第三章 長(zhǎng)壁工作面工藝參數(shù)、管理及設(shè)計(jì)(一)前三節(jié)

1、授 課 人：潘 衛(wèi) 東第三章.長(zhǎng)壁工作面工藝參數(shù)、管理及設(shè)計(jì)第一篇：礦業(yè)工程系采礦工程專業(yè)辦公室：綜合樓313聯(lián)系電話： 010-6233 9153 136 2128 9083 （移動(dòng)飛信）其他聯(lián)系方式：Email: 第一節(jié)、采煤工作面主要技術(shù)參數(shù)第二節(jié)、采煤工作面循環(huán)作業(yè)第三節(jié)、綜采工作面主要設(shè)備配套第四節(jié)、特殊條件下的采煤技術(shù)措施第五節(jié)、采煤工藝的選擇、應(yīng)用及發(fā)展第六節(jié)、采煤工藝應(yīng)用示例第三章.長(zhǎng)壁工作面工藝參數(shù)、管理及設(shè)計(jì)第一節(jié)、采煤工作面主要技術(shù)參數(shù)第二節(jié)、采煤工作面循環(huán)作業(yè)第三節(jié)、綜采工作面主要設(shè)備配套第四節(jié)、特殊條件下的采煤技術(shù)措施第五節(jié)、采煤工藝的選擇、應(yīng)用及發(fā)展第六節(jié)、采煤工藝

2、應(yīng)用示例第三章.長(zhǎng)壁工作面工藝參數(shù)、管理及設(shè)計(jì)1.簡(jiǎn)述影響長(zhǎng)壁工作面長(zhǎng)度的因素。2.簡(jiǎn)述開機(jī)率的含義，提高機(jī)采工作面采煤機(jī)開機(jī)率的途徑。帶著問題來學(xué)習(xí)：第一節(jié) 采煤工作面主要技術(shù)參數(shù)一、采煤工作面長(zhǎng)度a.設(shè)備條件:主要是運(yùn)輸機(jī)b.煤層地質(zhì)條件:地質(zhì)構(gòu)造,煤層傾角、厚 度,頂板條件等c.通風(fēng)能力:高瓦斯礦井d.管理水平與工人素質(zhì)及技術(shù)水平 2、長(zhǎng)壁工作面的長(zhǎng)度目前我國(guó)煤礦在不受地質(zhì)構(gòu)造條件的影響下，緩傾斜煤層綜采工作面長(zhǎng)度不低于160m；普采工作面長(zhǎng)度在中厚煤層中不低于140m，在薄煤層中不小于120m；炮采工作面長(zhǎng)度可取80120m。研究認(rèn)為：放頂煤綜采工作面長(zhǎng)度在175225m之間，大功率綜

3、采工作面長(zhǎng)度在220250m之間，工作面單產(chǎn)水平較高，且產(chǎn)量變化平緩，屬較優(yōu)的工作面長(zhǎng)度范圍。目前高產(chǎn)高效工作面長(zhǎng)度已達(dá)300m以上。二、采煤工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度綜采工作面合理推進(jìn)長(zhǎng)度應(yīng)以綜采設(shè)備大修周期為基礎(chǔ)，國(guó)產(chǎn)普通裝備一般一個(gè)工作面的回采煤量控制在60125萬t，大功率綜采設(shè)備控制在600萬t以上。工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度過小，工作面搬家頻繁，設(shè)備能力，特別是大功率綜采設(shè)備的能力難以充分發(fā)揮，影響工作面經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)二十英里礦綜采工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度為5280 m。神東礦區(qū)一些礦井的工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度達(dá)到6000m。隨著設(shè)備水平的提高，工作面推進(jìn)長(zhǎng)度有增加的趨勢(shì)。 三、采煤機(jī)截深滾筒采煤機(jī)的截深有

4、0.5、0.6、0.8、1.0及1.2m幾種，常用的有0.6、0.8及1.0m。采煤機(jī)截深應(yīng)根據(jù)工作面圍巖條件、采高、支架形式、采煤機(jī)和輸送機(jī)的能力等因素合理確定。采煤機(jī)截深的合理選擇在選擇合理截深時(shí)，一般在煤層較厚、采高大于1.8m、頂板不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)首先考慮有利于頂板管理和運(yùn)輸，宜用0.50.6m截深。頂板較穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、為了加大循環(huán)進(jìn)度，可采用0.8或1.0m截深。頂板很穩(wěn)定的薄煤層，有足夠的運(yùn)輸能力，可考慮加大截深至1.0m，個(gè)別的可達(dá)1.2m。在條件許可情況下，適當(dāng)加大截深也是今后發(fā)展的趨勢(shì)。1995年美國(guó)最大的截深已達(dá)到1.4m。四 機(jī)采工作面的開機(jī)率提高工作面開采率途徑a.加

5、強(qiáng)設(shè)備維護(hù)檢修b.減少路途時(shí)間損失c.合理的設(shè)備配套,選用可靠的設(shè)備d.提高全礦生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性e.加強(qiáng)端頭支護(hù)作業(yè)水平f.提高工人素質(zhì)和管理水平五. 機(jī)采工作面的生產(chǎn)能力日產(chǎn)量 Q=N L M B C日進(jìn)刀數(shù)六. 工作面的采出率(回采率)工作面采出率C： 工作面采出率的規(guī)定： 厚煤層不低于0.93, 中厚煤層不低于0.95， 薄煤層不低于0.97。 第二節(jié) 采煤工作面循環(huán)作業(yè) 一、循環(huán)作業(yè)方式 1、循環(huán)方式采煤循環(huán)：工作面周而復(fù)始地完成破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)和處理采空區(qū)等工序的過程稱為采煤循環(huán)。一般完成一個(gè)采煤循環(huán)的標(biāo)志炮采是回柱放頂，普采是移架，而綜放是完成采、放全部工序。循環(huán)進(jìn)度：完成一

6、個(gè)循環(huán)后采煤工作面推進(jìn)的距離。循環(huán)方式：采煤工作面一晝夜完成的循環(huán)數(shù)。工作面效率與工作面作業(yè)形式工作面效率:工作面作業(yè)形式:a.兩采一準(zhǔn) b.三采三準(zhǔn)c.兩班半采煤半班準(zhǔn)備 d.三采一準(zhǔn)e.四班交叉二、工序安排炮采工作面：落煤、裝煤、掛梁、移輸送機(jī)、支柱、回柱放頂?shù)戎饕ば颍黄詹晒ぷ髅妫焊蠲?、掛梁、移輸送機(jī)、支柱、回柱放頂；綜采工作面：割煤、移架和移輸送機(jī)。這些工序在時(shí)間和空間上有一定的順序，并對(duì)采場(chǎng)圍巖控制產(chǎn)生不同程度的影響。三. 工作面勞動(dòng)組織形式a.分段作業(yè): 炮采、綜采、刨煤機(jī)b.追機(jī)作業(yè): 普采、綜采c.分段追擊作業(yè): 普采、綜采、高產(chǎn)高效面四.正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表組成：循環(huán)作業(yè)圖、勞動(dòng)

7、組織表、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表、設(shè)備配備表、工作面布置圖。正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖：反映了各作業(yè)班的任務(wù)和完成任務(wù)的時(shí)間，以不同的線條表示工作面各工序在時(shí)間和空間上的關(guān)系。勞動(dòng)組織表：反映了作業(yè)班工人出勤人數(shù)、出勤時(shí)間、工種。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表：反映了工作面的地質(zhì)技術(shù)條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。設(shè)備配備表：反映了采煤工作面主要裝備及為其服務(wù)的兩巷裝備技術(shù)參數(shù)。高產(chǎn)高效工作面循環(huán)作業(yè)圖勞動(dòng)組織表項(xiàng)目一班/人二班/人檢修班四班/人采煤機(jī)司機(jī)2222支架工2232三機(jī)司機(jī)2232電工1131泵站工0010超前支護(hù)0020班長(zhǎng)1111隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)1111技術(shù)員1111小計(jì)10101710工作面主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表項(xiàng) 目單位數(shù)量項(xiàng) 目單位數(shù)

8、量工作面長(zhǎng)m240開機(jī)率%65每刀產(chǎn)量t1420日產(chǎn)量t31240推進(jìn)長(zhǎng)m6000平均截割速度m/min7.0日循環(huán)數(shù)個(gè)2430月產(chǎn)量萬t/月93.7采高m4.55.3搬家時(shí)間d15回采工效t/工893年產(chǎn)量萬t/a1000五、采煤工作面作業(yè)規(guī)程編制 作業(yè)規(guī)程的內(nèi)容1）概況：工作面位置及井上下關(guān)系、煤層、煤層頂?shù)装?、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、影響回采的其他因素、儲(chǔ)量及服務(wù)年限。 2）采煤方法：巷道布置、采煤工藝、設(shè)備配置。3）頂板控制：支護(hù)設(shè)計(jì)、工作面和回采巷道及端頭頂板控制、礦壓監(jiān)測(cè)。4）生產(chǎn)系統(tǒng)：運(yùn)輸、“一通三防”與安全監(jiān)控、排水、供電、通信照明。5）勞動(dòng)組織及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：勞動(dòng)組織、作業(yè)循

9、環(huán)、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。6）煤質(zhì)管理：煤質(zhì)指標(biāo)和提高煤質(zhì)的措施。7）安全技術(shù)措施：一般規(guī)定、頂板、防治水、爆破、“一通三防”與安全監(jiān)控、運(yùn)輸、機(jī)電、其他。8）災(zāi)害應(yīng)急措施及避災(zāi)路線。第三節(jié) 綜采工作面主要設(shè)備配套一、綜采設(shè)備的幾何尺寸配套2、采高或煤厚對(duì)液壓支架支撐高度要求液壓支架應(yīng)能適應(yīng)煤層厚度變化和頂板的下沉，要在最大采高或煤厚時(shí)支得起，并有一定富裕，在最小采高或煤厚時(shí)能卸得掉。 Hm = MmS1 + h Hmin=MminS2aHm，Hmin 支架的最大與最小支撐高度；S1，S2 液壓支架在前、后柱處的頂板下沉量；Mm、Mmin最大采高或煤厚、最小采高或煤厚；h 支架支撐高度的富裕系數(shù)，

10、一般取200mm左右；a 支架卸載高度，一般取50mm。 3、液壓支架與采煤機(jī)高度配套要求液壓支架的最小支撐高度要大于采煤機(jī)機(jī)身高度，以保證采煤機(jī)在支架掩護(hù)下安全運(yùn)行。 Hmin A 同時(shí),液壓支架的最小支撐高度Hmin要大于采煤機(jī)的滾筒直徑，滾筒直徑也就是采煤機(jī)最小采高M(jìn)min: Hmin Mmin=D 液壓支架的支撐高度H為 H=A+J+t 式中t支架頂梁厚度； A采煤機(jī)機(jī)身高度、輸送機(jī)高度和采煤機(jī)底托架高度之和（A= C+S+U），但底托架高度要保證過煤高度E250300mm。 J采煤機(jī)機(jī)身上方的空間高度，按便于司機(jī)操作及留有頂板下沉量確定。 二、綜采面設(shè)備的生產(chǎn)能力配套工作面刮板輸送機(jī)

11、、平巷中的轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)和可伸縮膠帶輸送機(jī)等設(shè)備的能力都要大于采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，且要考慮生產(chǎn)不均衡系數(shù).由工作面向外逐漸加大，通常按富裕20%30%考慮。三、綜采設(shè)備的服務(wù)時(shí)間配套采煤機(jī)、液壓支架和刮板輸送機(jī)服務(wù)時(shí)間配套是指“三機(jī)”大修周期應(yīng)該相互接近，否則，要在工作面生產(chǎn)過程中交替更換設(shè)備或進(jìn)行大修，或部分設(shè)備“帶病”運(yùn)轉(zhuǎn)，這將對(duì)正在生產(chǎn)的工作面造成影響，也會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞。我國(guó)通常液壓支架在工作面運(yùn)行12年后(設(shè)備較新時(shí)一般為2年)上井大修，則相應(yīng)的采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)可同時(shí)大修。 綜采設(shè)備橫向幾何尺寸配套e=100200mm b=200400mm M500mm T=200400mm B=5

12、001000mm J 200 E 400 4、綜采設(shè)備橫向幾何尺寸配套要求支架前柱到煤壁的無立柱空間寬度F愈小愈好，它的尺寸組成為： F=B+e+G+xG輸送機(jī)寬度，其組成： G=f+z+a+b支架梁端與煤壁應(yīng)留有端面距T，煤層薄時(shí)取小值，厚時(shí)取大值。則從前柱到梁端的長(zhǎng)度應(yīng)為： W=FBTx 端面距T控制在250400 mm之間，以減少或消除架前機(jī)道上方的局部冒頂。 Z=100200mm x=200400mm M500mm T=200400mm B=5001000mm Y 200 E 400下端頭采煤機(jī)與輸送機(jī)的布置思考題：1.大采高一次采全厚采煤法的特點(diǎn)及適用條件。優(yōu)點(diǎn)：大采高綜采工作面產(chǎn)量

13、和效率大幅度提高；回采巷道的掘進(jìn)量比分層開采減少了一半，并減少了假頂?shù)匿佋O(shè)；減少了綜采設(shè)備搬遷次數(shù)。設(shè)備投資比分層綜采大，但產(chǎn)量大、效益高。與綜放開采相比，采出率高。缺點(diǎn)：在采高增加后，設(shè)備重量都將增大。礦井輔助運(yùn)輸比較困難。工藝過程中防治煤壁片幫，設(shè)備防倒、防滑和處理冒頂都有一定難度，對(duì)管理水平要求高。思考題：1.大采高一次采全厚采煤法的特點(diǎn)及適用條件。大采高采煤法的適用條件：一般適用于地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤質(zhì)較硬，煤層厚度3.56 m，賦存穩(wěn)定，傾角一般小于12，頂?shù)装宸€(wěn)定或較穩(wěn)定的厚煤層。思考題：2.簡(jiǎn)述煤層傾角加大后采煤工藝特點(diǎn)及設(shè)備防倒防滑措施。（一）大傾角煤層開采的特點(diǎn)：（1）煤層傾角大

14、于35后，垮落煤巖塊開始下滑，必須采取措施防止滑滾物體傷人、砸壞設(shè)備和沖倒支架。（2）（煤層底板對(duì)金屬的摩擦系數(shù)一般為0.350.40，相應(yīng)的摩擦角為1820）由于工作面淋水以及降塵撒水，致使煤層傾角在12時(shí)，就有可能由于自重引起工作面設(shè)備下滑。（3）在沿層面的重力分量作用下，工作面設(shè)備一般應(yīng)加防滑裝置，并采取相應(yīng)的工藝措施。思考題：2.簡(jiǎn)述煤層傾角加大后采煤工藝特點(diǎn)及設(shè)備防倒防滑措施。（二）防運(yùn)輸機(jī)下滑措施：（1）防止拉底煤；（2）調(diào)偽斜；（3）由下向上，單向移溜；（4）錨固好機(jī)頭；（5）機(jī)頭機(jī)尾不能同時(shí)移,移時(shí)關(guān)機(jī)；（6）傾角大于18時(shí)安裝防滑千斤頂。思考題：2.簡(jiǎn)述煤層傾角加大后采煤工藝特點(diǎn)及設(shè)備防倒防滑措施。（三）液壓支架防倒防滑措施：（1）由下向上順序移架；（2）間隔移架；（3）嚴(yán)防運(yùn)輸機(jī)下滑，確保排頭架穩(wěn)定；（4）安裝防倒防滑裝置，確保工作面