采煤工艺

1采煤工艺一、长壁采煤法采煤工艺采煤工艺—采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合关系。三种工艺：爆破采煤工艺方式（炮采）解放后至60年代初普通机械化采煤工艺方式（普采）60至70年代中期综合机械化采煤工艺方式（综采）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。普通机械化采煤，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。二、炮采工艺方式炮采工艺方式：长壁工作面用爆破方法破煤、爆破及人工装煤、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钻眼、装药、封炮泥、联炮线、放炮等工序1、炮眼布置1）炮眼排数:取决于煤层的厚度和煤层的硬度单排双排三排M1mM=1~2.5mM2.5m图9-1炮眼布置方式22）炮眼的平距煤层的硬度顶梁长度：一般1~2m每茬炮工作面进度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3）炮眼角度平面上：与煤壁的水平夹角一般为50°~80°。为不崩倒支架，煤软时取大值，煤层硬时取小值。剖面上：仰角顶板稳定时a=5°~10°顶板不稳定时a=0°俯角10~°20°34）钻眼、装药、（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（1）钻眼设备：煤电钻、麻花钎子（电动）风煤钻（风动）5）联线与起爆电雷管引爆（毫秒延期电雷管）起爆器起爆毫秒爆破130ms内全部起爆，避免延期引爆瓦斯延期起爆：底眼，中间眼，顶眼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2、爆破的有关规定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。二、装煤与运煤爆破装煤可装煤30~40%人工装煤余下的多数由人工装1、装煤（兖州北宿矿炮采工作面机械化装煤作业布置图）4图9－5兖州北宿矿炮采工作面机械化装煤作业布置图1－SQD双伸缩切顶墩柱；2－单体液压支柱；3－千斤顶；4－档煤板；5－档煤板底座；6－铲煤板；7－支撑杆2、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运煤。倾角25～30°采用搪瓷溜槽。大于30°采用铸石溜槽。3、推移输送机推移输送机液压式、机械式正常段6m一个，机头机尾各三个，推移输送机时，应从工作面一端向另一端依次推移，弯曲段长度等于或大于15m。三、炮采工作面支护和采空区处理51、炮采工作面支护（1）支护装备：木支柱、单体摩擦支柱、单体液压支柱（70年代中期开始使用）国营重点煤矿用：采用单体液压支柱+金属绞接顶梁进行采煤工作面顶板支护（2）金属铰接顶梁1—接头；2—梁体；3—耳子；4—销子；5—调角楔；L—中心距（3）控顶排数和控顶距6控顶距——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。（4）带帽点柱（5）棚子的正倒悬臂布置正悬臂——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——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，回柱安全，顶梁折断（6）炮采工作面齐梁齐柱布置77)特种支护丛柱、密集、木垛、斜撑、切顶墩柱等。2、处理采空区处理采空区方法：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。四、炮采工作面的基本要求1、爆破：煤壁平直、不留底煤、不破坏顶板、不崩倒支柱，不把煤崩到采空区2、装煤：装煤劳动量大，尽可能爆破装煤。3、安全：先支护，后装煤；先敲帮问顶，清除危石；处理拒爆炮（瞎炮）；在距拒爆炮0.3m以外平行另打新炮眼，重新装药。4、回柱：由下向上；由采空区侧向煤壁侧（由里向外）；近水平煤层回柱可以分段进行。（分段长度大于15m）（a）最小控顶距时支架形式（b）第一次推进后支架形式（c）放顶前（最大控顶距）支架形式（d）放顶后恢复到最小控顶状态8炮采工艺的基本特点：炮采工作面机械化水平低；工人劳动强度大（装煤、支柱、放顶）；产量和效率低；但对地质条件适应性强。普采工艺方式—用机械化方法破煤、装煤、输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺我国主要采用滚筒采煤机破煤一、设备及布置9三普通机械化采煤工艺1、MDY-150采煤机；2、SGB-630/150可弯曲刮板输送机；3、DZ-22单体液压支柱；4、HDJA-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、控顶排数（三、四排）、三、开切口（机窝）人工爆破开切口，上切口6~10m；下切口2~3m切口宽2~3m。下缺口有可能不开：刮板输送机机头伸入巷道中双滚筒采煤机能自开缺口10四、采煤机的割煤方式1、单向割煤方式单滚筒采煤机，滚筒直径小于采高割顶煤挂顶梁割底煤，清理浮煤推移输送机（滞后采煤机10~15m）11采煤机往返一次进一刀，煤壁推进了一个截深主要问题：顶板管理2、双向割煤方式煤层较薄，单滚筒采煤机，滚筒直径接近煤层层厚上行：割煤，挂梁，推移输送机，支柱下行：割煤，挂梁，推移输送机，支柱上行、下行往返一次进两刀，工作面推进两次。五、采煤机的进刀方式进刀——采煤机滚筒向垂直于煤壁方向推进，进入下一截深的切割作业进刀：切入煤壁进刀方式的实质采煤机运行与推移输送机的关系。1、直接推入法：用的少，容易损坏采煤机与刮板输送机122、端部斜切进刀（1）端头割三角煤斜切进刀（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。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（2）端头留三角煤斜切进刀(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。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。13（3）单滚筒采煤机中部斜切进刀∞字形割煤往返一次进一刀(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；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六、支护方式1、齐梁直线柱布置绞接顶梁梁端在煤壁方向相齐，支柱成直线。梁长等于截深割一刀全部挂梁、支柱，简单，容易管理截深为0.8m或1m。多用正悬臂2、错梁直线柱布置14梁长等于2倍截深；正倒悬臂相间；割一刀相间挂梁一次、顶梁交错；第一刀支临时支柱，第二刀变永久支柱支护及时，工作量均匀，柱成直线，多用，不利切顶。3、普采工艺支护基本点加强机道支护，防止机道冒顶，预掏梁窝，临时支护，提高初撑力和支护刚度，破碎顶板或网下用成对Ⅱ型钢梁，迈步前移，加强放顶线支护的稳定性，斜撑、木垛、双排柱、丛柱，主要是针对水平推力4、端头支护端头—平巷与工作面的交会处，控顶面积大，设备大且多，人员集中，进出口①双钩双楔梁，抬棚②四对八梁③四对八梁，十字绞接顶梁要保证支护质量，初撑力端头支护，双钩双楔梁端头支护，四对八梁15端头支护，抬棚长梁，十字绞接顶梁1—基本支架；2—抬棚长梁；3—转载机；4—输送机；5—十字绞接顶梁;四综合机械化采煤工艺综合机械化采煤工艺方式——采煤工作面破煤、装煤、运煤、支护和处理采空区全部实现机械化的采煤工艺。工作面设备：采煤机、自移式液压支架，刮板输送机平巷设备：转载机，破碎机，可伸缩胶带机液压系统：乳化液泵站，乳化液混溶箱，进回液主管路控制系统：控制台，声光信号，扩音电话及线路供水系统：冷却水，喷雾泵，水箱，管路供电系统：高压供电线路，开关，移动变电站，配电开关，线路其它：照明，绞车、水泵一、综采面双滚筒采煤机工作方式1、滚筒的转向和位置转向：面向煤壁看－采煤机的右滚筒应为右螺旋，顺时针旋转；左滚筒为左螺旋，逆时针转。16位置：一般是前端的滚筒沿顶板割煤，后滚筒沿底板割煤（前顶后底）；薄煤层“前底后顶”。一般前端的滚筒割顶煤，后端的滚筒割底煤，操作安全，煤尘少。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—集中控制台图9-25综采面设备布置示意图当中部含夹矸时，前端的滚筒割底煤，后端的滚筒割顶煤，夹矸容易垮落，有利于落煤。2、综采面双滚筒采煤机的割煤方式考虑因素：顶板管理、移架与进刀方式、端头支护等因素。两种型式：17①单向割煤。采煤机上行割煤，下行清理浮煤，推一个截深；适用于煤层厚度略大于滚筒直径而煤质坚韧的条件。②双向割煤。A.往返一刀，当煤层较厚时，采煤机上行时贴顶板截割，下行时贴底板截割并清理浮煤。这时，往返一个行程滚筒都截割采煤，但工作面只推进一个截深。B.往返两刀，煤层厚度接近滚筒直径，而且煤不粘连顶板，即可实现双向采煤，往返行程各推进煤壁一个截深。综采面采煤机滚筒转向位置3、进刀方式①推入法进刀:需提前开出工作面端部切口。（做机窝）②钻入法进刀（已不用）③斜切进刀：端部斜切进刀、中部斜切进刀；（目前使用）A.端部斜切进刀：利用采煤机在工作面两端约20～25m的范围内斜切进刀。（割三角煤、留三角煤）过程、特点。图9－27工作面端部割三角煤斜切进刀（a）起始；（b）斜切并移直输送机；（c）割三角煤；（d）开始正常割煤；1－综采面双滚筒采煤机；2－刮板输送机B.中部斜切进刀；利用采煤机在工作面中部斜切进刀留三角煤端部斜切进刀18往返一次进一刀。特点:简化了进刀工序，工作量均衡，窝工现象少，提高了采煤机的装煤率为移溜、移架创造了有利条件。C.正切进刀斜切进刀方式比较不留三角煤端部斜切进刀采煤机端头停机转向两次，双向割煤，多用留三角煤端部斜切进刀采煤机端头停机转向一次，单向割煤移机头、机尾与清浮煤平行作业，适用于工作面长度短，煤层倾角大，装煤效率低中部斜切进刀有利于工作面端头管理和上下平巷维护，单向割煤主要在工作面长度短，煤层倾角大，装煤效率低，端头维护困难的条件下使用。二、综采面液压支架的移架方式1、移架方式：①单架依次顺序式：支架依次前移，移动步距等于截深，操作简单，保证质量，适应不稳定顶板。19②分组间隔交错式：移架速度快，适用于稳定顶板。③成组整体依次顺序式：成组控制，适应煤层地质条件好，采煤机快速牵引割煤（交流电牵引大功率采煤机）2、移架方式对移架速度的影响——移架速度取决于泵站流量及阀组和管路的乳化液通过能力，另外液压支架所处状态及操作方便程度、操作人员技术熟练程度等因素对移架都有影响。deZZZzNttNLtNLV实测表明，移架中操作调整时间约占移架总时间的60％～70％，当泵站流量不变时，同时前移的支架数增加到N，供液时间也相应增加，