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1、采矿学电子教案,中国矿业大学 矿业工程学院 主讲：屠世浩教授,第二章 长壁垮落采煤法采煤工艺,第一节 爆破采煤工艺 第二节 普采工艺方式 第三节 综采工艺方式 第四节 大倾角综采工艺特点 第五节 大采高综采工艺特点 第六节 薄煤层综采工艺特点,采煤工艺类型主要分为三种： （1）爆破采煤工艺炮采 （2）普通机械化采煤工艺普采 （3）综合机械化采煤工艺综采,一、爆破落煤 二、装煤与运煤 三、支护 四、推移输送机 五、处理采空区 六、劳动组织 七、循环作业方式 八、循环作业图表 九、炮采工作面的基本点 十、炮采工艺的特点,第一节 爆破采煤工艺,炮采工艺方式：长壁工作面用爆破方法落煤和装煤、人工装煤、
2、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺。 工艺过程包括：打眼、放炮落煤和装煤、人工装煤、输送机运煤、移输送机、支护和回柱放顶等工序。,炮眼装药结构图,打眼、装药、封炮泥、联炮线、放炮等工序。 工序要求：保证工作面进度、不留顶煤和底煤、不破坏顶板、不崩倒和损坏支柱、尽量降低炸药和雷管消耗、提高装煤效率、有利于防止煤尘和瓦斯爆炸。 1、炮眼布置 炮眼排数: 取决于煤层的厚度和硬度。煤电钻打眼，13排布置、深度为1.01.5m。,一、爆破落煤,炮眼布置,炮眼深度要与顶梁长度相匹配。 炮眼深度一般有： 0.8、 1.0、 1.2 m三种，由顶梁长度和炮眼角度确定。一般使用1.21.5m的钎杆。,2、炮眼的
3、深度,与煤壁的水平夹角一般为5080。软煤取大值，硬煤取小值。 剖面上以不破坏顶底板为原则： 顶眼仰角 510 底眼俯角 1020,3、炮眼角度,（1）钻眼设备：煤电钻、麻花钎子 （2）炸药与装药量： 炸药矿用硝氨炸药，药量 150600g之间。,4、钻眼、装药,串联联线、电雷管引爆、起爆器起爆 。 毫秒爆破技术： 增加了自由面，提高了爆破效率； 爆破产生的波相互干扰，有利于减少顶板震动； 130ms内全部起爆，避免引爆瓦斯。 延期起爆顺序：底眼中间眼顶眼。 一次爆破数量受输送机能力、顶板状况、瓦斯含量等制约。,5、联线与起爆,装煤：爆破可装煤30%以上，刮板输送机的铲煤板可装部分余煤，其它为
4、人工装煤。 运煤：可弯曲刮板输送机、溜槽或自溜。,二、装煤与运煤,可提高爆破装煤效率的移动挡煤装置 1切顶墩柱；2单体液压支柱；3推溜千斤顶；4挡煤板；5挡煤板底座；6铲煤板；7支撑杆,柔性挡煤板 1胶带挡煤板；2铁护板；3铲煤板；4刮板输送机； 5操作阀；6千斤顶；7切顶墩柱,点柱、单体液压支柱+金属铰接顶梁或长钢梁 正悬臂齐梁直线线柱 正悬臂错梁三角柱 控顶排数： 34排、 35排 特种支护：丛柱、密集、木垛、斜撑,三、支护,丛柱、密集、木垛、斜撑,推移千斤顶：正常段6m一个，机头机尾各三个。,四、推移输送机,垮落法：回柱撤除支护，让顶板垮落。 顺序为：由下向上； 由采空区侧向煤壁侧； 近
5、水平煤层回柱可以分段。,五、处理采空区,专业工种：钻眼放炮、装药、机电维修 综合工种：装煤、支柱、回柱放顶 专业工种一般在全工作面长度内工作; 综合工种一般在工作面的一段长度内工作。,六、劳动组织,作业方式采煤工作面一昼夜内采煤班和准 备班的配合方式。 准备班工作回柱、检修刮板输送机、移动平巷运输设备、两巷超前支护、加强支护。 两采一准、两班半采煤，半班准备、四班交叉等。,七、循环作业方式,规程中要有： 循环作业图表 劳动组织表 技术经济指标表,八、循环作业图表,炮采工作面循环作业图,面长160m，采用分段追机作业方式，各工种在同一段内平行作业，完成采煤、支柱和移输送机等工序后，再进入下一段，
6、每换一次工作地点需增加2023min辅助时间，每段约4060m。,爆破 煤壁平直 不留底煤 不破坏顶板 不崩倒支柱 不把煤崩到输送机外侧 尽可能爆破装煤 敲帮问顶，清除危石，处理瞎炮后，再支护，其后进入装煤。,九、炮采工作面的基本点,机械化水平低； 劳动强度大； 产量和效率低； 安全隐患多； 但对地质条件适应性强，多用于残煤、边角煤开采，使用越来越少。,十、炮采工艺的特点,第二节 普采工艺方式,一、设备及布置 二、采煤机的割煤方式 三、采煤机进刀方式 四、人工开切口 五、普采循环作业图 六、普采工艺基本要点,普采工艺方式用采煤机破煤和装煤、刮板输送机运煤、单体支柱支护顶板的采煤工艺。 运煤、支
7、护、回柱放顶与炮采相同。区别是用采煤机完成落煤和装煤。,一、设备及布置,1MXP-240型采煤机； 2SGB-630/150可弯曲刮板输送机； 3DZ-22单体液压支柱； 4HDJA-1000铰接顶梁； 5推移输送机千斤顶； 6运输平巷中的输送机。,二、采煤机的割煤方式,1、双向割煤 前滚筒割顶煤、后滚筒割底煤，挂顶梁（打临时支柱），清理浮煤，推移输送机，支柱，到上端头，完成进刀后，返回重复上述过程，采煤机往返一次煤壁推进两个截深。,2、单向割煤 单滚筒采煤机，滚筒直径小于采高时，上行割顶煤，挂顶梁，到上端头后，反向、调整滚筒位置，下行割底煤，清理浮煤，滞后一定距离推移输送机，支柱，采煤机往返
8、一次煤壁推进一个截深。,三、采煤机进刀方式,1、普采工作面双滚筒采煤机端头斜切进刀,2、单滚筒采煤机端头斜切进刀,双滚筒采煤机普采工作面大多不开人工切口，当工作面两巷尺寸小，刮板输送机机头和机尾不能伸入巷道中时需开23m长的切口； 单滚筒采煤机普采工作面由于滚筒和采煤机位置关系，必须开切口。靠滚筒侧切口长23m，背滚筒侧切口长610m。目前已很少使用单滚筒采煤机。,四、人工开切口,五、普采循环作业图,三班采煤边采边准，双向割煤，三五排控顶，日进六刀。,加强机道支护，防止机道冒顶 预掏梁窝，临时支护； 提高初撑力和支护强度； 破碎顶板或网下用成对型钢梁，交替前移。 加强放顶线支护的稳定性 斜撑、
9、木垛、双排柱、丛柱 加强端头维护 双钩双楔梁，抬棚； 四对八梁； 四对八梁，十字铰接顶梁。 目前国内使用越来越少，逐步被综采所取代。,六、普采工艺基本要点,端头支护，双钩双楔梁,4 输送机;6 木垛;7 双钩双楔梁;8 绞车,3m,端头支护，四对八梁,2 抬棚长梁; 4 输送机,端头支护，四对八梁，十字铰接顶梁,1基本支架;2 抬棚长梁;3 转载机; 4 输送机;5 十字铰接顶梁;,第三节 综采工艺方式,一、采煤机割煤方式 二、采煤机进刀方式 三、液压支架移架方式 四、综采工作面循环图表 五、综采工作面端头支护,1采煤机；2刮板输送机；3液压支架；4下端头支架；5上端头支架；6转载机；7可伸缩
10、胶带输送机；8配电箱；9移动变电站；10设备列车；11泵站；12喷雾泵站；13绞车；14集中控制台,1）单向割煤，往返一次进一刀 采煤机前滚筒割顶煤，后滚筒底煤移架（滞后采煤机23架以远）到工作面端头采煤机反向清理浮煤推移刮板输送机（滞后采煤机1535m）到另一端。 适用条件： 煤层倾角大，支架和刮板输送机易下滑，采煤机上行割煤困难； 采煤机装煤效果差，需单独安排装煤行程。,一、采煤机割煤方式,2）双向割煤，往返一次进二刀 采煤机前滚筒割顶煤，后滚筒底煤移架（滞后采煤机23架以远）推移输送机（滞后采煤机1535m）到一端后完成进刀后，反向重复上述过程，往返一次进二刀。,3）两种采煤方式的优缺点
11、和适用条件 目前国内综采面大多采用双向割煤方式。 双向割煤采煤机避免了一个空行过程，效率高。 单向割煤工序之间相互干扰少，进刀过程采煤机等待时间少，割煤牵引速度快和空载装煤效率高，机道浮煤少，底板平整，推移输送机阻力小，能保证采煤机的进尺，有利于工作面的顶板管理； 在大倾角工作面吨煤能耗少，有利于防止工作面输送机等设备的下滑，在粉尘较大的工作面采煤机司机、移架工吸尘量少，工人作业环境好等。,实例：峰峰万年矿煤层硬度f=35、倾角1626、采高3.63.8m，面长150m。采用AM-500采煤机、SGB-764/264输送机、ZY4000-18/38支架。单向割煤与双向割煤相比： 实测采煤机上行
12、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，单向割煤6575min/刀，双向割煤8090min/刀； 单向割煤自下向上推输送机，避免了输送机下滑； 单向割煤比双向割煤能耗降低10%； 双向割煤循环产量650t，单向割煤循环产量670t； 单向割煤煤壁片帮明显减少。,部分高产高效矿井综采面作业方式分布,主要用斜切进刀方式，细分为： (1)端部斜切进刀 ： 不留三角煤端部斜切进刀 留三角煤端部斜切进刀 (2)中部斜切进刀,二、采煤机进刀方式,不留三角煤端部斜切进刀,留三角煤端部斜切进刀,中部斜切进刀,移架方式： 单架依次顺序式 分组交错式 成组整体顺序式
13、,三、液压支架移架方式,支架沿采煤机牵引方向依次一架一架前移，移动步距等于截深，支架移成一条直线。 操作简单，易保证移架质量，对不稳定顶板适应性好。,1、单架依次顺序式移架,2、分组间隔交错式移架,支架分组，每组35架，组内顺序前移，组间平行作业。 移架快，支架不易对齐，要求顶板较稳定。,3、液压支架成组整体顺序式移架,支架分组，每组23架。 组内联动，整体移架，一组一组的顺序前移。 移架快，空顶面积大，要求顶板稳定、底板平整。,可采用： 四六制，三采一准 三八制，二采一准 两班半采煤，半班准备 示例：两班半采煤，半班准备，双向割煤，日进7刀。,四、综采工作面循环图表,综采工作面循环图,1、单
14、体支柱加长钢梁组成的迈步抬棚 适应性强，但支设费工费时。 2、自移式端头支架 移架速度快，要求平巷顶底板平整。 3、用工作面液压支架支护端头 需进行专门改造。,五、综采工作面端头支护,端头支架,ZT24000/23/50巷道超前液压支架整架图,王庄煤矿ZDWX-07型侧向自移式端头液压支架示意图,一、刮板输送机 二、液压支架的防倒防滑,第四节 大倾角综采工艺特点,倾角加大后，必须有采煤机、支架、刮板输送机防滑防倒措施。,一、刮板输送机 1、下滑的原因 重力原因； 推移输送机不当，从一点多次推； 浮煤进入输送机底槽； 支架带动输送机下滑。,防止煤进入底槽； 工作面调成伪斜； 从工作面下端向上顺序
15、 移输送机； 推移输送机时，用支柱顶住机头，拉紧机尾； 设输送机防滑千斤顶； 防止支架下滑。,2、防止输送机下滑的措施,1、倾角加大后的问题 支架下滑，下滑力大于摩擦力 支架倾倒，力矩不平衡 2、防倒防滑措施 工作面调斜； 由下向上移架； 留设防滑平台； 防止输送机下滑； 保持排头支架的稳定性； 间隔移架； 支架宜成组布置，有利于增强支架组稳定性。,二、液压支架的防倒防滑,伪斜布置控制输送机下滑,一、大采高综采设备要求 二、煤帮及顶板管理主要措施,第五节 大采高综采工艺特点,大采高一次采全厚综采技术是我国厚煤层高效开采的重要发展方向，主要发展趋势： 采高持续增大，由最初的3.5m到现在的6.5
16、m7m左右，大采高综采技术的使用范围进一步扩大； 由赋存结构相对简单的矿区向结构复杂的矿区推广。,一、大采高综采设备要求 1）采用长摇臂采煤机，并具有足够的卧底量；煤机具有调斜功能，以适应工作面地质条件的变化。 3）工作面采落煤块度大，采煤机和输送机应有大块煤的机械破碎装备。 4）大采高液压支架应具有良好的横向与纵向稳定性和承受偏载的能力；结构和性能应具有较好的防片帮能力，初撑力大、伸缩或折叠式前探梁对端面顶板及时支护；可伸缩护帮板应能平移至顶梁端部以外，且具有足够的护帮面积和护帮阻力。 5）大采高工作面矿压显现强烈，支架应具有较大的支护强度和自身强度。,二、煤帮及顶板管理主要措施 1）加快推进速度，降低矿压对煤壁影响，防止煤壁片帮。 2）带压擦顶移架，减少对顶板的破坏。 3）割煤后及时使用伸缩梁和护帮板支护顶帮。 4）制定煤壁加固技术应急预案。如利用“马丽散”煤壁加固等。 5）对支架位态实施监测，掌握液压支架工作状态。 6）在易片帮、掉顶区域，保证煤机通过高度的
