{冶金行业管理}采煤工艺设计

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1、模块 采煤工艺设计,课题八 炮采与普采工艺设计 课题九 综合机械化采煤工艺设计 课题十 其他开采方式的工艺特点,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和顶梁或悬移液压支架支护工作空间顶板。 普通机械化采煤工艺：简称“普采”，其特点是用采煤机械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、处五个主要工序全部实现机械化.,一、适于采用综采工艺的条件,适用：煤层地质条件较好、构造少。,优先装备综采的条件,可以装备综采的特殊条件,二、适合普采工艺的条件,普采对地质变化的适应性比综

2、采强，工作面搬迁容易。对推进距离短、形状不规则、小断层和褶曲较发育的工作面，综采的优势难以发挥，而采用普采则可取得较好的效果。 与综采相比，普采操作技术较易掌握，组织生产比较容易。因此，普采是我国中小型矿井发展采煤机械化的重点。,三、炮采工艺的主要优点,炮采工艺技术装备投资少，适应性强，操作技术容易掌握，生产技术管理比较简单，是我国目前采用仍然较多的一种采煤工艺，2006年国有重点煤矿炮采产量占25%左右。但是，由于炮采单产和效率低、劳动条件差，根据我国的技术政策，凡条件适于机采的炮采面，特别在国有重点煤矿都要逐步改造成为普采面。在炮采工艺方式上，应积极推广使用新技术、新设备、新材料，尽量提高

3、装煤机械化水平，减少劳动强度。,课题八 炮采与普采工艺设计,任务一 爆破设计 任务二 单滚筒采煤机工作方式的选择 任务三 工作面支护设计 任务四 普采工作面工艺参数和设备配套,任务一 爆破设计,爆破采煤工艺设计主要是爆破设计和支护设计两个方面，爆破设计主要是编制爆破设计说明书。说明书的内容及要求包括： （1）炮眼布置图必须标明采煤工作面的高度和打眼范围或掘进工作面的巷道断面尺寸，炮眼的位置、个数、深度、角度及炮眼编号，并用正面图、平面图和剖面图表示。 （2）炮眼说明表必须说明炮眼的名称、深度、角度、使用炸药、雷管的品种、装药量、封泥长度、连线方法和起爆顺序 （3）爆破作业说明书必须编入采掘作业

4、规程，并根据不同的地质条件和技术条件及时修改补充。,除上述煤矿安全规程规定的要求外，爆破作业说明书还必须有预期爆破效果表，说明炮眼利用率、每循环进尺和炮眼总长度，炸药和雷管总消耗量及单位炸药消耗量等主要技术经济指标。,炮眼说明表,一、爆破落煤,爆破落煤，包括打眼、装药、填炮泥、联炮线、放炮等工序。 爆破落煤要求：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。 爆破参数，包括炮眼排列、角度、深度、装药量、一次起爆的炮眼数量以及爆破次序等。根据煤层的强度、厚度、节理和裂隙的发育状况及顶板条件确定。 根据爆破落

5、煤所用电雷管不同，可以分瞬发雷管爆破、毫秒雷管爆破（也称微差爆破技术）两种。,相关知识,爆破采煤的工艺过程包括打眼、爆破落煤和装煤、人工装煤、刮板输送机运煤、移置输送机、支护和回柱放顶等主要工序。,（一）瞬发雷管爆破,1、炮眼布置 单排眼：一般用于薄煤层或煤质软、节理发育的煤层，如图（a）所示。 双排眼：其布置形式有对眼、三花眼和三角眼等，一般适用于采高较小的中厚煤层。煤质中硬时可用对眼，煤质软时可用三花眼，煤层上部煤质软或顶板较破碎时可用三角眼，如图（b）所示。 三排眼：亦称五花眼，用于煤质坚硬或采高较大的中厚煤层，如图（c）所示。,动画,2、炮眼角度应满足下列要求： 炮眼与煤壁的水平夹角一

6、般为500800，软煤取大值，硬煤取小值。为了不崩倒支架，应使水平方向的最小抵抗线朝向两柱之间的空档； 顶眼在垂直面上向顶板方向仰起50100，要视煤质软硬和煤层粘顶情况而定，应保证不破坏顶板的完整性； 底眼在垂直面上向底板方向保持100200的俯角，眼底接近底板，以不丢底煤和不崩翻输送机为原则。,3、炮眼深度 根据每次的进度而定。一般每次进度有0.8m、1.0m、1.2m三种，与单体支架顶梁长度相适应。每个炮眼的装药量根据煤质软硬、炮眼位置和深度以及爆破次序而定，通常为150600g。 4、其他参数 爆破采用串联法联线，一般可将可弯曲刮板输送机移近煤壁。每次起爆的炮眼数目，应根据顶板稳定性、

7、输送机启动及运输能力、工作面安全情况而定。条件好时，可同时起爆数十个眼；如顶板不稳定，每次只能爆破几个眼，甚至留煤垛间隔爆破。,（二）毫秒雷管爆破,1. 爆破器材 （1）炸药。根据矿井的瓦斯等级，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；有 煤与瓦斯突出危险工作面选用三级煤矿含水炸药。 （2）毫秒雷管。选用15段合格的煤矿许用的毫秒雷管， 桥丝为镍铬丝，铁脚线，电阻一般为5.56.0 。 （3）其他器材。发爆器采用最大起爆能力为50100发的 MFB-50A和MFB-100A型。,2. 炮眼布置 炮眼布置原则，一般是根据采高、推进度、煤的硬度、裂隙节理与顶底板岩石性质及

8、有无夹矸而定。采高小于1.6 m，采用三花眼布置；采高超过2 m，采用五花眼布置；采高在1.6 2 m之间，视煤质软硬而定：煤质较软，f = 11.5，按三花眼布置；煤质较硬，f = 1.5以上，按五花眼布置。 3. 炮眼间距、深度与角度 炮眼深度视推进度而定，一般为0.81.25 m；炮眼角度在垂直煤壁的立面上，一般仰角为23，最多58（顶板破碎时打平眼），俯角一般为510，最大不超过15，如图所示。炮眼与煤层的水平夹角一般为5580（煤软取大值）。 据一些矿井试验得知，煤质中等硬度时，顶眼间距为1.11.3 m，底眼间距为0.91.0 m，装药量为300500 g，可取得较好的爆破效果。,

9、4. 确定合理的间隔时间与起爆顺序 合理的间隔时间，应大于弹性震动延续时间（一般为46 ms），应大于煤（岩）开始移动到形成裂隙时间（一般为4.35.8 ms）。确定合理间隔时间的办法是通过现场试验，当炸药消耗量低，炮眼利用率高，震动小，即为合理的间隔时间。,起爆顺序合理与否，是决定毫秒爆破效果好坏的关键。据一些矿井试验得知，底眼依次5段起爆，顶眼25段起爆。前段炮眼爆破后，对后段爆破相当于增加一个自由面，爆破效果好、装煤率高，且不崩倒支柱。据测试，用瞬发雷管崩动支柱的占50%70% ，而毫秒雷管仅占3.5% ，爆破顺序合理时可降至0.5% 。具体炮眼起爆顺序如图所示。,5. 应用毫秒爆破的安

10、全技术措施 （1）装药。必须使用与矿井瓦斯等级相适应的矿用许可炸药，合格的煤矿许用毫秒雷管，15段总延期量不许超过130 ms。采用正向装药，并要连续装药，药卷间不许留有间隔。必须装水炮泥，炮孔剩余部分还要用炮泥封满。每装好一个炮眼，其雷管脚线须及时短路拧好，按设计的起爆顺序装药，不准装错。 （2）爆破。炮眼间必须采用串联，不许用并联或串并联。爆破前要采用数字欧姆表或光电导通表检查爆破网路的导通情况，确定无误，方可起爆。工作面爆破时，必须使用一台发爆器，发爆器要保证起爆电流不小于1.52.0 A，并要定期检查发爆器参数和更换电池，保证有足够的起爆能力。,（3）通风和瓦斯管理。工作面要有足够的风

11、量，设好防尘水管，放炮前后都必须洒水降尘。对高瓦斯矿井，应设专职瓦斯检查员，坚持装药前、爆破前、爆破后的瓦斯检查，发现瓦斯超过1%时，不许装药爆破。 （4）顶板控制。工作面爆破前，支柱必须保质保量支设完好，爆破后必须及时挂梁、支柱，减少空顶时间，如有崩翻棚柱，必须先扶棚，后出煤。过断层、破碎带时，断层、破碎带上下2 m内应降低一次爆破装药量。,（5）其他。不同厂家，不同发火参数的毫秒雷管不许混合使用。一次起爆长度，应根据顶板条件、瓦斯大小、运输能力、发爆器能力和劳动力配备等因素来确定。工作面分茬爆破，一次放炮长度为530 m。在顶板破碎地段，可根据具体情况，每隔515 m，留35 m煤垛的方法

12、，以减少控顶面积。打眼必须按设计的炮眼间距、角度、深度等参数执行，应先开动输送机再放炮。,二、装煤与运煤,1. 爆破装煤 爆破装煤率可达31%37% 2. 人工装煤 人工装煤量主要有：输送机与新煤 壁之间松散煤安息角线以下的煤；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，在 输送机的采空侧装上挡煤板。,4. 运煤及移溜 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2530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。,任

13、务二 单滚筒采煤机工作方式的选择,知识点,知识点,1、单滚筒采煤机滚筒的位置和旋转方向 2、单滚筒采煤机进刀方式的种类、优缺点 3、单滚筒采煤机割煤方式的种类、优缺点和适用条件,能根据工作面煤层及其顶板岩层的具体条件， 合理选择进刀和割煤方式,普通机械化采煤（简称普采）工作面一般采用单滚筒采煤机（少数条件下用双滚筒采煤机或刨煤机）落煤和装煤，可弯曲大型刮板输运机运煤，单体液压支柱铰接顶梁（或型长钢梁对棚或悬移液压支架等）支护、液压推移器移溜。 普采工作面上、下区段平巷断面不大，刮板输送机的机头、机尾通常都设在工作面内，故工作面上、下两端需要用人工打眼爆破开切口（又称机窝），上切口长为610 m

14、，下切口为34 m。,相关知识,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。这样可缩短工作面下切口的长度，使煤流尽量不通过机体下方，有利于工作面技术管理。 右工作面安装左螺旋滚筒，割煤时滚筒逆时针旋转；左工作面安装右螺旋滚筒，割煤时顺时针旋转。,二、采煤机的割煤方式,普采工作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。 1. 双向割煤、往返一刀 采煤机沿工作面倾斜由下而上割顶煤，随机挂梁（或型梁迈步前伸或伸悬移支架前探梁），到工作面一端后，采煤机翻转弧形挡煤板，下放滚筒由上而下割底煤，清理浮煤，机后1015 m推

15、移输送机，支柱（或收回前探梁前移悬移支架），直至下部切口，采煤机往返一次，煤壁推进一个截深，挂一排顶梁（或型梁迈一次步），打一排支柱（或悬移支架前移一次）。,双向割煤、往返一刀割煤方式适应性强，在煤层粘顶、厚度变化较大的工作面均可采用，无须人工清浮煤。但割顶煤时无立柱控顶（即只挂上顶梁或型梁迈步前移而无立柱支撑）时间长，不利于控顶；实行分段作业时，工人的工作量不均衡，工时不能充分利用。,2. “”字形割煤、往返一刀 将工作面分为两段，中部斜切进刀，采煤机在上半段割煤时，下半段推移输送机；采煤机在下半段割煤时，上半段推移输送机（也称半工作面采煤方式）。此方式如图所示，其特点是在工作面中部输送机设

16、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ABC；在图(b)状态采煤机割至上平巷后，滚筒割煤轨迹改为CDEA，同时全工作面输送机移直；在图（c）状态滚筒割煤轨迹为AEBF，工作面上端开始移输送机；在图（d）状态滚筒割煤轨迹为FGA，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。,这种割煤方式可以克服工作面一端无立柱控顶时间过长、工人的工作量不均衡等缺点，并且割煤过程中采煤机自行进刀，无须另外安排进刀时间，在中厚煤层单滚筒采煤机普采工作面中常采用。,3. 单向割煤、往返一刀 单向割煤、往返一刀割煤方式，如图所示。其工艺过程为：采煤机自工作面下（或上）切口向上（或下）沿底割煤，随机清理顶煤、挂梁（或型梁迈步前伸或伸悬移支架前探梁），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