煤矿开采新工艺新技术

目录讲课提纲导入掘进技术与工艺回采技术与工艺一、导入1、煤矿开采的历史与沿革我国主体能源——煤炭世界三代能源时期第一代生物能源：远古时代学会用火.第二代煤炭能源：从18世纪产业革命以来，煤炭逐渐成为主要能源，1920年煤炭在世界能源结构中占到87%；第三代石油能源：20世纪中叶，煤炭降至27%,而石油和天然气增至63%；我国能源处于第二代---煤炭能源.明煤产北碎煤产南折氏西域记：屈茨（新疆库车）北二百里有山，夜则火光，昼则但烟，人取此山石炭，冶此山铁，恒充三十国用。煤的发现与利用发现和利用煤的历史较早。《山海经》称煤为石涅•石涅•黑石脂的别名。《山海经·西山经》：“西南三百里曰女牀之山，其阳多赤铜，其阴多石涅。”•发现和利用煤的历史较早。中国《山海经》称煤为石涅，并载有产地。《天工开物》记述了煤矿开采的通风排气、顶板支护等情况；有“明煤产北，碎煤产南”的记述。希腊学者泰奥弗拉斯托斯在《石史》(约前300年)中载有煤的性质和产地。18世纪后，蒸汽机的广泛应用对煤的需求量大增，促使采煤工业迅速发展，对煤的研究也大力加强。约在1870年揭示煤是从植物转变而来，证明了煤的有机成因说。19世纪末～20世纪初，对煤系地层、构造和煤的成因、性质的研究，使煤地质学飞速发展，从矿床学和采矿学中独立出来。30年代以后，随着有关学科的迅速发展，煤地质学也得到比较全面、系统的发展，形成煤岩学、煤化学等分支学科。•《山海经》是先秦古籍，是一部富于神话传说的最古老的地理书。它主要记述古代地理、物产、神话、巫术、宗教等，也包括古史、医药、民俗、民族等方面的内容。除此之外，《山海经》还以流水帐方式记载了一些奇怪的事件，对这些事件至今仍然存在较大的争论。•共有18卷，《山经》5卷，《海经》8卷•全书共31000字《天工开物》•《天工开物》初刊于1637年（明崇祯十年）。《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作，是中国古代一部综合性的科学技术著作，有人也称它是一部百科全书式的著作，作者是明朝科学家宋应星。•《天工开物》对中国古代的各项技术进行了系统地总结，构成了一个完整的科学技术体系。收录了农业、手工业、工业――诸如机械、砖瓦、陶瓷、硫磺、烛、纸、兵器、火药、纺织、染色、制盐、采煤、榨油等生产技术。尤其是机械，更是有详细的记述。2、煤矿开采的支护技术发展•木支护技术：解放前-----1980年的木支护开采技术•金属摩擦支护的开采技术（1980—1990年）•单体液压支柱支护技术的开采方式（1990—1995年）•高档普采机械化开采技术（1995—2000年）•综采支护技术开采方式（2000—至今）。木支护技术金属摩擦支护技术单体液压支护技术综采液压支护技术煤矿开采的支护技术进步历程二、掘进技术与工艺•掘进技术与工艺：•指矿井开采时所进行准备的巷道施工技术方法与施工顺序流程的总称。综掘机外形图综掘机构造图悬臂式掘进机的主要结构1.截割机构2.装载机构3.运输机构4.机架及回转台5.行走机构6.液压系统7.电气系统8.供水系统9.操作台•在岩体中，采用一定的手段把部分岩石破碎下来，形成地下空间，接着对这个空间进行支护的工作，叫巷道掘进。•分类：钻爆法掘进工艺（炮掘）和综合掘进施工工艺。•本次重点：综合掘进施工工艺。巷道掘进的工序先观察迎头顶板是否安全、瓦斯是否正常综掘工艺过程主要工序图1接通综掘机电源、检查各操作手把、喷雾照明等2综掘机开进施工迎头3按照由下向上的顺序横向截割4截割完成后退出掘进机5清理综掘机上的浮煤6关闭电源78打锚杆或架棚支护9重复以上循环过程综掘工艺过程的主要工序截割机构•截割机构•截割机构主要由截割头、悬臂、截割减速器、截割电机组成，部分悬臂式掘进机截割部还设有叉形架，用来保护截割电机。截割机构工作时，截割电机通过减速器驱动截割头旋转，利用装在截割头上的截齿破碎煤岩。截割头纵向推进力由行走机构（或伸缩油缸）提供。截割机构铰接于回转台上，并借助于安装在截割部和回转台之间的升降油缸和安装于回转台与机架之间的两个回转油缸，实现整个截割机构的升、降和回转运动，由此截割出任意形状的断面。•按照破碎岩石的方式不同，悬臂式掘进机截割机构可分为横轴式和纵轴式两类。综掘成套设备施工方法•迎头采用全硬岩综掘成套设备进行破岩、运矸、装矸。使用EBZ318H型综掘机破岩，配合SZD1000/15G转载带式输送机运矸、P-60B型耙矸机装矸。支护打眼采用7665型风锤配φ22mm的六棱中空钢钎和φ32mm柱齿型钻头或MQT-130/2.8J锚杆钻机配B19钻杆和φ28mm金刚石复合片钻头。锚杆安装机安装锚杆，所有锚杆采用风动扳手紧固，并用扭矩扳手测试保证其扭矩不小于300N·m。切割路线示意图（锚网支护)一次截割深度:300～400㎜开窝位置:巷道断面底中部掘进机操作顺序流程•启动油泵电机、打开喷雾装置，开动第一运输机与铲板部，将截割部处于水平和机器中心位置，启动截割电机，开动履带行走机构，让机器慢速推进，使截割头逐渐插入岩体，插入深度300～400mm。推动截割部回转油缸操作手把，使截割部向左向右横扫，再推动升降油缸，使截割部向上向下截割。利用截割头上下、左右移动截割，可截割出初步断面形状，如此截割断面与实际所需要的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次修整，以达到断面尺寸要求。岩巷掘进综掘机布置断面图巷道中心线530050601201201004900底板水平15008080水沟中心线9501m腰线北翼轨道大巷掘进机布置断面图(锚锚)26502000390050022283300电缆操作台截割头履带铲板20002800R400600600150150掘进机截割头施工工艺•掘进机通过其截割头完成对岩体的截割和破碎，截割头首先在断面内挖掘一个窝槽（即截割头插入岩体中先进行扩窝），窝槽深度以半个截割头为宜。窝槽开掘工作完成后，关闭行走电机，让装载臂与刮板机工作，运走割下的岩石。截割头沿断面宽度水平摆动开掘槽，截割头移动到位后，使其升高一个距离，接着驱动截割头水平摆动，多次重复以上动作，直到完成整个断面的工作。截割保证措施•一般情况，当截割硬度较小（f＜6）的岩石时，采用左右循环向上的截割方法。当截割岩石硬度不同时，先选择较软的岩石进行钻进，然后采用由下而上左右截割的方法；当截割岩石硬度大（6＜f≤10）且为同种岩石时，应将截割部处于水平和机器中心位置进行钻进，可根据岩石硬度和节理发育情况决定钻进深度，但最大一次钻进深度以不超过220mm为宜，然后截割头扩窝后再继续进行钻进。切割时截割头最大参与切割长度以不超过700mm为宜。但不管采用哪种方法要尽可能地按照图-1所示截割。较软岩层截割工艺要求•遇到岩层整体较软时，可采用经济切割法，即先从底部割，然后一层一层向上割。遇到岩层软硬不均时，可先截割较软岩石，再截割较硬岩石；顶板较差时，可从上往下依次截割；顶板较好时，可从下往上依次截割。三、综采技术与工艺•影响采煤方法选择的因素：（1）、地质因素，包括煤层倾角、煤层厚度、煤层特征及顶底板稳定性、煤层地质构造、煤层含水性、煤层瓦斯含量、煤层自燃发火倾向。•（2）、技术发展及装备水平、矿井管理水平以及矿井经济效益等方面。•2、采煤方法的发展方向•（1）、改进采煤工艺，因地制宜地发展先进的机械化采煤技术。•（2）、扩大走向长壁和倾斜长壁采煤法的应用范围。•（3）、大力推广无煤柱护巷技术。•（4）、煤炭地下气化技术前景光明。•3、液压支架及其适应条件•液压支架称为机械化支架、自移支架，它是液压为动力，使支护顶板、移架、切顶、推移刮板机等工序一起完成，进行顶板支护的设备。•液压支架具有支护性能好、强度高、移设速度安全可靠等优点。它分为支撑式、掩护式和支撑掩护式。支撑式适用于顶板坚硬、稳定条件使用，掩护式适用于顶板中等稳定顶板，支撑掩护式适用于不同性质的顶板与顶板条件变化的工作面。综合机械化采煤方法一、采煤方法：综采面采用走向长壁后退式回采方法。二、确定依据：依据10煤层工作面煤层赋存情况，顶底板岩性，工作面布置，淮北矿区现有综采技术、设备、管理水平等，从安全和提高资源回收率，提高工作面单产和劳动生产率的角度考虑。选择的支架型号为ZY6800—19/40,适应采高在1.9∽4.0m，并跟顶回采，有利于采煤技术进步、安全生产及减轻工人劳动强度。综采工作面主要机电设备及技术特征MG500/1130-WD设备名称规格型号数量主要技术参数液压支架ZY6800-19/40119架支撑高度1.9∽4.0m，宽度1.5m，工作阻力6800KN，初撑力5064KN采煤机1台滚筒直径2.0m，采高范围2.0-4.1m，无链电牵引，牵引速度0∽13.8m/min.VIVI综采面平面布置图综采支架工作条件综采工作面割煤工艺过程•当顶板比较稳定时可采用：采煤机割煤-----推溜-----移架。•当顶板破碎时宜采用：采煤机割煤-----拉架-----推溜。综采面横向剖面图Ⅳ-Ⅳ剖面（最小控顶距）4200mm3600mm800mm液压支架正常移架操作程序•（1）、收回伸缩梁、护帮板、侧护板；•（2）、操作前探梁回转千斤顶，使前探梁降低，躲开前面的障碍物；•（3）、降柱，使主顶梁略离顶板；•（4）、当支架可移动时立即停止降柱，移支架至规定步距；•（5）、调架，使推移千斤顶与刮板机保持垂直，支架不歪斜，全工作面支架排成直线；•（6）、升柱，同时调整平衡千斤顶，使主顶梁与顶板严密接触约3—5秒，以保证达到初撑力；•（7）、伸出伸缩梁使护帮板顶住煤壁，伸出侧护板使其紧靠相邻下方支架；•（8）、将各操作手把扳到“零”位。Ⅴ-Ⅴ剖面（最大控顶距）800mm4200mm3600mm800mm800mm综采面横向剖面图液压支架操作时应注意的事项•（1）、移架前必须做好准备工作；•（2）、能立即支护的必须立即支护；•（3）、移架时顶梁不宜下降太多，一般150—200毫米即•可，顶板破碎时可采用“擦顶移架”或“带压移架”；•（4）、如顶梁上有大量矸石，应先清除矸石；•（5）、移架时速度要快，要随时调整支架，不得歪架；•（6）、移架时操作人员要注意观察、保护管路和电缆；•（7）、支架与顶板接触严密，升柱后要到达之家的初撑•力；•（8）、顶梁前段到煤壁的距离要符合规定，以防采煤机•割顶梁和铲煤板；•（9）、直接按操作完毕后，手把必须放在零位。转载机综采面纵向剖面图剖面层位：1024切眼净断面：19.6m2；平均倾角16°，平均煤厚3.5米，支护方式：“锚带网索＋单体工字钢（铰接顶梁）”支护；层位：-311.2m～-340.3m。两巷支架回撤•两巷支架回撤工序：•（1）U型钢、工字钢回撤：•①机、风巷U型钢、工字钢支架支护段抹帽回撤，用液压千斤顶，对U型钢棚进行回棚，回棚应先套后回，套棚梁用ф0.24x2.8m的半圆木，柱用单体液压支柱，一梁三柱。施工时，人员站在安全地点进行作业，掉、漏顶及未接顶处必须用木料接实，抹帽后，对顶、帮重新腰帮过顶。•②回棚前，在棚梁下打一点柱，使用专用套筒卸掉棚卡螺丝，用适宜的40锚链将液压千斤顶牢固固定在U型棚梁上，另一端使用锚链拴在待回棚上进行回棚操作，先拉掉棚腿，再拉顶梁，最后卸载点柱，拿掉棚梁，拉掉的U型钢腿、梁抬到安全出口50m以外地点堆放整齐。•③回棚时，严禁人员从施工回棚处通过。两巷支架回撤•（2）单体支柱回撤：•①回柱采用拔柱器，用卸载手把人工卸载。•②回柱顺序严格按照由里向外的原则进行。•③回柱前必须对不合格支架进行加固整改，确保支架正规有劲，支柱初撑力不小于70KN/棵，失效、损坏柱梁先进行更换。•④回柱放顶至少两人一茬，打紧水平销，一人回柱。一人观察顶板及周围支架情况，发现问题及时发出信号进行处理。•⑤回柱时，拔柱器挂在前方顶板完好正规有劲的支架上，人员必须避开钢丝绳勾头受力方向。•⑥机、风巷收作不准滞后，应与工作面放顶线一致。•⑦掘进区遗留的隐患要安专人排查并处理。割煤方式•（一）落煤方式：煤机落煤。•（二）进刀与割煤方法：•1、割煤方式：本面采用双向往返