机械化采煤简介

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1、第七章 机械化采煤简介第一节 长壁工作面采煤法及巷道布置一、走向长壁采煤法及巷道布置一、走向长壁采煤法及巷道布置 1.走向长壁采煤法 走向长壁采煤法，特点是回采工作面沿煤层倾斜方向布置，沿走向方向推进;工 作面长度较长 ,一般为 100150m，短的有 3040m，长的超过 200m。在回采工作面 的上方和下方沿走向分别布置回风平巷和运输平巷，构成回采工作面和采区巷道之间的 通风、运输和行人的通道。 根据回采工艺不同，每一循环的推进度一般为 0.61.2m。通常在回风平巷内铺设轨 道，用矿车或平板车运送材料和设备；运输平巷内用带式输送机、刮板输送机或矿车运送 煤炭。下部运输平巷原来采用双巷平行

2、布置，现在大多采用单巷布置。 回采工作面的推进方向有两种： 后退式，由采区边界向采区上山（或石门）推进； 前进式，由采区上山（或石门）向采区边界推进。 中国各矿区大多采用后退式回采。在综采采区，为减少综采设备的长距离搬移，有的 采用混合式，即上区段回采工作面用前进式回采至采区边界后，将综采设备搬移至下区段 边界的开切眼中，用后退式回采。 2.巷道名称 （1）石门：与煤层走向正交或斜交的岩石水平巷道。 （2）上（下）山：位于开采水平以上（下）,为本水平或一个采区服务的倾斜巷道。 上（下）山的方向在空间位置上与运输大巷一般是垂直的。按用途和装备分为：输送机上 山、轨道上山、通风上山和人行上山等。

3、（3）工作面平巷：采煤工作面平巷是位于工作面上部或下部，与工作面垂直或斜交的 水平巷道。一般把工作面上部平巷称为回风平巷，下部平巷称为运输平巷。 2、单一煤层双面采煤工作面巷道布置7-1-1 图 单一煤层双面采煤工作面巷道布置 1-采区运输石门；2-采区回风石门；3-采区下部辅助采场；4-采区轨道上山； 5-采区运输上山（运煤上山） ；6-采区上部采场；7、7-采区中部采场；9、9- 区段运输平巷（下顺槽） ；8、8 、10-区段回风平巷（上顺槽） ；11-联络巷（横川儿） ； 12-采区煤仓；13-采区变电所；14-采区绞车房；15-采煤工作面；16-绞车房回 风巷；17-准备工作面；18-

4、采区边界线；19-停采线（上山保护煤柱线） ；20-挡风 板二、倾斜长壁采煤法及巷道布置二、倾斜长壁采煤法及巷道布置 倾斜长壁采煤法是在井田范围内将水平之间的煤层沿俯斜或仰斜划分回采条带,即沿阶 段或水平全高从煤层运输大巷掘进一些倾斜巷道准备分区,在水平的边界掘进开切眼,使其与 斜巷连通而形成回采条带,在每个条带中布置一个或两个工作面,回采工作面沿煤层走向布置,沿 俯斜或仰斜方向推进. （一）倾斜长壁采煤法的适用条件 是否布置成倾斜长壁工作面主要考虑煤层倾角的大小,其次考虑地质构造特点,着重于 断层的分布规律并保证工作面有足够的连续推进长度。具体有下列几个方面： 1、按目前的设备条件,倾斜长壁

5、采煤法主要适用于倾角在 12以下的煤层。应做为推 广应用的重点； 2、当对采煤工作面设备采取有效的技术措施后,可应用于 12-17的煤层。当煤层 倾角在 20左右时,现只有少数矿井应用,总的也有待于改进； 3、对于倾斜和斜交断层较多的区域,能大致划分成较为规则分带的情况下,可采用倾斜 长壁采煤法或伪斜长壁采煤法。 其他因素对采用倾斜长壁采煤法的影响较小。必要时,要进行技术经济比较,最后确定 采煤方法。 （二）仰斜开采与俯斜开采巷道布置图7-1-2 倾斜长壁采煤法仰斜与俯斜开采示意图应用：1.一般情况下,在顶板较稳定、煤质较硬、顶板淋水较大或煤层易自燃,需在采 空区进行注浆时,宜采用仰斜开采。

6、2.当煤层厚度和煤层倾角较大,煤质松软容易片帮或瓦 斯含量较大时,宜采用俯斜开采。3.对于倾角较小或近水平煤层、进回风大巷并列布置、煤 层条件又无特殊要求时可采用仰斜和俯斜开采相结合的方式,采煤工作面均面向大巷方向， 以后退式推进,即运输大巷以上部分采用俯斜开采,以下部分采用仰斜开采。这样,对于运输、 通风和巷道维护均比较有利。 （三）单工作面和对拉工作面 倾斜长壁采煤法工作面可以采用单工作面布置也可以采用对拉工作面布置。单工作面 布置时,每个工作面有两条回采巷道。对拉工作面布置是两个工作面布置三条回 采巷道,其 中运输巷为两个工作面共用。由于工作面近似沿煤层走向呈水平状布置,不存在走向长壁时

7、 向下运煤和向上拉煤的问题,两个工作面可以等长布置。工作面风流不存在上行与下行问题,两 个工作面的通风状况都同样良好。由于对拉工作面减少了一条运煤巷道和有关联络巷道,降 低了巷道掘进工程量,节省了一套运输设备,相对来说生产比较集中。所以,顶板较好的薄及 中厚煤层,特别是采用炮采和普通机械化采煤工艺二时,一般采用对拉工作面可取得较好的 技术经济效果。综采工作面开采强度大,不采用分带对拉布置形。 （三）前进式、后退式和混合式回采顺序 图7-1-3 上部边界设总回风巷时的前进式和往复式回采采煤工作面自大巷附近向上(下)部边界推进的,称为前进式回采,反之称为后退式回采, 两者结合称往复式回采。前进式、

8、后退式、往复式回采顺序及其优缺点比较与走向长壁采 煤法基本相同。目前我国多采用后退式回采顺序。 在薄及中厚煤层条件下,当上部边界设有总回风巷时,则为往复式回采创造了有利的条 件,如图 7-3 所示。这种布置方式既可以实现仰斜和俯斜相结合方式开采,又可以克服或减 轻前进式回采的缺点,并有利于工作面搬迁。图中(a)为设分带煤柱,(b)为无煤柱护巷,其选 择原则与走向长壁布置相同。第二节 机械化采煤工艺一、普通机械化采煤工艺一、普通机械化采煤工艺普通机械化采煤工艺，简称“普采” 。其特点是采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。 （一）工作面布置 普采工

9、作面的配套设备有：单滚筒采煤机(少数为双滚筒采煤机)、可弯曲刮板输送机、 摩擦式金属支柱或者单体液压支柱及金属铰接顶梁。沿工作面每 6m 设一台液压推移装置推 移输送机，液压推移装置可用设置在平巷内的乳化液泵通过管路进行集中供液控制，也可 用手动的液压式推移装置。 普采工作面支架及设备布置（图 7-2-1 所示） 。图 7-2-1 普采工作面布置图 1 一采煤机；2 一刮板输送机；3 一单体液压支柱；4 一铰接顶梁（二）采煤机割煤方式 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。采煤机割煤方式选择是否合 理,直接关系到工作面产量和效率的提高。 1.双向割煤、往返一刀 一般中厚煤层

10、单滚筒采煤机普采面采用这种 割煤方式。当煤层倾角较大时,为了补偿输送机 下滑量,推移输送机必须从工作面下端开始,为此 可采用下行割顶煤、随机挂梁,上行割底煤、清 浮煤、推移输送机和支柱的工艺顺序,如图 7-2-2 所示。 2.单向割煤、往返一刀 这种割煤方式适用于较薄煤层、滚简直径接 近采高、顶板较稳定、煤层粘顶性强、割煤后顶煤不能及时垮落等条件。图7-2-2 下行割顶，上行割底单向割煤、往返一刀割煤方式如图 7-2-3 所示的工艺过程为：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,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

11、煤及清理机道丢失的底煤,并随机推移输送机， 支设单体支柱,直至工作面下(或上)切口。图7-2-3 上割下装3.双向割煤 ,往返两刀 此割煤方式又称穿梭割煤，如图 7-2-4 所示.首先采煤机自下切口沿底上行割煤,随机 挂梁和推移输送机,并同时铲装浮煤,支柱,待采煤机割至上切口后,翻转弧形挡煤板,下行重 复同样工艺过程。 4. “”字形双向割煤往返进一刀（图 7-2-5）图7-2-5 “”字形双向割煤往返进一刀此方式如图 7-2-5 所示,其特点是在工作面中部输送机设弯曲段,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 A-B-C；在图(b)状态采煤机 割至上

12、平巷后,滚筒割煤轨迹改为 CD 一 E 一 A 同时全工作面输送机移直；在图(c)状态滚图7-2-4 上下割两刀筒割煤轨迹为 A-EBF,工作面上端开始移输送机；在图(d)状态滚筒割煤轨迹为 FG A,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,无需另外安排进刀时间,在中厚煤层单滚筒采煤机普采工 作面中常采用。 （三）单滚筒采煤机的进刀方式 1.直接推入进刀，如图 7-2-6 所示。图 7-2-6 采煤机直 接进切口 a-进窝 前；b-进窝后2.斜切进刀 (

13、1)割三角煤进刀方式，如图 7- 2-7 所示。 现以采煤机上行割顶煤、下行割底煤的割煤方式为例。割三角煤进刀过程为： 采煤机割底煤至工作面下端部； 采煤机返向沿输送机弯曲段运行,直至完全进入输送机直线段,当其滚筒沿顶板斜切 进人煤壁达到规定截深时便停止运行； 推移输送机机头及弯曲段,使其成一直线； 采煤机返向沿顶板割三角煤直至工作面下端部； 采煤机进刀完毕,上行正式割煤,开始时滚筒沿底板割煤,割至斜切终点位置时,改为 滚筒沿顶板割煤。这种进刀方式有利于工作面端头管理,输送机保持一条直线,但比较费时, 采煤机要在工作面端部 2025m 行程内往返一次,并要等待移机头和重新支护端头支架。 (2)

14、留三角煤进刀方式，如图 7-2-8 所示图7-2-8 留三角煤进刀方式图7-2-7 割三角煤进刀方式留三角煤进刀的过程为： 1-采煤机割煤至工作面下端头后,返向上行沿输送机弯曲段割三角底煤(上刀留下的),割 至输送机直线段时改为割顶煤直至工作面上切口； 2-推移机头和弯曲段,将输送机移直,在工作面下端部留下三角煤； 3-采煤机下行割底煤至三角煤处改为割顶煤直至工作面下端部； 4-随机自上而下推移送机至工作面下端部三角煤处,完成进刀全过程。 这种进刀方式与割三角煤方式相比,采煤机无须在工作面端部往返斜切,进刀过程简单, 移机头和端头支护与进刀互不干扰。但由于工作面端部煤壁不直,不易保障工程规格质

15、量。 普采面双滚筒采煤机的工作方式与综采画双滚筒采煤机工作方式相同。 3.“”字形割煤时(图 7-2-5)采煤机沿工作面中部输送机弯曲段运行自行进刀,没有 单独进刀过程,有利于端头作业和顶板支护； （四）装煤与运煤 普采工作面装煤主要是利用装在滚筒后面的弧形挡煤板，和滚筒的螺旋叶片在旋转过 程中产生的轴向推力，将割下来的煤装入输送机运出工作面。对于清理剩余的煤，可用输 送机靠，煤壁一侧安装的铲煤板，在输送机推移时装入输送机内。采用刨煤机落煤的普采 工作面，利用刨头两侧安装的斜面犁，在刨头刨煤过程中，将刨下的煤装入输送机。 普采工作面采用可弯曲刮板输送机运煤，输送机的整体移动是靠液压千斤顶来实现

16、的， 液压千斤顶的安设间距为 56m，如果中部槽使用铲煤板时，则需每 3m 设置一个。 二二 、 综合机械化采煤工艺综合机械化采煤工艺 （一）工作面布置 综合机械化采煤简称“综采” 。综采工艺的特点是落煤、装煤、运输、支护、采空区处 理等工序全部实现了机械化。综采和普采最大的区别是，综采使用了自移式支架支护顶板， 解决了支护与回柱放顶人工操作的难题，实现了支护与采空区处理的机械化。综采的优点 是劳动强度低、产量高、效率高、安全条件好。它是我国煤炭工业的发展方向。 综采工作面配套的主要设备是大功率的双滚筒采煤机、大功率的重型刮板输送机、液 压支架、转载机、胶带输送机及移动变电站、乳化液泵站等，其工作面设备布置如图 7-2- 9 所示。图7-2-9 综采工作面设备布置AA4 63121478111092 1135A-Al一采煤机；2一刮板输送机；3一液压支架；4一下端头液压支架；