采煤概论第四章 采煤方法

矿业工程概论李建忠太原理工大学矿业工程学院第四章采煤方法主要内容第一节采煤方法概述第二节采煤工艺第三节循环组织第四节采煤系统第五节采煤方法第一节采煤方法概述采煤方法概念回采工作—在采煤工作面内所进行的各项工作。基本工序：破煤、装煤、运煤、支护和采空区处理。采煤工艺—在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合。采煤系统—采区巷道的布置方式以及采区的生产系统，如：运煤、运料、通风和行人系统。采煤方法—采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间和空间上的相互配合。采煤方法分类壁式体系采煤法壁式体系采煤法一般以长壁工作面采煤为主要特征，是目前我国应用最普遍的一种采煤方法，其产量约占到国有重点煤矿产量的95%以上。采煤方法分类壁式采煤法的特点：工作面的两端至少各布置一条回采巷道，用于通风和运输。工作面长度一般80-250米，目前国内最长400米。平行煤壁方向运煤。及时处理采空区。工作面通风状况良好。壁式体系采煤法的类型按采煤工艺分类：爆破采煤法普通机械化采煤法综合机械化采煤法按采空区处理方法分:全部垮落采煤法煤柱支撑(刀柱)采煤法充填采煤法按工作面布置和推进方向分:走向长壁采煤法倾斜长壁采煤法（俯斜，仰斜）采煤方法分类柱式体系采煤法柱式体系采煤法又称为短壁体系采煤法，是以房、柱间隔采煤为主要特征，常见的有巷柱式、房式、房柱式采煤法。现代短壁机械化开采技术的成功应用，逐渐引起大家的关注。采煤方法分类采煤方法分类柱式采煤法的特点：工作面长度较短，一般10-30m,工作面数目较多。需要开掘大量的巷道，掘进率高。垂直煤壁方向运煤。一般没有处理采空区工序。工作面通风条件较差，采出率低。水平分层采煤方法旱采水采壁式体系柱式体系柱式体系单一长壁放顶煤整层开采斜切分层水平分段放顶煤倾斜分层掩护支架分层开采整层开采整层开采房式房柱式倾斜短壁式走向短壁式走向长壁倾斜长壁走向长壁倾斜长壁下行垮落上行充填垮落刀柱采煤方法分类选择采煤方法的原则1、技术先进2、经济合理3、生产安全以上三个基本原则是密切联系、相互制约，在选择时应当综合考虑。采煤方法选择煤层倾角煤层厚度煤层瓦斯含量煤层特征及顶底板稳定性煤层地质构造煤层含水性煤层自燃发火倾向性地质因素技术发展及装备水平矿井管理水平矿井经济效益影响采煤方法选择因素长壁采煤工作面的工艺方式：炮采：爆破落煤、人工装煤、机械化运煤、单体支架支护。普采：采煤机落煤装煤、机械化运煤、单体支架支护。综采：破、装、运、支、处等主要工序全部采用机械化连续作业。第二节采煤工艺三种采煤工艺：①爆破采煤工艺方式解放后至60年代初为主②普通机械化采煤工艺方式60年代初至70年代中期为主③综合机械化采煤工艺方式70年代中期以后为主长壁采煤法的采煤工艺炮采工艺工艺过程：打眼——放炮——装煤——运煤——挂梁——放顶炮眼布置：单排眼双排眼三排眼特点：技术简单、容易掌握、对地质变化适应性强、劳动强度大、效率低、主要适用于小型矿井和不易采用机械化采煤的工作面。炮眼布置图a—单排眼b—对眼c—三角眼d—三花眼e—五花眼炮采工艺炮采工艺普采工艺工艺过程：采煤机破煤装煤——刮板输送机运煤——单体支柱加金属顶梁支护装煤和运煤滚筒采煤机：单滚筒、双滚筒采煤机结构：截割部、牵引部、动力部、辅助装置牵引方式：机械牵引、液压牵引、电牵引（传动）钢丝绳、有链牵引、无链牵引（行走）普采工艺采煤机割煤方式：单向割煤，往返进一刀双向割煤，往返进两刀8字形割煤，往返进一刀普采工艺工作面运煤：一般采用刮板输送机运煤。每隔6m设一个液压千斤顶，机头机尾各3个。弯曲段长度15m。普采工艺工作面支护：木支架、摩擦式金属支架、单体液压支架、滑移支架顶梁种类：铰接顶梁、∏型梁控顶距：放顶步距、最大控顶距、最小控顶距普采工艺采空区处理：全部跨落法全部充填法局部充填法缓慢下沉法煤柱支撑法综采工艺综采历史：自1974年从国外引进50套综采设备和78年引进的100套综采设备开始，至今已有30多年的历史。发展经历：经过了摸索起步、引进提高、仿制创新、国产与引进并重四个阶段。综采工艺综采产量：七十年代综采面大致为20万吨/年-面左右八十年代综采面大致为100万吨/年-面左右2005年兖州东滩矿综采面生产了753万吨/年-面2005年神东上湾矿综采面生产了1145万吨/年-面（神东矿区目前有4个超千万吨的综采面，实现了一井、一面、安全、高效的生产目标。）综采工艺综采现状：2006年底全国有高产高效矿井197个共产煤6.352亿吨（占全国当年煤炭产量29%）平均产煤331万吨/矿。2006年底全国有442个综采面（占全国2.5万个工作面1.8％）2006年底全国有363个普采面（占全国2.5万个工作面1.5％）综采工艺综采参数：综采面长150米--400米采煤机最大功率达2000KW，刮板输送机最大功率达3*1000KW，液压支架一般＞20吨/架。工艺过程：采煤机破煤装煤——刮板输送机运煤——液压支架支护顶板28综采工作面主要设备液压支架双滚筒采煤机刮板运输机桥式转载机胶带输送机综采工艺液压支架类型：支撑式支架、掩护式支架、支撑掩护式支架采煤机进刀方式：斜切进刀、直推进刀留三角煤进刀、割三角煤进刀、中部进刀液压支架支护方式：及时支护、滞后支护采煤机滚筒转向与位置液压支架移架方式薄及中厚煤层采煤方法走向长壁采煤法：工作面沿倾向布置，沿煤层走向推进。适用于采区式巷道布置。倾斜长壁采煤法：工作面沿走向布置，沿煤层倾向推进。工作面自下而上推进时称为仰斜长壁，工作面自上而下推进时称为俯斜长壁。适用于盘区式和带区式巷道布置。薄及中厚煤层采煤方法长壁采煤法示意图（a）走向长壁；(b）倾斜长壁（仰斜）；（c）倾斜长壁（俯斜）1、2—区段运输、回风平巷；3—采煤工作面；4，5—分带运输、回风斜巷单一煤层走向长壁采煤法巷道布置1．巷道掘进；2．运煤系统；3．通风系统；4．运料系统；5．掘进通风；6．掘进出矸。单一煤层倾斜长壁采煤法巷道布置51256743II176243II薄及中厚煤层采煤方法倾斜长壁采煤法特点：与走向长壁采煤法相比，主要是工作面布置和推进方向不同，不需要开掘采（盘）区上下山，分带斜巷通过联络巷直接与大巷相连。优点：巷道工程量少，准备时间短，生产系统简单，技术经济效果好。适用条件：适用于倾角在12°以下煤层，采取措施后最大可达到17°。厚煤层采煤方法薄及中厚煤层采煤方法：一次采全高（倾斜长壁、走向长壁）厚煤层采煤方法：分层开采(3.5m)一次采全厚（3.5-5.0m）放顶煤开采（5.0m）厚煤层采煤方法—分层开采倾斜分层—将厚煤层分成若干与煤层层面相平行的分层，然后逐层开采。水平分层—将厚煤层分成若干与水平面相平行的分层，然后逐层开采。斜切分层—将厚煤层分成若干与水平面成一定角度（2530）的分层，然后逐层开采。α21(a)厚煤层采煤方法—分层开采厚煤层分层间开采顺序：下行式和上行式顶板管理：下行式——全部垮落法上行式——全部充填法人工假顶：金属网假顶、塑料网假顶再生顶板（4-6个月）厚煤层采煤方法—大采高神东公司补连塔矿2003年大采高工作面年产原煤924万t，采高4.5-4.8m;神东公司上湾矿2004年大采高工作面年产原煤1075万t，实际采高达到5.4m；晋城煤业集团寺河煤矿在高瓦斯条件下，采高达到5.5m；目前，国际上支撑高度最高的ZY9400-28/62型支架已研制成功，部分供给寺河矿投入使用，采高达到6.0m。厚煤层采煤方法—大采高大采高综采与分层综采相比优点：•产量和效率大幅提高•巷道掘进量小，不用铺设假顶•减少综采设备搬迁次数•综合经济效益明显高于分层综采适用条件：适用于地质条件简单，煤层厚度在3.5-6.0m，赋存稳定，倾角小于12°和顶板稳定的煤层。厚煤层采煤方法—放顶煤开采放顶煤采煤法是在开采厚煤层时，沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采高为2-3m的采煤工作面，用常规方法开采，利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使支架上方的顶煤破碎成散体后，由支架后方或上方的放煤窗口放出，经由刮板输送机运出。厚煤层采煤方法—放顶煤开采放顶煤采煤法类型按机械化程度和使用的支护设备不同：•综采放顶煤•简易放顶煤(滑移顶梁支架铺顶网、单体支柱∏型梁铺顶网)厚煤层采煤方法—放顶煤开采放顶煤采煤法类型按照赋存条件和采煤工艺：•一次采全厚放顶煤（12-14m以下缓斜厚煤层）•预采顶分层网下放顶煤（12-14m以上，直接顶坚硬或高瓦斯）•倾斜分段放顶煤（12-14m以上）厚煤层采煤方法—放顶煤开采放顶煤支架类型•单输送机高位•双输送机中位•双输送机低位低位放顶煤支架放煤效果好厚煤层采煤方法—放顶煤开采放顶煤工艺割煤——移架——推前溜——移后溜——放煤放顶煤采煤法特点：简化巷道布置，减少巷道掘进工作量；提高采煤工效，降低吨煤生产费用；经济效益显著；对煤层厚度变化和地质条件适应性强；采出率低、粉尘大、自然发火瓦斯积聚隐患较大。循环组织循环作业：采煤工作面周而复始地完成落煤、装煤、运煤、支护和采空区处理等工序的一种作业方式。循环标志：回柱放顶（炮采、普采）移架（综采）正规循环：在规定时间内，按既定的工艺方式，保质保量地完成一个循环的全部工序和工作量，并保持周而复始地进行采煤工作的一种作业方法。循环组织循环进度：每完成一个循环工作面煤壁向前推进的距离。炮采0.8-1.2m普采、综采0.5-1.0m。作业方式：一昼夜内采煤班与准备班在时间上的配合关系。三八制四六制循环作业图表工人出勤表技术经济指标表