采煤工艺总结.doc

采煤工艺总结一.引言采煤方法有多种，采煤方法及其分类特征有如下所示：采煤方法旱采水采整层采煤分层采煤柱式体系壁式体系柱式体系单一长壁放顶煤掩护支架倾斜分层水平分层斜切分层水平分段放顶煤走向长壁倾斜长壁跨落刀柱走向长壁倾斜长壁下行跨落上行跨落整层采煤整层采煤房式房柱式倾斜短壁式走向短壁式二.各个采煤方法介绍一.单一长壁采煤法我国目前开采的煤田中，缓斜，倾斜薄及中厚煤层占有相当大的比重。对于这类煤层的开采，我国主要采用的是单一走向（倾斜）长壁采煤法。单一长壁采煤法也称整层走向长壁采煤法，特点是回采工作面沿煤层倾斜方向布置，沿走向方向推进;工作面长度较长,一般为100150m，短的有3040m，长的超过200m。在回采工作面的上方和下方沿走向分别布置回风平巷和运输平巷，构成回采工作面和采区巷道之间的通风、运输和行人的通道。根据煤回采工艺不同，每一循环的推进度一般为0.61.2m。通常在回风平巷内铺设轨道，用矿车或平板车运送材料和设备；运输平巷内用带式输送机、刮板输送机或矿车运送煤炭。回风平巷和运输平巷采用单巷布置，也有采用双巷布置的。回采工作面的推进方向有两种：后退式，由采区边界向采区上山（或石门）推进；前进式，由采区上山（或石门）向采区边界推进。中国各矿区大都采用后退式回采。在综采采区，为减少综采设备的长距离搬移，有的采用混合式，即上区段回采工作面用前进式回采至采区边界后，将综采设备搬移至下区段边界的开切眼中，用后退式回采倾斜长壁采煤法特征点及适用条件：（一）仰斜开采时，水可以自动流向采空区，工作面无积水，劳动条件好，机械设备不易受潮，装备效果好。当煤层倾角小于10左右时，采煤机及输送机工作稳定性尚好。如倾角较大，溜槽下侧易造成断链事故。为此，要采取一些措施，如减少截深，采用中心链式输送机，下部可设三脚架把输送机调平，加强采煤机的导向定位装置等。一般情况下，当顶板较稳定、煤质较硬、顶板淋水较大或煤层易自然，须在采空区注浆时宜采用仰斜开采。 （二）俯斜开采时，随着倾角的加大，采煤机和输送机的事故也会增大，装煤率低。由于采煤机的重心偏向滚筒，俯斜开采将加剧机组的不稳定，已出现机组掉道或断牵引链的事故并且采煤机机身两侧导向装置磨损严重。当煤层厚度和煤层倾角较大，煤质松软容易片帮或瓦斯含量较大时，宜采用俯斜开采。有时由于回风大巷位置不同，也影响选择，这时根据经济情况选择何种开采方式。对于倾角较小或近水平煤层，进回风大巷并列布置，煤层条件又无特殊要求时，可采用仰斜和俯斜开采结合的方式，采煤工作面均向大巷方向后退式推进。二.倾斜长壁采煤法 倾斜长壁采煤法与走向长壁采煤法相比，主要是采煤工作面布置及回采方向不同，并且取消了采( 盘) 区上( 下) 山巷道， 倾斜长壁采煤法， 在一定的地质开采技术条件下， 技术效益比较显著：( 1 ) 矿压显现及支护特点。对于仰斜工作面，由于倾角的影响， 顶板将产生向采空区方向的分力，在此分力作用下，顶极的悬臂岩层将向采空区方向移动， 使顶板岩层受拉力作用。( 2 ) 采煤工艺特点。仰斜开采时，水可以自动流向采空区，工作面无积水，劳动条件好，当煤层倾角小于 100左右时，采煤机及输送机工作稳定性尚好，如倾角较大则减少了截深。 ( 3 ) 适用条件， 按目前的设备条件，倾斜长壁采煤法主要适用于倾角在 1 2以下的煤层，当对采煤工作面设备采取有效的技术措施后，可用于 1 21 7的煤层，当煤层倾角在 2 O 左右时，现只有少数矿井应用， 对于倾斜和斜交断层较多的区域， 能大致划分成较为规则分带的情况下，可采用倾斜长壁采煤法或伪斜长壁采煤法。 二.倾斜分层采煤法长壁倾斜分层开采是我国长期应用的一种厚煤层采煤法，平行于厚煤层层面分为若干个2.0m3.0m左右的分层进行开采。在一个区段范围内，采完一个分层后待顶板跨落稳定后，再掘进区段平巷开采下一分层，称为“分层开采”。当上下两个分层同时开采时，称为“分层同采”。倾斜分层走向长壁采煤法采煤工艺特点：一.顶分层采煤工艺特点（一）人工假顶 我国煤矿采用的人工假顶种类很多，应用广泛的有三种。1.竹笆假顶2.金属网假顶3.塑料网假顶（二）再生假顶再生顶板取消了铺设假顶的工作，提高了劳动生产率，降低了采煤成本，改善了下分层网下作业条件，在条件适宜适应尽量采用。一些没有煤炭自燃危险的矿井，也可以采用向采空区注水等措施，促成再生顶板的形成。二.假顶下采煤工艺的特点（一）假顶下的支护及顶网管理在假顶或再生顶板下回采时，顶板为已跨落矸石，一般情况下基本顶来压不明显，顶顶板管理应是管好破碎顶板，应采用浅截深采煤机并做到及时支护。在单位支柱工作面，一般采用正倒悬壁错梁齐柱方式，割煤后及时挂梁进行支护。当工作面片帮严重时，为防止顶网下沉冒顶，可提前在煤壁预掏梁窝，挂上铰接顶梁，打贴帮支柱进行超前支护。（二）假顶下的放顶工艺由于人工假顶或再生顶板易于下沉，放顶时通常采用无密集支护放顶。放顶时也可用木料斜撑顶网，使其缓慢下沉到达地板。沿放顶线到悬臂铰接顶梁的梁头易挂破顶网，在房顶前应先用带帽点柱将其替换。三.分层开采时矿压显现特点（一）基本顶来压步距的变化（二）下分层矿压显现特点 （1）支架载荷一般较小 （2）顶底板移近量一般变大（三）下分层顶板管理具有一定难度（四）下分层回采巷道矿压显现特点（1）下分层回采巷道仍受采动影响（2）下分层巷道维护较困难三.放顶煤长壁采煤法放顶煤采煤法的实质，就是在厚煤层沿底部布置一个采高23m的长壁工作面，用常规方法进行回采，并利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使支架上方的顶煤破碎成散体后，由支架后方或上方的“防煤窗口”放出，经由刮板输送机运出工作面。按照煤层赋存条件及相应的采煤工艺，放顶煤采煤法又分为：1.一次采全厚放顶煤 ； 2.预采顶分层顶网下放顶煤； 3.倾斜分层放顶煤开采一次采全厚放顶煤，一般适用与厚度在1214m以下的缓斜厚煤层；简易型放顶煤一次采全厚，煤层厚度一般在68m以下。预采顶分层顶网下放顶煤，一般适用于厚度大于1214m，直接顶坚硬或煤层瓦斯含量高需要预先抽放的缓斜煤层。煤层厚度在1214m以上，将煤层沿倾斜分为两个以上厚度在68m以上的倾斜分层，一次进行放顶煤开采。顶煤的破碎和放出规律：顶煤破碎过程及影响因素：1.初始破坏区 （一般在工作面煤壁前方34m以外，虽然已进入前方支承压力影响区，在支承压力作用下原生裂隙扩展。顶煤破坏的力学过程属初期阶段）2.破坏发展区（一一般由煤壁前方34m，至控顶区1m内，主要是接近煤壁时，受顶板的回转作用，煤体发生破坏）3.裂隙发育区（控顶区2.5m以内，在支架的反复支撑和卸载作用下，顶煤裂隙裂缝进一步发育，表现为裂隙密度的急剧增加和裂缝迅速扩大）4.（控顶区距煤壁约2.5m以外，顶煤进入完全破坏，丧失其连续性，称为可放出的破碎每块）顶煤的放出规律：根据放矿理论，矿石在采场破碎后是按近似椭球形状向下自然流动下来的，及原来所占的空间为已旋转椭球体。在放矿过程中形成的椭球体称为放出椭球体，停止扩展而最终形成的椭球体称为松动椭球体，放矿后形成放出漏斗和移动漏斗。如果放顶煤高度为h，则放出椭球体长轴为2a，近似于h，短轴为2b。高度为h的水平煤岩分界面将下降为一漏斗面，由于下降时煤岩的滚动，漏斗面实际上是由一定厚度的混矸层组成，最大直径近似于4b。生产实践表明，放矿椭球体短轴于长轴的关系式为：2b=（0.250.3）h。在放煤的同时，放出椭球体周围的煤矸也将向放煤口流动，充填放煤留下的空间，与放出椭球体相似，为一松动椭球体，其高度H=（2.22.6）h。当l2b第二个放煤口放煤时，不会因已放过第一放煤口的煤而发生混矸现象，但放煤口之间有脊背煤损，l越大，脊背煤损越大；当l2b时，如放煤高度仍为h，必将有一部分矸石混入放出的煤中，但脊背煤损明显降低。因此，在一定放煤高度条件下，需要合理的确定放煤口间距；而在已有液压支架即放煤口间距也确定的条件下，就需要通过合理的放煤工艺，减少煤损，又不增加混矸。与厚煤层倾斜分层开采相比，综放开采的优越性主要表现在以下几个方面：(1)有利于合理集中生产；(2)对煤层地质条件具有较强的适应性； (3)具有显著的经济效益。放顶煤采煤法的主要缺点是采出率低，工作面粉尘大，自然发火瓦斯积聚隐患较大等，其使用条件有以下几点：1.煤层厚度。一般认为采出的煤层厚度以512m为最佳；2.煤层厚度，煤层厚度应小于3；3.煤层倾角 缓斜煤层采用放顶煤开采时，煤层倾角不宜过大，否则支架的倒滑问题会给开采造成困难 ；4.煤层结构 每一夹石层厚度不宜超过0.5m，其硬度系度也应小于3； 5.顶板条件 其冒落高度不宜小于每层高度的1.01.2倍； 6.地质构造 地质破坏较严重构造复杂断层较多和使用分层长壁综采较困难的地段上下山煤柱等，采用放顶煤开采比其他方法取得的利益好；7.自然发火瓦斯及水文条件 对于自然发火期短瓦斯量大以及水文地质条件复杂的煤层，先调查清楚并有相应措施后才能采用放顶煤开采。四.急斜煤层开采方法急斜煤层的行成是地壳不均衡沉降和冲蚀作用，以及后期构造运动数度皱褶和断裂运动的结果，因而急斜煤层赋存条件要比缓斜煤层复杂得多，工作面生产能力有限，易开采机械煤层为主的矿井大多属中小煤矿。我国急倾斜煤层储量丰富，分布很广。由于急倾斜煤层倾角大，在开采上具有许多特点。1由于煤层倾角大，落在底板上的煤岩块，会自动向下滑落，从而简化了采场内的装运工作。为了防止滑落的煤块冲倒支架，砸伤人员，在技术上必须采取相应的安全措施。2急倾斜煤层中，煤炭、矸石沿倾斜方向可采用自溜运输，在采区中可开掘采区溜煤眼以代替缓倾斜煤层中的运输上山。由于煤层倾角大，沿走向留设的煤柱容易片帮塌落，使得在采空区上方布置的煤层平巷维护困难。因此，阶段平巷一般均布置在底板岩石或底板不可采的煤层中，通过采区石门与煤层进行联系。采煤工作面皆由采区边界向采区石门（或采区溜煤眼）方向推进。3.开采急倾斜煤层，多采用立井多水平开拓方式。由于受到技术上的限制，其水平垂高一般为100m150m。4开采两个相距较近的急倾斜煤层，上层开采后，由于底板岩层移动，会使下层煤遭受破坏。因此，应合理安排上、下煤层的开采顺序。一.倒台阶开采法工作面落煤一般用风镐或用炮采。落煤一般先从上隅角开始，然后逐次沿台阶面向下采。采空区处理多用全部垮落法。工作面采出的煤，沿工作面自溜，经溜煤眼到区段运输巷，用输送机运至采区溜煤眼，下放至采区石门装车外运至井底车场。新鲜风流经行人眼、运料眼、区段运输巷进入回采工作面、然后经回风巷、采区回风石门排至区段回风平巷。工作面所需的材料、设备一般由回风石门运入，沿回风巷送至工作面。下区段工作面用料，可用运料眼中安装的小绞车提升至区段回巷道，再送至各采煤工作面。工作面长度为40m50m左右，一般由23个台阶组成。倒台阶采煤法的优点是：巷道系统简单，掘进率底，采出率高，通风方便。但是，这种采煤方法具有生产工艺复杂，工作面支护和顶板管理工作量大，操作不便，以及坑木消耗大，安全条件差，工作面难以实现机械化等缺点。二、正台阶采煤法在急斜煤层的阶段或区段内沿倾斜或伪斜方向布置正台阶形工作面而沿走向推进的采煤方法。现将沿伪斜方向布置正台阶工作面的正台阶采煤法又称伪斜短壁采煤法或斜台阶采煤法。该采煤法是将一个在上下区段平巷之间的伪斜长壁工作面分为若干个短壁工作面，短壁工作面呈正台阶状布置。每个短壁工作面沿倾斜长5m左右，沿层面与走向线30夹角的伪斜方向间距为15m20m。长壁工作面沿走向推进，始终保持沿倾斜方向的短壁工作面沿30伪斜方向推进。优点是：工作面位于采空区下方，不会积聚瓦斯，为采空区抽放瓦斯创造了条件；工作面浮煤少，采出率高，减少了采空区自然发火的隐患；对煤层厚度和倾角多变化、瓦斯含量大等地质条件适应性较强；巷道布置简单、掘进率低。缺点是：短壁工作面多，溜煤相互干扰，工作面利用率低；伪斜小巷断面小，煤尘大；落煤方法、支护设备有待改进；片帮滑底事故仍未能完全杜绝。这种采煤方法可用于煤厚、倾角有变化或有小构造、厚度在2.4m以下，不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤法的急斜煤层。三、水平分层及斜切分层采煤法水平分层采煤法就是把煤层沿水平面划分成若干分层，并在每个分层中布置准备巷道及采煤工作面，然后顺次进行回采，采煤工作面一般沿走向推进。水平分层、斜切分层采煤法的主要优点是对煤层地质条件适应性强，能适应煤层倾角和厚度的变化，回采率较高。主要缺点是：巷道布置和通风系统复杂，巷道掘进量大，回采工序多，通风运料困难，工作面劳动强度大，特别是水平分层工作面，人工攉煤繁重。由于这些缺点，这种采煤方法的产量、效率较底，材料消耗较多。四.伪倾斜柔性掩护支架采煤法特点：采煤工作面成直线形，按伪倾斜方向布置，沿走向推进；用柔性掩护支架隔离采空区与回采空间，工作人员在掩护支架的保护下进行采煤工作。伪斜柔性掩护支架采煤法与水平分层，倒台阶采煤法比较，具有产量高，效率高，工序简单，操作方便，生产安全，掘进率底等优点 。主要缺点是掩护支架的宽度不能自动调节，难以适应煤层厚度的变化。因此，当煤层厚度为1.5 m 6.0 m，倾角大于55，在一个条带内煤层比较稳定的条件下，应优先选用伪倾斜柔性掩支架采煤法，其工作面伪倾角度一般不小于25，工作面长度一般为30 m 60 m，年进度可达480 m 660 m。五.水平分段放顶煤采煤法在急斜特厚煤层中，水平分段放顶煤采煤法类似于水平分层采煤法，其差别是按一定高度划分为分段，在分段底部采用水平分层采煤法的落煤方法（机采或炮采），分段上部的煤炭由采场后方放出运走。这样，各段依次自上而下使用放顶煤采煤工艺进行回采。特点：分段高度大。10 m的分段高度相当于四个水平分层的高度。由此，巷道掘进工程量小，费用低；减少铺网工作量及其费用。五.柱式体系采煤法按落煤方式不同，采煤工艺大致可分为两大类。一类为传统的放炮落煤工艺系统，另一类为连续采煤机工艺系统。连续采煤机工艺按运煤方式可分为1. 连续采煤机-梭车工艺系统（主要用于中厚煤层）2.连续采煤机-输送机工艺系统房式采煤法特点：只采煤房不会收煤柱，用房间煤柱支承覆岩层房柱式采煤法特点：房间留设各种不同形状的煤柱，采完煤房后有计划的回收这些煤柱。切块式房柱式采煤法通常以45个或更多的煤房成组同时掘进，没放宽57m，煤房中心距为2040m，每隔2560m用联络巷贯通，形成一个（1535）*（2055）的矩形或正方形煤柱。“旺格维利”采煤法这种方法与传统房柱式采煤法相比，主要是采取区段划分和区段内煤体切割及回收方法不同。煤柱回收后，顶板似长壁式工作面一样充分冒落，使房柱的回采避开支承压力高峰区。有优点是工作面产量高，开采中厚煤层时班产可达300400t每班，采出率高