薄煤層開采新技術(shù)

1、薄煤層開采新技術(shù)薄煤層開采新技術(shù)華北科技學(xué)院劉過兵第一節(jié)第一節(jié) 我國薄煤層開采現(xiàn)狀我國薄煤層開采現(xiàn)狀一、我國薄煤層開采現(xiàn)狀一、我國薄煤層開采現(xiàn)狀我國的煤炭資源豐富，儲存量大，且賦存多樣化，我國的煤炭資源豐富，儲存量大，且賦存多樣化，根據(jù)我國煤層厚度劃分，厚度根據(jù)我國煤層厚度劃分，厚度0.80.81.3m1.3m屬于薄煤屬于薄煤層，小于層，小于0.8m0.8m屬于極薄煤層。我國煤炭儲量中薄煤屬于極薄煤層。我國煤炭儲量中薄煤層的可采儲量約為層的可采儲量約為6060多億，約占全國煤炭總儲量多億，約占全國煤炭總儲量的的18%18%。然而據(jù)。然而據(jù)19961996年統(tǒng)計，我國薄煤層的產(chǎn)量只年統(tǒng)計，我國薄

2、煤層的產(chǎn)量只占全國煤炭總產(chǎn)量的占全國煤炭總產(chǎn)量的7.32%7.32%，而且這個比例還在呈，而且這個比例還在呈逐步下降的趨勢。逐步下降的趨勢。我國薄煤層的開采經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段。我國薄煤層的開采經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段。2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代薄煤層開采主要使用炮采工藝。年代薄煤層開采主要使用炮采工藝。6060年代開始使用深截煤機掏槽，爆破落煤；年代開始使用深截煤機掏槽，爆破落煤；7070年代薄煤層機組得到較大發(fā)展，分別研制年代薄煤層機組得到較大發(fā)展，分別研制出不同類型的刨煤機，包括鋼絲繩牽引刨煤出不同類型的刨煤機，包括鋼絲繩牽引刨煤機、全液壓驅(qū)動刨煤機和刮斗刨煤機等。機、全液壓驅(qū)動刨煤機和刮斗刨

3、煤機等。目前，我國薄煤層開采的機械化程度還比較目前，我國薄煤層開采的機械化程度還比較低，大多還是采用炮采，產(chǎn)量低、事故多、低，大多還是采用炮采，產(chǎn)量低、事故多、工人的工作環(huán)境惡劣。薄煤層采煤機作為薄工人的工作環(huán)境惡劣。薄煤層采煤機作為薄煤煤層開采機械，由于受其本身結(jié)構(gòu)的限制，層開采機械，由于受其本身結(jié)構(gòu)的限制，0.80.8已是其開采下限，而且維修、操作不便，已是其開采下限，而且維修、操作不便，工人需在極低的工作面條件下跟機作業(yè)。工人需在極低的工作面條件下跟機作業(yè)。19741974年研制成功年研制成功BM-100BM-100型薄煤層滾筒采煤機。型薄煤層滾筒采煤機。在在2020世紀(jì)世紀(jì)808090

4、90年代，我國曾研制了多種型年代，我國曾研制了多種型號的刨煤機（包括滑行刨煤機和拖鉤刨煤號的刨煤機（包括滑行刨煤機和拖鉤刨煤機），以解決薄煤層的開采問題，并在一些機），以解決薄煤層的開采問題，并在一些局礦的使用中取得了不俗的成績。局礦的使用中取得了不俗的成績。 9090年代，天府礦務(wù)局和徐州礦務(wù)局，分別從年代，天府礦務(wù)局和徐州礦務(wù)局，分別從俄羅斯和烏克蘭引進(jìn)了螺旋鉆采煤機，俄羅斯和烏克蘭引進(jìn)了螺旋鉆采煤機，20032003年新汶礦業(yè)年新汶礦業(yè)集團也引進(jìn)了集團也引進(jìn)了2 2臺三鉆頭的螺旋鉆臺三鉆頭的螺旋鉆采煤機，用于薄與極薄煤層的開采，使一些采煤機，用于薄與極薄煤層的開采，使一些用傳統(tǒng)采煤工藝不

5、能開采的薄煤層、極薄煤用傳統(tǒng)采煤工藝不能開采的薄煤層、極薄煤層得到有效開采利用。然而由于推廣的力度層得到有效開采利用。然而由于推廣的力度不夠大，以及用戶對這種形式的采煤機種也不夠大，以及用戶對這種形式的采煤機種也有一個逐步認(rèn)識的過程，因此國內(nèi)使用刨煤有一個逐步認(rèn)識的過程，因此國內(nèi)使用刨煤機的工作面還不多。機的工作面還不多。近年來，刨煤機技術(shù)的開發(fā)取得了很大的進(jìn)近年來，刨煤機技術(shù)的開發(fā)取得了很大的進(jìn)展，國產(chǎn)刨煤機在一些局礦的成功使用以及展，國產(chǎn)刨煤機在一些局礦的成功使用以及采用德國采用德國DBTDBT公司生產(chǎn)的刨煤機主機與國內(nèi)設(shè)公司生產(chǎn)的刨煤機主機與國內(nèi)設(shè)備配套使用，在我國鐵法、晉城、西山等地備

6、配套使用，在我國鐵法、晉城、西山等地取得的一些成功經(jīng)驗，使國內(nèi)同行對采用刨取得的一些成功經(jīng)驗，使國內(nèi)同行對采用刨煤機開采薄煤層有了許多新的認(rèn)識。煤機開采薄煤層有了許多新的認(rèn)識。二、二、 滾筒采煤機滾筒采煤機1 1、種類、種類煤層的開采先后出現(xiàn)了多種多樣形式的采煤機。如今采煤機大煤層的開采先后出現(xiàn)了多種多樣形式的采煤機。如今采煤機大都向適應(yīng)能力強，自動化程度高的方向發(fā)展，并取得了很大的都向適應(yīng)能力強，自動化程度高的方向發(fā)展，并取得了很大的成就。當(dāng)前適合于薄煤層開采的采煤機有下列四種：成就。當(dāng)前適合于薄煤層開采的采煤機有下列四種：第一種是第一種是MDYMDY150150型采煤機，此機適采高為型采煤

7、機，此機適采高為1.22.5m1.22.5m，煤質(zhì)中，煤質(zhì)中硬（硬（f=2-3f=2-3），頂板穩(wěn)定的煤層，并且煤質(zhì)較軟，傾角在），頂板穩(wěn)定的煤層，并且煤質(zhì)較軟，傾角在0-0-2525之間；之間；第二種為第二種為BMBM100100型采煤機，它的適應(yīng)高度為型采煤機，它的適應(yīng)高度為0.9-1.3m0.9-1.3m，f f2.52.5，頂板中等穩(wěn)定的煤層，傾角也在，頂板中等穩(wěn)定的煤層，傾角也在0-250-25之間；之間；第三種為第三種為MLSMLS3 3P P170170矮型雙滾筒采煤機，該機適合采高為矮型雙滾筒采煤機，該機適合采高為1.2-1.2-2.2m2.2m，f=2-3f=2-3之間，頂板

8、中等穩(wěn)定，底板不能過于松軟，傾角之間，頂板中等穩(wěn)定，底板不能過于松軟，傾角在在0-300-30之間；之間；第四種是第四種是K K103103型爬底板式薄煤層采煤機，該機適應(yīng)與型爬底板式薄煤層采煤機，該機適應(yīng)與0.6-0.6-1.2m1.2m厚薄煤層的開采，煤質(zhì)中等穩(wěn)定以下，傾角小于厚薄煤層的開采，煤質(zhì)中等穩(wěn)定以下，傾角小于3535。 2 2、滾筒采煤機的優(yōu)點滾筒采煤機的優(yōu)點滾筒采煤機與其他采煤機相比具有它獨特的優(yōu)勢：滾筒采煤機與其他采煤機相比具有它獨特的優(yōu)勢：a.a.適應(yīng)能力強，尤其是煤層厚度變化較大的工作面；適應(yīng)能力強，尤其是煤層厚度變化較大的工作面；b.b.對煤層頂、底板起伏變化適應(yīng)能力強

9、，在復(fù)雜的對煤層頂、底板起伏變化適應(yīng)能力強，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，可以通過大的裝機功率強行通過；地質(zhì)條件下，可以通過大的裝機功率強行通過；c.c.適用于含有夾矸的煤層回采，煤層中若含有矸石適用于含有夾矸的煤層回采，煤層中若含有矸石滾筒采煤機可以直接切割矸石回采，不影響回采的滾筒采煤機可以直接切割矸石回采，不影響回采的時間和產(chǎn)量；時間和產(chǎn)量；d.d.對工作面的長度要求較低，尤其與刨煤機對工作面的長度要求較低，尤其與刨煤機相比更為突出。相比更為突出?？傊疂L筒采煤機具有適應(yīng)能力強、切割效益總之滾筒采煤機具有適應(yīng)能力強、切割效益高、對地質(zhì)條件要求不高等特點，特別適用高、對地質(zhì)條件要求不高等特點，特別適用

10、薄煤層自動蝦工作面開采，尤其是當(dāng)煤層賦薄煤層自動蝦工作面開采，尤其是當(dāng)煤層賦存條件變化大、斷層多時，滾筒采煤機的優(yōu)存條件變化大、斷層多時，滾筒采煤機的優(yōu)勢更為明顯，它可以直接切割頂、底板強行勢更為明顯，它可以直接切割頂、底板強行通過，免去了搬家的工序，提高了回采效益。通過，免去了搬家的工序，提高了回采效益。3 3、滾筒采煤機的缺點滾筒采煤機的缺點滾筒采煤機的系統(tǒng)復(fù)雜，一般都是采用液壓滾筒采煤機的系統(tǒng)復(fù)雜，一般都是采用液壓控制，制造困難，造價高，維修不方便，工控制，制造困難，造價高，維修不方便，工人不容易掌握；人不容易掌握；工作面的煤塵大，塊煤產(chǎn)出率低，經(jīng)濟效益工作面的煤塵大，塊煤產(chǎn)出率低，經(jīng)濟

11、效益不高，同時工作面設(shè)備多，通風(fēng)阻力大，嚴(yán)不高，同時工作面設(shè)備多，通風(fēng)阻力大，嚴(yán)重影響著工人的身心健康。重影響著工人的身心健康。工作空間小。工作空間小。三、刨煤機的特點和適用范圍三、刨煤機的特點和適用范圍刨煤機是以刨頭為工作機構(gòu)，采用刨削方式刨煤機是以刨頭為工作機構(gòu)，采用刨削方式破煤的采煤機械，可用在長壁采煤工作面實破煤的采煤機械，可用在長壁采煤工作面實現(xiàn)破煤、裝煤和運煤。刨頭由安裝在采煤工現(xiàn)破煤、裝煤和運煤。刨頭由安裝在采煤工作面兩端的驅(qū)動裝置通過刨鏈在工作面全長作面兩端的驅(qū)動裝置通過刨鏈在工作面全長上往復(fù)牽引，刨刀以給定的刨削深度將煤從上往復(fù)牽引，刨刀以給定的刨削深度將煤從煤壁上刨落下來，

12、通過刨頭的犁形斜面將刨煤壁上刨落下來，通過刨頭的犁形斜面將刨落下來的煤裝入輸送部，然后由輸送部將煤落下來的煤裝入輸送部，然后由輸送部將煤運出采煤工作面。刨煤機通?？煞譃檫\出采煤工作面。刨煤機通?？煞譃? 6個基本個基本部分，即：刨煤部、輸送部、液壓系統(tǒng)、噴部分，即：刨煤部、輸送部、液壓系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、電氣控制裝置和輔助裝置。霧系統(tǒng)、電氣控制裝置和輔助裝置。1 1、刨煤機的特點、刨煤機的特點近年來，刨煤機得到了不斷改進(jìn)和發(fā)展，性能日益近年來，刨煤機得到了不斷改進(jìn)和發(fā)展，性能日益完善。歸納起來，現(xiàn)代刨煤機具有以下的特點：完善。歸納起來，現(xiàn)代刨煤機具有以下的特點：1 1）結(jié)構(gòu)簡單，操作和維護方便；）

13、結(jié)構(gòu)簡單，操作和維護方便；2 2）人員不必跟機移動作業(yè)，改善了工人的安全條）人員不必跟機移動作業(yè)，改善了工人的安全條件及勞動強度，這對于薄煤層開采尤其重要；件及勞動強度，這對于薄煤層開采尤其重要；3 3）采出的原煤塊率較高，粉塵量少；）采出的原煤塊率較高，粉塵量少；4 4）充分利用地壓采煤，能耗較低；）充分利用地壓采煤，能耗較低；5 5）采用淺截深開采，煤層中的瓦斯釋放均勻，尤）采用淺截深開采，煤層中的瓦斯釋放均勻，尤其適用于有瓦斯突出可能的煤層開采；其適用于有瓦斯突出可能的煤層開采；6 6）易于實現(xiàn)工作面自動化管理。）易于實現(xiàn)工作面自動化管理。2 2、刨煤機的適用范圍、刨煤機的適用范圍在比較

14、穩(wěn)定的地質(zhì)條件下，開采薄煤層或在比較穩(wěn)定的地質(zhì)條件下，開采薄煤層或1.81.82.02.0以下煤層，刨煤機是一種相當(dāng)經(jīng)以下煤層，刨煤機是一種相當(dāng)經(jīng)濟和有效的采煤機械。這一點，無論從西德、濟和有效的采煤機械。這一點，無論從西德、美國等國外經(jīng)驗，還是根據(jù)我國使用刨煤機美國等國外經(jīng)驗，還是根據(jù)我國使用刨煤機的情況來看都得到了充分的證明。的情況來看都得到了充分的證明。比較穩(wěn)定的地質(zhì)條件，是指煤層中沒有較大比較穩(wěn)定的地質(zhì)條件，是指煤層中沒有較大的斷層構(gòu)造，煤層的傾角一般在的斷層構(gòu)造，煤層的傾角一般在2525以下，以下，工作面沒有太大起伏，煤不粘頂?shù)取Ｅ倜簷C工作面沒有太大起伏，煤不粘頂?shù)取Ｅ倜簷C不僅可以成

15、功地用于薄煤層開采，而且中厚不僅可以成功地用于薄煤層開采，而且中厚煤層的開采也有不少高產(chǎn)的例子。例如德國煤層的開采也有不少高產(chǎn)的例子。例如德國在在1.51.51.81.8的煤層中使用刨煤機開采，平的煤層中使用刨煤機開采，平均日產(chǎn)原煤在均日產(chǎn)原煤在2312231248994899之間。在較厚的之間。在較厚的煤層中，刨煤機工作面的最高工效可達(dá)煤層中，刨煤機工作面的最高工效可達(dá)3737/ /工。我國的新汶礦業(yè)集團華豐煤礦在大傾角工。我國的新汶礦業(yè)集團華豐煤礦在大傾角厚煤層傾斜分層開采中采用國產(chǎn)刨煤機開采，厚煤層傾斜分層開采中采用國產(chǎn)刨煤機開采，平均采高平均采高2.12.1，煤層平均傾角，煤層平均傾角

16、3131，5 5個月共個月共產(chǎn)煤產(chǎn)煤11.8411.84萬，平均月產(chǎn)超過萬，平均月產(chǎn)超過2 2萬。萬。目前，全世界已經(jīng)有目前，全世界已經(jīng)有2020多個國家的煤礦在使多個國家的煤礦在使用刨煤機，刨煤機的總使用臺數(shù)已超過用刨煤機，刨煤機的總使用臺數(shù)已超過10001000臺，日產(chǎn)萬噸的刨煤機工作面也不乏其例。臺，日產(chǎn)萬噸的刨煤機工作面也不乏其例。近年來，隨著刨煤機功率的不斷增大，以及近年來，隨著刨煤機功率的不斷增大，以及大規(guī)格、高強度礦用圓環(huán)鏈的采用，刨煤機大規(guī)格、高強度礦用圓環(huán)鏈的采用，刨煤機刨削硬煤的能力得到不斷提高。德國的刨煤刨削硬煤的能力得到不斷提高。德國的刨煤機功率已達(dá)機功率已達(dá)2 240

17、0400和和2 2800800，刨鏈，刨鏈直徑可達(dá)直徑可達(dá)3838和和4242，這就使得刨，這就使得刨煤機的適用范圍不斷擴大，隨著技術(shù)的進(jìn)步，煤機的適用范圍不斷擴大，隨著技術(shù)的進(jìn)步，刨煤機開采硬煤和極硬煤層已不再是困難的刨煤機開采硬煤和極硬煤層已不再是困難的事情。事情。3 3、刨煤機的發(fā)展現(xiàn)狀、刨煤機的發(fā)展現(xiàn)狀近年來，國外刨煤機技術(shù)有了較大的發(fā)展。近年來，國外刨煤機技術(shù)有了較大的發(fā)展。刨煤機的主要結(jié)構(gòu)型式有拖勾刨、滑行刨、刨煤機的主要結(jié)構(gòu)型式有拖勾刨、滑行刨、拖勾滑行刨、緊湊式刨煤機等。拖勾滑行刨、緊湊式刨煤機等。（1 1）工作面向自動化和無人化方向發(fā)展）工作面向自動化和無人化方向發(fā)展目前，國

18、外全自動刨煤機工作面最高日產(chǎn)原目前，國外全自動刨煤機工作面最高日產(chǎn)原煤已達(dá)萬噸以上，全自動刨煤機生產(chǎn)系統(tǒng)與煤已達(dá)萬噸以上，全自動刨煤機生產(chǎn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的刨煤機生產(chǎn)系統(tǒng)相比，開機率提高到傳統(tǒng)的刨煤機生產(chǎn)系統(tǒng)相比，開機率提高到70%70%以上，產(chǎn)量增加約以上，產(chǎn)量增加約60%60%。4 4、刨煤功率朝大功率的方向發(fā)展、刨煤功率朝大功率的方向發(fā)展目前，德國目前，德國DBTDBT公司研制刨煤機的刨煤功率一公司研制刨煤機的刨煤功率一般可達(dá)般可達(dá)2 2315KW315KW和和2 2400KW400KW，新型的，新型的GH42GH42型型滑行刨，刨煤功率達(dá)到了滑行刨，刨煤功率達(dá)到了2 2800KW800KW，

19、目前正，目前正在德國一個煤礦在德國一個煤礦400m400m長的工作面開采硬煤。長的工作面開采硬煤。刨煤機刨頭的重量也在增加，由原來的刨煤機刨頭的重量也在增加，由原來的2t2t增增加至加至5 56t6t，最重的可達(dá)，最重的可達(dá)9t9t。功率的提高還帶。功率的提高還帶來了刨速的提高。目前，德國刨煤機基本上來了刨速的提高。目前，德國刨煤機基本上都采用快速刨，刨頭速度可達(dá)都采用快速刨，刨頭速度可達(dá)2.252.252.4m/s2.4m/s，3m/s3m/s刨速也已經(jīng)出現(xiàn)。刨鏈的直徑也在相應(yīng)刨速也已經(jīng)出現(xiàn)。刨鏈的直徑也在相應(yīng)增大，由增大，由38mm38mm增大到增大到42mm42mm。四、選擇四、選擇實現(xiàn)

20、薄煤層安全高效的開采，關(guān)鍵在于裝備實現(xiàn)薄煤層安全高效的開采，關(guān)鍵在于裝備自動化設(shè)備的高低程度，歷年來的經(jīng)驗證明，自動化設(shè)備的高低程度，歷年來的經(jīng)驗證明，綜合機械化采煤是薄煤層長壁工作面高效高綜合機械化采煤是薄煤層長壁工作面高效高產(chǎn)的唯一途徑。目前，薄煤層自動化綜采成產(chǎn)的唯一途徑。目前，薄煤層自動化綜采成套設(shè)備主要有兩種較為成熟：一種就是滾筒套設(shè)備主要有兩種較為成熟：一種就是滾筒采煤機配套機組；另一種就是刨煤機配套機采煤機配套機組；另一種就是刨煤機配套機組。這兩種設(shè)備在不同的環(huán)境下所產(chǎn)生的經(jīng)組。這兩種設(shè)備在不同的環(huán)境下所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益也是大不相同的。德國通過多年來的濟效益也是大不相同的。德國通過

21、多年來的實踐經(jīng)驗得出了他們各自適用的條件（如圖實踐經(jīng)驗得出了他們各自適用的條件（如圖3 3所示）。所示）。第二節(jié)第二節(jié) 無人工作面采煤概述及分類無人工作面采煤概述及分類一一.無人工作面采煤概念無人工作面采煤概念什么叫無人工作面采煤什么叫無人工作面采煤工人不長時間在工作面跟機操作，而是在工人不長時間在工作面跟機操作，而是在巷道或其它地點控制或操縱工作面機械，巷道或其它地點控制或操縱工作面機械，完成采煤、裝煤、運煤、頂板管理及采空完成采煤、裝煤、運煤、頂板管理及采空區(qū)處理等工序的一種采煤方法。簡稱無人區(qū)處理等工序的一種采煤方法。簡稱無人采煤或無人開采。采煤或無人開采。二、發(fā)展無人工作面采煤技術(shù)的必

22、要性二、發(fā)展無人工作面采煤技術(shù)的必要性 1生產(chǎn)的需要生產(chǎn)的需要綜采對采煤工藝和煤炭生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展起了綜采對采煤工藝和煤炭生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展起了很大的推動作用。但煤層厚度小于很大的推動作用。但煤層厚度小于0.7m時，時，工人很難操作，故障很難排除，炮采、普工人很難操作，故障很難排除，炮采、普采工人的勞動條件也十分艱苦，因此必須采工人的勞動條件也十分艱苦，因此必須把工人從繁重的體力勞動和惡劣的作業(yè)環(huán)把工人從繁重的體力勞動和惡劣的作業(yè)環(huán)境中解放出來，發(fā)展了人不進(jìn)工作面的無境中解放出來，發(fā)展了人不進(jìn)工作面的無人采煤法人采煤法 2安全的需要安全的需要工作面頂板裸露面積大工作面頂板裸露面積大,頂板事故多，難處頂板

23、事故多，難處理，人不進(jìn)工作面對安全有利。理，人不進(jìn)工作面對安全有利。3科技發(fā)展的趨勢科技發(fā)展的趨勢 無人采煤目前已發(fā)展到中厚煤層和厚煤層，程控采無人采煤目前已發(fā)展到中厚煤層和厚煤層，程控采煤機、支架、閉路電視監(jiān)測，機器人處理機械故障煤機、支架、閉路電視監(jiān)測，機器人處理機械故障已在發(fā)達(dá)國家開始研制和開發(fā)。因此無人采煤技術(shù)已在發(fā)達(dá)國家開始研制和開發(fā)。因此無人采煤技術(shù)是標(biāo)志一個國家煤炭發(fā)展技術(shù)的尺度，是技術(shù)密集是標(biāo)志一個國家煤炭發(fā)展技術(shù)的尺度，是技術(shù)密集型的產(chǎn)物，是代替勞動力密集型的好方法之一，世型的產(chǎn)物，是代替勞動力密集型的好方法之一，世界各國都十分重視，并相繼投入了大批的人力、物界各國都十分重視

24、，并相繼投入了大批的人力、物力、財力來從事這一領(lǐng)域的研究。力、財力來從事這一領(lǐng)域的研究。美國、前西德、在美國、前西德、在50年代初就開始研制有關(guān)設(shè)備年代初就開始研制有關(guān)設(shè)備前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)50年代末開始研制，年代末開始研制，70年代以后大力發(fā)展年代以后大力發(fā)展無人采煤技術(shù)，目前也正在不斷提高，無人采煤技術(shù)，目前也正在不斷提高，89年召開了年召開了全蘇無人開采的全國性學(xué)術(shù)大會，對中厚、厚煤層全蘇無人開采的全國性學(xué)術(shù)大會，對中厚、厚煤層都有方案，對設(shè)備也有很好的想法。都有方案，對設(shè)備也有很好的想法。 三、我國無人采煤技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展新技術(shù)三、我國無人采煤技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展新技術(shù)的迫切性及趨勢的迫切性及趨勢

25、1我國現(xiàn)狀我國現(xiàn)狀60年代我國在江西、徐州、廣東等地試驗過煤年代我國在江西、徐州、廣東等地試驗過煤鋸采煤，原始的無人采煤。由于設(shè)備可靠性差，鋸采煤，原始的無人采煤。由于設(shè)備可靠性差，頂板管理問題沒有解決，仃止了。頂板管理問題沒有解決，仃止了。2. 我國發(fā)展無人采煤技術(shù)的迫切性我國發(fā)展無人采煤技術(shù)的迫切性無人開采目前主要適用于薄煤層中，重點解決無人開采目前主要適用于薄煤層中，重點解決工人的勞動環(huán)境問題，我國薄煤層約占總儲量工人的勞動環(huán)境問題，我國薄煤層約占總儲量的的20%左右，而產(chǎn)量只占左右，而產(chǎn)量只占10.4%，而且產(chǎn)量有，而且產(chǎn)量有逐年下降的趨勢。我國的薄煤層開采一直不景逐年下降的趨勢。我國

26、的薄煤層開采一直不景氣。氣。全國全國86個統(tǒng)配礦務(wù)局個統(tǒng)配礦務(wù)局586處礦井中，有處礦井中，有80個局個局455處賦存有薄煤層。雙鴨山局、雞西、處賦存有薄煤層。雙鴨山局、雞西、七臺河、淄博比重較大，峰峰、焦作、西七臺河、淄博比重較大，峰峰、焦作、西山也有相當(dāng)比重，徐州、兗州、大同、新山也有相當(dāng)比重，徐州、兗州、大同、新汶、棗莊及華北、華東的許多地區(qū)都賦存汶、棗莊及華北、華東的許多地區(qū)都賦存有薄煤層。研究薄煤層開采是具有戰(zhàn)略意有薄煤層。研究薄煤層開采是具有戰(zhàn)略意義的課題，我們在這方面應(yīng)趕上世界發(fā)展義的課題，我們在這方面應(yīng)趕上世界發(fā)展水平，也是每個采礦工作者的義不容辭的水平，也是每個采礦工作者的義

27、不容辭的任務(wù)。任務(wù)。四四.無人工作面采煤方法的分類無人工作面采煤方法的分類采煤方法是回采巷道布置和回采工藝的組采煤方法是回采巷道布置和回采工藝的組合，分類應(yīng)考慮各種因素在內(nèi)，包括落煤、合，分類應(yīng)考慮各種因素在內(nèi)，包括落煤、運煤、支護、礦壓控制，工作面推進(jìn)方向，運煤、支護、礦壓控制，工作面推進(jìn)方向，開采方式和有無改變煤的聚集狀等，這樣開采方式和有無改變煤的聚集狀等，這樣比較全面。比較全面。第三節(jié)第三節(jié) 煤鋸無人工作面采煤煤鋸無人工作面采煤一一. 煤鋸采煤及其裝置煤鋸采煤及其裝置（一）、煤鋸的產(chǎn)生及發(fā)展（一）、煤鋸的產(chǎn)生及發(fā)展1910年首先在德國出現(xiàn)，開采急傾斜煤層，年首先在德國出現(xiàn)，開采急傾斜煤

28、層，獲得成功獲得成功30年代末前蘇聯(lián)第一次實驗，年代末前蘇聯(lián)第一次實驗，50年代擴大年代擴大應(yīng)用應(yīng)用我國我國50年代末年代末60年代初先后在四川魚田堡年代初先后在四川魚田堡煤礦、京西大臺煤礦、廣東曲仁煤礦、江煤礦、京西大臺煤礦、廣東曲仁煤礦、江西樂平礦務(wù)局、徐州的旗山等地進(jìn)行了實西樂平礦務(wù)局、徐州的旗山等地進(jìn)行了實驗，取得了一些經(jīng)驗驗，取得了一些經(jīng)驗 （二）、煤鋸的結(jié)構(gòu)（二）、煤鋸的結(jié)構(gòu)煤鋸種類繁多，但工作原理大致相近。一煤鋸種類繁多，但工作原理大致相近。一般都是由雙向割煤的碎煤刀組成，碎煤刀般都是由雙向割煤的碎煤刀組成，碎煤刀每每0.51m安裝一組，碎煤刀上有截齒、截安裝一組，碎煤刀上有截齒

29、、截齒鉗有合金鋼片，在鋼絲繩或鋼鏈的牽引齒鉗有合金鋼片，在鋼絲繩或鋼鏈的牽引下，由上下絞車驅(qū)動，往復(fù)切割煤壁破煤。下，由上下絞車驅(qū)動，往復(fù)切割煤壁破煤。一般在煤壁下方拉出一個橫溝，隨橫溝的一般在煤壁下方拉出一個橫溝，隨橫溝的加深，在礦山壓力和自重的作用下垮落，加深，在礦山壓力和自重的作用下垮落，靠自重遇運出工作面。如圖靠自重遇運出工作面。如圖2-3所示所示 ,煤鋸煤鋸結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖分為分為 ： 走向長壁走向長壁工作面較長工作面較長 40130m 傾斜長壁傾斜長壁工作面較短工作面較短 1040m（三）、煤鋸采煤法的種類（三）、煤鋸采煤法的種類二二. 走向長壁煤鋸無人工作面采煤走向長壁煤鋸無人工作面

30、采煤（一）巷道布置：如圖（一）巷道布置：如圖2-1所示所示特點：特點：采區(qū)布置同急傾斜的上山采區(qū)，布置大致采區(qū)布置同急傾斜的上山采區(qū)，布置大致相同。相同。上山也一般為三條：上山也一般為三條： 溜煤、運料、行人、溜煤、運料、行人、也可四條也可四條區(qū)段高（斜長）區(qū)段高（斜長）40130m區(qū)段巷道可采用單巷或雙巷布置，運輸巷區(qū)段巷道可采用單巷或雙巷布置，運輸巷一般有超前平巷一般有超前平巷采用采用U型通風(fēng)系統(tǒng)型通風(fēng)系統(tǒng) （二）回采工藝系統(tǒng)如圖所示（二）回采工藝系統(tǒng)如圖所示221. 設(shè)備布置設(shè)備布置 : 上下平巷各一部絞車，在上下平巷各一部絞車，在10m外，外，并有導(dǎo)向滑輪并有導(dǎo)向滑輪; 工作面安裝煤鋸

31、，由鋼絲繩牽引，或鏈牽引工作面安裝煤鋸，由鋼絲繩牽引，或鏈牽引, 煤鋸長煤鋸長37m。2回采工藝過程回采工藝過程 先鋸工作面下方先鋸工作面下方13m，再鋸上端，再鋸上端13m，使工，使工作面成弧形；作面成弧形； 正常割煤；正常割煤； 采空區(qū)不支護；采空區(qū)不支護； 當(dāng)工作面推進(jìn)到接近頂板垮落步距時，仃采留當(dāng)工作面推進(jìn)到接近頂板垮落步距時，仃采留下下23的小煤柱，搬到新開切眼內(nèi)采煤，頂板管的小煤柱，搬到新開切眼內(nèi)采煤，頂板管理采用刀柱式管理。理采用刀柱式管理。(三三)實例實例 江西樂平礦務(wù)局涌山礦煤鋸采煤江西樂平礦務(wù)局涌山礦煤鋸采煤條件條件 ： =5562，平均，平均56，m=1.82.4m,不粘

32、頂，不粘頂，頂板頂板10m厚的細(xì)砂巖厚的細(xì)砂巖,瘦煤瘦煤,煤中有夾矸煤中有夾矸0.2m，高沼氣，有，高沼氣，有煤和瓦斯突出危險。上下煤和瓦斯突出危險。上下25m開有輔助平巷，解決瓦斯開有輔助平巷，解決瓦斯超限，工作面長超限，工作面長3338m，每，每2025m開一新開切眼，煤開一新開切眼，煤鋸長鋸長7m，碎煤刀為六角十二刃形式，小煤柱為，碎煤刀為六角十二刃形式，小煤柱為3m，上下，上下平巷安裝有電聲訊號，三班出煤。平巷安裝有電聲訊號，三班出煤。工作面主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)為：工作面主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)為： 采高采高 2m 傾角傾角 58 工作面長度工作面長度 3338m 日推進(jìn)度日推進(jìn)度 2m 日產(chǎn)量日

33、產(chǎn)量 224t/天天 月推進(jìn)度月推進(jìn)度 56m 月產(chǎn)量月產(chǎn)量 6720t 回采工效回采工效 4.51t/工工 坑木消耗坑木消耗 51.4m3/萬萬t（四）效果及評價（四）效果及評價優(yōu)點：優(yōu)點： 設(shè)備簡單，便于管理，容易操作，設(shè)備簡單，便于管理，容易操作， 體力勞動強度小，生產(chǎn)環(huán)境良好，材料消體力勞動強度小，生產(chǎn)環(huán)境良好，材料消耗少，成本低，效果良好。耗少，成本低，效果良好。缺點：缺點： 對頂?shù)装暹m應(yīng)性差，斷繩處理困難，對頂?shù)装暹m應(yīng)性差，斷繩處理困難， 煤損大，采區(qū)回采率底。煤損大，采區(qū)回采率底。三三.傾斜長壁煤鋸無人工作面采煤傾斜長壁煤鋸無人工作面采煤（一）巷道布置如圖（一）巷道布置如圖25所

34、示所示特點：特點： 1.先劃區(qū)段再劃條帶；先劃區(qū)段再劃條帶； 2.在條帶頂部布置回風(fēng)巷在條帶頂部布置回風(fēng)巷,在條帶下部布置運在條帶下部布置運輸巷；輸巷；3.條帶兩側(cè)設(shè)回采斜巷（或大直徑鉆孔眼）；條帶兩側(cè)設(shè)回采斜巷（或大直徑鉆孔眼）；4.運輸巷頂部設(shè)放煤口，將工作面的煤放出運輸巷頂部設(shè)放煤口，將工作面的煤放出外運；外運；5.條帶斜長、條帶寬度與煤層頂?shù)装鍡l件有條帶斜長、條帶寬度與煤層頂?shù)装鍡l件有關(guān)。關(guān)。（二）回采工藝系統(tǒng)（二）回采工藝系統(tǒng)1首先完成條帶準(zhǔn)備，首先完成條帶準(zhǔn)備，鉆機鉆透上下平鉆機鉆透上下平巷；巷；2在靠近運輸巷處開開切眼，安裝好放煤口；在靠近運輸巷處開開切眼，安裝好放煤口；3安裝設(shè)

35、備進(jìn)行采煤；安裝設(shè)備進(jìn)行采煤；4工作面采空區(qū)不支護。工作面采空區(qū)不支護。此采煤方法在前蘇聯(lián)廣泛使用，頓巴斯、別此采煤方法在前蘇聯(lián)廣泛使用，頓巴斯、別丘爾、庫茲巴斯等礦區(qū)使用，效果較好。丘爾、庫茲巴斯等礦區(qū)使用，效果較好。（三）條帶采煤放煤方式（三）條帶采煤放煤方式1.采空區(qū)儲存煤炭，利用破碎下來的煤控制頂板，將煤逐漸放出，類采空區(qū)儲存煤炭，利用破碎下來的煤控制頂板，將煤逐漸放出，類似倉諸采煤法。對控制頂板有利。如圖似倉諸采煤法。對控制頂板有利。如圖26所示所示2.采煤的同時煤炭直接通過采空區(qū)放出，工作面無任何支護。當(dāng)工作面推采煤的同時煤炭直接通過采空區(qū)放出，工作面無任何支護。當(dāng)工作面推進(jìn)一定距

36、離后，對放煤口沖擊太大，不易控制。如圖進(jìn)一定距離后，對放煤口沖擊太大，不易控制。如圖27所示所示3利用笨溜槽等專門設(shè)備放煤，不太成功利用笨溜槽等專門設(shè)備放煤，不太成功 。 圖示圖示28所示所示第一種方法較好，使用較多，對控制頂板有利。第一種方法較好，使用較多，對控制頂板有利。四四. 對煤鋸采煤的評價對煤鋸采煤的評價 1.優(yōu)點：設(shè)備相對簡單優(yōu)點：設(shè)備相對簡單,造價低造價低 ,工人易操作工人易操作 ,勞動強度小勞動強度小, 材料消耗少，工人作業(yè)環(huán)境好材料消耗少，工人作業(yè)環(huán)境好 ,巷道內(nèi)操作機械，曾一巷道內(nèi)操作機械，曾一度廣泛被采用。度廣泛被采用。 2.存在問題：存在問題： 煤鋸工作性能差，可靠性低

37、，常出現(xiàn)斷繩、卡繩現(xiàn)象煤鋸工作性能差，可靠性低，常出現(xiàn)斷繩、卡繩現(xiàn)象,處理事故困難。處理事故困難。 關(guān)鍵問題是頂板管理沒解決，除頂板冒落外，底板也會關(guān)鍵問題是頂板管理沒解決，除頂板冒落外，底板也會滑落。煤拄支撐法煤損較大，開切眼開切工作量大，滑落。煤拄支撐法煤損較大，開切眼開切工作量大，仰斜條帶也是如些。仰斜條帶也是如些。 3.適用條件適用條件 煤厚煤厚0.35m，圍巖穩(wěn)定，圍巖穩(wěn)定，35, 煤層較軟，煤層節(jié)理裂隙發(fā)育，不粘頂。煤層較軟，煤層節(jié)理裂隙發(fā)育，不粘頂。 發(fā)展方向發(fā)展方向: 高效、可靠、強動力煤鋸，解決斷繩問題。高效、可靠、強動力煤鋸，解決斷繩問題。 大直徑、大功率鉆機用于開開切眼。

38、大直徑、大功率鉆機用于開開切眼。 新型支護設(shè)備的發(fā)展，如氣垛支架等。新型支護設(shè)備的發(fā)展，如氣垛支架等。第四節(jié)第四節(jié) 螺旋鉆機無人工作面采煤螺旋鉆機無人工作面采煤 一螺旋鉆機無人工作面采煤概述一螺旋鉆機無人工作面采煤概述1、起源與發(fā)展、起源與發(fā)展 最早發(fā)展的是美國卡爾托克斯單軸螺旋鉆機，回收房間最早發(fā)展的是美國卡爾托克斯單軸螺旋鉆機，回收房間煤柱，在煤柱，在50年代初。隨后是原西德也研制出單軸螺旋鉆機。年代初。隨后是原西德也研制出單軸螺旋鉆機。 前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)58年以后第一次在井下使用，年以后第一次在井下使用，70年以后大量使用，年以后大量使用，年產(chǎn)年產(chǎn)500多萬噸，從單軸到雙軸到多軸。多萬噸，從

39、單軸到雙軸到多軸。2、特點、特點是比較成熟的一種方法；是比較成熟的一種方法；可采出用其它方法不能采出的煤炭；可采出用其它方法不能采出的煤炭；徹底改善和解放了工人的勞動環(huán)境和條件，安全大有改善；徹底改善和解放了工人的勞動環(huán)境和條件，安全大有改善；向更完善的方向發(fā)展，與刨煤機、水采聯(lián)合使用，向綜合向更完善的方向發(fā)展，與刨煤機、水采聯(lián)合使用，向綜合技術(shù)發(fā)展。技術(shù)發(fā)展。（一）螺旋鉆機的種類（一）螺旋鉆機的種類 1.按結(jié)構(gòu)分：單軸螺旋鉆機按結(jié)構(gòu)分：單軸螺旋鉆機 ：如：如 美國的卡普美國的卡普頓，奧蓋爾馬依溫爾；頓，奧蓋爾馬依溫爾；多軸螺旋鉆機多軸螺旋鉆機 如如 蘇蘇Y-3，多軸螺旋多軸螺旋鉆機；鉆機；圖

40、形圖形3-1，3-2，3-5， 3-6所示所示2.按切削方式分：按切削方式分： 鉆削式鉆削式: 美奧蓋美奧蓋爾爾馬依涅爾馬依涅爾,蘇蘇Y-3， ; 切削式切削式 : 美國卡普頓美國卡普頓3.按工作方式分：按工作方式分： 單向鉆進(jìn)式單向鉆進(jìn)式 : 蘇蘇 雙向鉆進(jìn)式雙向鉆進(jìn)式 : (二二)螺旋鉆機的結(jié)構(gòu)和工作原理螺旋鉆機的結(jié)構(gòu)和工作原理1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 鉆頭鉆頭 ， 螺旋節(jié)式鉆桿，鉆機螺旋節(jié)式鉆桿，鉆機 ， 電機，電機，減速器減速器 ， 液壓部等；液壓部等； 千斤頂千斤頂 ， 單軌吊，單軌吊， 運輸機等組成。還有運輸機等組成。還有附屬設(shè)備等。附屬設(shè)備等。 圖圖3-2是美國的奧蓋爾馬依涅爾單軸鉆機是美國

41、的奧蓋爾馬依涅爾單軸鉆機 1.鉆頭鉆頭 2.螺旋葉片螺旋葉片 3.導(dǎo)向架導(dǎo)向架4.導(dǎo)向座導(dǎo)向座 5.千千斤頂斤頂 6.液壓部液壓部 7.電機電機 8.減速器減速器 9.鉆桿鉆桿2.工作原理及過程工作原理及過程鉆頭破煤鉆進(jìn)鉆頭破煤鉆進(jìn);螺旋鉆桿不斷接長，推進(jìn)鉆頭鉆采，煤由鉆桿自螺旋鉆桿不斷接長，推進(jìn)鉆頭鉆采，煤由鉆桿自動運出；動運出；千斤頂可調(diào)整角度和穩(wěn)固鉆機千斤頂可調(diào)整角度和穩(wěn)固鉆機 ； 圖圖3-6單軌吊為接長鉆桿和撤出鉆桿服務(wù)，鉆桿放在鉆單軌吊為接長鉆桿和撤出鉆桿服務(wù)，鉆桿放在鉆桿倉內(nèi)或巷道內(nèi)；桿倉內(nèi)或巷道內(nèi)；鉆孔的煤由運輸巷內(nèi)的輸送機運出；鉆孔的煤由運輸巷內(nèi)的輸送機運出；鉆機移動可用絞車或

42、鉆機移動可用絞車或 自動行走（履帶或邁步滑靴自動行走（履帶或邁步滑靴等）；等）；工人在巷道內(nèi)操縱機器即可鉆進(jìn)采煤。工人在巷道內(nèi)操縱機器即可鉆進(jìn)采煤。如圖如圖3-3所示所示3、螺旋鉆機目前的發(fā)展?fàn)顩r、螺旋鉆機目前的發(fā)展?fàn)顩r美國奧蓋爾美國奧蓋爾馬依涅爾馬依涅爾 單軸鉆機；卡普頓鉆機，單軸鉆機；卡普頓鉆機，可向兩幫鉆進(jìn)采煤，履帶行走，功率大，鉆進(jìn)深可向兩幫鉆進(jìn)采煤，履帶行走，功率大，鉆進(jìn)深度可達(dá)度可達(dá)2538M；美國安捷爾哥勞德美國安捷爾哥勞德,奧蓋爾奧蓋爾馬依涅爾鉆機；馬依涅爾鉆機；蘇蘇系列鉆機，基洛夫機械廠制造；系列鉆機，基洛夫機械廠制造；鉆機更好，性能優(yōu)越。鉆機更好，性能優(yōu)越。趨勢：單軸雙軸多

43、軸；大功率趨勢：單軸雙軸多軸；大功率,自動自動行走行走,性能更可靠性能更可靠,擴鉆孔擴鉆孔,長鉆進(jìn)。長鉆進(jìn)。目前在烏克蘭頓巴斯已使用更為先進(jìn)的三軸螺目前在烏克蘭頓巴斯已使用更為先進(jìn)的三軸螺旋鉆機，型號為：旋鉆機，型號為：，可以充填矸石，自動行，可以充填矸石，自動行走，單機產(chǎn)量走，單機產(chǎn)量1噸噸/分鐘。由鉆機本身自帶的局扇分鐘。由鉆機本身自帶的局扇通過風(fēng)筒向鉆孔內(nèi)送風(fēng)。如圖通過風(fēng)筒向鉆孔內(nèi)送風(fēng)。如圖1-12和和1-13所示。所示。三三 螺旋鉆機采煤的開采方案螺旋鉆機采煤的開采方案（一）形式（一）形式在同一條回采巷道內(nèi)常用的有以下幾種方式：在同一條回采巷道內(nèi)常用的有以下幾種方式：1、單機單向鉆進(jìn)后

44、退式開采、單機單向鉆進(jìn)后退式開采 ； 圖圖3-7a上上2、單機雙向鉆進(jìn)后退式開采；、單機雙向鉆進(jìn)后退式開采； 圖圖3-7b3、雙機單向鉆進(jìn)后退式開采，、雙機單向鉆進(jìn)后退式開采， 雙機錯開一定雙機錯開一定距離同時后退；距離同時后退；4、單機單向鉆進(jìn)混合式（前進(jìn)、后退混合式）；、單機單向鉆進(jìn)混合式（前進(jìn)、后退混合式）；圖圖3-7a上下上下5、分段作業(yè)式、分段作業(yè)式 。 圖圖 3-10（二）分析（二）分析1、單機單向鉆進(jìn)后退式開采（一般上下平巷各一臺單向、單機單向鉆進(jìn)后退式開采（一般上下平巷各一臺單向鉆進(jìn)）鉆進(jìn)） 工作單一，比較簡單，設(shè)備少；工作單一，比較簡單，設(shè)備少； 設(shè)備利用率低，但巷道維護量大

45、，需保留區(qū)段平巷，維護設(shè)備利用率低，但巷道維護量大，需保留區(qū)段平巷，維護費高。費高。2、單機雙向鉆進(jìn)后退式（西德、單機雙向鉆進(jìn)后退式（西德 瓦里祖姆礦使用此方法）瓦里祖姆礦使用此方法） 工作復(fù)雜，設(shè)備較多，需經(jīng)常換向開采；工作復(fù)雜，設(shè)備較多，需經(jīng)常換向開采； 但巷道不需維護。但巷道不需維護。3、雙機單向鉆進(jìn)后退回采、雙機單向鉆進(jìn)后退回采 設(shè)備多，兩臺運輸機，前后兩機有干擾；設(shè)備多，兩臺運輸機，前后兩機有干擾； 產(chǎn)量高，巷道維護量小，只維護一段。產(chǎn)量高，巷道維護量小，只維護一段。4、單機單向鉆進(jìn)混合式，同第一種。、單機單向鉆進(jìn)混合式，同第一種。5、分段作業(yè)方式、分段作業(yè)方式 產(chǎn)量高，生產(chǎn)集中，設(shè)

46、備多，利用率高；產(chǎn)量高，生產(chǎn)集中，設(shè)備多，利用率高； 巷道維護量稍大，但一般薄煤巷道好維護。巷道維護量稍大，但一般薄煤巷道好維護。 （三）鉆機在平巷中的設(shè)置（三）鉆機在平巷中的設(shè)置有兩種方式：有兩種方式： 鉆架車朝向采空區(qū)方向，輔助設(shè)備在煤體方向，不影響鉆架車朝向采空區(qū)方向，輔助設(shè)備在煤體方向，不影響撤鉆桿，生產(chǎn)效率高，工序影響少，較多采用。撤鉆桿，生產(chǎn)效率高，工序影響少，較多采用。 鉆架車朝向煤體方向，后方撤支架時可采用這種方式。鉆架車朝向煤體方向，后方撤支架時可采用這種方式。四、螺旋鉆機采煤的通風(fēng)系統(tǒng)四、螺旋鉆機采煤的通風(fēng)系統(tǒng) 局扇通風(fēng)局扇通風(fēng)無瓦斯礦井和瓦斯涌出量小的礦井，回收煤柱無瓦斯

47、礦井和瓦斯涌出量小的礦井，回收煤柱等。等。 全礦井負(fù)壓通風(fēng)全礦井負(fù)壓通風(fēng)瓦斯涌出量大的礦井，可用瓦斯涌出量大的礦井，可用U型通風(fēng)，鉆型通風(fēng)，鉆孔內(nèi)可用風(fēng)筒通風(fēng)?？變?nèi)可用風(fēng)筒通風(fēng)。五、螺旋鉆機采煤的巷道形狀及支護五、螺旋鉆機采煤的巷道形狀及支護 形狀：可采用拱型，且較為多用，需臥底和挑頂；巷道斷形狀：可采用拱型，且較為多用，需臥底和挑頂；巷道斷面一般為面一般為6.5-7.2m2 。如圖。如圖3-6,圖圖3-4 支護：支護：支護：注意棚距與鉆孔尺寸的匹配，相同或成倍支護：注意棚距與鉆孔尺寸的匹配，相同或成倍數(shù)數(shù) 最好用錨桿支護最好用錨桿支護六、螺旋鉆機采煤鉆孔間的煤柱形狀及尺寸六、螺旋鉆機采煤鉆孔

48、間的煤柱形狀及尺寸1.煤柱的作用：煤柱的作用：控制頂板，控制礦山壓力，代替支架；便于運煤，防止煤涌向舊鉆孔；保證鉆控制頂板，控制礦山壓力，代替支架；便于運煤，防止煤涌向舊鉆孔；保證鉆機的正常鉆進(jìn)，不夾鉆。圖機的正常鉆進(jìn)，不夾鉆。圖3-11，圖，圖3-9（二）煤柱的形狀及尺寸（二）煤柱的形狀及尺寸1、形狀、形狀:工字形，實際是矩形，雙軸之間不連續(xù)。圖工字形，實際是矩形，雙軸之間不連續(xù)。圖3-7，圖，圖3-112、煤柱尺寸、煤柱尺寸影響因素：煤層厚度、煤體的硬度、頂?shù)装鍘r性、鉆孔的形狀等。影響因素：煤層厚度、煤體的硬度、頂?shù)装鍘r性、鉆孔的形狀等。尺寸：每一特定條件下煤柱有其最佳尺寸，煤損小，又能支

49、撐和控制頂板，尺寸：每一特定條件下煤柱有其最佳尺寸，煤損小，又能支撐和控制頂板，保證鉆機的正常鉆進(jìn)采煤。保證鉆機的正常鉆進(jìn)采煤。雙軸雙孔的經(jīng)驗數(shù)據(jù)：煤厚雙軸雙孔的經(jīng)驗數(shù)據(jù)：煤厚0.50.7m，煤柱最窄部分，煤柱最窄部分0.150.25m.煤厚煤厚0.8m，煤柱最窄部分，煤柱最窄部分0.20.3m . 圖圖3-9單軸單孔的經(jīng)驗數(shù)據(jù)單軸單孔的經(jīng)驗數(shù)據(jù):煤柱尺寸還可再小些。煤柱尺寸還可再小些。鉆機鉆進(jìn)深度鉆機鉆進(jìn)深度:3040m，三軸鉆機可達(dá)三軸鉆機可達(dá)60m.回采率：回采率：6070%（三）擴鉆孔技術(shù)（三）擴鉆孔技術(shù)為了提高煤炭采出率，降低煤炭損失，世界各國都在應(yīng)用擴鉆孔技術(shù)。為了提高煤炭采出率，

50、降低煤炭損失，世界各國都在應(yīng)用擴鉆孔技術(shù)。擴鉆孔一般有三種形式：擴鉆孔一般有三種形式：1、先鉆小直徑的基本孔，然后擴孔：小鉆孔鉆進(jìn)，后退擴孔（換鉆頭）；兩臺、先鉆小直徑的基本孔，然后擴孔：小鉆孔鉆進(jìn)，后退擴孔（換鉆頭）；兩臺鉆機，有專門擴孔機。鉆機，有專門擴孔機。 圖圖3-112、沿煤層厚度擴鉆孔，西德鉆機螺旋葉片上安有刀具，先向上擴再向下擴。、沿煤層厚度擴鉆孔，西德鉆機螺旋葉片上安有刀具，先向上擴再向下擴。 圖圖3-123、沿煤層層面擴孔、沿煤層層面擴孔在鉆到預(yù)定深度后，采用遠(yuǎn)距離控制，將端頭鉆桿向一側(cè)（兩側(cè)雙軸）偏轉(zhuǎn)一在鉆到預(yù)定深度后，采用遠(yuǎn)距離控制，將端頭鉆桿向一側(cè)（兩側(cè)雙軸）偏轉(zhuǎn)一定角

51、度，在回程式中將鉆孔間的煤柱采出。圖定角度，在回程式中將鉆孔間的煤柱采出。圖3-13七、螺旋鉆機采煤法頂板管理與礦山壓力七、螺旋鉆機采煤法頂板管理與礦山壓力控制控制1、煤柱支撐頂板、煤柱支撐頂板,0.150.35.在周期來壓在周期來壓時留大煤柱控頂板時留大煤柱控頂板;2、用矸石充填采空區(qū)（鉆孔）：可減少矸、用矸石充填采空區(qū)（鉆孔）：可減少矸石提升量；石提升量；充填可使有效鉆進(jìn)深度提高；充填可使有效鉆進(jìn)深度提高；提高回采率，留大煤柱充填后再鉆采。提高回采率，留大煤柱充填后再鉆采。圖圖3-14 掘進(jìn)用矸石風(fēng)力充填鉆孔，沿平巷掘進(jìn)用矸石風(fēng)力充填鉆孔，沿平巷布置布置80M。較復(fù)雜，有干擾。較復(fù)雜，有干

52、擾。采用專門鉆頭，后退時將矸石填入鉆孔。采用專門鉆頭，后退時將矸石填入鉆孔。八螺旋鉆機采煤法的適用條件及評價八螺旋鉆機采煤法的適用條件及評價（一）、適用條件（一）、適用條件1、a15；2、煤層厚度、煤層厚度0.451.5m；3、煤的切割阻力、煤的切割阻力250KN/m；4、煤層不會黃鐵礦結(jié)核；、煤層不會黃鐵礦結(jié)核；5、煤層無自燃、無突出危險，無沖擊地壓危險；、煤層無自燃、無突出危險，無沖擊地壓危險；6、頂板條件隨意；、頂板條件隨意；7、正常布置工作面采煤，回收邊角煤、各種煤柱，三下采煤。、正常布置工作面采煤，回收邊角煤、各種煤柱，三下采煤。（二）、評價（二）、評價優(yōu)點：優(yōu)點： 該方法為薄煤層開

53、采創(chuàng)出了一條新路；該方法為薄煤層開采創(chuàng)出了一條新路； 為薄和極薄煤層開采開辟了廣闊的前景；為薄和極薄煤層開采開辟了廣闊的前景； 改善了工人的勞動條件，提高了勞動生產(chǎn)率；改善了工人的勞動條件，提高了勞動生產(chǎn)率； 多回收地下資源，提高了人類開發(fā)資源的能力，延長了礦多回收地下資源，提高了人類開發(fā)資源的能力，延長了礦井服井服 服務(wù)年限；用人少，效益好，省掉工作面支架、運輸服務(wù)年限；用人少，效益好，省掉工作面支架、運輸機，經(jīng)濟效益顯著；機，經(jīng)濟效益顯著；缺點：缺點： 巷道掘進(jìn)率高，有一定的煤損（但總比不采出好），巷巷道掘進(jìn)率高，有一定的煤損（但總比不采出好），巷道臥底挑頂出矸量大。道臥底挑頂出矸量大。第

54、五節(jié)第五節(jié) 刨煤機無人工作面采煤刨煤機無人工作面采煤一一 刮刨機刀柱式無人工作面采煤刮刨機刀柱式無人工作面采煤（一）、刮刨機簡介（一）、刮刨機簡介薄煤層厚度、空間小，無法安裝運輸機，刮刨機是一種采薄煤層厚度、空間小，無法安裝運輸機，刮刨機是一種采煤、運煤為一體的采煤機械，形狀似耙斗裝巖機的耙斗，煤、運煤為一體的采煤機械，形狀似耙斗裝巖機的耙斗，截齒朝向煤壁，上下巷道設(shè)牽引裝置驅(qū)動，沿煤壁往返運截齒朝向煤壁，上下巷道設(shè)牽引裝置驅(qū)動，沿煤壁往返運行采煤，并將煤運出。行采煤，并將煤運出。（二）、巷道布置（二）、巷道布置 如圖如圖4-1所示所示上有回風(fēng)平巷，下有進(jìn)風(fēng)運輸平巷，從開切眼安裝刮刨機；上有回

55、風(fēng)平巷，下有進(jìn)風(fēng)運輸平巷，從開切眼安裝刮刨機；頓巴斯真理報煤管局應(yīng)用情況：頓巴斯真理報煤管局應(yīng)用情況：工作面長：工作面長：100120m;頂板砂頁巖頂板砂頁巖:89m;采空區(qū)跨距：采空區(qū)跨距：1320m;煤柱：煤柱：35m , 還試驗了從開切眼向兩個方面開采的方案，還試驗了從開切眼向兩個方面開采的方案，可減少開切眼工作量可減少開切眼工作量.（三）、效果（三）、效果工作面日產(chǎn)：工作面日產(chǎn)：150T；工作面效率：工作面效率：12T/工。工。二二 螺旋鉆機螺旋鉆機刮刨機聯(lián)合采煤刮刨機聯(lián)合采煤（一）、問題的提出（一）、問題的提出1、螺旋鉆機孔間小煤柱丟煤；、螺旋鉆機孔間小煤柱丟煤；2、刮刨機開切眼工作

56、量大，為克服以上缺點，提出鉆刮聯(lián)合采煤方案。、刮刨機開切眼工作量大，為克服以上缺點，提出鉆刮聯(lián)合采煤方案。（二）、巷道布置（二）、巷道布置如圖如圖4-2所示所示工作面上有回風(fēng)平巷工作面上有回風(fēng)平巷:安裝一臺螺旋鉆機，刮刨機動力鉆，輸送機，回風(fēng)；安裝一臺螺旋鉆機，刮刨機動力鉆，輸送機，回風(fēng)；工作面下有運輸平巷工作面下有運輸平巷:安裝一臺螺旋鉆機，刮刨機動力鉆，運輸機安裝一臺螺旋鉆機，刮刨機動力鉆，運輸機 , 進(jìn)風(fēng)進(jìn)風(fēng);開切割眼開切割眼:工作面采用工作面采用U型通風(fēng)系統(tǒng)，工作面長為兩臺鉆機的有效鉆進(jìn)長度。型通風(fēng)系統(tǒng)，工作面長為兩臺鉆機的有效鉆進(jìn)長度。（三）、回采工藝（三）、回采工藝1、上下螺旋鉆機

57、錯開一定距離，相向鉆進(jìn)采煤，運輸巷鉆機稍滯后一定距離；、上下螺旋鉆機錯開一定距離，相向鉆進(jìn)采煤，運輸巷鉆機稍滯后一定距離；2、根據(jù)頂板來壓及煤柱壓酥情況，滯后鉆機、根據(jù)頂板來壓及煤柱壓酥情況，滯后鉆機10-15m，安裝刮刨機采出孔間，安裝刮刨機采出孔間煤柱，刮刨機可雙向采煤，雙向運煤；煤柱，刮刨機可雙向采煤，雙向運煤；3、工作面不支護，頂板緩慢下沉；、工作面不支護，頂板緩慢下沉；4、 沿空留巷，一巷兩次使用。沿空留巷，一巷兩次使用。（四）、重要參數(shù)的確定（四）、重要參數(shù)的確定1、根據(jù)礦壓觀測，在不同條件下，確定刮刨機的滯后距離；、根據(jù)礦壓觀測，在不同條件下，確定刮刨機的滯后距離；2、鉆孔間的煤

58、柱尺寸；、鉆孔間的煤柱尺寸；3、煤柱的殘余高度，與刮刨機的正常工作空間相適應(yīng)，、煤柱的殘余高度，與刮刨機的正常工作空間相適應(yīng)，一般不小于一般不小于0.40.5m；三三.刮刨機刮刨機楔型支架無人工作面采煤楔型支架無人工作面采煤（一）、刮刨機采煤存在的主要問題（一）、刮刨機采煤存在的主要問題頂板管理方法采用無支護：頂板管理困難；頂板管理方法采用無支護：頂板管理困難；有支護：一次性支架有支護：一次性支架 楔形支架；楔形支架； 工作面的移動的支架工作面的移動的支架氣垛氣垛,移動困難。移動困難。（二）、楔形支架的結(jié)構(gòu)（二）、楔形支架的結(jié)構(gòu)如圖如圖43所示所示:有上楔塊、下楔塊、木墊塊有上楔塊、下楔塊、木

59、墊塊以中間木塊實現(xiàn)可縮，楔形支架材料：水泥十矸石、粉煤灰等。以中間木塊實現(xiàn)可縮，楔形支架材料：水泥十矸石、粉煤灰等。（三）、楔形支架的安裝（三）、楔形支架的安裝利用支架安裝機從回風(fēng)巷下放，由下向上，順序安裝；利用支架安裝機從回風(fēng)巷下放，由下向上，順序安裝；安裝步距依頂板壓力而定，安裝步距依頂板壓力而定， 一般工作面推進(jìn)一般工作面推進(jìn)11.5m后安裝后安裝 ；安裝要求安裝要求:成排成排 ， 有一定的初撐力，安裝支架時不采煤。有一定的初撐力，安裝支架時不采煤。支架安裝機如圖支架安裝機如圖45（四）、楔形支架的應(yīng)用（四）、楔形支架的應(yīng)用極薄煤層；極薄煤層；刨煤機采煤機工作面都可以用；刨煤機采煤機工作

60、面都可以用；傾角大時傾角大時 ：自動下滑。：自動下滑。 雙滾筒絞車牽引，工作面下部設(shè)滑輪。雙滾筒絞車牽引，工作面下部設(shè)滑輪。 四四.刮刨機氣垛支架綜合機組無人工作面采煤刮刨機氣垛支架綜合機組無人工作面采煤（一）、設(shè)備（一）、設(shè)備 采煤采煤: 刮刨機刮刨機 ； 運煤運煤: 刮刨機；刮刨機； 支護支護: 氣垛支架氣垛支架 ， 兩排，兩排， 交錯布置交錯布置 ， 超前間距超前間距0.2m ， 支架間用鋼絲連接；支架間用鋼絲連接； 長長1340 mm, 寬寬740 mm, 高高600700mm; 繞在導(dǎo)內(nèi)器的繩輪上繞在導(dǎo)內(nèi)器的繩輪上.氣壓氣壓800Kpa 工作阻工作阻力力:450KN。（二）、巷道布置