煤矿开采学课件第一篇采煤方法第三章：单一走向长壁采煤法采煤工艺

主讲：林世豪,单一走向长壁采煤法采煤工艺,第三章,主讲：林世豪,采煤工艺采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。三种工艺：爆破采煤工艺方式（炮采）解放后至60年代初普通机械化采煤工艺方式60年代初至70年代中期综合机械化采煤工艺方式70年代中期以来,主讲：林世豪,工艺特点：,爆破采煤工艺，简称“炮采”，其特点是爆破落煤，爆破及人工装煤，机械化运煤，用单体支柱支护工作空间顶板。综合机械化采煤工艺，简称“综采”，即破、装、运、支、处五个生产工序全部实现机械化，因此综采是目前最先进的采煤工艺。普通机械化采煤，简称“普采”，其特点是用采煤机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。,主讲：林世豪,炮采工艺方式：长壁工作面用爆破方法破煤、爆破及人工装煤、刮板输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺。炮采工艺标志是爆破破煤。,第一节爆破采煤工艺,主讲：林世豪,钻眼、装药、封炮泥、联炮线、放炮等工序。钻眼爆破效果影响后续工序的工作量、工作难度和安全。爆破落煤技术要求：保证规定进度、工作面平直、不留顶煤和底煤，不破坏顶板，不崩倒支柱和不崩翻工作面输送机，崩落煤炭高度和块度适中，尽量降低电雷管和炸药消耗。根据爆破落煤所用电雷管不同，可分为：瞬发雷管爆破毫秒雷管爆破（也称微差爆破）,一、爆破落煤,主讲：林世豪,1、常用炮眼布置有以下三种：单排眼：一般用于薄煤层或煤质软、节理发育的煤层。双排眼：有对眼、三花眼和三角眼等；一般用于采高较小的中厚煤层。三排眼（五花眼）：用于煤质坚硬或采高较大的中厚煤层。2、炮眼角度：A炮眼与煤壁水平夹角为5080，软煤取大值，硬煤取小值；B顶眼在垂直上向顶板方向仰起510；C底眼在垂直面上向低板方向保持1020的俯角。3、炮眼深度根据进尺而定，一般每次进度有0.8m、1.0m、1.2m三种,（一）瞬发雷管爆破,主讲：林世豪,炮眼布置图,炮眼排数:取决于煤层的厚度和煤层的硬度单排双排三排M1mM=12.5mM2.5m,主讲：林世豪,钻眼设备：煤电钻、麻花钎子（电动）、风煤钻（风动）炸药与装药量：炸药煤矿许用炸药底眼150600g顶眼200g雷管煤矿许用电雷管联线用串联法联线,4、钻眼、装药、联线,主讲：林世豪,煤电钻,主讲：林世豪,单体液压柱,主讲：林世豪,1、爆破器材炸药：低瓦斯矿井选用二级煤矿许用药；高瓦斯矿井选用三级煤矿许用炸药；突出危险矿井选用三级煤矿含水炸药毫秒雷管：用15段毫秒雷管，桥丝电阻：5.56.0欧。其他器材：发爆器最大起爆能力为50100发,（二）毫秒电雷管爆破,主讲：林世豪,1）炮眼的平距煤层的硬度f=11.5顶梁长度一般12m工作面进度0.81.2m一般1.21.5m的钎杆为保护顶板，保护支护，不使煤崩到采空区，要合理装药,2、爆破参数,主讲：林世豪,2）炮眼角度：A炮眼与煤壁水平夹角为5080，软煤取大值，硬煤取小值；B顶眼在垂直上向顶板方向仰起510；C底眼在垂直面上向低板方向保持1020的俯角。3）炮眼深度一般根据进尺而定，一般进尺0.8m、1.0m、1.2m三种,主讲：林世豪,3、确定合理的间隔时间和起爆顺序合理的间隔时间，应大于弹性震动延续时间（一般为46ms），应大于煤（岩）开始移动到形成裂隙时间（一般为4.35.8ms）。4、毫秒爆破优点：1）安全2）有利于顶板控制3）缩短爆破时间，提高产量、效率4）爆堆集中，提高了爆破装煤率5）有利于单体液压支柱的正常使用6）提高工作面煤炭采出率7）降低炸材消耗8）有利于瓦斯、煤尘管理,主讲：林世豪,1）装药使用与矿井瓦斯等级相适应的矿用许可炸药，合格的煤矿施用毫秒雷管，15段总延期量不超过130ms。2）爆破：炮眼间采用串联，爆前要检查爆破网路的导通情况，一个工作面只能同时使用一台发爆器。3）通风管理。工作面要有足够的风量，设好防尘水管，放炮前后都要洒水降尘。4）顶板控制。放炮前，支柱必须保质保量支设好。5）其他。不同厂家、一同发火参数的毫秒雷管不得混用。,5、应用毫秒爆破的安全技术措施,主讲：林世豪,爆破工要分开存放炸药、雷管专用爆炸材料箱，加锁严禁将电雷管斜插入药卷中部或捆在药卷上，要由药卷顶部装入装药卷前要清除煤粉使用水炮泥严禁裸露煤爆破要有足够的封泥长度,（三）爆破的有关规定,主讲：林世豪,1、爆破装煤可装煤3137%2、人工装煤人工装煤量主要有：刮板输送机与新煤壁之间松散煤安息角以下的煤；崩落或撒落到输送机采空侧的煤3、机械装煤在刮板输送机煤壁侧装铲煤板,二、装煤与运煤,主讲：林世豪,刮板输送机封底，铲煤板调小角度加挡煤板炮采铲装,机械装煤示意图,主讲：林世豪,运煤：炮采面在煤层倾角25以下时，可采用普通刮板输送机或可弯曲刮板输送机，倾角2530采用搪瓷溜槽，大于30采用铸石溜槽自溜运煤。,4、运煤及推溜,推溜：推移输送机千斤顶、液压式、机械式正常段6m一个，机头机尾各三个，弯曲段长度等于或大于15m。,主讲：林世豪,1、炮采工作面支护支护装备：木支柱单体摩擦支柱单体液压支柱（70年代中期）国营重点煤矿用单体液压支柱+金属绞接顶梁,单体液压支柱,三、炮采工作面支护和采空区处理,主讲：林世豪,金属铰接顶梁,1接头；2梁体；3耳子；4销子；5调角楔；L中心距,主讲：林世豪,采煤工作面煤壁至末排支柱顶梁后端的距离，或至放顶柱之间的距离最小控顶距有3排支柱，机道、行人道和材料道常采用三、四排或三、五排控顶,工作面使用单体支柱和铰接顶梁的支架布置形式,主讲：林世豪,炮采工作面各种特种支护形式丛柱、密集、木垛、斜撑,主讲：林世豪,垮落法充填法煤柱支撑法最常用的是全部垮落法。回柱放顶撤除支架，让顶板垮落。注意：回柱顺序放顶步距：相邻两次放顶间隔的距离放顶步距等于最大控顶距与最小控顶距之差。,2、处理采空区方法,主讲：林世豪,采用毫秒爆破与抗炮崩单体液压支柱、双速或大功率刮板输送机三项技术（设备）的配套，并辅之相应的劳动组织管理，形成新的炮采工艺。,四、爆破采煤新工艺,主讲：林世豪,普采工艺方式用机械化方法破煤、装煤、刮板输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺机械化方法破煤滚筒采煤机刨煤机我国主要采用滚筒采煤机破煤,第二节普通机械化采煤工艺,主讲：林世豪,一、普采工艺过程实例,主讲：林世豪,某矿普采工作面主要设备,主讲：林世豪,（一）滚筒的位置和旋转方向普采工作面单滚筒采煤机的滚筒一般位于机体靠近输送机平巷一端，如下图a：右工作面，使用左螺旋滚筒，逆时针旋转；b：左工作面，使用右螺旋滚筒，顺时针旋转,二、普采工作面单滚筒采煤机工作方式,主讲：林世豪,普采面的生产是以采煤机为中心的。采煤机割煤以及与其他工序的合理配合，称为采煤机割煤方式。采煤机割煤方式选择是否合理，直接关系到工作面产量和效率的提高。,（二）采煤机的割煤方式,主讲：林世豪,1.双向割煤，往返一刀,一般中厚煤层单滚筒采煤机普采面采用这种割煤方式。当煤层倾角较大时，为了补偿输送机下滑量，推移输送机必须从工作面下端开始，为此可采用下行割顶煤、随机挂梁，上行割底煤、清浮煤、推移输送机和支柱的工艺顺序，如下图所示。,主讲：林世豪,下行割顶煤、上行割底煤,a：采煤机下行割顶煤、随机挂梁；b：采煤机上行割底煤、清浮煤、推移输送机、支柱,主讲：林世豪,2、“”字形割煤，往返一刀,其特点是在工作面中部辅送机设弯曲段，其过程为：在图(a)状态采煤机从工作面中部向上牵引，滚筒逐步升高，其割煤轨迹为AB一C在图(b)状态采煤机割至上平巷后，滚筒割煤轨迹改为CD一E一A同时全工作面输送机移直；在图(c)状态滚筒割煤轨迹为A-EBF，工作面上端开始移辕送机；在图(d)状态滚筒割煤轨迹为FGA，全工作面煤壁割直，而输送机机槽在工作面中部出现弯曲段，回复到图(a)状态。,主讲：林世豪,单滚筒采煤机“”形割煤方式,字形割煤往返一次进一刀工艺方式上半段割煤下半段推输送机上半段推输送机下半段割煤,主讲：林世豪,3.单向割煤，往返一刀,单向割煤、往返一刀割煤方式如下图所示的工艺过程为：采煤机自工作画下(或上)切口向上(或下)沿底割煤，随机清理顶煤、挂梁，必要时可打临时支柱。采煤机割至上(或下)切口后，翻转弧形挡煤板，快速下(或上)行装煤及清理机道丢失的底煤，并随机推移输送机、设单体支柱，直至工作面下(或上)切口。这种割煤方式适用于采高1.5m以下的较薄煤层、滚简直径接近采高、顶板较稳定、煤层粘顶性强、割煤后顶煤不能及时垮落等条件。,主讲：林世豪,单向割煤，往返一次进一刀,a：上行割煤、挂梁b：下行装煤、推移输送机、支柱,主讲：林世豪,4.双向割煤，往返两刀,此割煤方式又称穿梭割煤如下图所示.首先采煤机自下切口沿底上行割煤，随机挂梁和推移输送机，并同时铲装浮煤，支柱，待采煤机割至上切口后，翻转弧形挡煤板，下行重复同样工艺过程。当煤层厚度大于滚筒直径时，挂粱前要处理顶煤。该方式主要用于煤层较薄并且煤层厚度和滚筒直径相近的普采面。,主讲：林世豪,双向割煤，往返一次进二刀,a：上行割煤、挂梁、推移输送机、支柱b：下行重复上行时工序,主讲：林世豪,1、直接推入进刀2、“”字形割煤，自行进刀3、斜切进刀,（三）单滚筒采煤机的进刀方式,直接推入法进刀,主讲：林世豪,“”形割煤方式，自行进刀,主讲：林世豪,3、斜切进刀,分为割三角煤进刀和留三角煤进刀的斜切进刀1）割三角煤的端头斜切进刀方式(a)割底煤至工作面下端部(b)返向沿输送机弯曲段运行，上行割顶煤切入煤壁，直至完全进入输送机直线段(c)推移输送机机头及弯曲段成一直线；(d)采煤机返向下行沿顶板割三角煤直至工作面下端部；(e)进刀完毕,上行正式割煤，至斜切进刀终点位置时，滚筒沿顶板割煤。,主讲：林世豪,端头割三角煤斜切进刀,单滚筒采煤机双向、单向割煤有利于端头管理、费时、往返（2025m)进刀与移机头干扰,主讲：林世豪,2）留三角煤进刀的斜切进刀,(a)下行进入进刀段后割顶煤至工作面下端头后停机，随机下行推输送机至进刀段，采煤机返向上行沿输送机弯曲段割三角底煤；(b)割底煤至输送机直线段后改为割顶煤，此时，推移机头和弯曲段；(c)上行割顶煤直至上切口，输送机已移直，在下端头留下三角煤；（d）在正常段下行割底煤，并随采煤机下行推移输送机；(e)采煤机在进刀段割顶煤直至工作面下端部，随机自上而下推移输送机，在工作面下端部留下底部的三角煤。重复(a)图，完成进刀全过程。,主讲：林世豪,端头留三角煤斜切进刀,单滚筒采煤机双向、单向割煤端头不往返，进刀与移机头不干扰，端部煤壁不直,主讲：林世豪,三、普采工作面单体支架,（一）支架布置方式正悬臂布置,顶梁在采空区方向短，在煤壁方向长对机道顶板支护好，顶梁不容易折断,主讲：林世豪,倒悬臂布置,顶梁在采空区方向长，在煤壁方向短支柱不易被采空区矸石埋住，回柱时顶梁易折断,主讲：林世豪,梁长等于2倍截深全正悬臂割两刀挂梁一次、第一刀支临时支柱，不挂梁；第二刀变永久支柱，空顶距大，工作量不均，少用。,1、齐梁直线柱布置,主讲：林世豪,梁长等于2倍截深正倒悬臂相间割一刀相间挂梁一次、顶梁交错；第一刀支临时支柱，第二刀变永久支柱。优点：支护及时，工作量均衡，柱成直线，多用，但不利切顶。,2、错梁直线柱布置,主讲：林世豪,（二）普采工作面端头支护,双钩、双楔铰接梁支护,4输送机;6木垛;7双钩双楔梁;8绞车,主讲：林世豪,迈步走向抬棚支护,2抬棚长梁;4输送机,主讲：林世豪,基本支架加迈步走向抬棚支护,1基本支架;2抬棚长梁;3转载机;4输送机;5十字绞接顶梁;,主讲：林世豪,加强机道支护防止机道冒顶，预掏梁窝，临时支护提高初撑力和支护刚度，破碎顶板或网下用成对型钢梁，迈步前移加强放顶线支护的稳定性斜撑、木垛、双排柱、丛柱主要是针对水平推力端头支护端头平巷与工作面的交汇处，控顶面积大，设备大且多，人员集中，进出口通道。双钩双楔梁，抬棚四对八梁四对八梁，十字绞接顶梁要保证支护质量，初撑力,普采工艺支护基本要点,主讲：林世豪,四、普采面工艺参数分析,在普采面工艺设计中,除了合理选择支架布置方式外,还要正确确定工作面支护密度和排距、柱距。支护密度是控顶范围内单位面积顶板所支设的支柱数量。支护密度既是支护参数,又是确定生产组织管理方式和经济技术指标的重要参数。支护密度n(棵m)可用下式表示：n=pt/Rt式中pt工作面支护强度(矿山压力及控制)一书中有详述),kPa；Rt支柱额定工作阻力(在矿压及矿机有关书中可查到),kN棵；支柱额定工作阻力实际利用系数.一般摩擦式金属支柱为0.40.5,单体液压支柱为0.85左右。,主讲：林世豪,在普采和炮采工作面，当排距小于0.8m时，行人困难，会降低工人的生产效率。因此根据采煤机截深的不同，排距主要有三种规格:0.8m1.0m1.2m.按照采煤作业的需要，最少需要3排柱，在工作面形成三条道:机道、人行道和堆放支柱、顶梁及其他材料的材料道。当排距小或工作面所需支护材料较多时，一条材料道不能满足需要，工作面最少就需要4排柱，即最小控顶距为4排。工作面柱距可根据所需支护密度n和排距b，求出柱距a:a=NS/(Nb+F)式中N-工作面支柱排数:F-机道上方梁端至煤壁距离,m；S-每根支柱的支护面积,M2.S是支护密度n的倒数,因此上式可改写为:a=RtN/(Nb+F)pt,主讲：林世豪,普采面端部切口对采煤机进刀、架设端头支架、操纵和维修设备以及出入人员、运送材料和设备均是有用的,也是工作面安全出口。切口的尺寸与平巷宽度、采煤机和输送机的结构特点以及工作面工艺方式有关。当平巷较宽、输送机机头和机尾的一部分可以布置在其内、采煤机的摇臂较长而没有切口也能进刀时,仍需有一定长度的切口,以保证能支设端头支架,并使其顺利前移。通常,普采面的下切口长度为3-4m。若使用单滚筒采煤机,上切口长度视机身长度和采煤机牵引的终点位置而定,一般为6-10m；采用双滚筒采煤机、大宽度平巷,可以不开切口,切口实际被宽平巷所代替。普采面端部切口的深度,一般为截深的2-3倍；截深0.8m和1.0m时,切口深度应不小于2倍截深；截深0.5m和0.6m时,应大于3倍截深,以确保迈步式端头抬棚的顺利前移。,主讲：林世豪,采煤机采用工作面端部斜切方式进刀时,斜切段长度与输送机机头(尾)布置的位置和长度、采煤机机身长度、输送机弯曲段长度等因素有关。当输送机机头(尾)完全布置在平巷时,斜切段长度等于采煤机机身长度加输送机弯曲段长度。输送机弯曲段长度与机槽尺寸,机槽间水平可转角度,每次推移步距(即采煤机滚筒截深)等参数有关。,主讲：林世豪,1.长壁采煤法有哪几种主要采煤工艺？说明他们的主要特点及相互关系。2.爆破采煤工艺由哪些主要采煤工序组成？,作业：,主讲：林世豪,第三节综合机械化采煤工艺,什么是综合机械化采煤工艺（综采）落煤、装煤、运煤、支护和处理采空区五个主要生产工序全部实现了机械化-综采；也是目前最先进的采煤工艺。,配套设备双滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、液压支架、胶带输送机等。,主讲：林世豪,综采工作面平面布置,端头液压支架,液压支架,采空区,刮板输送机,双滚筒采煤机,桥式转载机,带式输送机,轨道平巷,运输平巷,主讲：林世豪,主讲：林世豪,国内采煤机,主讲：林世豪,主讲：林世豪,主讲：林世豪,主讲：林世豪,主讲：林世豪,主讲：林世豪,综合机械化采煤工艺,综采工艺与普采工艺的区别：工作面支护实现了机械化。综采工作面生产工艺过程：割煤（落、装煤）、运煤、支护、处理采空区。特点：全部实现了机械化，降低劳动强度，提高了单产及安全性。,主讲：林世豪,一、综采面双滚筒采煤工作方式,1、滚筒的转向和位置转向：面向煤壁看采煤机的右滚筒应为右螺旋，顺时针旋转；左滚筒为左螺旋，逆时针转。位置：一般是前端的滚筒沿顶板割煤，后滚筒沿底板割煤（前顶后底）；薄煤层“前底后顶”。,主讲：林世豪,2、综采面双滚筒采煤机的割煤方式,考虑因素：顶板管理、移架与进刀方式、端头支护等因素。图示a图示b图示c图示d,主讲：林世豪,两种型式,单向割煤。采煤机上行割煤，下行清理浮煤，推一个截深；适用于煤层厚度略大于滚筒直径而煤质坚韧的条件。双向割煤。A.往返一刀，当煤层较厚时，采煤机上行时贴顶板截割，下行时贴底板截割并清理浮煤。这时，往返两个行程滚筒都截割采煤，但工作面只推进一个截深。B.往返两刀，煤层厚度接近滚筒直径，而且煤不粘连顶板，即可实现双向采煤，往返行程各推进煤壁一个截深。,主讲：林世豪,进刀方式,单向割煤,双向割煤，往返一刀,双向割煤，往返二刀,主讲：林世豪,3、进刀方式,推入法进刀：需提前开出工作面端部切口。（做机窝）钻入法进刀（已不用）斜切进刀：端部斜切进刀、中部斜切进刀,主讲：林世豪,A.端部斜切进刀：利用采煤机在工作面两端约2030M的范围内斜切进刀。（割三角煤、留三角煤）过程、特点参图讲。B.中部斜切进刀:利用采煤机在工作面中部斜切进刀.过程参图讲。特点:简化了进刀工序，工作量均衡，窝工现象少，提高了采煤机的装煤率为移溜、移架创造了有利条件。,主讲：林世豪,二、综采面液压支架的移架方式,1、移架方式（动画）单架依次顺序式：支架依次前移，移动步距等于截深，操作简单，保证质量，适应不稳定顶板。分组间隔交错式：移架速度快，适用于稳定顶板。成组整体依次顺序式：成组控制，适应煤层地质条件好，采煤机快速牵引割煤（交流电牵引大功率采煤机）,主讲：林世豪,移架速度取决于泵站流量及阀组和管路的乳化液通过能力、支架所处状态及操作方便程度、人员操作技术等因素。,2、移架方式对移架速度的影响,主讲：林世豪,实测表明，移架中操作调整时间约占移架总时间的6070，当泵站流量不变时，同时前移的支架数增加到N，供液时间也相应增加，但调整操作时间te仍等于单架的调整操作时间，由于te远大于td，故移架速度可加快。,主讲：林世豪,3、顶板管理受移架方式的影响,选择移架方式不仅考虑移架速度，还要考虑对顶板管理的影响。单架依次顺序虽然速度慢，但卸压截面积小，顶板下沉量比后两种小得多，适用于稳定性顶板。,主讲：林世豪,二、综采面液压支架的移架方式,沿工作面支架工作阻力分布依次顺序移架。依次顺序式达到额定工作阻力时间长，分组间隔交错式较快。单向、双向移架，对顶板管理效果影响很大。全卸载与带载移架对顶板管理影响较大。不卸载或部分卸载，有利于控制顶板，尽量采用。采用分段依次顺序移架时，顶板下沉量叠加，容易造成顶板破碎、煤壁片帮和倒架。,主讲：林世豪,主讲：林世豪,主讲：林世豪,三、液压支架的支护方式,1、及时支护方式采煤机割煤后，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。（推移步距截深）2、滞后支护方式割煤后输送机首先逐段移向煤壁，支架随输送机前移。,主讲：林世豪,主讲：林世豪,主讲：林世豪,四、综采面端头支护,1、端头支护方式单柱加长梁（迈步抬棚）：适应性强，利于排头支架的稳定，但支设麻烦、费工费时。自移式端头支架：移架速度快，但对平巷条件适应性差。用工作面支架支护端头：适用于煤层倾角较小的工作面。,主讲：林世豪,主讲：林世豪,2、综采面平巷相对位置与端头作业,利于运输设备运转和维护，有利于煤流在端头处转载和采煤机实现无人工切口端头进刀，并便于人员进出和材料运送。图937,主讲：林世豪,主讲：林世豪,五、综采面端头支护,为避免卧底掘进时破岩及留顶煤的困难，当煤层厚度大于平巷高度时，在综采面端部一定长度内留有三角底煤。图938补救措施：下卧转载机机尾；随工作面推进，超前下卧平巷底煤。,主讲：林世豪,主讲：林世豪,六、综采设备的配套参数,1、综采设备的尺寸配套关系采煤机的几何尺寸，（采用不同高度的底托架、采煤机可获得几种不同的机面高度）,采高与支架高度关系：支架最小支撑高度与滚筒直径二者关系：,主讲：林世豪,主讲：林世豪,支架支撑高度与采煤机机面高度之间关系：采煤机的卧底量采煤机底托架高度摇壁升角（升角增大，采高增大）,主讲：林世豪,人行道宽度：M700mm断面距：T=150300mm移架千斤顶的行程比采煤机截深大100200mm,2、综采面设备横向配套尺寸,主讲：林世豪,3、综采面设备的选择与生产能力配套,采煤机的选型与生产能力选型依据：煤层采高、煤质硬度、地质构造等。输送机的选型与生产能力原则：与采煤机尺寸、割煤能力、配套、支架的尺寸配套、运输能力与铺设长度、煤层倾角、机槽和刮板链的特点等有关。移架方式与综采面生产能力相适应。平巷上（下）山运输系统以及采区车场能力都要和综采面生产能力相适应。综采面生产能力要和供风量一致。,主讲：林世豪,作业:,1.什么是综采工艺系统？综采工作面的主要设备有哪些？2.采煤机进刀方式有哪几种？有何优缺点？3.及时支护与滞后支护的工艺流程是什么？4.简述综采工作面设备的几何尺寸配套及生产能力配套的基本原则？,主讲：林世豪,第四节其他条件下机采的工艺特点,薄煤层大倾角煤层大采高煤层赋存不太规则煤层由于其开采条件特殊，其机采工艺各有特点,主讲：林世豪,（一）薄煤层滚筒采煤机采煤特点1、采煤机分骑输送机式和爬底板式两类骑输送机式只能用于开采厚度大于0.80.9m煤层。爬底板式采煤机机身位于滚筒开出的机道内机面高度低，可用于开采0.60.8m薄煤层；但爬底式采煤机装煤效果差，结构复杂。2、支架工作阻力和初撑力相对较低，支架调高范围大、伸缩比要达到2.53.0左右。3、刮板机一般使用轻型、边双链，矮机身可弯曲刮板输送机。,一、薄煤层机采工艺特点,主讲：林世豪,（二）刨煤机采煤工艺特点,BH38/2400型刨煤机,主讲：林世豪,1、采高：3.55.0m2、设备大功率、高强度、高可靠性机电一体化设备例：大柳塔矿采高：4m；采煤机：6LS03型双滚筒电牵引采煤机，总功率1500kw，生产能力2000-2800t/h液压支架：BY3600-25/30型二柱掩护式液压支架，电液控制，完成全部动作仅8s。,二、大采高一次采全厚综采工艺特点,主讲：林世豪,刮板输送机：SGZC-730/400型侧卸式双中链槽宽1m，生产能力2500-2800t/h，功率1400kw2000年产煤800.3万t/面2001年产煤全矿1511万t/a2002年产煤1100万t/a,主讲：林世豪,主讲：林世豪,1）支架歪斜、扭转甚至倒架2）容易出现煤壁大面积片帮3）支架防滑，防倒；4）工作面端头管理困难，运输及回风巷最好沿底留顶掘进，有利于端头管理5）初采高度较小，一般为3.5m左右.4、适用条件1）地质构造简单，煤层赋存稳定，倾角12；2）采高3.55.0m。,3、采煤工艺特点,主讲：林世豪,倾角12以下煤层是机采的有利条件，设备不会下滑，但倾角加大后，必须有防滑防倒措施1、防止输送机下滑1）下滑的原因重力原因当倾角达到1218o时，就有可能因自重而下滑推移输送机不当、次数过多地从工作面某端开始推移,三、大倾角机采面的工艺特点,主讲：林世豪,输送机机头与转载机机尾搭接不发，导致浮煤进入底槽,主讲：林世豪,12，必须装防滑、锚固装置防止煤、矸等进入底槽，以减小底链运行阻力工作面调成伪斜，当煤层倾角810时，工作面平与巷成9293，使推移输送机的上移量与下移量相抵。严格把握移输送机顺序，从工作面下端移输送机。推移输送机时，用支柱顶住机头，拉紧机尾。18时，要设防滑千斤顶。,2）防止输送机下滑的措施,主讲：林世豪,1）倾角加大后的问题支架下滑，下滑力大于摩擦力支架倾倒，力矩不平衡。2）防倒防滑措施工作面调斜，由下向上移架，防止大块冲击架尾，防止输送机下滑，保持排头支架的稳定性，间隔移架。,2、液压支架的防倒防滑,主讲：林世豪,工作面倾角大于15，滚筒采煤机，必须有可靠的防滑装置。有链牵引必须设置安全绞车，防止断链和下滑外，并为采煤机上行割煤时提供缠绕力，增加割煤牵引力。无链牵引采煤机装备可靠的制动器，可用于4054以上煤层而无须其他防滑装置。,3、采煤机的防滑,主讲：林世豪,第五节采煤工艺方式的选择,一、适于采用综采工艺的条件煤层地质条件好、构造少，上综采后能很快获得高产、高效。二、适于采用普采工艺的条件比综采灵活，是我国中小煤矿发展采煤机械化的重点。三、适于采用炮采工艺的条件技术装备投资少、适应性强。但效率和单产低。适于普采条件时应逐步改造为普采面。,主讲：林世豪,第六节采煤工艺的特殊技术措施,一、采煤工作面过地质构造的措施地质构造复杂时，应采取综合治理的方法：1）地质构造过分发育的块段，采用炮采工艺，炮采对地质变化的适应能力较强；2）在工作面布置时将断层留在区段煤柱内，或虽然工作面内有断层，但与工作面交角不宜太小，以减少对工作面的影响范围；3）采用调斜的方法，改变工作面的推进方向，躲开地质变化带；4）工作面推进中，发现了未知的工作面难以通过的地质构造时，可将工作面甩掉一部分，其余部分继续推进，过后再对接为整面；5）遇到较大的地质构造时，需要做各种比较，以权衡利弊，若强行通过地质构造代价太大，则应搬迁。,主讲：林世豪,（一）采煤工作面过断层方法,1、落差小于煤层厚度和支架最小支撑高度之差，综采面过断层时不必挑顶或下切，可直接通过断层；2、若断层落差大于二者之差，可用采煤机截割顶底板岩石通过断层，当顶底板岩层坚硬、采煤机截割不动时，则可采用爆破方法挑顶或下切穿过断层。,主讲：林世豪,工作面遇断层,主讲：林世豪,综采面仰采过断层,主讲：林世豪,过断层技术措施：,1）适当调整工作面方向；2）按断层性质确定采用挑顶和下切或同时采用两种方法；3）当岩石f4时，采煤机直接割岩；4）过断层时要预先减小采高；5）当断层地段需下切或侧斜时，应使顶底板形成平缓侧斜变化；6）在断层附近采取加强支护等措施,主讲：林世豪,1、过陷落柱（一般强行通过）1）控制爆破、采煤机清矸的方法；2）在陷落柱范围内降低采高；3）在陷落柱和工作面正常地段间，保持一段采高逐渐变化的长度；4）陷落柱两侧的工作面正常地段，提前移架；陷落柱范围内适当滞后移架，进行特殊支护。2、过褶曲带使工作面的推进方向垂直于背、向斜轴，使工作面内沿煤壁方向没有大的起伏，有利于液压支架处于良好工作条件。,（二）综采面过其他地质构造,主讲：林世豪,（三）综采面通过旧巷道,将旧巷内的支架修好，加密支柱。当矿压不强烈时，直接通过；当矿压显现强烈时，先将工作面调成与旧巷斜交，逐渐通过。,主讲：林世豪,综采设备多，尺寸大，重量大，搬迁费时费工（主要是液压支架重，多）一般由搬迁队专门完成。涉及：运载工具、起吊、牵引装置、运输移动路线、调向、设备调试，运转（一）综采面设备拆除1、拆除期间的顶板控制顶板控制有三种方法：1）金属网加木板梁；2）金属网加钢丝绳；3）金属网加钢丝绳加锚杆。2、综采设备的拆除方法综采工作面设备拆除顺序双滚筒采煤机、工作面刮板输送机、可伸缩胶带输送机、桥式转载机、液压支架,二、综采面的拆迁和安装,主讲：林世豪,拆架前顶板管理,a）金属网加木板梁b）金属网加钢丝绳c）金属网加钢丝绳加锚杆,主讲：林世豪,a：输送机滑板b：轨道滑板1、2、3小绞车,用绞车拖运支架,主讲：林世豪,1）后退式从运输巷拆到回风巷，上端头处刷大，挑高，架设吊架、挖装卸地槽2）前进式从回风平巷拆至运输平巷,液压支架拆除法,主讲：林世豪,液压支架的组装方式1）地面组装，整架下井，运到工作面该方式广泛采用，要求井巷断面够。2）地面解体工作面附近组装要求有组装硐室组装硐室一般在回风平巷中切眼附近长宽高=853m一般棚子支护起吊钢梁双轨调车线,（二）综采工作面的安装,主讲：林世豪,1、沿运输平巷运入的设备及顺序工作面刮板输送机机头部转载机破碎机乳化液泵站水泵电气设备管路2、沿工作面回风平巷运入的设备液压支架刮板输送机中部槽及铲煤板、档煤板刮板输送机机尾采煤机及管路,主讲：林世豪,3、设备安装顺序,一般顺序：液压支架输送机溜槽采煤机输送机机头机尾有时：先安装刮板输送机的中部槽作运送轨道4、安装需要的设备绞车沿煤层底板直接拖入工作面到位后，两台或三台小绞车调度底板软时，铺轨道，轨道上铺滑板,主讲：林世豪,1）前进式安装安装顺序与支架的运送方向一致，安装始终在支架掩护下进行，架尾朝前，边扩巷边安装，每段3050m缺点：导向差，转向困难，用在顶板破碎的条件下。,5、支架安装顺序,主讲：林世豪,（2）后退式安装开切眼一次掘好，支架由里向外安装,主讲：林世豪,课题一采煤工作面生产组织管理课题二采煤工作面质量管理课题三采煤工作面安全管理,第七节采煤工作面生产技术管理,主讲：林世豪,煤矿生产管理必须贯彻煤矿安全规程、采煤工作面作业规程和技术操作规程是煤矿的三大规程。采煤工作面生产技术管理是矿井生产管理中的重要组成部分，主要包括：采煤工作面的组织管理、技术管理、质量管理和安全管理，是实现矿井高产、高效和安全生产的基本保障。这些内容全部体现在采煤工作面作业规程和各工种技术操作规程中，因而采煤工作面生产技术管理是通过执行采煤工作面作业规程和各工种技术操作规程体现的，其中最主要的是采煤工作面作业规程。,主讲：林世豪,采煤工作面作业规程是现场工程技术管理人员根据工作面的具体地质条件、机械电气设备配备和劳动力条件编制的技术性文件，是工作面生产技术管理的依据。制定切实可行的采煤工作面作业规程，是工作面技术管理的关键。煤矿安全规程第49条规定：采煤工作面回采前必须编制作业规程。情况发生变化时，必须及时修改作业规程或补充安全措施。,主讲：林世豪,一、采煤工作面作业规程主要内容,1.工作面基本概况采煤工作面在矿井中所处的位置、编号，工作面的长度、沿走向或倾向推进长度，工作面四周开采状况，工作面开采范围与地表相对应位置，开采对地表建筑物的影响状况，地面水体和含水层对工作面开采的影响等。,主讲：林世豪,2、工作面地质情况根据地质勘查部门提供的采煤工作面地质勘查资料，结合已开采揭露和掌握的煤层地质情况，简要描述工作面的地质条件。（1）煤层性质。煤层产状要素，赋存特征，煤体的普氏系数，煤体实体密度、松散体视密度、煤的内在灰分、挥发份、发热量、硫、磷含量以及煤的工业分类等。（2）围岩性质。工作面顶底板的岩石性质、厚度、基本特征、类级划分。,主讲：林世豪,（3）地质构造特征。开采范围内对开采影响较大的断层位置及产状要素，主要的褶皱构造、火成岩侵入体的位置特征及对开采的影响程度。（4）瓦斯、煤尘及煤炭自然发火状况。工作面煤层瓦斯的压力、涌出量，煤尘爆炸危险性，煤的自然发火倾向性、自然发火期等。（5）水文地质状况。开采期间工作面正常涌水量和最大涌水量。（6）工作面煤炭储量。工作面开采范围内煤层的工业储量与可采储量、工作面预计开采期限等。,主讲：林世豪,3、采煤方法（1）工作面的巷道布置系统图。按一定比例绘制工作面巷道布置示意图，主要巷道与工作面开切眼的断面图。（2）采煤工艺设计。根据工作面具体地质条件和设备配备情况确定采煤工作面的回采工艺方式。炮采工作面。顶板支护设计、支护参数及支护材料数量的确定，爆破设计说明书编制，运输设备选型计算等。普采工作面。顶板支护设计，选择采煤机械的型号及主要参数，采煤机进刀和割煤方式选择，运输设备选型计算等。综采工作面。支护设备、采煤机械与运输机选型与能力验算、乳化液泵站选型等。,主讲：林世豪,4、工作面主要生产系统（在工作面巷道布置图中标注并简述）,（1）运输系统。煤炭运输线路，主要设备性能，运输能力匹配情况。（2）通风系统。通风系统图，主要通风设施位置，工作面所需风量计算方法，对工作面及主要巷道风速进行验算，确定工作面需配备的风量。（3）辅助运输系统。工作面所需材料、设备运输线路、运输设备与运输要求，设备回收路线与要求。（4）供电系统。工作面主要电器设备和供电电缆的选型计算，控制、检测设备整定计算与配备。绘制工作面的供电系统图。,主讲：林世豪,4、工作面主要生产系统,（5）供水系统。工作面供水管道路线与喷洒水点的布置，供水管路管径地选择，供水水压和水量的要求。（6）安全监测系统。工作面回采系统中安全监测仪器设置的位置与要求，仪器的性能与整定值确定。（7）瓦斯抽放系统。在有煤与瓦斯突出危险的工作面要确定煤层瓦斯抽放方式，主要抽放参数，抽放系统及管道管径选择。瓦斯抽放系统主要安全设施设置的位置与要求。,主讲：林世豪,5、工作面的循环图表6、安全管理制度（1）采煤工作面的交接班管理制度。（2）主要工种安全操作管理制度。（3）工作面工程质量管理制度。（4）巷道超前支护与巷道维护管理制度。（5）机械、电器设备安全管理制度。（6）工作面文明生产管理制度。,主讲：林世豪,7、安全技术措施,（1）初采初放和顶板初次来压时的安全技术管理措施。（2）支护设备、液压支架、采煤机安装方法和安全技术措施。（3）周期来压时，防治顶板事故的安全技术措施。（4）工作面遇断层、破碎顶板时的安全管理措施。（5）液压支架防倒防滑技术措施。（6）工作面倒架、死架处理方法和安全措施。（7）工作面防治瓦斯、煤尘、水、火和顶板事故安全技术措施等。,主讲：林世豪,8、灾害事故防治措施,针对可能出现或遇到的重大灾害事故，制定具体的预防对策。确定在各种灾害事故时安全避灾路线图。常见工伤事故处置基本方法和伤员运送方法与要求。9、煤质管理措施采煤工作面加强煤质管理的基本要求，冒顶矸石处理方法。煤层夹矸处理要求，工作面通过断层时保障煤质的措施，割煤、爆破时控制煤质的要求，维修巷道时矸石的处理方法，工作面煤质管理奖励、处罚规定。,主讲：林世豪,二、作业规程编审步骤,1、收集整理资料编制作业规程初稿2、集体研讨定稿3、作业规程审批4、作业规程的贯彻落实5、作业规程的修改与补充措施,主讲：林世豪,三、编制作业规程注意事项,（1）编制作业规程必须符合工作面的基本条件，切实可行。严禁套用、沿用其他工作面的作业规程。（2）作业规程要文字简明易懂，图表清晰准确，计算规范无误，措施齐全可行。（3）作业规程编制要严格执行安全规程的有关规定和设计规范的有关要求。（4）作业规程编制应选择合理的作业形式和劳动组织方式，各项指标要具有一定的先进性，使工作面的生产技术管理达到先进水平。,主讲：林世豪,课题一、采煤工作面生产组织管理,任务一采煤工作面生产过程组织任务二采煤工作面循环作业图表编制,主讲：林世豪,任务一采煤工作面生产过程组织,主讲：林世豪,循环：就是完成工作面落煤、装煤、运煤、支护和放顶（或放顶煤）等工序的全过程，并且周而复始地进行下去。循环标志：炮采、普采工作面多以工作面放顶工序作为完成一个循环的标志，综采工作面一般是以进刀或移架工序作为完成一个循环的标志，放顶煤采煤工作面则是按完成一次放煤工序过程作为循环的标志。,相关知识,主讲：林世豪,1、循环方式,循环方式：是循环进度和昼夜循环次数的组合。采煤工作面的循环方式主要分为单循环和多循环。（1）循环进度：采煤工作面每完成一个循环向前推进的距离，是每次落煤的深度（截深）和循环落煤次数的乘积。（2）昼夜循环次数：主要根据采煤工作面的顶板条件、采煤工艺方式、操作管理水平、工作面的基本参数和作业方式合理确定。,主讲：林世豪,（3）正规循环作业：按照作业规程中循环作业图表安排的工序顺序和劳动定员，在规定的时间内保质、保量、安全地完成循环作业的全部工作量，并周而复始地进行采煤工作的一种作业方法。（符合规定的循环时间、循环进度、工作质量和劳动定员）（4）正规循环率：一般情况下日进单和双循环作业，正规循环率不低于80%；日完成3个以上循环的，正规循环率不低于75%。,主讲：林世豪,2、作业形式,作业形式：是采煤工作面在一昼夜内生产班与准备班的相互配合关系。（作业形式应与矿井工作制度相适应）矿井工作制度：“三八”工作制、“四六”工作制、“四八”交叉工作制。“三八”工作制的作业形式有：“两采一准”、“边采边准”、“两班半采煤半班准备”等几种；“四六”与“四八”交叉工作制的作业形式有：“三采一准”或“边采边准”等形式。,主讲：林世豪,1）、两采一准作业形式,这种作业形式是昼夜3个作业班中2个班生产1个班准备。有专门的准备检修班，准备时间比较充分，可保证工作面支护、机械、电气等设备的正常检修时间，有利于保障支架和机械、电气设备的完好性。准备班还可进行工作面安全施工，确保生产班安全顺利的进行生产。这种形式经常应用在机械化采煤工作面或开采有煤与瓦斯突出危险的工作面。,主讲：林世豪,2）、三班采煤、边采边准作业形式,这种作业形式是昼夜3个作业班边生产边准备。其特点是生产时间相对较长，可实现日进多循环；工作面推进速度比较快，有利于顶板控制。但这种作业形式没有专门的准备检修班，不能保障机械设备的正常维护、保养和检修，对设备的正常使用有一定的影响，必须23天安排一班进行设备的集中检修。这种作业形式在机械设备比较简单的炮采工作面应用较多。,主讲：林世豪,3）、两班半采煤半班准备作业形式,该作业形式是针对边采边准作业形式无法保障每天正常的检修时间，则在2个班采煤的基础上，另一班采用半班准备半班生产。这样既增加工作面的生产时间又保证有固定的机械设备检修时间，可较好地保障工作面开采设备的可靠性和完好性。该作业形式主要在一些设备比较先进、检修工作量较少的机采和炮采工作面采用。,主讲：林世豪,4）、三采一准作业形式,三采一准是“四六”工作制时经常采用的作业形式。每天3个生产班工作时间为18h，和两采一准作业形式相比增加有效生产时间2h，可较好地发挥设备效益，又保证设备的检修时间。并有效地改善井下工人工作条件，对保障工人身心健康与矿井的安全生产非常有利。该作业形式适用于工作地点较远的综采工作面。,主讲：林世豪,5）、四班交叉三采一准作业形式,四班交叉三采一准作业形式是在“四六”工作制三采一准基础上，为使工人每天有效的工作时间达到8h采用的一种作业形式。该作业形式每次交接班时两个班工人在工作地点相互交叉2h，接班的提前进行生产准备工作。它保证工人有效的工作时间和提高设备利用率，可提高工作面生产能力。但在交接班时在工作面的较长时间内有两班工人工作，组织管理比较复杂，不利于工作面安全管理。该作业形式只在一些中小型矿井中工作地点距离井口较近或有时为赶任务、抢循环等情况下采用，是一种临时性的作业形式。,主讲：林世豪,3、工序安排,1）、安排工序时应注意问题（1）保证主要工序的顺利进行。工作面的主要工序是落煤、装煤、推移输送机、支设支架和放顶。在安排工序时，必须保证主要工序在时间和空间能顺利进行。（2）处理好主要工序和辅助工序的关系。辅助工序与基本工序的作业关系可采用平行作业或顺序作业。工序的安排，一定要符合工艺要求，确保前一个工序按时转入后一工序，各工序之间有机配合，互不影响。（3）采用平行作业，提高工作效率。在保证安全的前提下，工作面的工序应尽可能采用平行作业。充分利用工作面的有限空间和工作时间，缩短循环周期。,主讲：林世豪,2）、工序流线图,主讲：林世豪,4、劳动组织,劳动组织：是各工作班中劳动力定员与各工种的相互配合关系。采煤工作面劳动组织形式对提高工作面的产量和劳动效率有很大的影响。劳动组织的确定：应根据循环方式、作业形式和工序安排合理确定。（1）根据循环方式确定一昼夜内工作面总的工作量及各工种的工作量定额，计算个工种所需定员；（2）依据作业形式分配生产班与准备班的工作时间；（3）然后按工种确定每个生产班的工作量、劳动定员及占据的时间与空间。,主讲：林世豪,采煤工作面劳动组织形式,1）、追机作业特点：是依照普采工作面的生产过程，组织挂梁、推移输送机、支柱和回柱放顶等专业工作组，在采煤机割煤后顺序跟机进行作业。优点：各工种之间分工明确，工种单一，便于新工人尽快掌握生产技术；有利于实现工种岗位责任制；适应机采工作的特点，各工种工作效果与采煤机工作效能一致；人力集中，在正常条件下可较好地发挥机械采煤的优势，加快采煤机割煤速度，提高采煤工效。,主讲：林世豪,缺点：各工种分工过细，追机作业劳动强度较大；由于各工种要顺序作业，一个工种跟不上将影响整个采煤生产过程；在采煤机进刀过程中，可出现部分工种窝工现象；容易出现各工种之间工作量的不平衡，造成忙闲不均等现象。适用：工作面较长、每班进刀数较少、顶板条件较好、采煤队管理水平较高的机采和综采工作面。,主讲：林世豪,2）、分段作业,特点：除采煤机司机、机电、泵站、钻眼爆破和作缺口工等与工作面长度无关的专职工种外，将采支工组成若干工作小组，每组23人，按工作面长度分为几段，各工作小组在本段内完成采煤过程中除落煤外的各项工作。据工作难易程度和工作量的大小，每段的长度1520m。优点：各段劳动强度比较均衡；能实现“三定”，易保证工作面的工程质量；工人每天固定在某段工作便于掌握该段的顶板变化规律，可进行及时预防处理，有利于工作面的安全生产；能够培养一职多能，整体能力强的职工队伍。,主讲：林世豪,缺点：采煤机进入该段时，工人工作量比较集中，易出现工作时间内的忙闲不均；当工作面长度过长时，占用人员较多，可造成窝工现象；当煤层局部发生变化时，该段工作量显著增大，而处理人员较少，将影响整个工作面采煤工作顺利进行。适用：工作面长度较短、顶板条件较差、班进多循环的作业条件，在单体支护工作面应用比较广泛。,主讲：林世豪,3）、分段接力追机作业,特点：工作面除少数专业工种外，采支工每23人为一小组，工作面共计67小组，每小组一次负责1015m范围内的采、支工作。完成一段工作后，再追机进行另一段的采煤工作。形成几个小组轮流接力前进的工作过程。,主讲：林世豪,优点：避免了在工作时间内出现忙闲不均的现象，可充分利用工时；遇到突发事件，可集中人员进行处理。缺点：工人工作地点不固定，不利于工作面的质量管理；回采准备不充分，工作面生产管理难度较大。适用：用于工作面长度较大、顶板条件较好、出勤人员较少的机采或炮采工作面。,主讲：林世豪,4）、分段综合作业,特点：将工作面分为34个大段，每段配备68名工人为一个工作小组，负责该段内采煤工序的各项工作。各工作组由组长负责进行适当分工，可采用组内追机或分段作业，组内还可以进行协调管理，相互帮助，有利于工作面的安全生产管理。,主讲：林世豪,优点：能较好地发挥工人的基本特长，是一种比较合理的劳动组织形式。在工作组内相互协调配合，有利于工作面的生产管理。适用：工作面长度较短、顶板条件较差、班进多循环的作业条件，在单体支护的采煤工作面应用比较广泛。,主讲：林世豪,任务二采煤工作面循环作业图表编制,主讲：林世豪,采煤工作面循环作业图表是工作面作业规程的主要内容。它主要包括：工作面的循环作业图、劳动组织表、技术经济指标表和工作面布置图四部分。,相关知识,主讲：林世豪,主讲：林世豪,主讲：林世豪,主讲：林世豪,主讲：林世豪,主讲：林世豪,1、循环作业图,循环作业图是用来表示采煤工作面各工序在时间上和空间上的相互关系。循环作业图以时间为横坐标