采礦學(xué)-章長壁垮落采煤法采煤工藝

1、采礦學(xué)電子教案中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院主講：屠世浩教授第二章 長壁垮落采煤法采煤工藝第一節(jié) 爆破采煤工藝第二節(jié) 普采工藝方式第三節(jié) 綜采工藝方式第四節(jié) 大傾角綜采工藝特點(diǎn)第五節(jié) 大采高綜采工藝特點(diǎn)第六節(jié) 薄煤層綜采工藝特點(diǎn)采煤工藝類型主要分為三種：（1）爆破采煤工藝炮采（2）普通機(jī)械化采煤工藝普采（3）綜合機(jī)械化采煤工藝綜采一、爆破落煤二、裝煤與運(yùn)煤三、支護(hù)四、推移輸送機(jī)五、處理采空區(qū)六、勞動組織七、循環(huán)作業(yè)方式八、循環(huán)作業(yè)圖表九、炮采工作面的基本點(diǎn)十、炮采工藝的特點(diǎn)第一節(jié) 爆破采煤工藝炮采工藝方式：長壁工作面用爆破方法落煤和裝煤、人工裝煤、輸送機(jī)運(yùn)煤和單體支柱支護(hù)的采煤工藝。工藝過程包括：打

2、眼、放炮落煤和裝煤、人工裝煤、輸送機(jī)運(yùn)煤、移輸送機(jī)、支護(hù)和回柱放頂?shù)裙ば颉Ｅ谘垩b藥結(jié)構(gòu)圖 打眼、裝藥、封炮泥、聯(lián)炮線、放炮等工序。 工序要求：保證工作面進(jìn)度、不留頂煤和底煤、不破壞頂板、不崩倒和損壞支柱、盡量降低炸藥和雷管消耗、提高裝煤效率、有利于防止煤塵和瓦斯爆炸。 1、炮眼布置 炮眼排數(shù): 取決于煤層的厚度和硬度。煤電鉆打眼，13排布置、深度為1.01.5m。 一、爆破落煤炮眼布置方式及適用條件炮眼布置方式適用條件單排眼一般用于薄煤層或煤質(zhì)軟、節(jié)理發(fā)育的煤層。雙排眼有對眼、三花眼及三角眼等，一般適用于采高較小的中厚煤層。煤質(zhì)中硬時(shí)可用對眼，煤質(zhì)軟時(shí)可用三花眼，煤層上部煤質(zhì)軟或頂板較破碎時(shí)可

3、用三角眼。三排眼又稱五花眼，用于煤質(zhì)堅(jiān)硬或采高較大的中厚煤層。炮眼布置 炮眼深度要與頂梁長度相匹配。 炮眼深度一般有： 0.8、 1.0、 1.2 m三種，由頂梁長度和炮眼角度確定。一般使用1.21.5m的釬桿。2、炮眼的深度 與煤壁的水平夾角一般為5080。軟煤取大值，硬煤取小值。 剖面上以不破壞頂?shù)装鍨樵瓌t：頂眼仰角 510 底眼俯角 10203、炮眼角度（1）鉆眼設(shè)備：煤電鉆、麻花釬子（2）炸藥與裝藥量： 炸藥礦用硝氨炸藥，藥量 150600g之間。4、鉆眼、裝藥 串聯(lián)聯(lián)線、電雷管引爆、起爆器起爆 。 毫秒爆破技術(shù)：增加了自由面，提高了爆破效率；爆破產(chǎn)生的波相互干擾，有利于減少頂板震動；

4、130ms內(nèi)全部起爆，避免引爆瓦斯。延期起爆順序：底眼中間眼頂眼。 一次爆破數(shù)量受輸送機(jī)能力、頂板狀況、瓦斯含量等制約。5、聯(lián)線與起爆 裝煤：爆破可裝煤30%以上，刮板輸送機(jī)的鏟煤板可裝部分余煤，其它為人工裝煤。 運(yùn)煤：可彎曲刮板輸送機(jī)、溜槽或自溜。二、裝煤與運(yùn)煤可提高爆破裝煤效率的移動擋煤裝置1切頂墩柱；2單體液壓支柱；3推溜千斤頂；4擋煤板；5擋煤板底座；6鏟煤板；7支撐桿柔性擋煤板1膠帶擋煤板；2鐵護(hù)板；3鏟煤板；4刮板輸送機(jī)；5操作閥；6千斤頂；7切頂墩柱 點(diǎn)柱、單體液壓支柱+金屬鉸接頂梁或長鋼梁正懸臂齊梁直線線柱正懸臂錯梁三角柱控頂排數(shù)： 34排、 35排特種支護(hù)：叢柱、密集、木垛、

5、斜撐三、支護(hù)叢柱、密集、木垛、斜撐 推移千斤頂：正常段6m一個，機(jī)頭機(jī)尾各三個。四、推移輸送機(jī)垮落法：回柱撤除支護(hù)，讓頂板垮落。順序?yàn)椋河上孪蛏希?由采空區(qū)側(cè)向煤壁側(cè)； 近水平煤層回柱可以分段。五、處理采空區(qū)專業(yè)工種：鉆眼放炮、裝藥、機(jī)電維修綜合工種：裝煤、支柱、回柱放頂專業(yè)工種一般在全工作面長度內(nèi)工作;綜合工種一般在工作面的一段長度內(nèi)工作。六、勞動組織作業(yè)方式采煤工作面一晝夜內(nèi)采煤班和準(zhǔn) 備班的配合方式。準(zhǔn)備班工作回柱、檢修刮板輸送機(jī)、移動平巷運(yùn)輸設(shè)備、兩巷超前支護(hù)、加強(qiáng)支護(hù)。兩采一準(zhǔn)、兩班半采煤，半班準(zhǔn)備、四班交叉等。七、循環(huán)作業(yè)方式規(guī)程中要有： 循環(huán)作業(yè)圖表 勞動組織表 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表八

6、、循環(huán)作業(yè)圖表炮采工作面循環(huán)作業(yè)圖 面長160m，采用分段追機(jī)作業(yè)方式，各工種在同一段內(nèi)平行作業(yè)，完成采煤、支柱和移輸送機(jī)等工序后，再進(jìn)入下一段，每換一次工作地點(diǎn)需增加2023min輔助時(shí)間，每段約4060m。爆破煤壁平直不留底煤不破壞頂板不崩倒支柱不把煤崩到輸送機(jī)外側(cè)盡可能爆破裝煤敲幫問頂，清除危石，處理瞎炮后，再支護(hù)，其后進(jìn)入裝煤。九、炮采工作面的基本點(diǎn)機(jī)械化水平低；勞動強(qiáng)度大；產(chǎn)量和效率低；安全隱患多；但對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，多用于殘煤、邊角煤開采，使用越來越少。十、炮采工藝的特點(diǎn)第二節(jié) 普采工藝方式一、設(shè)備及布置 二、采煤機(jī)的割煤方式三、采煤機(jī)進(jìn)刀方式四、人工開切口五、普采循環(huán)作業(yè)圖六、

7、普采工藝基本要點(diǎn)普采工藝方式用采煤機(jī)破煤和裝煤、刮板輸送機(jī)運(yùn)煤、單體支柱支護(hù)頂板的采煤工藝。 運(yùn)煤、支護(hù)、回柱放頂與炮采相同。區(qū)別是用采煤機(jī)完成落煤和裝煤。一、設(shè)備及布置 1MXP-240型采煤機(jī)；2SGB-630/150可彎曲刮板輸送機(jī)；3DZ-22單體液壓支柱；4HDJA-1000鉸接頂梁；5推移輸送機(jī)千斤頂；6運(yùn)輸平巷中的輸送機(jī)。二、采煤機(jī)的割煤方式1、雙向割煤前滾筒割頂煤、后滾筒割底煤，掛頂梁（打臨時(shí)支柱），清理浮煤，推移輸送機(jī)，支柱，到上端頭，完成進(jìn)刀后，返回重復(fù)上述過程，采煤機(jī)往返一次煤壁推進(jìn)兩個截深。2、單向割煤單滾筒采煤機(jī)，滾筒直徑小于采高時(shí)，上行割頂煤，掛頂梁，到上端頭后，反

8、向、調(diào)整滾筒位置，下行割底煤，清理浮煤，滯后一定距離推移輸送機(jī)，支柱，采煤機(jī)往返一次煤壁推進(jìn)一個截深。三、采煤機(jī)進(jìn)刀方式1、普采工作面雙滾筒采煤機(jī)端頭斜切進(jìn)刀2、單滾筒采煤機(jī)端頭斜切進(jìn)刀雙滾筒采煤機(jī)普采工作面大多不開人工切口，當(dāng)工作面兩巷尺寸小，刮板輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾不能伸入巷道中時(shí)需開23m長的切口；單滾筒采煤機(jī)普采工作面由于滾筒和采煤機(jī)位置關(guān)系，必須開切口?？繚L筒側(cè)切口長23m，背滾筒側(cè)切口長610m。目前已很少使用單滾筒采煤機(jī)。四、人工開切口五、普采循環(huán)作業(yè)圖三班采煤邊采邊準(zhǔn)，雙向割煤，三五排控頂，日進(jìn)六刀。 加強(qiáng)機(jī)道支護(hù)，防止機(jī)道冒頂預(yù)掏梁窩，臨時(shí)支護(hù)；提高初撐力和支護(hù)強(qiáng)度；破碎頂板或網(wǎng)

9、下用成對型鋼梁，交替前移。 加強(qiáng)放頂線支護(hù)的穩(wěn)定性斜撐、木垛、雙排柱、叢柱加強(qiáng)端頭維護(hù)雙鉤雙楔梁，抬棚；四對八梁；四對八梁，十字鉸接頂梁。 目前國內(nèi)使用越來越少，逐步被綜采所取代。六、普采工藝基本要點(diǎn)端頭支護(hù)，雙鉤雙楔梁4 輸送機(jī);6 木垛;7 雙鉤雙楔梁;8 絞車3m端頭支護(hù)，四對八梁2 抬棚長梁; 4 輸送機(jī)端頭支護(hù)，四對八梁，十字鉸接頂梁1基本支架;2 抬棚長梁;3 轉(zhuǎn)載機(jī);4 輸送機(jī);5 十字鉸接頂梁;第三節(jié) 綜采工藝方式一、采煤機(jī)割煤方式二、采煤機(jī)進(jìn)刀方式三、液壓支架移架方式四、綜采工作面循環(huán)圖表五、綜采工作面端頭支護(hù)1采煤機(jī)；2刮板輸送機(jī)；3液壓支架；4下端頭支架；5上端頭支架；6

10、轉(zhuǎn)載機(jī)；7可伸縮膠帶輸送機(jī)；8配電箱；9移動變電站；10設(shè)備列車；11泵站；12噴霧泵站；13絞車；14集中控制臺1）單向割煤，往返一次進(jìn)一刀采煤機(jī)前滾筒割頂煤，后滾筒底煤移架（滯后采煤機(jī)23架以遠(yuǎn)）到工作面端頭采煤機(jī)反向清理浮煤推移刮板輸送機(jī)（滯后采煤機(jī)1535m）到另一端。適用條件：煤層傾角大，支架和刮板輸送機(jī)易下滑，采煤機(jī)上行割煤困難；采煤機(jī)裝煤效果差，需單獨(dú)安排裝煤行程。一、采煤機(jī)割煤方式2）雙向割煤，往返一次進(jìn)二刀采煤機(jī)前滾筒割頂煤，后滾筒底煤移架（滯后采煤機(jī)23架以遠(yuǎn)）推移輸送機(jī)（滯后采煤機(jī)1535m）到一端后完成進(jìn)刀后，反向重復(fù)上述過程，往返一次進(jìn)二刀。3）兩種采煤方式的優(yōu)缺點(diǎn)和

11、適用條件目前國內(nèi)綜采面大多采用雙向割煤方式。雙向割煤采煤機(jī)避免了一個空行過程，效率高。單向割煤工序之間相互干擾少，進(jìn)刀過程采煤機(jī)等待時(shí)間少，割煤牽引速度快和空載裝煤效率高，機(jī)道浮煤少，底板平整，推移輸送機(jī)阻力小，能保證采煤機(jī)的進(jìn)尺，有利于工作面的頂板管理；在大傾角工作面噸煤能耗少，有利于防止工作面輸送機(jī)等設(shè)備的下滑，在粉塵較大的工作面采煤機(jī)司機(jī)、移架工吸塵量少，工人作業(yè)環(huán)境好等。實(shí)例：峰峰萬年礦煤層硬度f=35、傾角1626、采高3.63.8m，面長150m。采用AM-500采煤機(jī)、SGB-764/264輸送機(jī)、ZY4000-18/38支架。單向割煤與雙向割煤相比：實(shí)測采煤機(jī)上行割煤速度1.2

12、5m/min，下行割煤速度4.3m/min，上行空返速度3.5m/min，單向割煤6575min/刀，雙向割煤8090min/刀；單向割煤自下向上推輸送機(jī)，避免了輸送機(jī)下滑；單向割煤比雙向割煤能耗降低10%；雙向割煤循環(huán)產(chǎn)量650t，單向割煤循環(huán)產(chǎn)量670t；單向割煤煤壁片幫明顯減少。部分高產(chǎn)高效礦井綜采面作業(yè)方式分布 割煤方式及其比例割煤方式比例/%雙向割煤，端頭斜切92.5單向割煤，端頭斜切7.5主要用斜切進(jìn)刀方式，細(xì)分為：(1)端部斜切進(jìn)刀 ： 不留三角煤端部斜切進(jìn)刀 留三角煤端部斜切進(jìn)刀(2)中部斜切進(jìn)刀二、采煤機(jī)進(jìn)刀方式 不留三角煤端部斜切進(jìn)刀留三角煤端部斜切進(jìn)刀中部斜切進(jìn)刀移架方式

13、：單架依次順序式分組交錯式成組整體順序式三、液壓支架移架方式支架沿采煤機(jī)牽引方向依次一架一架前移，移動步距等于截深，支架移成一條直線。操作簡單，易保證移架質(zhì)量，對不穩(wěn)定頂板適應(yīng)性好。1、單架依次順序式移架2、分組間隔交錯式移架支架分組，每組35架，組內(nèi)順序前移，組間平行作業(yè)。移架快，支架不易對齊，要求頂板較穩(wěn)定。3、液壓支架成組整體順序式移架支架分組，每組23架。組內(nèi)聯(lián)動，整體移架，一組一組的順序前移。移架快，空頂面積大，要求頂板穩(wěn)定、底板平整?？刹捎茫核牧?，三采一準(zhǔn)三八制，二采一準(zhǔn) 兩班半采煤，半班準(zhǔn)備 示例：兩班半采煤，半班準(zhǔn)備，雙向割煤，日進(jìn)7刀。四、綜采工作面循環(huán)圖表綜采工作面循環(huán)圖

14、1、單體支柱加長鋼梁組成的邁步抬棚 適應(yīng)性強(qiáng)，但支設(shè)費(fèi)工費(fèi)時(shí)。2、自移式端頭支架 移架速度快，要求平巷頂?shù)装迤秸?、用工作面液壓支架支護(hù)端頭 需進(jìn)行專門改造。五、綜采工作面端頭支護(hù)端頭支架ZT24000/23/50巷道超前液壓支架整架圖王莊煤礦ZDWX-07型側(cè)向自移式端頭液壓支架示意圖 一、刮板輸送機(jī)二、液壓支架的防倒防滑第四節(jié) 大傾角綜采工藝特點(diǎn)傾角加大后，必須有采煤機(jī)、支架、刮板輸送機(jī)防滑防倒措施。一、刮板輸送機(jī) 1、下滑的原因 重力原因； 推移輸送機(jī)不當(dāng)，從一點(diǎn)多次推； 浮煤進(jìn)入輸送機(jī)底槽； 支架帶動輸送機(jī)下滑。防止煤進(jìn)入底槽；工作面調(diào)成偽斜；從工作面下端向上順序 移輸送機(jī)；推移輸送

15、機(jī)時(shí)，用支柱頂住機(jī)頭，拉緊機(jī)尾；設(shè)輸送機(jī)防滑千斤頂；防止支架下滑。2、防止輸送機(jī)下滑的措施1、傾角加大后的問題 支架下滑，下滑力大于摩擦力 支架傾倒，力矩不平衡2、防倒防滑措施 工作面調(diào)斜； 由下向上移架； 留設(shè)防滑平臺； 防止輸送機(jī)下滑； 保持排頭支架的穩(wěn)定性； 間隔移架； 支架宜成組布置，有利于增強(qiáng)支架組穩(wěn)定性。二、液壓支架的防倒防滑偽斜布置控制輸送機(jī)下滑一、大采高綜采設(shè)備要求二、煤幫及頂板管理主要措施第五節(jié) 大采高綜采工藝特點(diǎn)大采高一次采全厚綜采技術(shù)是我國厚煤層高效開采的重要發(fā)展方向，主要發(fā)展趨勢：采高持續(xù)增大，由最初的3.5m到現(xiàn)在的6.5m7m左右，大采高綜采技術(shù)的使用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大

16、；由賦存結(jié)構(gòu)相對簡單的礦區(qū)向結(jié)構(gòu)復(fù)雜的礦區(qū)推廣。一、大采高綜采設(shè)備要求1）采用長搖臂采煤機(jī)，并具有足夠的臥底量；煤機(jī)具有調(diào)斜功能，以適應(yīng)工作面地質(zhì)條件的變化。3）工作面采落煤塊度大，采煤機(jī)和輸送機(jī)應(yīng)有大塊煤的機(jī)械破碎裝備。4）大采高液壓支架應(yīng)具有良好的橫向與縱向穩(wěn)定性和承受偏載的能力；結(jié)構(gòu)和性能應(yīng)具有較好的防片幫能力，初撐力大、伸縮或折疊式前探梁對端面頂板及時(shí)支護(hù)；可伸縮護(hù)幫板應(yīng)能平移至頂梁端部以外，且具有足夠的護(hù)幫面積和護(hù)幫阻力。5）大采高工作面礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，支架應(yīng)具有較大的支護(hù)強(qiáng)度和自身強(qiáng)度。二、煤幫及頂板管理主要措施1）加快推進(jìn)速度，降低礦壓對煤壁影響，防止煤壁片幫。2）帶壓擦頂移架，減

17、少對頂板的破壞。3）割煤后及時(shí)使用伸縮梁和護(hù)幫板支護(hù)頂幫。4）制定煤壁加固技術(shù)應(yīng)急預(yù)案。如利用“馬麗散”煤壁加固等。5）對支架位態(tài)實(shí)施監(jiān)測，掌握液壓支架工作狀態(tài)。6）在易片幫、掉頂區(qū)域，保證煤機(jī)通過高度的前提下適當(dāng)降低采高，使支架能夠支護(hù)到煤幫，避免掉下的矸石從支架前方掉落到工作面輸送機(jī)中。例如：晉城寺河礦，采用引進(jìn)S1500電牽引采煤機(jī)，最大采高可達(dá)5.2m，兩柱掩護(hù)式支架，支架高度：2.55 m 5.5 m、DBT公司刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)，運(yùn)輸能力均在2500t/h以上，平均日產(chǎn)1萬t以上。神東補(bǔ)連塔煤礦煤層平均厚7.15m，平均采高6.1 m，采用艾柯夫公司SL1000型采煤機(jī)，鄭

18、州煤機(jī)廠兩柱掩護(hù)式ZY10800/28/63，DBT公司生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)，輸送能力為4200 t/h，年產(chǎn)達(dá)1000萬t以上。一、薄煤層滾筒采煤機(jī)綜采工藝特點(diǎn)二、薄煤層刨煤機(jī)綜采工藝特點(diǎn)三、薄煤層螺旋鉆采煤工藝特點(diǎn)第六節(jié) 薄煤層綜采工藝特點(diǎn)一、薄煤層滾筒采煤機(jī)綜采工藝特點(diǎn)采高低，要有足夠的過煤和過機(jī)空間高度，要求采煤機(jī)機(jī)身矮，有足夠的功率；采煤機(jī)機(jī)身盡可能短，以適應(yīng)煤層的起伏變化；有較強(qiáng)破巖過地質(zhì)構(gòu)造能力；三機(jī)配套設(shè)備要求結(jié)構(gòu)簡單、可靠，便于維護(hù)和安裝；盡可能實(shí)現(xiàn)割煤、移架、推移輸送機(jī)的遠(yuǎn)距離控制。我國幾種主要薄煤層滾筒采煤機(jī)的技術(shù)參數(shù) 我國幾種主要薄煤層滾筒采煤機(jī)的技術(shù)參數(shù)型 號BM-1005MG200-BMG344-PWDMG250-BWMG200/450-BWDMG250/550-BWD采高范圍/m0.751.31.01.80.91.60.851.51.01.71.01.7滾筒直徑/mm750,8001000,1250900,1000,1250,1400850,10001000,1250, 14001000,1250, 1400截深/mm600800800800800800機(jī)身布置方式騎輸送機(jī)騎輸送機(jī)爬底板騎