1、煤矿生产技术,段队长（初训）,主讲人：赵明伟,Email：,教学内容,1.第一节 煤矿生产技术,2.第二节 煤矿地质构造,3.第三节 地质构造对爆破安全影响,4.第四节 煤矿井下常见巷道,爆破生产技术,第三章煤矿生产技术第一节 矿井地质基本知识一、煤层的赋存特征(一)煤层的顶底板位于煤层上面的岩层称 顶板，煤层下面的岩层为底板。 顶、底板的岩性一般由炭质泥岩、 泥岩、砂质泥岩、砂岩或石灰岩 等组成。(二)煤层的形态与结构1煤层的形态 煤层的形态可分为层状、似层状和非层状3类。,1.层状煤层煤层稳定,连续性好,厚度变化也小。2.似层状煤层似层状煤层的形态像藕节. 串珠. 瓜藤等, 层位有一定 的
2、连续性, 但厚度变化较大。3.非层状煤层非层状煤层的形状 像鸡窝. 扁豆. 透镜等,层 位及不稳定, 连续性很大,厚度变化很大, 无规律可循。,层状煤层，由于其层位有明显的连续性，厚度变化不大，是我国大、中型煤矿主要开采对象。但是，由于后期受构造运动、岩浆活动、水流冲蚀和岩溶陷落等影响，往往使一些煤层厚度变化大、层位不稳定，呈现出多样的复杂形态，如藕节状、串珠状、瓜藤状、鸡窝状、扁豆状等。这些形态在我国南方较为常见，只适合于小煤矿的开采。,2煤层的结构煤层的结构是指煤层中有无夹石层。不含夹石层称为简单结构煤层；含有夹石层的煤层称为复杂结构煤层。复杂结构煤层中所含夹石层层数不一，少则一至数层，多
3、则十几层，甚至可达几十层。夹石层的厚度可以从几厘米到几十厘米。常见夹石层有炭质泥岩、泥质岩、粉砂岩，有时也能见到油页岩、砂岩及薄层石灰岩等。,3煤层厚度煤层的厚度是指煤层顶板 到底板之间的垂直距离。煤层有厚有薄，薄的仅数 厘米，厚的可达上百米。煤层太 薄时失去开采价值。我国根据煤炭资源情况、 煤的用途、煤的倾角大小和 开采方式等因素，规定了煤层最低可采厚度标准。达到最低可采厚度的煤层称为可采煤层，只有达到最低可采厚度方可列入国家开采计划。在缺煤省区，可将标准适当降低。,煤层厚度是选择采煤方法的主要依据，在矿井开采中，根据单层煤层的厚度，通常把煤层分为3类：薄煤层 小于13m中厚煤层 1335m
4、厚煤层 大于35m在生产工作中，习惯上将厚度大于6m煤层称作特厚煤层。,4煤层产状要素煤层产状是指煤层在地壳中的产出状态。其形状和所在空间位置一般用产状要素来表示，包括走向、倾向和倾角，如图31所示。AoA一走向线；oB一倾斜线；()c一倾向线；a一倾角,(1)走向。煤层层面与水平面相交的线叫走向线，走向线的延伸方向即为煤层的走向。它表示煤层在地面的延伸方向。(2)倾向。在煤层层面上与走向线垂直并沿层面向下延伸的直线叫做倾斜线，倾斜线的水平投影所指的方向称为倾向。(3)倾角。煤层层面与水平面所夹的最大锐角称为倾角。倾角大小反映煤层在空间的倾斜程度。倾角的变化范围在090之间，煤层倾角越大，开采
5、难度就越大。煤层按倾角可分为4类：,近水平煤层 倾角8以下缓倾斜煤层 倾角825倾斜煤层 倾角2545急倾斜煤层 倾角45以上二、矿井地质构造煤层形成初期，一般都是水平或近水平的，在一定范围内是连续完整的，后来受到地壳升降或水平方向挤压运动的影响，有的弯曲起伏，形成褶皱，有的发生断裂。褶皱和断裂破坏了煤层原始埋藏形态，使产状复杂化，直接影响矿井设计、建设和开采。,1褶皱构造岩层和煤层在构造应力作用下形成的一系列连续的弯曲称为褶皱构造。每一个单独的弯曲称为褶曲。岩层向上弯曲，并且核部是老地层者，称为背斜；岩层向下弯曲，并且核部是新地层者，称为向斜，如图32所示。,2. 断裂构造煤岩层受力后发生断
6、裂，出现断裂面，失去 了连续完整性的构造形态称为断裂。如果断裂 面两侧煤岩 层没有发生明显位移 称为裂隙或节理，产 生明显位移的断裂构 造则称为断层。 它包括：断层面、 断层线、上盘和 下盘以及断距等，如图33所示。,根据断块相对运动的方向，断层可分为正断层、逆断层和平推断层。 正断层。是指上盘相对下降，下盘相对上升的断层，逆断层。是指上盘相对上升，下盘相对下降的断层， 平推断层。两盘沿断层面作水平方向相对位移的断层，,3岩溶陷落柱 岩溶陷落柱俗称“无炭柱”或“矸子窝”，它是煤系地层下部可溶性岩石在地下水和重力作用下所产生的坍塌现象。常使煤层遭到破坏，严重者可使部分可采煤层失去开采价值。由于坍
7、塌呈圆形或不甚规则的椭圆形柱状体，所以称为“陷落柱”，如图35所示。陷落柱内有大小不等的煤块、岩块和其他杂质胶结在一起，不坚硬，有的积有水、瓦斯等。这种情况主要发生在灰岩、泥灰岩、石膏矿中。陷落柱顶板难于管理。在水文地质复杂的矿井中，陷落柱常是地下水的良好通道，这对煤矿安全很不利，因此，接近或穿透陷落柱时应予高度重视。,4冲刷带冲刷带是成煤后水流侵蚀了煤层、顶板、甚至底板，而过后砂石又充填了被侵蚀的地方，有的还在煤层内形成包裹体，冲刷带对采煤工作面顶板的破坏比断层对顶板的破坏范围要大，冲刷带的煤层常变薄，甚至尖灭，这给煤层开采工作带来许多困难。需要进行详细探查，合理安排采掘工作。,5岩浆侵入体
8、 含煤区域内的岩浆活动，无论是侵入、穿插或靠近煤层，均可导致煤层的破坏和煤的变质，有的岩浆岩体还直接破坏煤层顶底板，使顶板失去均一性，岩浆侵入体的存在，影响煤矿正常生产和安全,我国的安徽、山东、河北、辽宁及东南沿海诸省的一些矿区，有入侵煤系地层的岩浆岩体分布,三、地质构造对爆破安全的影响在煤矿井下生产过程中，常常遇到地质构造，这些地质构造往往造成采掘工作面条件发生很大变化，给爆破工作带来很大的影响。1裂隙、断层的影响(1)断层、裂隙常常是瓦斯涌出的良好通道和积聚场所。在这些地段爆破时，往往伴随大量瓦斯的涌出，使采掘工作面瓦斯浓度明显增高。如果此时不注意瓦斯浓度的变化，就可能在瓦斯超限的情况下装
9、药、爆破，危险性极大。,图片来自： 断层、裂隙发育的地段，煤岩层受到强烈的破坏，具有较大的瓦斯潜能，是煤与瓦斯突出的易发地点，给采掘工作面增加了不安全因素。(3). 无论是断层还是裂隙、节理，都会破坏巷道围岩的完整性。当顶板岩层裂隙、节理发育时，对钻眼爆破、落煤效果、采煤工作面布置和推进方向以及顶板管理等都有较大的影响。而断层则破坏煤层及顶、底板岩石的完整性，使围岩破碎失稳，尤其是与工作面平行的断层，对开拓和开采工作的影响更为突出。在采掘工作面顶板节理、裂隙发育或遇到断层的情况下爆破，如果不及时采取有针对性的措施，改变爆破方法，爆破后极易造成冒顶事故。,(4). 断层附近煤层破碎，常呈粉末状。
10、爆破时，增大扬起的煤尘量。一是使采掘工作面煤尘浓度极易达到爆炸的范围；二是使工作面环境恶化，影响视线，容易造成事故。(5). 断层容易成为涌水通道。特别有些断层与强含水层沟通。当遇到这些断层时，由于事出突然，有可能发生水害事故。因此，爆破前，注意观察迎头的变化，发现异常，必须采取防治措施，避免发生透水事故。,2岩溶陷落柱的影响 ： (1)岩溶陷落柱内部往往含水丰富，接近或揭露岩溶陷落柱 爆破时，容易发生大量水的涌出；另外，岩溶陷落柱也是良好的涌水通道，一旦误穿，极易发生透水粤故。如1984年6月开滦范各庄矿发生的特大矿井水灾， (2)岩溶陷落柱内岩石破碎、松散，极易积聚瓦斯，若无安全措施，爆破
11、揭穿时，大量瓦斯涌出，容易发生瓦斯事故。(3)由于岩溶陷落柱内岩石破碎、松散，其顶板管理往往较困难，爆破时容易发生冒顶事故。此外，爆破时遇到褶皱、冲刷带和岩浆侵入都会使顶板岩性发生较大的改变，有时顶板岩石甚为破碎，给爆破工作带来安全隐患。因此，在遇到地质构造时，应及时修改爆破说明书，采取切实可行的安全措施，爆破工则严格按照爆破说明书进行爆破。,四、岩石(煤)的物理力学性质岩石(煤)是煤矿爆破作业的主要对象，它的物理力学性质对凿岩和爆破有很大的影响，了解这些影响有利于在实际工作中合理地确定爆破参数和选用炸药。对爆破影响较大的岩石物理性质主要有：(1)坚固性。它说明岩石抵抗外力作用的总强度。坚固性
12、大的岩石，钻眼与爆破的难度也大。,(2). 弹性与脆性。弹性是指作用在岩石上的外力消除后，岩石恢复原来形状和体积的能力。岩石的弹性越大，钻眼与爆破的难度就越大。脆性是岩石受到冲击或爆破时碎裂成块的特性。越脆的岩石越易破碎。脆性大的岩石应选用猛度大的炸药。(3). 层理和节理。层理是指构成岩(煤)层的各个层面。顺着层面最容易使岩石分裂成块。层理发育的采掘工作面顶板最容易离层，使工作面顶板管理困难，安全条件降低。,节理是指岩(煤)层的纵向裂缝。节理降低了岩体的整体性、坚固性和稳定性，使岩(煤)容易裂开成块，当层理与炮眼方向重合时，容易夹钎子，泄漏爆炸生成的气体，降低爆破效率，喷出的高温气流和火焰容
13、易引燃瓦斯煤尘。当采煤工作面方向与节理方向平行时。工作面煤壁容易片帮伤人。当采煤工作面方向与煤层顶板岩石节理方向平行或近于平行时，极易造成大面积冒顶。,(4). 含水性和含气性。含水性是指岩(煤)层中含水的情况和暴露 后渗出水的能力。含气性是指岩(煤)层内含有某些气体，在采掘暴露后排出气体的能力。含水性和含气性与裂隙程度有关。对于泥质和钙质胶结的岩石，遇水后可能发生膨胀或松散，容易破碎，常使炮眼变形，以致无法装药。(5). 风化程度。它是指岩石受空气、水和温度作用而破坏的程度。风化后的岩石容易钻孔和爆破。,(6). 粘性粘性是指岩石块抵抗岩体分离的能力。岩石的粘性越大，炸药的消耗量越大。一般岩
14、石顺着层理其粘结性较小，垂直层理的粘性较大。五、岩石的坚固性分级我国大部分矿山，都是按岩石坚固性进行分级的。岩石的坚固性是指岩石的爆破和凿岩的难易程度。分级指标厂称普氏系数，,软 煤 f 115硬 煤 f 23软 岩 f 23中硬岩 f 46硬岩 f 810坚硬岩石 f 1214最坚硬岩石 f 1520第二节 矿井开拓一、矿井的开拓方式矿井开拓方式是指为开采煤炭在井田内布置巷道的方式。根据煤层赋存条件的不同，矿井开拓的方式主要有平硐开拓方式、斜井开拓方式、立井开拓方式和综合开拓方式。,立井开拓,斜井开拓,平硐开拓,综合开拓,1平硐开拓平硐开拓是利用水平巷道由地面进入山体，并通过一系列巷道通达矿
15、体的一种开拓方式。主要分布在四川、贵州、云南、山西等矿区，如王坪、攀枝花等，共有11处，占总数的10.58平硐开拓井田是最简单、最有利的方式，采用平硐开拓时，一般以一条主平硐担负运煤、出矸、进风、排水、设置管路及行人等任务，在井田上部回风水平开掘回风平硐或回风井。阶段内的布置可以采用分区式或连续式布置。,由于地形和煤层赋存情况不同，平硐开拓时，煤层多赋存在主要运输线以上，资源有限， 构造、地形复杂等， 开拓矿区多为小型矿区。平硐的布置方式也不一样。按平硐与煤层相对位置不同，平硐可以平行煤层走向、垂直煤层走向、斜交煤层走向开掘。相应的称为走向平硐、垂直平硐和斜交平硐。,2斜井开拓斜井开拓是指利用
16、倾斜井筒由地面进入地下，并通过一系列巷道通达矿层的一种开拓方式。主要分布在山西、华北、华东、东北东部的部分矿区，煤层埋藏深度较浅，水文地质条件简单，如普城、包头、鸡西、丰城等，共35处，占总数33.65斜井开拓由于具有施工简单、掘进较快、初期投资少，掘进出煤可满足建井期间用煤的需要，获得更为详细的地质资料等优点，按斜井与井田的划分方式的配合不同，主要的有片盘斜井和集中斜井。,片盘斜井是斜井开拓中最简单的一种形式，多用在煤田的浅部区域。片盘斜井的基本特点是：井田沿走向不划分采区，而是按倾斜方向按一定标高划分为若于段(称之为片盘)，片盘左右各布置一个工作面，由井田边界退后开采，各片盘之间仍采用由上
17、而下的顺序回采。,斜井分区式开拓。当斜井划分为阶段或盘区时，利用斜井集中开拓，称斜井分区开拓(亦称集中斜井开拓)。当井田划分一个水平，就叫斜井单水平分区式开拓；当划分为多水平时，就叫斜井多水平分区式开拓。从地面平行开凿一对斜井(相距3050m)掘至开采水平，然后掘出井底车场，主要运输大巷。到达第一、第二采区位置后，掘采区轨道上山和运输上山，在第一区段上下分别布置区段回风巷和运输平巷，贯通开切眼后，即可回采。,3立井开拓立井开拓是指利用垂直井筒由地面进入地下，并通过一系列巷道通达煤层的一种开拓方式。集中于我国华东、华北、东北及中南平原矿区，立井开拓适合于煤层埋藏较深的井田开拓，它是我国广泛使用的
18、方式，如开滦、兖洲、徐洲、淮南、鹤壁等，共有24处。 占总数的23.08， 且多为大型矿井。,无论矿井划分为阶段或盘区，是单水平还是多水平，都可采用立井开拓。立井开拓可分为： 立井单水平开拓； 立井多水平上山开拓； 立井多水平上、下山开拓； 立井多水平混合式开拓； 立井主要溜暗井开拓。,立井开拓与斜井开拓相比，其优点是：对矿区自然环境及矿山地质条件适应性强；当采深相同时立井井简短，因此工程量小，井筒中所设管、线、缆少；与钢丝绳提升的斜井相比，井筒通过能力大；井筒断面大，易于满足矿井通风的要求；提升、排水、通风动力消耗少；井筒维护费用少。立井开拓的缺点是：施工技术复杂，施工设备多，对施工技术水平
19、要求高；井筒装备复杂施工难度大，掘进速度慢；初期投资大；不能避开煤层顶底板的含水层。,4综合开拓 采用两种以上的井筒形式开拓井田称为综合开拓。我国综合开拓矿井主要分布在普、陕、西南、华北、华东等地区，如阳泉、蒲白、北京、新汶等，共21处，占总数的20.19。由于井田的自然地质条件极其复杂，若只采用单一的井硐形式开拓井田，可能遇到技术上的困难或在经济上不合理。可供选择的综合开拓方式有：平硐斜井开拓；斜井一立井开拓；立井一平硐开拓；立井一斜井平硐开拓。有些井田由于,地形或地质条件特殊，或几经技术改造，使井田开拓形成了立井一斜井平硐的综合开拓如门头沟煤矿就是如此。综合开拓适应性强，适合于大中小各类煤
20、矿， 在选择井田开拓方式时，必须经过可行性研究，在技术上、经济上论证，因地制宜，切不可生搬硬套。井田无论采用哪一种井筒(硐)形式，井田都可能采用单水平或多水平；分区式、分段或分带式巷道布置。,二、煤矿井下常见巷道1按其作用和服务范围分类常见巷道按其作用和服务范围可分为开拓巷道、准备巷道和 回采巷道。(1)开拓巷道。为全矿井、一个水平或两个以上采区服务的巷道，称为开拓巷道。如井筒(或平硐)、井底车场、运输大巷、总回风巷、总进风巷、石门等。平硐：服务于地下开采，在岩体或矿层中开凿的直通地面的水平通道。用于完成井下主要运煤任务的平硐称为主平们；用于行人、通风、运料的平硐称为副平硐。,井筒：泛指立井和
21、斜井也包括暗井。地表到地下的主要垂 直通道叫立井。用：于完成全矿主要提煤任务的井筒称为主井；担负升降人员、下料、提矸等辅助提升任务的井筒称为副井。地表到地下的主要倾斜通道叫斜井。主要担负煤炭提升任务的称为主 斜井；用于行人、通风、运料的称为副斜井。井底车场：在井筒附近的各种巷道与硐室的总称。井底车场位于井底，是连接运输大巷和井筒提升等环节的枢纽站，是井上、下的转运站。运输大巷(包括阶段大巷、水平大巷或主要平巷)：为整个开采水平或阶段运输服务的水平巷道。开凿在岩层中的称岩石运输大巷，为几个煤层服务的称集中运输大巷。,总回风巷：为全矿井或一翼回风用的叫总回风巷。 总进风巷：为全矿井或一翼进风用的叫
22、总进风巷。 石 门：与煤层走向正交或斜交的岩石水平巷道。而连接井底车场和大巷的石门称为主石门。 (2)准备巷道。为准备采区而掘进的主要巷道，称为准备巷 道。如采区上、下山，采区车场等。 采区上山：为一个采区服务的上山。自运输大巷向上沿煤层或岩层开掘的倾斜巷道叫上山。上山中安装有输送机运煤的称为输送机上山，用绞车作辅助提升的上山称为轨道上山。,采区下山：为一个采区服务的下山。自运输大巷向下沿煤层或岩层开掘的倾斜巷道叫下山。用其从下往上运煤和矸石，从上往下运送材料和设备。 采区车场：采区上(下)山与区段平巷或阶段运输大巷连接 处一组巷道和硐室的总称。根据所处的位置不同。采区车场可分为上部、中部和下
23、部车场。 采区进风巷：为1个采区进风用的进风巷。采区回风巷：为1个采区回风用的回风巷。 (3)回采巷道。形成采煤工作面及为其服务的巷道，称为回 采巷道。如开切眼、工作面运输巷、工作面回风巷等。 开切眼：沿采煤工作面始采线掘进，以供安装采煤设备的巷道。 工作面运输巷：主要用于运煤的区段平巷或分带斜巷。 工作面回风巷：为1个工作面回风用的叫工作面回风巷。,2按其轮廓线的特征分类常见巷道按其轮廓线的特征分为折边形和曲边形两大类 (1)折边形。主要有矩形、梯形、不规则形等，主要用于服务年限较短的准备巷道和回采巷道。支护材料为金属或木料。,(2)曲边形。主要有半圆拱形、三心拱形、圆弧拱形、封闭拱型、椭圆
24、形和圆形等几种，主要用于服务年限较长的开拓巷道，特别是井底车场、运输大巷等，都以拱形为宜。对于特别松软、具有膨胀的围岩还可采用封闭形、椭圆形或圆形。在选择巷道形状时，应充分考虑巷道围岩的性质，巷道所受地压的大小、方向和性质，巷道的服务年限及用途，巷道的支护材料与支护方式3大基本因素。在实际生产中，一般是根据前两个因素确定支护材料和支护方式，再根据充分发挥其力学性能的原则最后确定巷道的断面形状。实际上，由于支护材料本身的特点，支护方式一经确定，巷道形状也就大体上确定了。,我国以长壁为代表的采煤工艺技术的发展大体经历了以下三个阶段。 第一阶段(20世纪50年代初至60年代初)。主要为爆破落煤，人工
25、装煤，木支柱支护普通拆卸前移的刮板输送机运煤，人工回柱放顶，简称炮采。,第二阶段(60年代初至70年代中期)。主要是实现破煤、装煤机械化。使用浅截式螺旋滚筒采煤机，完成破煤和装煤。工作面刮板输送机除功率和生产能力增大外，并发展为可弯曲刮板输送机。采场支护广泛使用金属摩擦支柱与铰接顶梁配套，称普通机械化采煤工艺，简称普采。,第三阶段(70年代中期至今)。以实现支护机械化为主，发展全部工序机械化作业的采煤工艺，即综合机械化采煤工艺，简称综采。,炮采工艺炮采工艺方式是指在长壁工作面用爆破方法落煤、爆破及人工装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺系统。 (1)爆破落煤。打眼用风镐打眼，炮眼深度依顶板
26、状况、顶梁长度和布置方式而定，一般有o8 m、10 m、12 m等；炮眼布置依煤层厚度、煤质软硬、节理方位及发育程度而定，运用煤矿硝铵炸药，串联法联线，电雷管引爆。每次起爆的炮眼数目，根据工作面直接顶稳定性、输送机能力、安全情况而定。,(2) 可弯曲刮板输送机运煤。爆破装煤、人工装煤和机械装煤三者相互配合。爆破装煤的装煤率可达3040。人工装煤劳动强度较大。机械装煤种类很多，使用最多的是在输送机煤壁侧装铲煤板，推移工作面输送机时将余煤铲装入输送机。(3) 炮采工作面大多采用单体液压支柱和铰接顶梁支护，地方煤矿也采用金属摩擦支柱或木支柱支护。,根据顶板状况、爆破进度及相应顶梁长度不同，可分别选用
27、正悬臂齐梁直线柱、正悬臂错梁三角柱等布置方式，三四排或三五排控顶。随着采煤工作面不断向前推进，需要及时进行采空区的处理。采空区的处理方法依据顶板特征、煤层厚度及地面保护要求等不同，我国通常采用全部垮落法，这种处理方法成本低、效率高、速度快 (4)工作面劳动组织及循环图表。在炮采工作面中，一般将打眼放炮、机电维修、移输送机、回柱放顶等工种作为专业工种，装煤、支架作业为综合工种，,采用分段分组平行作业，即把工作面分成若干段，每段配一组综合工种负责本段的装、运、支等工作。循环是指完成落煤、装煤、运煤、支护和处理采空区的周而复始的过程。在编制采煤工作面作业规程时，用循环图表表示。以24小时为横坐标，表
28、示各工序进行的时间；以工作面长度为纵坐标，表示各工序进行的空间位置；以带有各种符号的线条表示各工序的具体安排。利用循环图表，在一天之内都可以指出工作面上任何时间和地点应当进行的工作。,(5)炮采工艺的基本要点： 爆破后煤壁平直，不留顶底 煤，不崩坏顶 板，不崩倒支柱。 尽可能采用爆破装煤或机械装煤，减轻劳动强度。 遵循先支护后装煤的安全作业原则。爆破后先敲帮问顶。清除 危石、伞檐等不安全因素，然后挖柱窝，打 临时支 柱，再边装煤，边 打基础支柱。,当采用可弯曲刮板输送机运煤时，用移输送机器整体移输送机。 应遵循先支后回的回柱作业顺序，即先打好新支柱后回掉旧支柱，两者错距1520 m。回柱顺序沿
29、工作面由上而下，由里向外，在近水平煤层中，也可分段分组平行作业。,普采工艺 普采工艺方式是用机械方法破煤和装煤、输送机运煤、单体支柱和铰接顶梁支护的采煤工艺系统。 l工作面最小空间是三排支柱，当采煤机采过一刀后工作面控距为四排支柱，然后回拆靠采空区的一排支柱，在使用单滚筒采煤机或上下平巷较窄的普采工作面要用爆破法预先开出长35 m，宽23 m的下切口和长8lo m，宽23 m的上切口。 普采工作面的采煤工艺方式有以下三种。,(1)单向割煤工艺在单滚筒采煤机滚筒直径小于采高时，多采用往返一次进一刀的工艺方式，即采煤机由上(下)而下(上)割顶煤，随机挂梁，到工作面一端后，翻转弧形挡煤板，下放滚筒下
30、(上)行割底煤、清理浮煤，机后1015 m推移输送机，支设单体支柱，直至下(上)切口；采煤机往返一次，煤壁推进一个截深，挂一根顶梁打一排支柱。这种割煤方式适应性强，在煤层粘顶、厚度变化较大的工作面均可采用，无需人工清理浮煤。,(2) 双向割煤工艺方式 在使用双滚筒采煤机的普采工作面或煤层较薄、并且煤层厚度和滚筒直径相近的单滚筒采煤机时，可采用双向割煤、往返一次进两刀的工艺方式。采煤机由下而上割煤，随机挂梁，机后1015 m推移输送机，同时铲装浮煤，接着支设单体支柱，直到上切口。翻转挡煤板，并完成进刀后，采煤机下行重复同样工艺过程。,(3)“”字形割煤往返一次进一刀工艺方式 即将工作面分为两段，
31、中部斜切进刀，采煤机在上半段割煤时，下半段推移输送机；采煤机在下半段割煤时，上半段推移输送机。 采煤机在割完一刀煤后，必须进刀，才能割下一刀煤，一般采用斜切进刀方式，割三角煤进刀过程如图53所示。,图54是一个两班采煤，一班准备，昼夜一个循环的普采循环图表。其工艺方式是单向割煤往返一次进一刀，三五排控顶，准备班分段回柱放顶。 普采工艺应掌握以下基本要点： (1)加强机道支护 机道是工作面支护的薄弱点，这里往往由于片帮和不能及时支护发生局部冒顶。加强机道支护的主要方法有：向煤壁开梁窝架超前梁；落煤后立即打临时支柱；提高支柱初撑力和支护刚度。近年来型钢顶梁加强破碎顶板和分层网下顶板的机道支护是十分
32、有效的,所谓型钢顶梁就是用型钢对焊成的26 m长钢梁，型钢顶梁在工作面是成对布置随采煤机割煤，型钢顶梁交替前移，及时支护顶板。 (2)加强放顶线支护的稳定性 无论是有排柱还是无排柱，由于直接顶垮落或基本顶来压，往往因水平推力而推倒末排支柱。为此必须使末排支护不仅支撑力强，而且支护状态稳定，一般采用斜撑把排柱连锁起来，形成一个防护整体，必要时再加打木垛，硬顶板时打双排柱，或打对柱、丛柱等增加切顶力。切顶支柱的推广使用为来压强烈的顶板回柱放顶提供了安全可靠的保证。,(3)加强工作面端头维护 其支护形式一般采用四对八梁的走向大抬棚。十字梁的应用是工作面端头的一种有效支护，选用时根据顶板条件、输送机传
33、动装置的配置以及人行道的要求，可灵活调整。(4) 加强工作面“三度”(支护强度、支柱密度和支护刚度)管理 支护强度应以工作面最困难状态下能满足支架一围岩体系的平衡，不发生重大顶板事故为准则。设计支柱密度时必须掌握工作面所用支柱的实际阻力情况，加强金属支柱抽样试验和失效检查。提高支护刚度的主要措施有：,清除浮煤浮矸，保证支柱支在实顶实底 上；顶底板松软时穿鞋戴帽。柱帽规格不应过大，更不允许带双帽、穿双鞋；严格支柱操作，坚持使用液压升柱器升柱，保持支柱有足够的初撑力。,综采工艺方式综采工艺方式是用机械破煤、装煤、运煤、液压支架支护的采煤工艺系统。工作面主要备有：双滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、液压
34、支架。平巷内的主要设备有：桥式转载机、伸缩胶带输送机、可移动变电站、泵站及电气设备等，,综采工作面的割煤方式综采工作面有单向割煤和双向割煤两种方式。单向割煤往返一次进一刀，即采煤机上行(或下行)割煤，机后2。3架支架位置处移架直至端头。采煤机下行（或上行）清理浮煤，滞后1015m推移刮板输送机。采煤机往返一次工作面推进一个截深。单向割煤有工作面端部进刀和中部进刀即倒“”字型割煤两种。双向割煤往返一次进两刀，即采煤机上行（下行）割煤，机后23架支架处移架，滞后1015m推移刮板输送机。，到工作面上（下）端头，采煤机在端头完成进刀后，下行（上行）重复上述过程。采煤机沿工作面往返一次推进两个截深。,
35、采煤机进刀方式综采工作面采煤机进刀方式有斜切式进刀和直卧式进刀。我国综采工作面常用斜切式进刀。斜切进刀又可分为端部斜切进刀和中部斜切进刀，端部斜切进刀根据顶底板条件和循环作业方式又有留三角煤端部斜切进刀和不留三角煤端部斜切进刀两种，不留三角煤端部进刀方式的工艺过程为,（1）采煤机割煤至端头后，前滚筒下降，后滚筒上升，方向沿输送机弯曲段割入煤壁，直到进入直线段 （2）采煤机停止运行，等进刀段推直输送机后，调换滚筒位置，反向割三角煤至端头 （3）再调换滚筒位置，清理进刀段浮煤，并开始正常割煤. 这种方式采煤机端头停机转向次数多，其中转向割三角煤必须等输送机机头(机尾）前移完毕后进行，因而停机等待时
36、间长，但能实现双向割煤，是最常用的进刀方式。,留三角煤端部斜切进刀方式的工艺过程为图56(b)：采煤机割煤至端头后，前滚筒下降，后滚筒上升，反向沿输送机弯曲段割入煤壁，进入直线段并继续向一端割煤，同时进行进刀段推直输送机机头作业。这种进刀方式采煤机在端头只需转向一次，移机头（机尾）与采煤机反向清理浮煤平行作业，停机等待时间少，但只能单向割煤。适用于工作面较短，煤层倾角大、装煤效率低、滚筒降尘效果差的工作面。,工作面中部斜切进刀方式的工艺过程为56(c)(1)采煤机割煤至工作面上端头后，调换滚筒位置，反向清理浮煤至工作面中部；(2)沿中部输送机的弯曲段进刀并进行工作面下半段 割煤至下端头，同时从
37、工作面中部向上端头依次推移上半段输送机； (3)采煤机转向，调换滚筒位置，上行清理下半段浮 煤至工作面中部； (4)采煤机继续上行，在工作面上半段割煤至上端 头，同时从中部向下端头依次推移下半段输送机进入下一循环。 这种方式有利于工作面端头管理和上、下平巷维护，但采煤机往返一次只能进一刀。适用于工作面短、端头维护困难、单向割煤的工作面。,液压支架的移架及支护方式 移架方式按移架顺序分：依次顺序式、分组交错式、成组整体顺序式。依次顺序式是采煤机割煤后依次顺序逐架前移。这种方式操作简单，容易保证支护质量，但移架速度慢，适用于顶板稳定性差，、采煤机割煤速度慢的工作面。分组交错式是将支架分成若干组，每
38、组3至5架：采煤机割煤后组内按顺序前移，组间平行作业。这种方式移架速度快，能满足采煤机快速牵引的需要，但移架质量不易保证，适用于顶板较稳定的高产工作面。,成组整体顺序式是采煤机割爆后，将支架每2至3架分成一组，组内联动，整体移架，组间顺序前移，这种方式移架速度快，但不易保证工程质量，适用于顶底板条件好的工作面。按移架对顶板的支护时间分为及时支护和滞后支护。及时支护为：采煤机割煤之后，先移架后推溜的方式。滞后支护为：采煤机割煤之后，先推溜后移架的方式。一般采用及时支护方式。在顶板稳定、允许悬露面积大时可采用滞后支护方式。图57图综采工作面循环图毒实例。一般采用追机作业方式，以采煤机割煤为中心，沿
39、工作面紧跟采煤机移架、推移输送机等。,大倾角综采工艺特点 大倾角综采主要是工作面设备下滑问题。 通常煤层倾角大于12。时，采煤机必须采取防滑措施。输送机及支架要有防滑防倒装置。 防止输送机下滑的主要措施有： (1) 防止煤、矸等进入输送机底槽；(2) 工作面适当伪斜布置； (3) 严格把握移输送机顺序，尽可能由下向上单向推移； (4) 移输送机时，用单体支柱顶住机头；(5) 机头机尾锚固，在移输送机时不同时松开； (6) 煤层倾角大于18。时，安装防滑千斤顶。,液压支架防滑措施：(1) 自始至终由工作面下部向上移架，以防止采空区滚动矸石冲击支架尾部；(2) 采用间隔移架，增加支架对煤层顶底板
40、的摩擦力；(3) 加强输送机的管理，严防输送机下滑牵引支架下滑：（4） 保持排头支架的稳定性煤层倾角大于16时，链牵引采煤机必须设置安全绞车，防止采煤机断链和下滑，增加采煤机上行割煤牵引力。无链牵引采煤机一般不会出现下滑现象。,(5)采空区处理。采空区处理是采煤工作面生产中的一项重要工序。随着回采工作面不断向前推进，顶板悬露面积越来越大，为保证工作面的安全及正常生产需要对采空区及时进行处理。由于顶板特征、煤层厚度及保护地表的特殊要求等条件不同，有多种处理方法，但最常用的是全部跨落法。采用全部跨落法时，当工作面向前推进一定距离后，主动撤除采煤工作空间以外的支架，使顶板直接跨落。撤除时，应考虑采煤
41、工作面的安全及足够的工作空间，尽量减少放顶步 距。回单排柱比回双排柱虽然增加_r回柱次数及准备工作量，但支柱承压时间短，放顶后顶板活动量小，操作安全。,二、炮采工作面的支护1支护方式 支护方式是指工作面各类支架的布置方式。合理的支护方式必须满足下列要求：有足够的作业空间，满足采煤、通风和行人要求；能够有效控制顶板，保证安全生产；最低的材料消耗；合理的支护密度。我国炮采工作面普遍采用单体支架(包括金属摩擦支柱和单体液压支柱)和金属铰接顶梁支护顶板。其他的还有带帽点柱支护、棚子支护。,(1) 带帽点柱支护。这种方式主要使用于顶板完整的工作面或薄煤层工作面。柱帽一般用厚50100mm的木板或半圆木制
42、成。由于木柱帽容易被压裂变形，一般只能用两次左右，因此，可采用型钢柱帽来代替木柱帽。 带帽点柱在工作面的布置方式有两种，一种是矩形布氍，另一种是三角形布置。 (2) 棚子支护。直接顶为中等稳定或比较稳定时都可采用这种布置方式。在破碎顶板条件下，为了防止直接顶的局部冒落，需在棚梁间背以板皮、竹笆、荆条丛等护顶材料。棚子分倾斜棚子(棚梁与工作面平行设置)及走向棚子(棚梁与工作面垂直设置)两种。,倾斜棚子的一架棚子可以用23根柱腿，当局部地段的顶板出现平行于工作面的裂隙时，可在倾斜棚子之间沿走向架设抬棚。 倾斜棚子一般使用在煤层倾角较小、顶板裂隙方向与煤壁垂直或近垂直的工作面。走向棚子一般用于煤层倾
43、角较大或顶板裂隙方向与煤壁平行或斜交的工作面。当局部地段的顶板出现垂直于工作面煤壁的裂隙时，尚要补设倾斜护顶棚子。,(3) 金属支柱和金属铰接顶梁支护。这种支护可分为齐梁直线柱、错梁直线柱、错梁错柱式。齐梁直线柱。这种方式的特点是：沿工作面倾斜方向。顶梁和支柱都为直线排列，顶梁为悬臂架设。这种形式只适用于顶板较为稳定，煤质较软，采高不太大的工作面。我国大部分炮采工作面都采用这种布置方法。 错梁直线柱。这种布置方式的特点是：每排支柱成一直线，顶梁交错排列，其相邻两行支架，一行为正悬臂，一行为倒悬臂。适用于顶板比较破碎，或在假顶下进行采煤的工作面。当开采厚煤层时也可用于中、下分层的开采。,错梁错柱
44、式。这种布置方式的特点是：沿工作面倾斜方向，柱子顶梁都是交错排列，顶梁均为正悬臂架设，在放顶线处的支柱数量较错梁直线式布置要少一半。这种布置方式宜在顶板稳定条件下采用，目前应用较少。 (4) 单体液压支柱。这种支护的特点是：对复杂的地质条件适应性强、结构简单、造价成本低、通风断面大、行人安全方便、 柱和梁松散结合，故被广泛应用在炮采工作面。尽管存在人工回撤、稳定性较差等缺点，但只要严加管理，同样能保证安全生产。,此外。在有周期来压的工作面中，为了能有效地控制老顶活动，及时切断放顶线外的顶板，以减少采场顶板的压力，在放顶线上还架设一些放顶支架(特种支架)，如密集支柱、丛柱、木垛、斜撑柱等。2控顶
45、距离 (1) 最小控顶距。为使回采工作正常进行，工作面留设的最小宽度，即回柱放顶之后从放顶线到工作面煤壁的距离。最小控顶距要满足通风、行人、运料和工作的需要。,(2) 放顶距。工作面每推进一定距离，需要进行回柱放顶，这个距离就叫放顶距。放顶距的大小应根据顶板岩石性质和循环进度确定。放顶距过小，将增加放顶次数，顶板也不易充分垮落。放顶距过大，顶板下沉量及顶压增加，冒落块度大，可能造成顶板督故。放顶距应与工作面推进速度相适应。 (3) 最大控顶距。放顶距与最小控顶距之和为最大控顶距。为了减少顶板对支架的作用时间和柱梁占用量，降低顶板下沉和变形破坏的程度，尽量减小最大控顶距。,三、工作面过断层采煤工
46、作面过断层主要有两种方法：一是绕过断层；另一是直接过断层。绕过断层是指在断层落差大的时候，采取重掘开切眼，绕过断层影响范围的方法。直接过断层是指在断层落差较小的情况下，直接穿过断层的方法。由于断层处往往出现顶板破碎、煤质变软、淋水加大等现象，最容易发生冒顶事故，因此，应采取相应的管理措施，防止冒顶事故的发生。,1遇断层的预兆回采工作面经常遇到的构造是断层。接近断层时，煤岩层节理、裂隙明显增多，岩层之间常有滑动现象，煤岩层的走向、倾角发生明显变化，煤层厚度变化大，煤质松软破碎，光泽暗淡，层理混乱，有时还出现滴水和瓦斯涌出量明显增加等现象。,2过断层的注意事项 (1) 接近断层，支柱应加固，适当缩
47、小控顶距，并在断层附近加打木柱；棚顶处要背紧刹严，以防顶煤或破碎的岩石落下造成冒顶；若已有小范围冒落，应及时接顶，防止冒落范围扩大。 (2) 断层附近应超前处理，挑顶或卧底时要少装药，放小炮，尤其顶部眼，更要注意控制药量；严禁放大炮，避免崩坏、崩倒支柱或爆破时对顶板震动过大而造成冒顶。 (3) 合理确定放顶步距，一次回清断层外侧支架，如图38所示。(4) 过断层时，要注意煤与瓦斯突出和冲击地压的预兆；并加强对瓦斯的检测，避免在瓦斯超限的情况下爆破。 (5) 发现炮眼涌水或顶板淋水过大等透水预兆，应采取防止透水的措施。,(6) 进入断层附近工作时，应先检查顶板安全状况，注意顶板压力变化，确定无安全隐患后，再进行作业，防止发生顶板垮落事故。(7) 装药时，注意检查装药的炮眼有无裂缝避免出现漏气喷火现象。(8) 断层带处岩石破碎，膨胀性较大，应认真清孔，以防装药时药卷被卡住而送不到炮眼底。复习思考题1岩石的性质对爆破工作有哪些影响?2井下常见的地质构造有哪些?对爆破有什么影响?3矿井主要有哪些开拓方式?4工作面过断层时应注意哪些安全事项?5炮采工作面的回采工艺有哪些?6常用单体支架有哪几种?各适用什么条件?7什么叫最大控顶距和最小控顶距?,煤矿生产技术,谢谢！,
