采煤方法和采煤工艺(炮采、综采)PPT课件.ppt

采煤方法与采煤工艺 主讲人 霍鑫鑫单位 生产技术科 1 目录 第一节矿井地质基础知识第二节采煤方法概念和分类第三节采煤工艺 2 第一节矿井地质基础知识 煤层的形成煤层是由泥炭层经煤化作用转变而成 1 1 煤层的顶底板位于煤层上面和下面的邻近岩层称为煤层的顶 底板 煤层顶底板自上而下可划分为 老顶 直接顶 伪顶 直接底 老底 3 基本顶 基本顶俗称老顶 是指位于直接顶或直接位于煤层之上 难以垮落的厚而坚硬的岩层 通常由坚硬的砂岩 石灰岩等岩层组成直接顶 直接顶是指位于伪顶之上或直接位于煤之上 煤层没有伪顶时 的一层或几层岩层 伪顶 是指直接位于煤层之上的较薄岩层 破碎 随采随落 通常为炭质泥岩 页岩等 厚度一般在0 5M以下直接底 指直接位于煤层之下的岩层 多为泥岩老底 指位于直接底或直接位于煤层之下 由较硬的砂岩 石灰岩组成 4 1 2 煤层的厚度煤层的厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离 地下开采时煤层按厚度的大小可分为三类 薄煤层 厚度小于1 3米 中厚煤层 厚度1 3 3 5米 厚煤层 厚度大于3 5米 5 1 3 煤层的产状煤层在地壳中赋存的空间状态 称为煤层的产状 煤层的产状通常用煤层的走向 倾向和倾角三要素来表示 走向 倾斜煤层层面与任意水平面的交线 图中AB 称为走向线 倾向 与走向线垂直向煤层下倾方向引出的射线 图中OD 称为倾斜线 倾斜线在水平面上的投影线 图中OD 指示的地理方位称倾向 倾向与走向相差90 倾角 倾斜线与其在水平面上之投影线的夹角 图中的 亦称真倾角 6 第二节采煤方法概念和分类 采煤方法概念回采工作 在采煤工作面内 为采取煤炭所进行的各项工作 基本工序 破煤 装煤 运煤 支护和采空区处理 采煤工艺 又称回采工艺 它是指采煤工作面各工序所用方法 设备及其在时间 空间上的相互配合关系 采煤系统 采煤巷道的掘进一般是超前于采煤工作进行的 它们之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置系 称为采煤巷道布置系统 也即为采煤系统 采煤方法 是采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间和空间上的配合 两者之间相互影响相互制约 7 水平分层 采煤方法分类 8 2 1 壁式体系采煤法 壁式体系采煤法一般特点 工作面较长 80 250m工作面两端 一般至少各有一条回采巷道 工作面通风状况良好 9 采煤方法分类 2 1 1 按采煤工艺分 爆破采煤法普通机械化采煤法综合机械化采煤法 10 a 走向长壁 b 倾斜长壁 仰斜 c 倾斜长壁 俯斜 1 2 运输 回风平巷 3 采煤工作面 4 5 运输 回风斜巷 2 1 2 按工作面推进方向与煤层走向的关系分 走向长壁采煤法倾斜长壁采煤法 采煤方法分类 11 采煤方法分类 2 1 3 按采空区处理方法分 全部垮落采煤法 煤柱支撑法 充填采煤法 煤柱支撑法 12 采煤方法分类 2 1 4 按厚煤层分层方法分 倾斜分层水平分层斜切分层 13 2 2 柱式体系采煤法 房式采煤法 房柱式采煤法特点 煤房比较窄5 7m 采掘合一 煤柱支撑顶板 房柱式采煤法示意图1 房 2 煤柱 3 采柱 14 采煤工艺又称回采工艺 它是指采煤工作面各工序所用方法 设备及其在时间 空间上的相互配合关系 在采煤工作面进行煤炭生产的采煤工艺有5个工序组成 破煤 装煤 运煤 支护 采空区处理 我国目前普遍采用的采煤工艺有 爆破采煤工艺 普通机械化采煤工艺 综合机械化采煤工艺 第三节采煤工艺 15 3 1 爆破采煤工艺 简称 炮采 是指在长壁工作面用爆破方法破煤 人工装煤 输送机运煤和悬移支架支护的采煤工艺 优点 适应性强 各种条件的采煤工作面均可适用 所需设备少 初期投入小 缺点 工人劳动强度大 日产量及劳动生产率低 材料消耗量大 16 炮采工艺过程 回采工艺过程 检修 煤壁注水 打眼爆破 装运煤 移架 放顶煤 移刮板输送机 采空区处理 交接班 17 3 1 1 爆破落煤 爆爆破落煤 包括打眼 装药 填炮泥 联炮线 放炮等工序 炮眼排数 取决于煤层的厚度和煤层的硬度单排双排三排M2 5m 18 炮眼布置图 a 单排眼 b 双排眼 c 三排眼 19 爆破器材 1 炸药 根据矿井的瓦斯等级 低瓦斯矿井选用二级煤矿许用炸药 高瓦斯矿井选用三级煤矿许用炸药 有煤与瓦斯突出危险工作面选用三级煤矿含水炸药 2 毫秒雷管 选用1 5段合格的煤矿许用的毫秒雷管 桥丝为镍铬丝 铁脚线 电阻一般为5 5 6 0 3 其他器材 发爆器采用最大起爆能力为200发的FD100Z 200Z矿用电容式发爆器 20 起爆长度及装药量 工作面采用一次打眼 分组装药 每组装药必须一次起爆 一次起爆长度一般为5m 均采用正向装药 顶眼一般装药量150g 底眼一般装药量300g 封孔方式 采用水炮皮封孔 并用黄泥填满封实 要求封泥长度不低于孔深的一半 21 3 1 2 装煤与运煤 1 爆破装煤爆破装煤率可达31 37 2 人工装煤人工装煤量主要有 输送机与新煤壁之间松散煤安息角线以下的煤 崩落或撒落到输送机采空侧的煤 3 运煤 工作面使用一部可弯曲刮板输送机 运输巷使用刮板输送机和胶带输送机运煤 22 3 1 3 工作面支护和采空区处理 支护形式 采用ZH2000 16 24Z型整体顶梁组合悬移液压支架 每架四柱 23 24 采空区处理采用全部垮落法处理采空区 要求冒落高度普遍大于1 5倍采高 当采空区冒落不充分 面积超过2 5m2 时 必须采取加固支架 采空区充填措施或制定强制放顶措施 25 3 2 普通机械化采煤工艺 简称 普采 其特点是 采用采煤机械同时完成落煤和装煤工序 而运煤 顶板支护和采空区处理与炮采工艺基本相同 采煤工艺过程 检修 煤壁注水 割煤 伸前探梁护顶 移前后部运输机 移架 放顶煤 移托梁 采空区处理 26 3 3 综合机械化采煤工艺 简称 综采 其特点是 落煤 装煤 运输 支护 采空区处理等工序全部实现机械化 它与普采最大的区别是 综采使用了自移式支架支护顶板 解决了支护与放顶人工操作的难题 实现了支护与采空区处理的机械化 优点 劳动强度低 产量高 效率高 安全条件好 工艺过程 割煤 推移输送机 移架 放顶煤 27 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 可伸缩胶带输机 8 组合开关 综采工作面主要设备布置图 28 3 3 1 综采面双滚筒采煤机工作方式 一 滚筒的转向和位置综合机械化采煤工艺一般均采用双滚筒采煤机 当我们面向煤壁站在综采工作面时 通常采煤机的右滚筒应为右螺旋 割煤时顺时针旋转 左滚筒应为左螺旋 割煤时逆时针旋转 这种布置方式司机操作安全 煤尘少 装煤效果好 29 二 综采面双滚筒采煤机的割煤方式 综采面采煤机的割煤方式是综合考虑顶板管理 移架与进刀方式 端头支护等因素确定的 主要有两种 1 往返一次割两刀 这种割煤方式也叫做 穿梭割煤 多用于煤层赋存稳定 倾角较缓的综采面 工作面为端部进刀 2 往返一次割一刀 即单向割煤 工作面中间或端部进刀 该方式适用于 顶板稳定性差的综采面 煤层倾角大 不能自上而下移架 或输送机易下滑 只能自下而上推移的综采面 30 1 工作面端部斜切进刀 当采煤机割至工作面端头时 其后的输送机槽已移近煤壁 采煤机机身处尚留有一段下部煤 如图a所示 调换滚筒位置 前滚筒降下 后滚筒升起并沿输送机弯曲段返向割入煤壁 直至输送机直线段为止 然后将输送机移直 如图b所示 再调换两个滚筒上下位置 重新返回割煤至输送机机头处 如图c所示 将三角煤割掉 煤壁割直后 调换上下滚筒 返程正常割煤 如图d所示 三 综采面采煤机的进刀方式 割三角煤端部斜切进刀示意图 31 2 综采面中部斜切进刀下图所示是综采面中部斜切进刀过程 其特点是输送机弯曲段在工作面中部 操作过程为 采煤机割煤至工作面左端 空牵引至工作面中部 并沿输送机弯曲段斜切进刀 继续割煤至工作面右端 移直输送机 采煤机空牵引至工作面中部 采煤机自工作面中部开始割煤至工作面左端 工作面右半段输送机移近煤壁恢复初始状态 中部斜切进刀示意图 32 3 滚筒钻入法进刀滚筒钻入法进刀的过程 采煤机割煤至工作面端部距终点位置3 5m时停止牵引 但滚筒继续旋转 开动千斤顶推移支承采煤机的输送机槽 滚筒边钻进煤壁边上下或左右摇动 直至达到额定截深并移直输送机 采煤机割煤至工作面端头 可以正常割煤 滚筒钻入法进刀示意图 33 3 3 2 推移输送机 推移前部输送机在输送机运行中进行 推移时遵循自下 上 而上 下 顺序推移的原则 弯曲段长度不得小于15m 保证不得出现死弯 不能有两处以上弯曲段 不得任意分段或从两端向中间挤移 34 移架方式 单架依次顺序式分组交错式成组整体顺序式 3 3 3 液压支架的移架方式 35 支架沿采煤机牵引方向依次前移 移动步距等于截深 支架移成一条直线 操作简单 易保证移架质量 能适应不稳定顶板 用的较多 1 液压支架单架依次顺序式移架 36 2 液压支架分组间隔交错式移架 支架分组 每组2 3架 组内顺序前移 组间平行作业 移架快 移架质量不易保证 要求顶板较稳定 37 3 液压支架成组整体顺序式移架 支架分组 每组2 3架 组内联动 整体移架 组间顺序前移 移架快 质量不易保证 一般有大流量电液阀成组控制 适用煤层地质条件好的工作面 38 3 3 4 放顶煤 放煤过程中 严格按单双号间隔多轮次多循环中位放煤法进行放煤 具体步骤如下 编号方法把工作面10架为一眼场 每眼场内把放煤口自机尾向机头依次编号为1 2 3 4 5 6 39 单双号间隔放煤即先在每眼场的1 3 5 7 9架放煤 然后再在2 4 6 8 10架放煤 每眼场只设一个放煤口 全工作面最多同时允许2 4个口放煤 严禁多开口放煤 瓦斯浓度达到0 4 时严禁放煤 采