煤矿开采方法(三)--采煤工作面开采工艺04

任务二综采工作面支护根据工作面的围岩性质和开采条件，对综采工作面首先进行架型和规格的选择，验算支架支护阻力是否满足工作面的支护要求。确定综采面支架的工作方式，进行端头支护、两巷超前支护形式设计，画出工作面下部端头支护和两巷超前支护设计的平面图和断面图。结合工作面开采条件制定工作面顶板管理和防治煤壁片帮的技术措施。任务实施任务三综采工作面“三机”配套知识要点技能目标综采设备“三机”配套尺寸关系；综采设备的选择与生产能力的配套关系。能计算“三机”配套尺寸；根据设备选型和计算确定工作面生产能力。采煤机几何尺寸A—机面高度；C—机体厚度；D—滚筒直径；E—过煤高度；S—机槽高度；L—摇臂长；U—底托架高；x—最大下切量；αmax、βmax—摇臂向上及向下的最大摆角•一、综采设备的尺寸配套关系任务三综采工作面“三机”配套•1．采煤机的基本参数•（1）采煤机的几何尺寸，如图所示，采用不同高度的底托架，采煤机可以获得几种不同的机面高度，以适应不同的采高范围。•式中：Mm—采煤机最大采高，m；αm—摇臂向上的最大摆角,度；A—机面高度，m；C—机身厚度，m；L—摇臂长度，m；D—滚筒直径，m。为适应煤层厚度的变化，采煤机最大与最小采高之比应为1.6～2.0。)933.(..........2DsinαL2CAMmm任务三综采工作面“三机”配套•（2）采高与支架高度关系可按下式计算：Hm＝M-S1+hHmin=Mmin-S2-a(3-3-10)式中：Hm，Hmin—支架最大、最小支撑高度；Mm、Mmin—最大最小采高；S1、S2—分别为液压支架前后支柱处的顶板最大下沉量；h—支架支撑高度的富裕量，一般取200mm；a—支柱伸缩余量，一般取50mm。•（3）支架最小支撑高度Hmin与滚筒直径D二者关系可用下式表示。式中，采用滚筒采煤机的最小采高必须大于滚筒直径D。•Hmin=D-S2-a(3-3-11)任务三综采工作面“三机”配套•（4）支架支撑高度H与采煤机机面高度A之间关系如图所示。当采煤机处于支架最小支撑高度Hmin情况下,其机面至支架顶梁底面仍要保持一个过机富裕高度Y值,通常Y≥200mm,Y可用下式表示：•Y=Hmin－（A+δ）(3-3-12)式中：δ—顶梁厚度。若机面高度A过大，超过了支架最小支撑高度，煤层变薄时支架可能降不下来，采煤机就必须截割岩石；若A值过小，则导致采煤机底托架与输送机机槽间的过煤高度E值过小，煤流通过困难。任务三综采工作面“三机”配套•（5）采煤机的下切量（卧底量）。即采煤机滚筒能割入底板的深度。下切量的大小表示采煤机对底板平整性以及对输送机机槽歪斜的适应能力。工作面推进中，如果遇有底板鼓起或浮煤垫起而使输送机槽向采空侧倾斜时，由于采煤机具有下切能力，而仍能割至底板。同时，下切能力也是采煤机过地质构造、仰或俯斜开采以及将底板割成平缓平面所必需的。采煤机的最大下切量x可按下式计算：•(3-3-13)•式中:βm—摇臂向下的最大的摆角。•计算出的值应为负数，表示割至机槽底面以下的深度；若是正值，则表示机器不能下切，通常，X=150～300mm。2-βsin-2-DLcAXm－－任务三综采工作面“三机”配套•（6）采煤机底托架高度U。采煤机底托架高度直接影响到最大采高Mm、机面高度A、过煤高度E和下切深度。U可用下式表示（式中S为输送机槽高度）：(3-3-14)通常，采煤机说明书中，列有几种机面高度或底托架高度，以供用户选择。)2sin2(SDLCMUmm任务三综采工作面“三机”配套•（7）摇臂升角α。摇臂升角α是影响采煤机采高的主要参数之一，升角增大，采高增大。但升角α过大时，会使滚筒中心至机身端部的水平距离过小，从而使较多的割落煤不是在机身端部以外装入机槽，而是在机身的煤壁侧装入机槽，导致装煤效果差、较多的煤落在机面上，对采煤机的操作造成不安全因素。任务三综采工作面“三机”配套•2．综采工作面设备横向配套尺寸•（1）综采工作面的机道宽度R。•（2）人行道宽度。根据安全规程的规定，人行道宽度M≥700mm。（3）端面距T。端面距一般在150～300mm之间。（4）移架千斤顶的行程。移架千斤顶的行程应比采煤机截深大100～200mm。任务三综采工作面“三机”配套•1．采煤机的选型与生产能力相适应。•2．综采面输送机的选型与生产能力相适应。•3．液压支架移架方式与综采面生产能力相适应。•4．工作面运输系统以及采区车场能力要和综采面生产能力相适应。•5．综采面供风能力要满足生产能力的要求。二、综采工作面设备生产能力配套任务三综采工作面“三机”配套小结综采工作面的开采设备选择与“三机”配套，要结合工作面的具体开采条件进行。首先是根据开采煤层厚度、煤的硬度、围岩性质、液压支架类型与规格，再结合我国采煤机主要生产厂家生产的采煤机状况进行采购。最后根据设备配套手册，选择配套的运输机与其他开采设备。进行各设备开采能力计算，确定工作面的设备生产能力。按一定比例画出综采工作面开采设备“三机”配套的断面图。计算工作面的通风能力，设定条件分析工作面运输与通风所限定的最大生产能力。任务三综采工作面“三机”配套厚煤层放顶煤采煤法轻型放顶煤支架ZQF3600/17/27型放顶煤液压支架了解放顶煤采煤法的基本特点；熟练掌握放顶煤采煤法的基本类型及选择方法。根据具体条件选择具体的放顶煤采煤方式任务一放顶煤开采方式选择课题四厚煤层放顶煤采煤法综合机械化放顶煤工作面设备布置如右图所示。采煤工作面平行布置两部运输机，前部运输机服务于采煤机正常割煤，后部运输机主要是运送所放顶煤。综采放顶煤工作面设备布置1—采煤机；2—前部刮板输送机；3—放顶煤液压支架；4—后部刮板输送机；5—平巷胶带输送机；6—泵站、移变等；7—放煤窗口；8—转载机；9—破碎机A—不充分破碎煤体；B—较充分破碎煤体；C—待放出煤体其工艺过程如下：采煤机割煤―移架―推移前部刮板输送机―拉移后部刮板输送机―放顶煤任务一放顶煤开采方式选择一、放顶煤采煤法：任务一放顶煤开采方式选择二、放顶煤开采方式选择：沿煤层底板布置一个放顶煤开采长壁工作面一次放出顶煤全厚度。适用于厚度6～12m的缓斜厚煤层。优点：回采巷道掘进量及维护量少；工作面设备少；采区运输、通风系统简单；生产集中。缺点:煤质较软时,工作面运输平巷及回风平巷维护较困难。一次采全厚放顶煤开采任务一放顶煤开采方式选择二、放顶煤开采方式选择：预采顶分层网下放顶煤开采沿煤层顶板布置一个普通长壁工作面,进行铺网预采顶分层,而后沿煤层底板布置放顶煤工作面,将两个工作面之间的煤在网下放出。适用于厚度大于12m直接顶坚硬或煤层瓦斯含量高,需要预先排放瓦斯的缓斜煤层。优点:减少放煤的含矸量。缺点:不利于顶煤的破碎,常有大块煤需要人工预裂。任务一放顶煤开采方式选择二、放顶煤开采方式选择：倾斜分层放顶煤开采当煤层厚度超过15～20m以上时,可将煤层自顶板至底板分成8～12m的分段,然后自上而下依次进行放顶煤开采。适用于厚度大于15m的缓斜煤层。知识点技能点了解放顶煤工作面矿压显现规律及顶煤破碎机理；熟练掌握放顶煤开采支护设备特点及选用方法；能根据具体条件熟练选用合理的支护设备；任务二综采放顶煤支护设备的选用1．放顶煤液压支架有液压控制的放煤机构。2．工作面放煤时，不可避免地会有大块煤冒落,放煤机构必须有强力可靠的二次破煤性能。3．支架有推移后部刮板输送机和清理后部浮煤的性能和机械。4．支架结构必须有较强的抗扭和抗侧向力的功能。一、放顶煤液压支架的特点及性能任务二综采放顶煤支护设备的选用5．对于双输送机放顶煤支架，要求有足够的工作空间，因此支架的控顶距较大，顶梁也较长。6．支架必须全封闭顶板，有更好控制端面冒顶和防止架间漏矸的性能。7．支架不需要使用双伸缩立柱或带加长段的立柱。8．支架必须有较大的拉架力，拉架速度要快，能够带压擦顶移架。一、放顶煤液压支架的特点及性能任务二综采放顶煤支护设备的选用放顶煤支架可分为：掩护式、支撑掩护式、支承式、简易式。根据放煤窗口的位置不同又有：高、中、低三种放煤方式；按输送机数目可分为：单输送机和双输送机两类。二、放顶煤液压架分类：任务二综采放顶煤支护设备的选用1．单输送机高位放顶煤支架这类支架是指单输送机,短顶梁,掩护梁开天窗高位放煤的掩护式支架。主要有:FYD4400-26/32、YFY2000-16/26、YFY2000-16/20、ZFD4000-17/33等型号。任务二综采放顶煤支护设备的选用1．单输送机高位放顶煤支架这类支架的特点如下：(1)支架结构简单,端头维护空间小,便于维护管理。(2)支架的长度较短,结构紧凑,稳定性和封闭性较好。(3)掩护梁放煤口尺寸较大,有利于顶煤的放出,但放煤口位置高,丢煤多,采出率较低,煤尘大,支架通风断面较小。(4)由于顶梁短,放煤口位置距煤壁较近,对煤层冒放性的要求较高。(5)放煤槽在放煤状态时与底座呈35°夹角,难以达到40°。(6)采放同用一部输送机,不能平行作业,影响产量的提高。任务二综采放顶煤支护设备的选用1．单输送机高位放顶煤支架单输送机高位放顶煤支架只用于煤质中硬，节理裂隙比较发育煤层厚度7m左右，煤层底板较硬及煤层底含水率较高的条件。任务二综采放顶煤支护设备的选用YFY2000-16/26型放顶煤支架任务二综采放顶煤支护设备的选用2．双输送机中位放顶煤支架这类支架是指双输送机运煤，在掩护梁上开放煤口，中位放煤的支撑掩护式液压支架。这类支架的特点如下：(1)支架稳定性和密封性好，抗偏载和抗扭能力大，不易损坏。(2)放煤口距煤壁远，有助于工作面前方顶煤的维护。支架顶梁长，有利于反复支承顶板，增加顶煤的破坏程度。(3)由于采煤和放煤使用两部输送机，可以实现采放平行作业，实现高产高效。(4)放煤口位置较高，丢煤多，采出率较低，煤尘较大。(5)后输送机放在支架底座上，后部空间有限，造成大块煤通过困难，并且移架阻力较大。(6)掩护梁不能摆动，二次破煤能力差。1—伸缩梁；2—伸缩梁千斤顶；3—侧推千斤顶;4—顶梁;5—摆杆千斤顶;6—摆动杆;7—掩护梁;8—放煤千斤顶;9—底座;10—后输送机千斤顶；11—立柱;12—推移千斤顶及框架;13—放煤板双输送机中位放顶煤支架适用条件较为广泛，在矿压显现剧烈，有悬顶危险的条件下，具有较好的适应性。任务二综采放顶煤支护设备的选用2．双输送机中位放顶煤支架FYS3000－19/28型放顶煤支架任务二综采放顶煤支护设备的选用3．双输送机低位放顶煤支架这类支架是指双输送机运煤,在掩护梁后部铰接一个带有插板的尾梁,低位放顶煤的支撑掩护式液压支架。这类支架主要特点如下:(1)由于具有连续的放煤口,放煤效果好,采出率高。(2)顶梁长,放煤口距煤壁远,经顶梁反复支撑,使顶煤充分破碎,对放煤极为有利。(3)后输送机沿底板布置,浮煤容易排出,移架轻快,同时尾梁插板可以破碎大块煤,放煤口不易堵塞。(4)低位放煤,煤尘小,有利于降尘。(5)支架的稳定性较差。任务二综采放顶煤支护设备的选用3．双输送机低位放顶煤支架1.前梁;2.梁千斤顶;3.顶梁;4.支柱;5.上连杆;6.掩护梁；7.摆动尾梁；8.支撑板；9.后部千斤顶；10.底座；11.推杆；12.操纵阀。双输送机低位放顶煤支架，适应性强，在急倾斜煤层，缓倾斜中硬煤层和三软煤层综放开采中取得成功，是目前我国应用最广泛的放顶煤液压支架架型。FZ3000－15/30型放顶煤支架任务二综采放顶煤支护设备的选用4．轻型放顶煤液压支架主要特点为：(1)支架结构简单、紧凑、重量轻、便于拆装运输。(2)支架空间较大,便于清理浮煤和拆装检修后部输送机。(3)支架稳定性好,造价低。(4)单铰接轻型放顶煤液压支架,具有较高的封闭能力,能较好地解决“三软”煤层和较薄厚煤层综放开采端面易冒落的要求。适用条件范围：(1)煤硬度f＜2.5,矿压强度不大,厚度3～8m,倾角＜25°。(2)工作面较短,断层较多,地质条件较为复杂的工作面。(3)边角煤或煤柱的开采,厚度不稳定的煤层,较薄厚煤层。