采礦學-第二章長壁垮落采煤法采煤工藝

采礦學-第二章長壁垮落采煤法采煤工藝第二章長壁垮落采煤法采煤工藝第一節(jié)爆破采煤工藝第二節(jié)普采工藝方式第三節(jié)綜采工藝方式第四節(jié)大傾角綜采工藝特點第五節(jié)大采高綜采工藝特點第六節(jié)薄煤層綜采工藝特點采煤工藝類型主要分為三種：（1）爆破采煤工藝——炮采（2）普通機械化采煤工藝——普采（3）綜合機械化采煤工藝——綜采一、爆破落煤二、裝煤與運煤三、支護四、推移輸送機五、處理采空區(qū)六、勞動組織七、循環(huán)作業(yè)方式八、循環(huán)作業(yè)圖表九、炮采工作面的基本點十、炮采工藝的特點第一節(jié)爆破采煤工藝炮采工藝方式：長壁工作面用爆破方法落煤和裝煤、人工裝煤、輸送機運煤和單體支柱支護的采煤工藝。工藝過程包括：打眼、放炮落煤和裝煤、人工裝煤、輸送機運煤、移輸送機、支護和回柱放頂?shù)裙ば?。炮眼裝藥結(jié)構(gòu)圖打眼、裝藥、封炮泥、聯(lián)炮線、放炮等工序。工序要求：保證工作面進度、不留頂煤和底煤、不破壞頂板、不崩倒和損壞支柱、盡量降低炸藥和雷管消耗、提高裝煤效率、有利于防止煤塵和瓦斯爆炸。1、炮眼布置炮眼排數(shù):取決于煤層的厚度和硬度。煤電鉆打眼，1~3排布置、深度為1.0~1.5m。一、爆破落煤炮眼布置方式及適用條件炮眼布置方式適用條件單排眼一般用于薄煤層或煤質(zhì)軟、節(jié)理發(fā)育的煤層。雙排眼有對眼、三花眼及三角眼等，一般適用于采高較小的中厚煤層。煤質(zhì)中硬時可用對眼，煤質(zhì)軟時可用三花眼，煤層上部煤質(zhì)軟或頂板較破碎時可用三角眼。三排眼又稱五花眼，用于煤質(zhì)堅硬或采高較大的中厚煤層。炮眼布置炮眼深度要與頂梁長度相匹配。炮眼深度一般有：0.8、1.0、1.2m三種，由頂梁長度和炮眼角度確定。一般使用1.2

1.5m的釬桿。2、炮眼的深度與煤壁的水平夾角一般為50

80

。軟煤取大值，硬煤取小值。剖面上以不破壞頂?shù)装鍨樵瓌t：頂眼仰角5

10

底眼俯角10

20

3、炮眼角度（1）鉆眼設(shè)備：煤電鉆、麻花釬子（2）炸藥與裝藥量：炸藥礦用硝氨炸藥，藥量150

600g之間。4、鉆眼、裝藥串聯(lián)聯(lián)線、電雷管引爆、起爆器起爆。毫秒爆破技術(shù)：增加了自由面，提高了爆破效率；爆破產(chǎn)生的波相互干擾，有利于減少頂板震動；130ms內(nèi)全部起爆，避免引爆瓦斯。延期起爆順序：底眼→中間眼→頂眼。一次爆破數(shù)量受輸送機能力、頂板狀況、瓦斯含量等制約。5、聯(lián)線與起爆裝煤：爆破可裝煤30%以上，刮板輸送機的鏟煤板可裝部分余煤，其它為人工裝煤。運煤：可彎曲刮板輸送機、溜槽或自溜。二、裝煤與運煤可提高爆破裝煤效率的移動擋煤裝置1—切頂墩柱；2—單體液壓支柱；3—推溜千斤頂；4—擋煤板；5—擋煤板底座；6—鏟煤板；7—支撐桿柔性擋煤板1—膠帶擋煤板；2—鐵護板；3—鏟煤板；4—刮板輸送機；5—操作閥；6—千斤頂；7—切頂墩柱點柱、單體液壓支柱+金屬鉸接頂梁或長鋼梁正懸臂齊梁直線線柱正懸臂錯梁三角柱控頂排數(shù)：3

4排、3

5排特種支護：叢柱、密集、木垛、斜撐三、支護叢柱、密集、木垛、斜撐推移千斤頂：正常段6m一個，機頭機尾各三個。四、推移輸送機垮落法：回柱撤除支護，讓頂板垮落。順序為：由下向上；由采空區(qū)側(cè)向煤壁側(cè)；近水平煤層回柱可以分段。五、處理采空區(qū)專業(yè)工種：鉆眼放炮、裝藥、機電維修綜合工種：裝煤、支柱、回柱放頂專業(yè)工種一般在全工作面長度內(nèi)工作;綜合工種一般在工作面的一段長度內(nèi)工作。六、勞動組織作業(yè)方式—采煤工作面一晝夜內(nèi)采煤班和準備班的配合方式。準備班工作—回柱、檢修刮板輸送機、移動平巷運輸設(shè)備、兩巷超前支護、加強支護。兩采一準、兩班半采煤，半班準備、四班交叉等。七、循環(huán)作業(yè)方式規(guī)程中要有：循環(huán)作業(yè)圖表勞動組織表技術(shù)經(jīng)濟指標表八、循環(huán)作業(yè)圖表炮采工作面循環(huán)作業(yè)圖面長160m，采用分段追機作業(yè)方式，各工種在同一段內(nèi)平行作業(yè)，完成采煤、支柱和移輸送機等工序后，再進入下一段，每換一次工作地點需增加20~23min輔助時間，每段約40~60m。爆破煤壁平直不留底煤不破壞頂板不崩倒支柱不把煤崩到輸送機外側(cè)盡可能爆破裝煤敲幫問頂，清除危石，處理瞎炮后，再支護，其后進入裝煤。九、炮采工作面的基本點機械化水平低；勞動強度大；產(chǎn)量和效率低；安全隱患多；但對地質(zhì)條件適應(yīng)性強，多用于殘煤、邊角煤開采，使用越來越少。十、炮采工藝的特點第二節(jié)普采工藝方式一、設(shè)備及布置二、采煤機的割煤方式三、采煤機進刀方式四、人工開切口五、普采循環(huán)作業(yè)圖六、普采工藝基本要點普采工藝方式—用采煤機破煤和裝煤、刮板輸送機運煤、單體支柱支護頂板的采煤工藝。運煤、支護、回柱放頂與炮采相同。區(qū)別是用采煤機完成落煤和裝煤。一、設(shè)備及布置1—MXP-240型采煤機；2—SGB-630/150可彎曲刮板輸送機；3—DZ-22單體液壓支柱；4—HDJA-1000鉸接頂梁；5—推移輸送機千斤頂；6—運輸平巷中的輸送機。二、采煤機的割煤方式1、雙向割煤前滾筒割頂煤、后滾筒割底煤，掛頂梁（打臨時支柱），清理浮煤，推移輸送機，支柱，到上端頭，完成進刀后，返回重復(fù)上述過程，采煤機往返一次煤壁推進兩個截深。2、單向割煤單滾筒采煤機，滾筒直徑小于采高時，上行割頂煤，掛頂梁，到上端頭后，反向、調(diào)整滾筒位置，下行割底煤，清理浮煤，滯后一定距離推移輸送機，支柱，采煤機往返一次煤壁推進一個截深。三、采煤機進刀方式1、普采工作面雙滾筒采煤機端頭斜切進刀2、單滾筒采煤機端頭斜切進刀雙滾筒采煤機普采工作面大多不開人工切口，當工作面兩巷尺寸小，刮板輸送機機頭和機尾不能伸入巷道中時需開2

3m長的切口；單滾筒采煤機普采工作面由于滾筒和采煤機位置關(guān)系，必須開切口。靠滾筒側(cè)切口長2

3m，背滾筒側(cè)切口長6

10m。目前已很少使用單滾筒采煤機。四、人工開切口五、普采循環(huán)作業(yè)圖三班采煤邊采邊準，雙向割煤，三五排控頂，日進六刀。

加強機道支護，防止機道冒頂預(yù)掏梁窩，臨時支護；提高初撐力和支護強度；破碎頂板或網(wǎng)下用成對π型鋼梁，交替前移。加強放頂線支護的穩(wěn)定性斜撐、木垛、雙排柱、叢柱加強端頭維護雙鉤雙楔梁，抬棚；四對八梁；四對八梁，十字鉸接頂梁。目前國內(nèi)使用越來越少，逐步被綜采所取代。六、普采工藝基本要點端頭支護，雙鉤雙楔梁4—輸送機;6—木垛;7—雙鉤雙楔梁;8—絞車3m端頭支護，四對八梁2—抬棚長梁;4—輸送機端頭支護，四對八梁，十字鉸接頂梁1—基本支架;2—抬棚長梁;3—轉(zhuǎn)載機;4—輸送機;5—十字鉸接頂梁;第三節(jié)綜采工藝方式一、采煤機割煤方式二、采煤機進刀方式三、液壓支架移架方式四、綜采工作面循環(huán)圖表五、綜采工作面端頭支護1—采煤機；

2—刮板輸送機；

3—液壓支架；

4—下端頭支架；

5—上端頭支架；

6—轉(zhuǎn)載機；

7—可伸縮膠帶輸送機；

8—配電箱；

9—移動變電站；

10—設(shè)備列車；

11—泵站；

12—噴霧泵站；

13—絞車；

14—集中控制臺1）單向割煤，往返一次進一刀采煤機前滾筒割頂煤，后滾筒底煤→移架（滯后采煤機2

3架以遠）到工作面端頭→采煤機反向清理浮煤→推移刮板輸送機（滯后采煤機15

35m）到另一端。適用條件：煤層傾角大，支架和刮板輸送機易下滑，采煤機上行割煤困難；采煤機裝煤效果差，需單獨安排裝煤行程。一、采煤機割煤方式2）雙向割煤，往返一次進二刀采煤機前滾筒割頂煤，后滾筒底煤→移架（滯后采煤機2

3架以遠）→推移輸送機（滯后采煤機15

35m）到一端后完成進刀后，反向重復(fù)上述過程，往返一次進二刀。3）兩種采煤方式的優(yōu)缺點和適用條件目前國內(nèi)綜采面大多采用雙向割煤方式。雙向割煤采煤機避免了一個空行過程，效率高。單向割煤工序之間相互干擾少，進刀過程采煤機等待時間少，割煤牽引速度快和空載裝煤效率高，機道浮煤少，底板平整，推移輸送機阻力小，能保證采煤機的進尺，有利于工作面的頂板管理；在大傾角工作面噸煤能耗少，有利于防止工作面輸送機等設(shè)備的下滑，在粉塵較大的工作面采煤機司機、移架工吸塵量少，工人作業(yè)環(huán)境好等。實例：峰峰萬年礦煤層硬度f=3

5、傾角16

26

、采高3.6

3.8m，面長150m。采用AM-500采煤機、SGB-764/264輸送機、ZY4000-18/38支架。單向割煤與雙向割煤相比：①實測采煤機上行割煤速度1.25m/min，下行割煤速度4.3m/min，上行空返速度3.5m/min，單向割煤65

75min/刀，雙向割煤80

90min/刀；②單向割煤自下向上推輸送機，避免了輸送機下滑；③單向割煤比雙向割煤能耗降低10%；④雙向割煤循環(huán)產(chǎn)量650t，單向割煤循環(huán)產(chǎn)量670t；⑤單向割煤煤壁片幫明顯減少。部分高產(chǎn)高效礦井綜采面作業(yè)方式分布割煤方式及其比例割煤方式比例/%雙向割煤，端頭斜切92.5單向割煤，端頭斜切7.5主要用斜切進刀方式，細分為：(1)端部斜切進刀：不留三角煤端部斜切進刀留三角煤端部斜切進刀(2)中部斜切進刀二、采煤機進刀方式

不留三角煤端部斜切進刀留三角煤端部斜切進刀中部斜切進刀移架方式：單架依次順序式分組交錯式成組整體順序式三、液壓支架移架方式支架沿采煤機牽引方向依次一架一架前移，移動步距等于截深，支架移成一條直線。操作簡單，易保證移架質(zhì)量，對不穩(wěn)定頂板適應(yīng)性好。1、單架依次順序式移架2、分組間隔交錯式移架支架分組，每組3

5架，組內(nèi)順序前移，組間平行作業(yè)。移架快，支架不易對齊，要求頂板較穩(wěn)定。3、液壓支架成組整體順序式移架支架分組，每組2

3架。組內(nèi)聯(lián)動，整體移架，一組一組的順序前移。移架快，空頂面積大，要求頂板穩(wěn)定、底板平整?？刹捎茫核牧?，三采一準三八制，二采一準兩班半采煤，半班準備示例：兩班半采煤，半班準備，雙向割煤，日進7刀。四、綜采工作面循環(huán)圖表綜采工作面循環(huán)圖1、單體支柱加長鋼梁組成的邁步抬棚適應(yīng)性強，但支設(shè)費工費時。2、自移式端頭支架移架速度快，要求平巷頂?shù)装迤秸?、用工作面液壓支架支護端頭需進行專門改造。五、綜采工作面端頭支護端頭支架ZT24000/23/50巷道超前液壓支架整架圖王莊煤礦ZDWX-07型側(cè)向自移式端頭液壓支架示意圖一、刮板輸送機二、液壓支架的防倒防滑第四節(jié)大傾角綜采工藝特點傾角加大后，必須有采煤機、支架、刮板輸送機防滑防倒措施。

一、刮板輸送機

1、下滑的原因重力原因；推移輸送機不當，從一點多次推；浮煤進入輸送機底槽；支架帶動輸送機下滑。防止煤進入底槽；工作面調(diào)成偽斜；從工作面下端向上順序移輸送機；推移輸送機時，用支柱頂住機頭，拉緊機尾；設(shè)輸送機防滑千斤頂；防止支架下滑。2、防止輸送機下滑的措施1、傾角加大后的問題支架下滑，下滑力大于摩擦力支架傾倒，力矩不平衡2、防倒防滑措施工作面調(diào)斜；由下向上移架；留設(shè)防滑平臺；防止輸送機下滑；保持排頭支架的穩(wěn)定性；間隔移架；支架宜成組布置，有利于增強支架組穩(wěn)定性。二、液壓支架的防倒防滑偽斜布置控制輸送機下滑一、大采高綜采設(shè)備要求二、煤幫及頂板管理主要措施第五節(jié)大采高綜采工藝特點大采高一次采全厚綜采技術(shù)是我國厚煤層高效開采的重要發(fā)展方向，主要發(fā)展趨勢：采高持續(xù)增大，由最初的3.5m到現(xiàn)在的6.5m~7m左右，大采高綜采技術(shù)的使用范圍進一步擴大；由賦存結(jié)構(gòu)相對簡單的礦區(qū)向結(jié)構(gòu)復(fù)雜的礦區(qū)推廣。一、大采高綜采設(shè)備要求1）采用長搖臂采煤機，并具有足夠的臥底量；煤機具有調(diào)斜功能，以適應(yīng)工作面地質(zhì)條件的變化。3）工作面采落煤塊度大，采煤機和輸送機應(yīng)有大塊煤的機械破碎裝備。4）大采高液壓支架應(yīng)具有良好的橫向與縱向穩(wěn)定性和承受偏載的能力；結(jié)構(gòu)和性能應(yīng)具有較好的防片幫能力，初撐力大、伸縮或折疊式前探梁對端面頂板及時支護；可伸縮護幫板應(yīng)能平移至頂梁端部以外，且具有足夠的護幫面積和護幫阻力。5）大采高工作面礦壓顯現(xiàn)強烈，支架應(yīng)具有較大的支護強度和自身強度。二、煤幫及頂板管理主要措施1）加快推進速度，降低礦壓對煤壁影響，防止煤壁片幫。2）帶壓擦頂移架，減少對頂板的破壞。3）割煤后及時使用伸縮梁和護幫板支護頂幫。4）制定煤壁加固技術(shù)應(yīng)急預(yù)案。如利用“馬麗散”煤壁加固等。5）對支架位態(tài)實施監(jiān)測，掌握液壓支架工作狀態(tài)。6）在易片幫、掉頂區(qū)域，保證煤機通過高度的前提下適當降低采高，使支架能夠支護到煤幫，避免掉下的矸石從支架前方掉落到工作面輸送機中。例如：晉城寺河礦，采用引進S1500電牽引采煤機，最大采高可達5.2m，兩柱掩護式支架，支架高度：2.55m~5.5m、DBT公司刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機，運輸能力均在2500t/h以上，平均日產(chǎn)1萬t以上。神東補連塔煤礦煤層平均厚7.15m，平均采高6.1m，采用艾柯夫公司SL1000型采煤機，鄭州煤機廠兩柱掩護式ZY10800/28/63，DBT公司生產(chǎn)的刮板輸送機，輸送能力為4200t/h，年產(chǎn)達1000萬t以上。一、薄煤層滾筒采煤機綜采工藝特點二、薄煤層刨煤機綜采工藝特點三、薄煤層螺旋鉆采煤工藝特點第六節(jié)薄煤層綜采工藝特點一、薄煤層滾筒采煤機綜采工藝特點采高低，要有足夠的過煤和過機空間高度，要求采煤機機身矮，有足夠的功率；采煤機機身盡可能短，以適應(yīng)煤層的起伏變化；有較強破巖過地質(zhì)構(gòu)造能力；三機配套設(shè)備要求結(jié)構(gòu)簡單、可靠，便于維護和安裝；盡可能實現(xiàn)割煤、移架、推移輸送機的遠距離控制。我國幾種主要薄煤層滾筒采煤機的技術(shù)參數(shù)我國幾種主要薄煤層滾筒采煤機的技術(shù)參數(shù)型號BM-1005MG200-BMG344-PWDMG250-BWMG200/450-BWDMG250/550-BWD采高范圍/m0.75～1.31.0～1.80.9～1.60.85～1.51.0～1.71.0～1.7滾筒直徑/mm750,8001000,1250900,1000,1250,1400850,100010