1、采矿学电子教案能源科学与工程学院 采矿系2004年5月,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。 三种工艺方式 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,第五章采煤工艺及装备配套,国有重点煤矿约587处 2000年，国有重点煤矿机械化程度74.43% 我国于1973年引入综合机械化采煤设备 2000年，国有重点煤矿综合机械化程度56.78%,机械化程度,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
2、破煤,第一节 炮采工艺方式,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 M 1m M=12.5m M 2.5m,一、爆破落煤,炮眼布置,煤层的硬度 顶梁长度 一般12m 每茬炮工作面进度0.81.2m 一般1.21.5m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）炮眼的平距,3）炮眼角度,平面上 与煤壁的水平夹角一般为5080。 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 =510 顶板不稳定时 =0 俯角 1020,炮眼角度,（1）钻眼设备：煤电钻、麻花钎子（电动） 风煤钻
3、（风动） （2）炸药与装药量： 炸药 煤矿许用炸药 底眼 150600g 顶眼 200g 雷管 煤矿许用电雷管,4）钻眼、装药,毫秒延期电雷管,联线 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,5）联线与起爆,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。,爆破的有关规定,爆破装煤 可装煤3040% 人工装
4、煤 余下的多数由人工装 大铁锹,二、装煤与运煤,装煤,机械装煤刮板输送机的铲煤板,装煤,北宿矿 刮板输送机封底，铲煤板调小角度 加档煤板 炮采铲装,运煤,煤采面多用 SGW-40或SGW-44型可弯曲刮板输送机 功率有加大的趋势,煤层倾角加大后自溜,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,三、推移输送机,推移输送机时，应从工作面一端向另一端依次推移,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,四、支护,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,单体支柱
5、布置方式,视顶板情况分： 点柱 棚子 我国煤矿采场多用棚子支护,控顶排数和控顶距,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,带帽点柱,帽厚50100mm，长0.3m 矩形布置 三角形布置,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,棚子的正倒悬臂布置,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,炮采工作面多采用齐梁齐柱布置方式,炮采工作面齐梁齐柱布置,处理采空区方法： 垮落法 充填法 煤柱支撑法 最
6、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、处理采空区,特种支护 丛柱、密集、木垛、斜撑,加强放顶处对顶板的支撑，回柱前在放顶排处另外架设的支架,专业工种 钻眼爆破（放炮）、装药、机电维修 综合工种 装煤、支柱、回柱放顶 专业工种一般在全工作面长度内工作 综合工种一般在工作面的一段长度内工作,五、劳动组织,采煤循环采煤工作面完成落煤、装煤运煤、支护和处理采空区的周而复始的过程。 炮采工作面循环的标志放顶 循环方式循环进度与昼夜循环数的总称,六、循环方式,作业方式采煤工作面一昼夜内采煤班和准备班的配合方式
7、准备班工作回柱、检修刮板输送机、缩短运输平巷中的刮板输送机、超前工作面加强支护 两采一准 三八制 三采三准（三班采煤，边采边准备） 三八制 三采一准 四六制 两班半采煤，半班准备 三八制 四班交叉,七、作业方式,采煤工区技术员要编制采煤工作面作业规程 规程中要有：正规循环作业图劳动组织表技术经济指标表 正规循环在规定的时间内保质保量地完成了循环作业图中规定任务的循环,八、循环作业图表,炮采面两三采三准循环作业图,炮采面四班交叉循环作业图,面长100m，四班交叉，每班交叉2小时，、班采煤班，、班以准备为主，采煤班装煤、支柱。准备班运料、回柱放顶、钻眼、放炮、移输送机、少量装煤、支柱。工作面放两次
8、炮，支两排支架，放一次顶， 一天一个循环,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,九、炮采工作面的基本点,装煤装煤劳动量大，尽可能爆破装煤。 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以外另打平行新炮眼，重装药。,炮采工作面的基本点,炮采工作面的基本点,炮采工作面机械化水平低 人工劳动强度大（装煤、支柱） 产量和效率低 但对地质条件适应性强,十、炮采工艺的特点,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 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 普采工艺方式,一、设备
9、及布置,1MDY-150采煤机； 2SGB-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。,DY150采煤机,二、控顶排数（三、四排）,人工爆破开切口（机窝） 上切口 610m 下切口 23m切口宽23m 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,三、人工开切口,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1015m） 采煤机往返一次进一刀 煤壁推进了一个截深 问题：顶板,四、采煤机的割煤方式,煤层较薄，单滚筒
10、采煤机，滚筒直径接近煤层层厚,2、双向割煤方式,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,煤层较厚，双滚筒采煤机,双向割煤方式,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,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。 直接推入法 端部斜切进刀 中部斜切进刀,五、采煤机的进刀方式,采煤机的进刀方式,直接推入法 用的少，容易损坏采煤机与刮板输送机,采煤机的进刀方式,端头斜切进刀割三角煤进刀留三角煤进刀,
11、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（2025m) 进刀与移机头干扰,(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,(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； (
12、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。,采煤机的进刀方式 单滚筒采煤机中部斜切进刀,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,采煤机的进刀方式,中部斜切进刀有利于端头作业和顶板维护 但为单向割煤。,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
13、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,高档普采工作面支护,普采工作面支护,支护方式,1、齐梁直线柱布置 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，空顶距大，工作量不均，少用,支护方式,2、错梁直线柱布置 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。, 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
14、 主要是针对水平推力,普采工艺支护基本点, 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 双钩双楔梁，抬棚 四对八梁 四对八梁，十字绞接顶梁 要保证支护质量 ， 初撑力,普采工艺支护基本点,端头十字绞接顶梁,端头四对八梁,端头支护，双钩双楔梁,4 输送机;6 木垛;7 双钩双楔梁;8 绞车,3m,端头支护，四对八梁,2 抬棚长梁; 4 输送机,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;,两采一准一昼夜一循环 单向割煤 三五排控顶,七、普采循环作业图,普采循环作业图,第三节 综采工艺方式,综合机械化采煤
15、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,综采工作面,综采工作面,自移式液压支架,自移式液压支架,自移式液压支架,自移式液压支架,自移式液压支架,自移式液压支架,双滚筒采煤机,可弯曲刮板输送机,乳化液泵站及混溶箱箱,综采装备的发展,1、探索阶段（196019
16、77） 自已研制 2、引进、吸收、消化阶段（19741980） 1974年引进综采设备近50套，英国、联邦德国、波兰、苏联，首次引进和投入。 1978年引进综采设备100套，英、德、日、法 3、研制、发展阶段 1990年底，在籍469套，国产307套，65.5%,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,综采工艺方式示例,设备及布置,一、双滚筒采煤机的滚筒位置,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。,当中部含夹
17、矸时，前端的滚筒割底煤，后端的滚筒割顶煤，夹矸容易垮落,1）单向割煤，往返一次进一刀 割煤 移架（滞后采煤机23架支架） 反向清理浮煤 推移输送机（滞后采煤机1015m） 适用条件： 煤层倾角大，不能自上而下移架由于输送机下滑，只能自下而上移 采高大，滚筒直径小，不能一次采全高 采煤机装煤效果差，需单独按排装煤行程,二、采煤机割煤方式,2）双向割煤，往返一次进二刀 上行 割煤 移架（滞后采煤机23架支架） 推移输送机（滞后采煤机1015m） 下行 割煤 移架（滞后采煤机23架支架） 推移输送机（滞后采煤机1015m）,采煤机割煤方式,我国主要用斜切进刀方式 端部斜切进刀 ：不留三角煤端部斜切进
18、刀（割三角煤端部斜切进刀）留三角煤端部斜切进刀 中部斜切进刀,三、采煤机进刀方式,不留三角煤端部斜切进刀,留三角煤端部斜切进刀,中部斜切进刀,斜切进刀比较,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、上下平巷维护，单向割煤 适用于工作面短，煤层倾角大，装煤效率低，端头维护困难,移架方式： 单架依次顺序式 分组交错式 成组整体顺序式,四、液压支架的移架方式,支架沿采煤机牵引方向依次顺序逐架前移，移动步距等于截深，支架
19、移成一条直线。 操作简单，易保证移架质量，能适应不稳定顶板，移架速度慢，用的较多。,1、液压支架单架依次顺序式移架,2、液压支架分组交错式移架,将相邻的23支架分为一组，组内的支架间隔交错前移，相邻组间沿采煤机牵引方向顺序前移，组间的一部分支架可以平行前移。,移架快，移架质量不易保证，要求顶板较稳定,组 组 组 组,3、液压支架成组整体顺序式移架,支架分组，每组23架。 组内联动，整体移架，组间顺序前移。 移架快，质量不易保证，要求顶底板条件好。,移架速度的影响因素,移架速度，m/min 国外先进的单架移架速度45秒泵站流量阀组和管路的乳化液通过能力操作水平移架方式顶板的稳定性（移架卸载）,乳
20、化液泵站及混溶箱箱,MRB200/31.5 200L/min,31.5MPa,割煤、移架、推移输送机的配合方式 割煤后，按推移输送机与移架的先后关系，分： 及时支护 滞后支护 1、及时支护 先移架，后推移输送机 工作空间大，行人，通风，运料 及时支护顶板，但控顶宽度大,五、液压支架的支护方式,2、滞后支护 先推移输送机，后移架 工作空间小，行人，通风，运料 滞后支护顶板，但控顶宽度小 要求顶板稳定 两者由设备结构及尺寸决定，使用时不能改动,液压支架的支护方式,1、单体支柱加长钢梁组成的迈步抬棚适应性强，支设麻烦，费工费时。 2、自移式端头支架移架速度快，对平巷适应性差。 3、用工作面液压支架支
21、护端头,六、综采工作面端头支架,综采面端头支架,1，2掩护梁，3机头，5千斤顶，6机尾,煤层倾角小，滞后一个截深,综采面平巷与端头,综采面平巷布置应有利于： 运输设备运转 采煤机自开缺口 人员进出 材料运进,综采循环以移架为标志 可采用： 四六制，三采一准 三八制，两采一准 两班半采煤，半班准备 示例：两班半采煤，半班准备，双向割煤，日进7刀。,七、综采工作面循环图,综采工作面循环图,综采工作面循环图,倾角加大后，必须有防滑防倒措施 1、输送机 1）下滑的原因 重力原因 12o后 推移输送机不当，从一点多次推 浮煤进入底槽,七、大倾角综采工艺特点, 防止煤进入底槽 面调成伪斜，=23 从工作面
22、下端移输送机 推移输送机时，用支柱顶住机头，拉紧机尾 17时，要设防滑千斤顶,2）防止输送机下滑的措施,12，必须装防滑、锚固装置,1）倾角加大后的问题 支架下滑，下滑力大于摩擦力 支架倾倒，力矩不平衡 2）防倒防滑措施 工作面调斜 由下向上移架 防止大块冲击架尾 防止输送机下滑 保持排头支架的稳定性 间隔移架,2、液压支架的防倒防滑,煤层倾角大于15时，链牵引采煤机必须设置安全铰车。（防断链和下滑）,3、采煤机的防滑,15o ，滚筒采煤机，必须有可靠的防滑装置,设备几何尺寸配套 设备生产能力配套 一、综采工作面设备的几何尺寸配套 采煤机的采高与煤厚 采煤机与液压支架高度 采高与液压支架高度
23、支架的最小支撑高度与滚筒直径 采煤机的截深与液压支架步距,第四节 综采工作面的设备配套,综采工作面的设备配套,Mm =A A3 / 2 + L Sin m + D / 2 Mm采煤机的最大采高，m； m摇臂向上的最大摆角，度； A机身高度； A1-机槽高；A2底托架高度； A3机体厚度；E-过煤高度 A=A1+A2+A3 L摇臂长度，m； D滚筒直径，m。采煤机的最大与最小采高之比应在1.62.0,采煤机的采高,Hm=MmS1+hHmin=MminS2aHm，Hmin 支架的最大与最小支撑高度 S1 ，S2 液压支架在前后柱处的顶板下沉量 h 支架支撑高度的富裕系数，一般取200mm a 支架
24、卸载高度；一般取50mm 支得起，卸得掉,液压支架高度与采高的关系, 支架的最小支撑高度Hmin与滚筒直径D的关系 Hmin =DS2a （1）液压支架最小高度要大于采煤机机身高度 Hmin A A=A1+A2+A3 煤层在最小厚度时，采煤机和液压支架均能工作,设备几何尺寸配套,（2）采煤机的两滚筒直径之和要大于最大采高,设备几何尺寸配套,（3）采煤机的卧底量X不少于30mm,设备几何尺寸配套,要保证割至底板，割入底板的深度 底鼓、浮煤垫起输送机、底板起伏不平,（4）底托架过煤高度不小于500mm。大块的问题。 （5）采煤机的截深与液压支架步距相等。,设备几何尺寸配套,设备几何尺寸配套,（6）
25、液压支架的架间距与中部溜槽的长度相等。 一般为1.5m，保证每节溜槽有推移千斤顶,原则： 从工作面往外生产能力要加大 （一）采煤机的实际生产能力 Qc=60 Vc S M K 10-3,二、综采设备的生产能力配套,采煤机的实际生产能力,Qc=60 Vc S M K 10-3 Qc采煤机的生产能力，t/h； Vc采煤机的实际牵引速度，34m/min； S截深，m； M采高，m； 煤的容重，kg/m3； K工作面采出率，（%）。,（二）输送机的生产能力 Qs Qc =（1.1 1.15）Qc,生产能力配套,国内外刮板输送机发展趋势,大运量 2000t/h 3500t/h 功率 大于1000kW 长
26、运距380m 400m 高强度，长寿命，高可靠性,生产能力配套,（三）液压支架的移架速度 液压支架的移架速度要大于采煤机的实际牵引速度,乳化液泵站的供液量=液压支架油缸的充液量,乳化液泵站的供液量Qt1（供液时间）,移架千斤顶需要的乳化液,立柱需要的乳化液,前梁短柱需要的乳化液,侧护板千斤顶需要的乳化液,液压支架的移架速度,供液时间t1 （ 918s） 操作调整时间t2 （24 42s）一般 t= t1 + t2 （30 60s） 快速移架（45s） 移架速度液压支架移架速度一般（23m/min） 快速移架（8m/min）,（四）转载机和可伸缩胶带输送机的能力与正常生产能力的关系： QZ=（1
27、.53.0）Q QZ转载机和可伸缩胶带输送机的能力，t/h； Q= Qb /T Q工作面正常生产能力，t/h； Qb工作面班产量，t/班； T每班纯割煤时间，h。,生产能力配套,我国三种工艺方式并存： 由于地质条件和煤层赋存条件的复杂性及技术装备的多层次性。 综采是发展方向 高产、高效、安全、劳动条件好和劳动强度小。设备价格高，初期投资大，受地质条件限制大。,第五节 采煤工艺方式的选择,采煤工艺方式的选择,普采的设备的价格约为综采设备价格的1/4，产量约为1/3。 凡适宜普采条件的国营重点煤矿都应采用普采。 炮采的技术装备投资少，技术容易掌握，管理简单，机械化水平低，人工劳动强度大，效率低，但对地质条件适应性强。,
