第九章长壁采煤法采煤系统

第九章长壁采煤法采煤工艺第二篇采煤方法采煤工艺—采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。三种工艺：爆破采煤工艺方式（炮采工艺方式）解放后至60年代初普通机械化采煤工艺方式60年代初至70年代中期综合机械化采煤工艺方式70年代中期以来•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，用单体支柱支护工作空间顶板。•综合机械化采煤工艺，简称“综采”，即破、装、运、支、处五个生产工序全部实现机械化，因此综采是目前最先进的采煤工艺。•普通机械化采煤，简称“普采”，其特点是用采煤机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。炮采工艺方式：长壁工作面用爆破方法破煤、爆破及人工装煤、刮板输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺。炮采工艺标志是爆破破煤。第一节爆破采煤工艺钻眼、装药、封炮泥、联炮线、放炮等工序钻眼爆破效果影响后续工序的工作量、工作难度和安全。爆破落煤技术要求：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。根据爆破落煤所用电雷管不同，可分为：瞬发雷管爆破毫秒雷管爆破（也称微差爆破）一、爆破落煤1、常用炮眼布置有以下三种：单排眼：一般用于薄煤层或煤质软、节理发育的煤层。双排眼：有对眼、三花眼和三角眼等；一般用于采高较小的中厚煤层。三排眼（五花眼）：用于煤质坚硬或采高较大的中厚煤层。2、炮眼角度：A炮眼与煤壁水平夹角为50～80°，软煤取大值，硬煤取小值；B顶眼在垂直上向顶板方向仰起5～10°；C底眼在垂直面上向低板方向保持10～20°的俯角。3、炮眼深度根据进尺而定，一般每次进度有0.8m、1.0m、1.2m三种（一）瞬发雷管爆破炮眼布置图单排眼60(b)1.2(a)对眼0.40.311.2~1.0。1.2~1.51.2~1.5。三花眼(c)50~551.2~1.6。0.4()65三角眼。5~10。。1.02.0五花眼()1.00.50.80.80.30.41.2~1.51.0炮眼排数:取决于煤层的厚度和煤层的硬度单排双排三排M1mM=12.5mM2.5m（1）钻眼设备：煤电钻、麻花钎子（电动）风煤钻（风动）（2）炸药与装药量：炸药煤矿许用炸药底眼150600g顶眼200g雷管煤矿许用电雷管（3）联线用串联法联线4、钻眼、装药、联线煤电钻单体液压柱排型梁1、爆破器材1）炸药：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；突出危险矿井选用三级煤矿含水炸药2）毫秒雷管：用1～5段毫秒雷管，桥丝电阻：5.5～6.0欧。3）其他器材：发爆器最大起爆能力为50～100发（二）毫秒电雷管爆破1）炮眼的平距煤层的硬度f=1~1.5顶梁长度一般12m工作面进度0.81.2m一般1.21.5m的钎杆为保护顶板，保护支护，不使煤崩到采空区，要合理装药2、爆破参数11.2~(b)1.2对眼0.40.32）炮眼角度：A炮眼与煤壁水平夹角为50～80°，软煤取大值，硬煤取小值；B顶眼在垂直上向顶板方向仰起5～10°；C底眼在垂直面上向低板方向保持10～20°的俯角。3）炮眼深度一般根据进尺而定，一般进尺0.8m、1.0m、1.2m三种。50~55。0.80.80.30.41.2~1.51.0单排眼60(b)1.2(a)对眼0.40.311.2~1.0。1.2~1.51.2~1.5。三花眼(c)50~551.2~1.6。0.4()65三角眼。5~10。。1.02.0五花眼()1.00.50.80.80.30.41.2~1.51.03、确定合理的间隔时间和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4～6ms），应大于煤（岩）开始移动到形成裂隙时间（一般为4.3～5.8ms）。4、毫秒爆破优点：1）安全2）有利于顶板控制3）缩短爆破时间，提高产量、效率4）爆堆集中，提高了爆破装煤率5）有利于单体液压支柱的正常使用6）提高工作面煤炭采出率7）降低炸材消耗8）有利于瓦斯、煤尘管理1）装药使用与矿井瓦斯等级相适应的矿用许可炸药，合格的煤矿施用毫秒雷管，1～5段总延期量不超过130ms。2）爆破：炮眼间采用串联，爆前要检查爆破网路的导通情况，一个工作面只能同时使用一台发爆器。3）通风管理。工作面要有足够的风量，设好防尘水管，放炮前后都要洒水降尘。4）顶板控制。放炮前，支柱必须保质保量支设好。5）其他。不同厂家、一同发火参数的毫秒雷管不得混用。5、应用毫秒爆破的安全技术措施爆破工要分开存放炸药、雷管专用爆炸材料箱，加锁严禁将电雷管斜插入药卷中部或捆在药卷上，要由药卷顶部装入装药卷前要清除煤粉应用水炮泥严禁裸露煤爆破要有足够的封泥长度孔深m小于0.60.6～1大于1m封泥m不得放炮或采取措施½孔深≮0.5（三）爆破的有关规定1、爆破装煤可装煤3137%2、人工装煤人工装煤量主要有：刮板输送机与新煤壁之间松散煤安息角以下的煤；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1.3m1.0m1.25m2.2m(b)(a)二、装煤与运煤213746刮板输送机封底，铲煤板调小角度加挡煤板炮采铲装机械装煤示意图运煤：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25～30°采用搪瓷溜槽，大于30°采用铸石溜槽自溜运煤。4、运煤及推溜21(b)543(a)15m6m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。1、炮采工作面支护支护装备：木支柱单体摩擦支柱单体液压支柱（70年代中期）国营重点煤矿用单体液压支柱+金属绞接顶梁673212859411101单体液压支柱三、炮采工作面支护和采空区处理金属铰接顶梁1654138L40595.53211—接头；2—梁体；3—耳子；4—销子；5—调角楔；L—中心距采煤工作面煤壁至末排支柱顶梁后端的距离，或至放顶柱之间的距离最小控顶距有3排支柱，机道、行人道和材料道常采用三、四排或三、五排控顶数值单位：m0.3ⅡⅡⅡ3.61.21.24.8Ⅱ工作面使用单体支柱和铰接顶梁的支架布置形式炮采工作面各种特种支护形式丛柱、密集、木垛、斜撑(a)(b)(c)(d)垮落法充填法煤柱支撑法最常用的是全部垮落法。回柱放顶撤除支架，让顶板垮落放顶步距：相邻两次放顶间隔的距离放顶步距等于最大控顶距与最小控顶距之差。(a)(b)(c)(d)0.31m3mm5m3m2、处理采空区方法采用毫秒爆破与抗炮崩单体液压支柱、双速或大功率刮板输送机三项技术（设备）的配套，并辅之相应的劳动组织管理，形成新的炮采工艺。四、爆破采煤新工艺普采工艺方式—用机械化方法破煤、装煤、刮板输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺机械化方法破煤滚筒采煤机刨煤机我国主要采用滚筒采煤机破煤第二节普通机械化采煤工艺一、普采工艺过程实例10m35001750Ⅲ≮Ⅲ90020m≮4mⅠⅠ21002000Ⅲ1050100021502502100Ⅲ100025044001000270630Ⅱ11502100412Ⅱ25010001000100044003Ⅱ31Ⅱ0.6mⅠ6m42Ⅰ≮20m某矿普采工作面面主要设备序号设备名称型号数量1采煤机MDY--15012输送机SGB--630／15013乳化液泵XRB---2B14输送机移量YQ--i000C／1000255煤电钻MZ—1.226水泵PB---120／4517绞车JD—11.428支柱D2——2210009铰接顶梁HDJA--10001000（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，如下图a：右工作面，使用左螺旋滚筒，逆时针旋转；b：左工作面，使用右螺旋滚筒，顺时针旋转二、普采工作面单滚筒采煤机工作方式普采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。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。（二）采煤机的割煤方式1.双向割煤，往返一刀一般中厚煤层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，如下图所示。下行割顶煤、上行割底煤a：采煤机下行割顶煤、随机挂梁；b：采煤机上行割底煤、清浮煤、推移输送机、支柱2、“∞”字形割煤，往返一刀其特点是在工作面中部辅送机设弯曲段，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一C在图(b)状态采煤机割至上平巷后，滚筒割煤轨迹改为C—D一E一A同时全工作面输送机移直；在图(c)状态滚筒割煤轨迹为A--E—B—F，工作面上端开始移辕送机；在图(d)状态滚筒割煤轨迹为F—G—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，回复到图(a)状态。单滚筒采煤机“”形割煤方式字形割煤往返一次进一刀工艺方式上半段割煤下半段推输送机上半段推输送机下半段割煤(a)(b)(c)工作面俯视图工作面正视图AFG(d)CDBE3.单向割煤，往返一刀单向割煤、往返一刀割煤方式如下图所示的工艺过程为：采煤机自工作画下(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)行装煤及清理机道丢失的底煤，并随机推移输送机、设单体支柱，直至工作面下(或上)切口。这种割煤方式适用于采高1.5m以下的较薄煤层、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。单向割煤，往返一次进一刀a：上行割煤、挂梁b：下行装煤、推移输送机、支柱4.双向割煤，往返两刀此割煤方式又称穿梭割煤如下图所示.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。当煤层厚度大于滚筒直径时，挂粱前要处理顶煤。该方式主要用于煤层较薄并且煤层厚度和滚筒直径相近的普采面。双向割煤，往返一次进二刀a：上行割煤、挂梁、推移输送机、支柱b：下行重复上行时工序1、直接推入进刀2、“∞”字形割煤，自行进刀3、斜切进刀（三）单滚筒采煤机的进刀方式(a)(b)直接推入法进刀“”形割煤方式，自行进刀(a)(b)(c)工作面俯视图工作面正视图AFG(d)CDBE3、斜切进刀分为割三角煤进刀和留三角煤进刀的斜切进刀1）割三角煤的端头斜切进刀方式(a)割底煤至工作面下端部(b)返向沿输送机弯曲段运行，上行割顶煤切入煤壁，直至完全进入输送机直线段(c)推移输送机机头及弯曲段成一直线；(d)采煤机返向下行沿顶板割三角煤直至工作面下端部；(e)进刀完毕,上行正式割煤，至斜切进刀终点位置时，滚筒沿顶板割煤。端头割三角煤斜切进刀单滚筒采煤机双向、单向割煤有利于端头管理、费时、往返（20～25m)进刀与移机头干扰b)a)c)d)e)2）留三角煤进刀的斜切进刀(a)下行进入进刀段后割顶煤至工作面下端头后停机，随机下行推输送机至进刀段，采煤机返向上行沿输送机弯曲段割三角底煤；(b)割底煤至输送机直线段后改为割顶煤，此时，推移机头和弯曲段；(c)上行割顶煤直至上切口，输送机已移直，在下端头留下三角煤；（d）在正常段下行割底煤，并随采煤机下行推移输送机；(e)采煤机在进刀段割顶煤直至工作面下端部，随机自上而下推移输送机，在工作面下端部留下底部的三角煤。重复(a)图，完成进刀全过程。端头留三角煤斜切进刀单滚筒采煤机双向、单向割煤端头不往返，进刀与移机头不干扰，端部煤壁不直dcba三、普采工作面单体支架（一）支架布置方式正悬臂布置顶梁在采空区方向短，在煤壁方向长对机道顶板支护好，顶梁不容易折断倒悬臂布置顶梁在采空区方向长，在煤壁方向短支柱不易被采空区矸石埋住，回柱时顶梁易折断梁长等于2倍截深全正悬臂割两刀挂梁一次、第一刀支临时支柱，不挂梁；第二刀变永久支柱，空