薄煤層開采技術(shù)課件

1、第一章 薄煤層開采技術(shù) 煤炭是不可再生資源。由于持續(xù)不斷地開采和機械化程度的提高,煤炭的厚煤層及中厚煤層儲量減少,薄煤層的開采技術(shù)成為世界各國爭相研究的采礦前沿課題。薄煤層的厚度小,在正常傾角下煤層的鉛直高度大大低于人的身高,人工開采或人工操作開采難度很大,甚至不可能。所以發(fā)達國家普遍采用成套全自動采煤設(shè)備進行薄煤層無人操作開采。引 言無人工作面采煤是指工人不出現(xiàn)在回采工作面內(nèi)，而是在回采工作面以外的地點操作和控制機電設(shè)備，完成工作面內(nèi)的破煤、裝煤、運煤、支護和處理采空區(qū)等各種工序。引 言無人工作面采煤最大特點是使工人擺脫了較危險的工作地點，使一些用普通方法無法開采或很難開采的煤層得到開發(fā)，提

2、高資源使用率。 有支架支護和無支架支護 水力采煤、刨煤機采煤、鉆機采煤等地下氣化（改變）、機械方法（不改變） 支護分類 采煤設(shè)備 煤的聚集狀態(tài)薄煤層無人工作面采煤分類引 言無人工作面采煤方法3煤鋸開采機械化程度、開采效率逐步提高21螺旋鉆機開采刨煤機綜合自動化開采第一節(jié) 煤鋸無人工作面開采支護煤鋸每0.5-1米安裝一組碎煤刀,煤鋸與牽引鋼絲繩相連,使鋼絲繩壓緊煤壁,做往復(fù)切割運動,煤鋸拉出一個槽溝,隨著槽溝加深,煤壁在礦山壓力的作用下,自行垮落破碎,然后靠煤炭自溜運出工作面。采用氣垛支架，該支架是由幾個具有彈性的加固橡膠囊組成，充入壓縮空氣后使其緊貼煤層頂?shù)装?，支撐?.5Mpa左右。從德國先

3、行應(yīng)用，我國主要在四川、廣東等南方煤礦應(yīng)用。氣垛支架第二節(jié) 薄煤層螺旋鉆機綜采技術(shù)螺旋鉆采煤工藝是在巷道布置一臺或多臺鉆機，由鉆頭旋轉(zhuǎn)落煤，螺旋葉片旋轉(zhuǎn)將落煤導(dǎo)入刮板輸送機運出。第二節(jié) 薄煤層螺旋鉆機綜采技術(shù) 美國卡姆普頓單軸螺旋鉆機 美國奧蓋爾-馬依涅爾單軸螺旋鉆機 按結(jié)構(gòu)分：單軸式和多軸式從烏克蘭引進的BSHK-2DM型薄煤層用雙軸螺旋鉆采煤機 第二節(jié) 薄煤層螺旋鉆機綜采技術(shù)單軸式側(cè)面鉆進螺旋鉆機正面鉆進螺旋鉆機雙軸式側(cè)面鉆進螺旋鉆機采煤主要設(shè)備-螺旋鉆機，美國、前蘇聯(lián)均研制和采用綜合螺旋鉆機帶有一個鉆桿垂直煤壁正面帶有二個鉆桿按工作方式分：正面鉆進和側(cè)面鉆進；單向鉆進和雙向鉆進螺旋鉆采煤

4、工藝可以分為單向鉆進或雙向鉆進兩種，在采用單向鉆進采煤方式時，鉆機沿回采平巷的一側(cè)鉆進回采，在本側(cè)采完后再退回回采平巷另一側(cè)的煤炭；也可以向平巷的兩側(cè)鉆進采煤。 沿煤層厚度擴孔同心擴孔沿煤層層面擴孔擴鉆孔采煤形式提高煤炭采出率，降低煤炭損失。螺旋鉆機采煤法適應(yīng)條件螺旋鉆機采煤法為開采薄和極薄煤層開辟了廣闊的前景，適用于傾角15以下，厚度0.51.5m的煤層，煤的切割阻力不大于250kN/m。螺旋鉆機還可以用來開采邊角煤和 回收各種煤柱。盡管螺旋鉆機采煤巷道掘進率高，丟煤較多，但用人少，效益較好，同時還可以使一些平衡表外的儲量得到開采，提高了工業(yè)儲量，多回收了地下資源，延長了礦井的服務(wù)年限。發(fā)展

5、趨勢： 單軸雙軸多軸； 大功率，自動行走，性能更可靠； 擴鉆孔，長鉆進。第三節(jié) 薄煤層刨煤機綜采技術(shù)刨煤機工作時，刨頭在無級圓環(huán)鏈（即刨鏈）的牽引下，沿著安裝在輸送機中部槽上的導(dǎo)軌（即滑架）運行，利用刨刀對煤壁形成的靜壓力將煤刨落 ，刨落的煤在刨頭和犁形斜面導(dǎo)軌的作用下被裝入輸送機運出工作面。 刨煤機工作時：工作面兩端均采用端頭斜切進刀，刨頭沿工作面往返刨煤，然后合理調(diào)整工作面兩端頭和中部段刨深，使工作面輸送機始終處于平直狀態(tài)。在刨頭運行軌道采空區(qū)一側(cè)，安裝在液壓支架推移桿上的調(diào)斜千斤頂可用來實現(xiàn)底刨刀的調(diào)斜，在正常生產(chǎn)中調(diào)斜千斤頂 可人工操作，使刨頭下 切或上仰，以適應(yīng)工作 面在縱向上的起伏

6、不平。 國外刨煤機采煤應(yīng)用情況德國、法國、美國的薄煤層廣泛應(yīng)用刨煤機采煤：美國刨煤機產(chǎn)量占總產(chǎn)量的15%，德國占62%，法國占其30%，捷克占12%，波蘭占11%。德國可稱得起是刨煤機的故鄉(xiāng)，通過使用刨煤機采煤，使生產(chǎn)率大幅度提高。德國從1955年就開始使用刨煤機，80年代末刨煤機采煤機械化程度達到95%以上，刨煤機采煤工作面推進面積增大了45%，使商品煤產(chǎn)量增加了30%。1941年第一套刨煤機系統(tǒng) (德國伊木比倫煙煤礦 )德國威斯伐利亞貝克瑞特公司研制了S4-K(2x400KW)型拖鉤刨 9.38Ve滑行刨可以應(yīng)用在堅硬的煤層中 拖鉤刨、滑行刨系列、滑行拖鉤刨、緊湊型刨煤機等系列，并向動力刨

7、、全自動化大功率型刨煤機方向發(fā)展。布朗公司最近生產(chǎn)的KHS一1，KHS一n型緊湊型刨煤機，海茨漫公司生產(chǎn)的CAM單向旋轉(zhuǎn)式連續(xù)刨煤機目前都處于國際領(lǐng)先地位。 刨煤機系統(tǒng)主要由刨頭、刨頭驅(qū)動部、刨頭運行導(dǎo)軌及驅(qū)動、刨頭水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)、液壓支架及其PM4電液控制系統(tǒng)、工作面監(jiān)測和控制系統(tǒng)、緊鏈裝置和端部成組錨固系統(tǒng)等部分組成。 刨頭在工作面的往返自動運行及液壓支架的各種動作和輸送機的推移均由計算機遠程控制系統(tǒng)進行控制。 刨煤機工作面液壓支架 ZZ系列支撐式支架ZY系列掩護式支架刨煤機工作面刮板輸送機為了研制高可靠性的薄煤層輸送機，將用于重型刮板輸送機的鑄造槽幫整體組焊式中部槽的成熟技術(shù)移植到薄煤層輸

8、送機上，整體溜槽高度較小 ，輸送能力大，具有更高的可靠性 。刨煤機系統(tǒng)的核心技術(shù)： 刨煤機 電液控制系統(tǒng) 電氣自動化控制系統(tǒng)刨煤機需要向著大功率、快速度、高強度方向發(fā)展。 電液控制系統(tǒng)是綜合運用了電子、計算機、通信、液壓和自動控制等技術(shù)的機電一體化自動控制系統(tǒng) 。 包括PROMOS控制系統(tǒng)和PM4液壓支架控制系統(tǒng) ，其中PROMOS控制系統(tǒng)是整個自動化工作面的控制核心 包括編程控制器、系統(tǒng)控制臺、傳感監(jiān)控系統(tǒng)、故障檢測閉鎖系統(tǒng)、雙工通訊系統(tǒng)、信息查詢系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、噴霧降塵系統(tǒng)。 監(jiān)控系統(tǒng)控制圖 采動移自動化工作面輸送機的推移和支架的動作分別受PROMOS和PM4控制,尾隨刨煤機同步移向工作面

9、推進方向推移,推移量等于刨煤機刨后的深度.刨削的煤流自然落進溜槽或運輸機,運輸出工作面.刨煤機在PROMOS的控制下,沿刨頭的滑行道自行往返刨煤.世界刨煤機采煤技術(shù)呈現(xiàn)出以下兩大特點：一是刨煤機的裝機動率越來越大，以德國為代表，80年代中期最大功率也只有500Kw，目前已達到800 Kw，其體積向著緊湊型方向發(fā)展，可靠性更高，自動化控制程度更高。由于功率的增大，使刨煤機的生產(chǎn)能力，刨削硬煤的能力有了明顯提高，適應(yīng)性增強，使工作面過小地質(zhì)構(gòu)造能力增強，給生產(chǎn)管理帶來方便。二是刨煤機的適用范圍不斷擴大，刨煤機不但用于采煤，還用于開采其他礦物質(zhì)，效果明顯。 我國應(yīng)用現(xiàn)狀鐵煤集團與德國 DBT合作,分

10、別于2000年9月和2002年9月引進了我國第一套和第二套全自動化刨煤機綜采系統(tǒng)。采煤機為9-34VE/47型滾形刨采煤機, 額定生產(chǎn)能力900 t/h, 平均月產(chǎn)原煤14萬t。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，平均采高2.1m，煤層平均傾角31，5個月共產(chǎn)煤11.84萬t，平均月產(chǎn)超過2萬t。國內(nèi)首個薄煤層刨煤機綜采無人工作面2010年在大同煤礦集團公司晉華官礦一次性投產(chǎn)成功。根據(jù)監(jiān)測，該工作面最高日產(chǎn)將達到6185噸。第四節(jié) 薄煤層滾筒采煤機綜采技術(shù) 薄煤層采煤機技術(shù)上從電機單一縱向布置向多電機橫向布置發(fā)展，由液壓牽引向電牽引發(fā)展，由箱體之間有傳動關(guān)系向無傳動

11、關(guān)系的積木式發(fā)展，由有底托架向無底托架發(fā)展，并逐漸研制出了具有雙截割電機搖臂、適用于大傾角開采的四象限調(diào)速系統(tǒng)、中壓機載等技術(shù)的交流電牽引采煤機。 薄煤層滾筒采煤機的研究始于20世紀60年代，國外主要有Eickhoff的EDW-300LN型、DBT公司的EL600型、Wirth研制的H4.30型。國內(nèi)較具代表性的有MG344-PWD型、MG132/320-WD型、MG200/456-WD型、MG100/238-WD型采煤機。MG344-PWD型薄煤層采煤機需要能夠較好地解決機面高度、裝機功率、過煤高度三者之間的矛盾，這樣才能發(fā)揮設(shè)備的適應(yīng)性與可靠性。薄煤層液壓支架的發(fā)展趨勢是簡化結(jié)構(gòu)、高可靠性

12、和電液控制。從薄煤層支架設(shè)計上采用新結(jié)構(gòu)和高強度材料，減薄結(jié)構(gòu)截面，增大必要的行人空間，進一步完善科學(xué)化、人性化支架設(shè)計。 隨著采煤機械化和綜合機械化的發(fā)展，大大提高了采掘工作面的開采強度和推進速度，只有實現(xiàn)掘進機械化，才能滿足采掘平衡的要求。 巷道施工方法主要有鉆爆掘進和綜合機械化掘進兩種，綜合機械化掘進又分為懸臂式掘進機掘進和全斷面巖巷掘進機掘進 。第五節(jié) 薄煤層巷道綜掘技術(shù) 美國開發(fā)的微機控制液壓鉆車 懸臂式掘進機巷道的綜合機械化掘進配套技術(shù)配套轉(zhuǎn)載技術(shù)：運輸技術(shù)的落后是制約掘進技術(shù)發(fā)展的重要因素之一。目前，國內(nèi)掘進機通過采用橋式轉(zhuǎn)載機與皮帶機的配套使用，實現(xiàn)了掘進機的連續(xù)性工作。配套錨

13、桿支護技術(shù)：支護作業(yè)與掘進作業(yè)的不同步是影響快速掘進的一個主要因素。機載錨桿支護技術(shù)能發(fā)揮錨桿先進的支護技術(shù)同時從根本上解決掘進、支護不同步問題，提高掘進生產(chǎn)率。配套機械除塵技術(shù)：一般噴霧除塵，這種方式可靠性差、效果不理想，除塵效率最高只能達到6070%，而國外普遍采用的是干式綜合降塵系統(tǒng)，其降塵效率可達到99.9%。我國已研制開發(fā)了適合我國國情的掘進工作面高效降塵系統(tǒng)，降塵效率可達到99.4%以上，達到國際先進水平。綜掘作業(yè)線掘進機+橋式膠帶轉(zhuǎn)載機+可伸縮膠帶輸送機作業(yè)線 1掘進機+橋式膠帶轉(zhuǎn)載機+刮板輸送機作業(yè)線 2掘進機+梭車作業(yè)線 3掘進機+吊掛式膠帶轉(zhuǎn)載機+礦車作業(yè)線 4主要適用于連續(xù)掘進的獨頭巷道長度大于800 m的條件下，能充分發(fā)揮它高速度、高工效的優(yōu)越性 主要適用于巷道坡度變化大、掘進巷道長度較短的條件 適用于裝卸地點運輸距離較短的條件且具有卸載倉 在運輸機運煤系統(tǒng)未建成前采用 國內(nèi)薄煤層巷道綜掘配套技術(shù)示例 兗礦濟寧二號 使用掘進機+橋式膠帶轉(zhuǎn)載機+可伸縮膠帶輸送機作