒直径相近的普采面。双向割煤，往返一次进二刀

a：上行割煤、挂梁、推移输送机、支柱

b：下行重复上行时工序（三）单滚筒采煤机的进刀方式1、直接推入进刀2、“∞”字形割煤，自行进刀3、斜切进刀直接推入法进刀“

”形割煤方式，自行进刀

3、斜切进刀分为割三角煤进刀和留三角煤进刀的斜切进刀

1）割三角煤的端头斜切进刀方式

(a)割底煤至工作面下端部

(b)返向沿输送机弯曲段运行，上行割顶煤切入煤壁，直至完全进入输送机直线段

(c)推移输送机机头及弯曲段成一直线；

(d)采煤机返向下行沿顶板割三角煤直至工作面下端部；

(e)进刀完毕,上行正式割煤，至斜切进刀终点位置时，滚筒沿顶板割煤。端头割三角煤斜切进刀单滚筒采煤机双向、单向割煤有利于端头管理、费时、往返（20～25m)进刀与移机头干扰

2）留三角煤