第三节采煤技术ppt课件.ppt

煤矿生产技术 第三节采煤技术 第三节采煤技术 一 采煤方法概述走向壁式采煤倾向巷柱式采煤方法柱式采煤房柱式水力采煤地下气化 第三节采煤技术 炮采普采回采工艺机采高档普采综采 顶板管理 垮落法 充填法 第三节采煤技术 二 采区巷道布置采区巷道布置是指在采区内布置准备巷道和回采巷道 一 单一煤层采区巷道布置 采煤工作面采用单巷布置即工作面两侧各布置一条平巷 一条做为运输巷道 把工作面采出的煤炭运输至运输上山 一条做为轨道巷 回风巷 为工作面运输材料和设备 对于单巷布置的采煤工作面 区段或条带之间一般采用双巷掘进 无煤柱护巷除外 一 第三节采煤技术 条为本区段运输平巷 一条为下区段轨道平巷 采区内至少布置两条上山 一条为运输上山 一条为轨道上山 在每一区段的下部水平上 轨道上山与轨道巷相连 组成相应的采区车场 采区车场在上部叫采区上部车场 在中部叫在部车场 在下部叫采区下部车场 如果区段平巷和轨道上山布置在同一煤层中 为于便于连接 一般情况下运输巷跨越轨道上山 轨道平巷绕过运输上山 即可避免交叉 又可防止漏风 第三节采煤技术 在布置两条上山的采区 为避免采区下部车场安设风门影响运输 需采用轨道上山进风 运输上山回风 以满足采区对新鲜风的需要 如果采区需要风量较大 可以专设回风上山 为了便于采区上山掘进时的通风 一般采用双上山掘进 直到回风大巷 并在绞车房后方或侧面安设风窗 双上山掘进时 中间连通的联络巷 可作为采区变电所等硐室 当煤层厚度较大时 采区服务年限较长 为降低上山及平巷的维护费用常将采区上山及区段集中平巷布置在煤层底板岩石中 第三节采煤技术 二 多煤层采区巷道布置如果每一煤层中都布置采区上山 硐室 区段平巷 建立彼此独立的采区生产系统 称为采区分层布置 如果几个煤层共用一套采区上山 硐室甚至区段平巷 并采用适当方式将各煤层联系起来 就形成采区联合布置 联合布置不仅扩大采区储量 延长采区服务年服 降低掘进率 提高采出率 减小同时生产的采区个数 增加采区生产能力 实现井下集中生产 第三节采煤技术 联系方式在联合布置的采区中 不论是共用上山还是共用区段平巷 都必须将各煤层与共用上山或共用区段平巷联系起来 联系方式有石门 斜巷和立眼 种方式 石门联系 它是用于煤层走向相交的水平巷道与煤层联系的方式 优点是掘进巷道方便 不需要绞车 运输方便 环节少 行人方便 利于通风 缺点是当煤层倾角较少是 石门较长 增加了运输设备和运输环节 第三节采煤技术 三 采煤工艺爆破采煤是指采用打眼爆破落煤 人工 或爆破 装煤 刮板输送机或自重运煤以及单体支柱支护 煤破落煤 爆破采煤炮眼布置图 爆破采煤炮眼布置图 爆破采煤炮眼布置图 第三节采煤技术 各种布眼方式的的适用范围 单排眼一般用于薄煤层 煤质软和节理发育的煤层工作面 双排眼一般用于采高较小的中厚煤层 煤质中硬时可用对眼 煤质炊时可三花眼 上部煤质软或顶板较破碎时可用三角眼 煤质坚硬或采高较大的中厚煤层可用三排眼 第三节采煤技术 爆眼角度及深度的要求 炮眼角度一般要求为 煤眼与煤壁的水平夹角为50 80度 软煤取大值 硬煤取小值 为防倒柱 应使水平方向的最小抵抗线朝向两柱之间 顶眼仰角为5 10度 取值要视煤质的软硬和粘顶情况而定 做到不破坏顶板的完整性 底眼府角为10 20度 底眼接近底板 做到不留底煤和不崩翻输送机 煤眼的深度根据循环进度而定 一般为0 8 1 2米 装药根据煤质软硬 眼距 爆破次序而定 通常为150 600克 煤眼连线方式一般为串联 第三节采煤技术 装煤爆破落煤除一部分抛入刮板输送机外 其余多为人工装煤 运煤工作面运煤方式有自重 即自溜 运煤和输送机运煤两种 煤层倾角大于 度时 可采用铁溜槽自溜运煤 倾角在 度时 可采用搪善瓷溜槽溜煤 当煤层倾角较小时 采用刮板运输机运煤 第三节采煤技术 支护目前 我国煤矿中一些生产条件较好的爆破采煤工作面都采用了单体支柱和绞绞顶梁支护 其布置形式大多采用正悬臂齐梁直线柱 常采用三 四排或三 五排控顶 老顶来压之前还常用在放顶排处架设特种支护 如丛柱 密集支柱 木垛 斜撑及切顶墩柱等 回柱放顶回柱放顶一般采用由下向上 由内向外 分段进行 回柱时 一定要集中精力 并指定由有经验的人员观察顶板 以防事故发生 第三节采煤技术 采空区处理采空区处理该当有多种 最常见是全部垮落法 它适用于直接顶易垮落或具有中等稳定性的顶板 我国开采薄煤层有及中厚煤层和大部分厚煤层 一般都采用全部垮落法 第三节采煤技术 普通机械化采煤技术普通机械化采煤是指用滚筒式采煤机 有单滚筒和双滚筒 或刨煤机落煤和装煤 可弯曲刮板输送机运煤 摩擦式金属支拄支护顶板 如将摩擦式金属支柱换成单体液压支柱 则称为高档普采 割煤方式有双向和单向两种 主要工序有 割煤 跟机挂梁 清除余煤 移溜打柱 开上下缺口 回柱放顶等工作 即完成了一个循环 第三节采煤技术 综合机械化采煤技术 综采工作面双滚筒采煤机的割煤方式 往返一次割两刀 这种割煤方式多用于煤层赋存稳定 倾角较缓的综采工作面 工作面为端部进刀 往返一次割一刀 这种方式为单向割煤 工作面中间或端部进刀 其适用于顶板稳定性较差或煤层倾角较大及受其他条件影响的工作面 第三节采煤技术 综采工作面采煤机的进刀方式 直接推入式进刀 此种方式要求工作面两端部缺口 预先做机窝 现场较少采用 工作面端部斜切进刀 此种方式要求工作面两端的运输和回风平巷的宽度要足够 若过窄 则需辅以人工开缺口 这样会限制综采工作面生产能力的发挥 综采工作面中部斜切进刀 此方式适用具有较长工作面的综采工作面 第三节采煤技术 滚筒钻入进刀 此方式要求采煤机滚筒端面必须布置截齿和排煤口 滚筒不用挡煤板 适用于采高不大的条件 第三节采煤技术 综采工作面液压支架的移架方式我国常用三种方式移架 一是单架依次顺序式 又称单连续式 二是分组间隔交错式 三是成组整体依次顺序式 第三节采煤技术 综采工作面工序配合方式综采工作面割煤 移架 推移输送机 个主要工序 按不同顺序有及时支护方式和滞后支护方式 种配合方式 及时支护方式是采煤机割煤后 支架依次或分组随机立即前移支护顶板 输送机随移架逐段移向煤壁 滞后支护方式是采煤割煤后 输送机首先逐段移向煤壁 支架随运输机前移 二者移动步距相同 第三节采煤技术 四 放顶煤采技术放顶煤采煤法是指沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采煤工作面 利用矿山压力将工作面顶部煤层在工作面推进后破碎冒落 并将冒落煤予以回收的一种采煤方法 第三节采煤技术 放顶煤采煤法的分类预采顶分层放顶煤采煤法预采中分层放顶煤采煤法放顶煤采煤方法整层开采放顶煤采煤法分段放顶煤采煤法 见课本 页图 放顶煤采煤法 第三节采煤技术 放顶煤采煤工艺 采煤机采煤 与单一中厚煤层一样 采煤机可以从工作面端部或中部斜切进刀 根据放顶煤的难易程度 放顶煤工作可在完成 个综采循环后在检修班或放顶班进行 放顶煤 放顶煤工作多从下部进行 也可以从上部向下部 逐架或隔一架或隔数架依次进行 一般放顶煤沿工作面全长一次放煤进行完毕即一轮放完 如顶煤较厚 也可以两轮放完 在放煤过程中 如有片帮预兆 宜停止放煤 当放煤口出现矸石时 应产闭放煤口 第三节采煤技术 四 急倾斜煤层开采急倾斜煤层的特点 1 倾角大 采下的煤能自动下滑 装煤工作简单 但滑落的煤 矸 可能冲倒支架 砸伤人员 所以在技术上必须采取相应的安全措施 2 顶板压力比较缓和 但底板岩石也有滑动的可能 3 采空区上部的巷道维护比较困难 煤层开采速度较慢 煤层自然发火大多比较严重 所以巷道布置和回采工作都要适应这些特点和要求 4 近距离煤层开采时 应合理安排上 下煤层的开采顺序 第三节采煤技术 倒台阶采煤法正台阶采煤法巷柱式采煤法急倾斜煤层开采方法水平分层采煤法斜切分层采煤法伪倾斜柔性掩护支架采煤法仓储采煤法 急倾斜煤层开采方法1 倒台阶采煤法煤层倾角在45度以上时 走向壁式工作面同时存在有多个工人工作是不安全的 这样就需要把直线工作面改为倒台阶的工作面 由错开的台阶来保护同时生产的工人的安全 这就是急倾斜煤层的倒台阶采煤法 适用于顶板不太破碎 厚度为0 6 1 5米的急倾斜煤层 第三节采煤技术 第三节采煤技术 2 正台阶采煤法正台阶采煤法是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 呈正台阶布置 短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 度伪斜方向推进 其适用于煤厚 倾角变化大或有小构造 厚度 4米以下 不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤的急倾斜煤层 第三节采煤技术 巷柱式采煤法巷柱式采煤法就是每隔一定距离 沿走向开掘一些重叠巷道 用斜巷将这些重叠巷道连通 回采时先挖巷道两帮的煤 然后才采巷道上部的煤 其适用范围用于煤厚小于 米的急倾斜煤层 第三节采煤技术 水平分层采煤法水平分层采煤法就是将急倾斜中厚煤层沿走分成几个水平分层来开采 分层厚度就是工作面的采高 工作面沿走向推进 其开采顺序及采空区处理法有下行垮落和上行 下行 充填法 我国煤矿采用前者 适用于煤厚 米以上的急倾斜煤层和地质变化大而不能采用伪斜柔性掩护支架采煤法的急倾斜煤层 第三节采煤技术 斜切分层采煤法斜切分层采煤法的巷道布置和水平分层采煤法基本相同 其不同之处是工作面与水平面成25 30度倾角 从工作面破落的煤可自溜到溜煤小眼中 适用于煤厚大于 米的急倾斜煤层 第三节采煤技术 伪倾斜柔性掩护支架采煤法这种方法采用25 30度的伪斜工作面 工作面呈直线按伪斜方向布置 沿走向推进 用柔性掩护支架隔离采空区与采煤空间 工作人员在掩护支架的保护下进行采煤工人作 其选用于厚度为1 5 6 0米 倾角大于 度煤层 并要求煤层比较稳定 厚度和倾角变化小 地质构造比较简单 第三节采煤技术 仓储采煤法仓储采煤法的实质是 急倾斜煤层中沿小阶段走向以一定宽度划分若干个仓房 仰斜推进 采落的煤大部分暂存于仓房内并可临时支撑顶底板 待仓房范围采完后再将煤炭全部放出的采煤方法 仓房沿走向尺寸一般为15 30米 沿倾斜尺寸一般为40 60米 适用于地质构造简单 顶底板岩层比较稳定 无淋水和厚度1 0 4 5米的急倾斜煤层 第三节采煤方法 采煤方法的概念采煤方法任何一种采煤方法 均包括采煤系统和采煤工艺两项主要内容 1 采场 用来直接大量采取煤炭的场所 称为采场 2 采煤工作面 在采场内进行回采的煤壁 称为采煤工作面 也称回采工作面 3 回采工作 在采场内 为采取煤炭所进行的一系列工作 称为回采工作 把煤从整体煤层中破落下来 称为破煤 把破落下来的煤炭装入采场中的运输工具内 称为装煤 煤炭运出采场的工序 称为运煤 煤炭采出后 被废弃的空间 称为采空区 为了减轻矿山压力对采场的作用 以保证回采工作顺利进行 在大多数情况下 必须处理采空区的顶板 这项工作称为采空区处理 第三节采煤技术 一 基本概念1 采煤工艺由于煤层的自然条件和采用的机械不同 完成这些工序的方法也不同 并且在进行的顺序 空间和时间上 必须有规律地加以安排和配合 这种按照一定顺序完成各项工作的方法及其配合 称为采煤工艺 在一定时间内 按照一定的顺序完成采煤工作各项工序的过程 称为采煤工艺过程 2 采煤方法采煤方式包括采煤系统和回采工艺两方面内容 采煤系统和回采工艺的选择与确定 都是以矿山的具体地质条件及技术条件为依据 所以 不同的矿山地质与技术条件就会要求有不同的采煤系统与相应的回采工艺 就会形成不同的采煤方法 3 输送机移置 工作面每推进一次都要推移输送机 推移输送机是在工作面装煤后进行的 由于目前采用SGW系列可弯曲刮板输送机 故均采用整体移置 即采用可弯曲刮板输送机和移溜器实现自移输送机 避免了拆移输送机的工序 移溜器有液压式和机械式两种 推移后 输送机靠近煤壁侧应保持200 300mm的炮道 以避免放炮时崩坏输送机 4 工作面支护 回采工作面支架按其作用可分为普通支架和放顶支架两种 普通支架用来维护工作空间的直接顶板 使其尽量保持稳定完整 放顶支架用于切落直接顶和控制老顶 目前 我国正规炮采工作面都采用单体液压支柱和铰接顶梁支护 部分炮采工作面仍采用金属支柱 落煤时爆深应与铰接顶梁长度相等 最小控顶距时 应有三排支柱 以保证有足够的采煤工作空间 最大控顶距时 一般不家超过5排支柱 通常推进1或2次放一次顶 工作面支护 在有周期来压的工作面中 当工作空间达到最大控顶距时 为了隔离采空区并可靠地维护工作空间 同时为了有效地控制老顶活动 及时切断放顶线外的顶板 以减轻采场顶板压力 回柱前常在放顶排处另外架设一些加强支架 称为工作面的特种支架 放顶支架 特种支架的形式很多 有丛柱 密集支柱 木垛 斜撑及纵梁支架等 图33 26 工作面各种特种支架形式 5 采空区处理 随着回采工作面不断向前推进 采空区内顶板悬露面积越来越大 为了工作面的安全及正常生产 就需要对采空区进行处理 由于采空区处理主要是控制顶板岩层 所以采空区处理方法也常称为顶板管理方法 根据不同的顶板特征 煤层厚度及保护地表的特殊要求 有多种不同的顶板管理方法 但常用的是全部垮落法 采空区处理 全部垮落通常适用于直接顶易于冒落或具有中等冒落性的顶板 其方法是随工作面推进有计划地回撤放顶线以外的支架 使顶板岩石自行垮落或采取相应技术措施 如采用深孔爆破人工强制放顶 超前深孔爆破等措施 强迫其垮落 这样可以减少采空区里悬梁及其上位岩石带给采场的压力 同样 悬梁垮落后 其体积膨胀可对采空区实行充填 能够限制上覆岩层的活动 减轻采场压力 采空区处理 在采用全部垮落法管理顶板工作中 使顶板自动垮落或强迫其垮落的工序 称为放顶 撤出放顶线处的支架 称为回柱 回采工作面沿推进方向一次放顶的宽度 称为放顶步距 放顶前工作面沿推进方向的最大宽度 称为最大控顶距 放顶后回采工作面沿推进方向的宽度 称为最小控顶距 采用全部垮落法处理采空区简单可靠 费用少 所以 条件合适时应尽可能采用此法 我国开采薄及中厚煤层和大部分厚煤层时 几乎都采用全部垮落法 三 普通机械化采煤工艺 简单介绍 落煤和装煤应用浅截式采煤机或刨煤机 运煤采用可弯曲刮板输送机 支护采用单体液压支柱或摩擦式金属支柱与铰接顶梁 这三种设备在长壁工作面中配套使用时 就称为普通机械化采煤 简称 普采 普通工作面布置如图所示 图3 28 1 普采工作面单滚筒采煤机工作方式 1 滚筒的位置和旋转方向 普采工作面单体支架 错梁直线柱布置的特点 截深为顶梁长度的一半 正倒悬臂支架相间 每割一刀煤间隔挂梁 顶梁向前交错 割第一刀煤时 支临时支柱 割第二刀煤时 临时支柱改为永久支柱 每割二刀煤工作面增加一排控顶距 该布置方式机道上方顶板悬露窄 支护及时 每割一刀煤挂梁 支柱数量少 工伤量均衡 支柱成直线 行人 运料方便 在切顶处支柱不易被埋住 但倒悬臂梁易损坏 另外 还有综合机械化采煤 综采 放顶煤采煤法 倒台阶采煤法等 在这里就不作一一的介绍 六 急倾斜煤层开采 急倾斜煤层开采的主要特点争倾斜煤层由于煤层倾角大 在矿井开拓 采区巷道布置以及采场回采工艺上都有自己的特点 在开采上主要表现在 采煤工作面采下煤块 岩块能自动下滑 工作面装运工作较简单 但支架稳定性差 在采区中可开掘采区溜煤眼 采区及工作面生产能力 机械化程度和效率较低 煤层自燃比较严重 要合理安排上 下煤的开采顺序 采煤工程图一般采用立面投影图 水平切面图