第二章长壁垮落采煤法采煤工艺.ppt

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，称采煤工艺。三种工艺方式爆破采煤工艺方式（炮采工艺方式）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,第二章长壁垮落采煤法采煤工艺,1、炮采爆破落煤，爆破及人工装煤，机械化运煤，单体柱支护。2、普采采煤机落煤，机械及人工装煤，机械化运煤，单体柱支护。3、综采采煤机落煤，机械装煤，机械化运煤，液压支架支护。,第二章长壁垮落采煤法采煤工艺,国有重点煤矿约587处2000年，国有重点煤矿机械化程度74.43%我国于1973年引入综合机械化采煤设备2000年，国有重点煤矿综合机械化程度56.78%,机械化程度,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、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,第一节爆破采煤回采工艺,一、爆破落煤,工序：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。（一）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。,包括炮眼排列、角度、深度、装药量、一次起爆的炮眼数量及爆破的次序等。1、炮眼排数: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,（二）钻眼爆破参数,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,2、炮眼角度,平面上与煤壁的水平夹角一般为5080。为不崩倒支架，煤软时取大值，煤层硬时取小值。剖面上仰角顶板稳定时=510顶板不稳定时=0俯角1020,2、炮眼角度,煤层的硬度每次进度顶梁长度而定一般为12m每茬炮工作面进度0.8、1.0、1.2m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。,3、炮眼的深度,炸药与装药量：炸药煤矿许用炸药装药量一般为：150600g雷管煤矿许用电雷管毫秒延期电雷管,4、装药量,联线：用串联法联线6、一次起爆的炮眼数量视顶板稳定性、输送机能否启动及运输能力、工作面安全情况确定每次起爆炮眼数目。顶板稳定时，可同时起爆数十个炮眼；顶不稳，每次只能起爆几个炮眼。7、爆破的次序一般是底眼，腰眼，顶眼,5、联线,毫秒爆破,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）。130ms内全部起爆，避免延期引爆瓦斯。,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,应用毫秒爆破的安全技术措施,1）装药使用与矿井瓦斯等级相适应的矿用许可炸药，使用合格的煤矿毫秒雷管，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、同一发火参数的毫秒雷管不得混用。,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。应用水炮泥。严禁裸露煤爆破。要有足够的封泥长度。,爆破的有关规定,1、爆破装煤可装煤3040%2、人工装煤余下的多数由人工装大铁锹,二、装煤与运煤,3、机械装煤刮板输送机的铲煤板,北宿矿刮板输送机封底，铲煤板调小角度加档煤板炮采铲装,装煤装煤劳动量大，尽可能爆破装煤。安全先支护，后装煤先敲帮问顶，清除危石处理拒爆炮（瞎炮）在距拒爆炮0.3m以外另打平行新炮眼，重装药。,4、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。,SGW-40或SGW-44型可弯曲刮板输送机功率有加大的趋势,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。,5、推移输送机,推移输送机时，应从工作面一端向另一端依次推移,1、炮采工作面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,三、炮采工作面支护和采空区处理,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,控顶排数和控顶距,控顶距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。,2、单体支架布置,视顶板情况分：点柱棚子我国煤矿采场多用棚子支护,1）带帽点柱,帽厚50100mm，长0.3m矩形布置三角形布置,2）棚子的正倒悬臂布置,正悬臂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,3）棚子的倒悬臂布置,倒悬臂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，回柱安全顶梁折断,炮采工作面多采用齐梁齐柱布置方式,4）炮采工作面齐梁齐柱布置,5）炮采工作面各种特种支护形式,丛柱、密集、木垛、斜撑,处理采空区方法：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。,3、采空区处理,特种支护丛柱、密集、木垛、斜撑,加强放顶处对顶板的支撑，回柱前在放顶排处另外架设的支架,回柱由下向上由采空区侧向煤壁侧（由里向外）近水平煤层回柱可以分段,炮采工作面机械化水平低人工劳动强度大（装煤、支柱）产量和效率低但对地质条件适应性强,4、炮采工艺的特点,普采工艺方式用机械化方法破煤、装煤、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,第二节普采工艺方式,一、普采工艺过程实例,1MDY-150采煤机；2SGB-630/150可弯曲刮板输送机；3DZ-22单体液压支柱；4HDJA-1000铰接顶梁5推移输送机千斤顶；6运输平巷中的输送机。,某矿普采面主要设备,DY150采煤机,控顶排数（三、四排）,人工爆破开切口（机窝）上切口610m下切口23m切口宽23m下缺口有可能不开：刮板输送机机头伸入巷道中双滚筒采煤机能自开缺口,人工开切口,直接推入法进刀方式,直接推入法用的少，容易损坏采煤机与刮板输送机,二、普采工作面单滚筒采煤机工作方式,（一）滚筒的位置和旋转方向1.位置：一般位于机体靠近输送机平巷一端。2.旋转方向左工作面面向回风平巷煤壁左右工作面面向回风平巷煤壁右单滚筒：左旋右面左旋逆时针右旋左面右旋顺时针优点：上行割顶煤，煤反力方向合理，顶板不震动，煤块不打司机。下行割底煤，煤反力方向合理，底板不震动，煤块不打采机。,（二）采煤机的割煤方式,采煤机割煤方式：割煤与其他工序的合理配合。1、双向割煤，往返一刀。煤层厚度大于滚筒直径。A上行割顶煤，下行割底煤。B下行割顶煤，上行割底煤。（倾角大）上下端头要打缺口。该方式适用中厚煤层单滚筒采煤机。,单向割煤方式单滚筒采煤机，滚筒直径小于采高割顶煤挂顶梁割底煤，清理浮煤推移输送机（滞后采煤机1015m）采煤机往返一次进一刀煤壁推进了一个截深问题：顶板,2、“”字形割煤、往返一刀,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,单滚筒采煤机“”字形割煤方式,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,3、单向割煤往返一刀,1）过程为：采煤机自工作面下(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。,3、单向割煤往返一刀,2）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。,4、双向割煤方式,上行：割煤，挂梁，推移输送机，支柱下行：割煤，挂梁，推移输送机，支柱上行、下行往返一次进两刀适用条件：薄煤层1.3米以下，直径接近采高。双滚筒采煤机下节叙述。,进刀采煤机滚筒向垂直于煤壁方向推进，进入下一截深的切割作业。（切入煤壁）进刀方式的实质采煤机运行与推移输送机的关系。有三种：直接推入法端部斜切进刀中部斜切进刀,（三）单滚筒采煤机的进刀方式,1、直接推入法,直接推入法用的少，容易损坏采煤机与刮板输送机缺点：开缺口费时、费力、费料、效率不好、推溜困难。,2、端头斜切进刀,割三角煤进刀缺点：1）1520米范围内支护费力。2）进刀与移机头、端头支护相互干扰。留三角煤进刀优点：1）支护省力2）进刀与移机头、端头支护互不干扰，平行作业，不等待。,1）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)进刀与移机头干扰割三角,(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。,2）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,(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。,3、自行进刀“”字形,中部斜切进刀有利于端头作业和顶板维护但为单向割煤,三、普采工作面单体支架,（一）支架布置方式1、齐梁直线柱布置绞接顶梁梁端在煤壁方向相齐，支柱成直线。1）梁长等于截深割一刀全部挂梁、支柱，简单，容易管理截深为0.8m或1m。多用正悬臂每刀都挂梁移柱，移柱频繁。,2）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，少用移溜后，在割煤之前，对机道的保护比短梁好。,高档普采工作面支护,普采工作面支护,2、错梁直线柱布置,特点：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，两刀增加一排控顶距。优点：1）支护及时；2）每班工作量少且平衡；3）行人、运料方便；4）切顶线处支柱不易被埋。缺点：切顶不利侧悬梁易损坏。,端头平巷与工作面的交会处，控顶面积大，设备大且多，人员集中，进出口。1、端头支护要求：1）要有足够的支护强度；2）支架的跨度要大；3）保证机头、机尾的快速移置。,（二）普采工作面端头支护,2、端头支护的种类,双钩双楔梁四对八梁四对八梁，十字绞接顶梁要保证支护质量，初撑力,双钩双楔梁,4输送机;6木垛;7双钩双楔梁;8绞车,3m,端头支护，四对八梁,2抬棚长梁;4输送机,端头四对八梁,端头支护，抬棚长梁，十字绞接顶梁,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;,端头十字绞接顶梁,四、普采面工艺参数分析,1、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kPa；Rt支柱额定工作阻力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。,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：0.8m、1.0m、1.2m。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,2、缺口尺寸：,长度：上缺口610米下缺口34米宽度：B=0.8或1.0米时，为23BB=0.5或0.6米时3BB截深,3、斜切段长度,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。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。见表32,五、普采面的设备配套,(一)中厚煤层普采设备(见表3-3、3-4)(二)普采面设备横向配套尺寸1、机道宽度(D)：前排柱中心线至煤壁的距离。2、无立柱空间宽度(R)：机道宽度加截深。,R=D+B=F+G+J+V+Z+x+d/2+B式中：B采煤机滚筒截深，mmd单体液压支柱缸体直径，mm一般Z=50150mm；x=50150mm；,(三)端面距(T)的确定,当设备型号确定后，T值大小取决于顶梁长度、截深、单体支架的结构形式及尺寸。1、正悬臂支架端面距为：T=D-l1l1支架前探梁长度2、倒悬臂支架端面距为：1)可以挂一棵无立柱顶梁T=D-l1-LL顶梁长度；2)可以挂一棵无立柱顶梁T=D-l1,活动短梁,当端面距较大而又挂不上一棵无立柱顶梁时，则可挂上一棵短梁，割完下一刀煤挂上顶梁后，短梁又可取下，重新挂到新的梁端。,(四)普采设备的最新发展,1、双滚筒采煤机，不必人工爆破开缺口，顶底煤一刀下来，采煤机自开缺口，机道上方顶板支护及时。2、封底式双速侧卸式刮板运输机对应的优点减阻、防下滑、启动大、少开缺口。3、型长刚梁每架是个整体一梁两柱两架一组实现迈步。4、平巷布置转载机和可伸缩胶带机。,作业：,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？3.画出面向单滚筒采煤机或煤壁的滚筒位置及旋转方向4.试述下列4种采煤机工作方式的优缺点1）双向割煤往返一刀直接推入进刀2）割三角煤斜切进刀3）双向割煤往返一刀留三角煤斜切进刀4）“”字型割煤、往返一刀自行进刀,第三节综合机械化采煤工艺,综合机械化采煤工艺方式采煤工作面破煤、装煤、运煤、支护和处理采空区全部实现机械化的采煤工艺。工作面设备：采煤机、自移式液压支架，刮板输送机平巷设备：转载机，破碎机，可伸缩胶带机液压系统：乳化液泵站，乳化液混溶箱，进回液主管路控制系统：控制台，声光信号，扩音电话及线路供水系统：冷却水，喷雾泵，水箱，管路供电系统：高压供电线路，开关，移动变电站，配电开关，线路其它：照明，绞车、水泵,综采工作面,综采工作面,自移式液压支架,自移式液压支架,自移式液压支架,自移式液压支架,自移式液压支架,自移式液压支架,双滚筒采煤机,可弯曲刮板输送机,乳化液泵站及混溶箱箱,综采装备的发展,1、探索阶段（19601977）自已研制2、引进、吸收、消化阶段（19741980）1974年引进综采设备近50套，英国、联邦德国、波兰、苏联，首次引进和投入。1978年引进综采设备100套，英、德、日、法3、研制、发展阶段1990年底，在籍469套，国产307套，65.5%,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可伸缩胶带输送机；8配电箱；9移动变电站；10设备列车；11泵站；12喷雾泵站；13绞车；14集中控制台,综采工艺方式示例,设备及布置,一、综采面双滚筒采煤工作方式,（一）滚筒的转向和位置1、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。2、位置：1）前顶后底右顺左逆常用。操作安全，煤尘少，装煤效果好。,3）前底后顶（课后思考）特殊型号薄煤层采煤机4）前底后顶右顺左逆过构造、后滚筒过后，马上稳架，防止碎矸垮落,2）前底后顶右逆左顺中部夹矸易破碎,1、单向割煤，往返一次进一刀。工作面中间或端部进刀装煤效果差：割煤移架（滞后采煤机23架支架）反向清理浮煤推移输送机（滞后采煤机1015m）适用条件：顶板稳定性差；煤层倾角大，不能自上而下移架；双滚筒不能一次采全高，煤层厚，贴顶煤；煤机装煤效果差，需单独按排装煤行程煤尘大，回风端不能移架作业；,（二）综采面双滚筒采煤机的割煤方式,2、双向割煤，往返一次进二刀工作面端部斜切进刀上行割煤移架（滞后采煤机23架支架）推移输送机（滞后采煤机1015m）下行割煤移架（滞后采煤机23架支架）推移输送机（滞后采煤机1015m）适用条件：煤层稳定，倾角较缓，常用,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：不留三角煤端部斜切进刀留三角煤端部斜切进刀中部斜切进刀我国主要用斜切进刀方式,（三）综采面采煤机进刀方式,1、不留三角煤端部斜切进刀,特点：往返一次割两刀，采煤机需等待移机头,过程：,2、留三角煤端部斜切进刀,特点：往返一次割一刀斜切不折返，不等待移架，空牵引，移架跟不上,过程：,3、中部斜切进刀,过程：,特点:往返一次割一刀，斜切不折返，不等待，简化了进刀工序，空间和时间的配合较好，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,斜切进刀比较,不留三角煤端部斜切进刀采煤机端头停机转向两次，双向割煤，多用留三角煤端部斜切进刀采煤机端头停机转向一次，单向割煤移机头、机尾与清浮煤平行作业适用于工作面短，煤层倾角大，装煤效率低中部斜切进刀有利于工作面端头管理、上下平巷维护，单向割煤适用于工作面短，煤层倾角大，装煤效率低，端头维护困难,（一）移架方式单架依次顺序式分组交错式成组整体顺序式,二、综采面液压支架的移架方式,支架沿采煤机牵引方向依次顺序逐架前移，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，移架速度慢，用的较多。,1、液压支架单架依次顺序式移架,2、液压支架分组交错式移架,将相邻的23支架分为一组，组内的支架间隔交错前移，相邻组间沿采煤机牵引方向顺序前移，组间的一部分支架可以平行前移。,移架快，移架质量不易保证，要求顶板较稳定,3、液压支架成组整体顺序式移架,支架分组，每组23架。组内联动，整体移架，组间顺序前移。移架快，质量不易保证，适应要求顶底板条件好。采煤机快速牵引割煤（交流电牵引大功率采煤机）,（二）移架方式对移架速度的影响,移架速度，m/min国外先进的单架移架速度45秒因素：泵站流量阀组和管路的乳化液通过能力操作水平移架方式顶板的稳定性（移架卸载）,一次移多架Vz=N3lz/(te+Ntd)一次移单架Vz=lz/(te+td)说明一次移多架比一次移一架在供液量相等的条件下，移架速度加快。可适应采煤机快速行走，加大产量。实测表明，移架中操作调整时间约占移架时间的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。,乳化液泵站及混溶箱箱,MRB200/31.5200L/min，31.5MPa,（三）移架方式对顶板管理的影响,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，适用于稳定性差的顶板。即使顶板好，同时移架数不宜大于3架，依以下具体情况考虑移架方式：,1、依次顺序移架。,沿工作面支架工作阻力分布如图3-29所示,2、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。3、单向、双向移架，对顶板管理效果影响很大。4、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。5、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。,割煤、移架、推移输送机的配合方式割煤后，按推移输送机与移架的先后关系，分：1、及时支护方式割煤移架推溜工作空间大，行人，通风，运料有利，及时支护顶板，但控顶宽度大。适用直接顶不好，老顶周期压不大。,三、综采工作面工序配合方式,为此，有的综采设备，其支架和输送机采用插底式和半插底式配合方式，如图332所示。,割煤移溜移架，工作空间小，行人，通风，运料不利，滞后支护顶板，但控顶宽度小。适用：周期压力大及直接顶稳定。两者由设备结构及尺寸决定，使用时不能改动,2、滞后支护方式,（一）端头支护方式1、单体支柱加长钢梁组成的迈步抬棚适应性强，利于排头支架的稳定，但支设麻烦、费工费时。,四、综采工作面端头作业,2、自移式端头支架移架速度快，对平巷适应性差。,3、用工作面液压支架支护端头,适用于煤层倾角较小的工作面。,（二）综采面平巷相对的位置与端头作业,综采面平巷布置应有利于：运输设备运转和维护采煤机自开缺口人员进出材料运进为端头顶板支护创造良好条件。移动变电站布置在工作面一侧，皮带运输机应在远离工作面一侧，应采用斜顶梯形断面，支护用可缩支架或锚杆。,335为一个综采面下端头剖面图。平巷卧底掘进、工作面输送机机头与机槽坡度一致，机头与转载机机尾有合理搭接高度，为输送机提供了良好运转条件。当采煤机牵引至终点位置时，其滚筒正好割至Dm和Am点，端部无须开人工切口。平巷下帮有足够宽度供人员通过。可见综采回平巷卧底掘进有利于端头管理。,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936补救措施：下卧转载机机尾，减少机头抬高量；随工作面推进，超前下卧平巷底煤。,设备几何尺寸配套设备生产能力配套（一）综采设备的尺寸配套关系采煤机的采高与煤厚采煤机与液压支架高度采高与液压支架高度支架的最小支撑高度与滚筒直径采煤机的截深与液压支架步距,五、综采设备的配套参数,综采工作面的设备配套,Mm=A-A3/2+LSinm+D/2Mm采煤机的最大采高，m；m摇臂向上的最大摆角，度；A机身高度；A1-机槽高；A2底托架高度；A3机体厚度；E-过煤高度A=A1+A2+A3L摇臂长度，m；D滚筒直径，m。采煤机的最大与最小采高之比应在1.62.0,1、采煤机的几何尺寸,Hmax=MmS1+hHmin=MminS2aHmax，Hmin支架的最大与最小支撑高度S1，S2液压支架在前后柱处的顶板下沉量h支架支撑高度的富裕系数，一般取200mma支架卸载高度；一般取50mm支得起，卸得掉,2、液压支架高度与采高的关系,3、支架的最小支撑高度Hmin与滚筒直径D的关系Hmin=DS2a4、支架最小高度与采煤机机面高度Y=Hmin-(A+)200mm式中:顶梁厚度A=A1+A2+A3煤层在最小厚度时，采煤机和液压支架均能工作,5、采煤机的两滚筒直径之和要大于最大采高,采煤机的下切量：割入底板的深度,6、采煤机的下切量,X为负值，表示割至机槽底面以下。X=150300mm底鼓、浮煤垫起输送机、底板起伏不平，保证割至底板。,底托架过煤高度不小于500mm。大块的问题。8、摇臂升角既不能大，也不能小。,7、底托架过煤高度,9、液压支架的架间距与中部溜槽的长度相等。一般为1.5m，保证每节溜槽有推移千斤顶,（二）综采设备的横向配套尺寸,采煤机的截深与液压支架步距相等。人行道宽度：M700mm端面距：T=150300mm移架千斤顶的行程比采煤机截深大100200mm,原则：从工作面往外生产能力要加大1、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。采煤机的实际生产能力Qc=60VcSMK10-3,（三）综采面设备的选择与生产能力配套,采煤机的实际生产能力,Qc=60VcSMK10-3Qc采煤机的生产能力，t/h；Vc采煤机的实际牵引速度，34m/min；S截深，m；M采高，m；煤的容重，kg/m3；K工作面采出率，（%）。,原则：与采煤机尺寸配套、机槽强度与煤机重量配套、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。输送机运输能力：Qy=（1.11.15）Qc采煤机牵引速度Vc：Qc采煤机的生产能力，t/h；B截深，m；M采高，m；煤的容重，kg/m3；K工作面采出率，（%）C工作面采出率，C=0.950.97,2、输送机的选型与生产能力,国内外刮板输送机发展趋势,大运量2000t/h3500t/h功率大于1000kW长运距380m400m高强度，长寿命，高可靠性,3、移架方式与综采面生产能力相适应。,液压支架的移架速度要大于采煤机的实际牵引速度，设备定型后，液压支架的移架速度一定，可通过合理选择移架方式适应顶板及综采面生产能力。,5、综采面生产能力要和供风量一致。,4、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。,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？,第四节薄煤层工作面机采工艺特点,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。,一、薄煤层机采工艺特点,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。,（二）刨煤机采煤工艺特点,BH38/2400型刨煤机,二、大采高一次采全厚综采工艺特点,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，,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,3、采煤工艺特点：,1）支架歪斜、扭转甚至倒架相应措施：将底板割平。把煤壁采直，并防止输送机下滑，使支架垂直煤壁前移，并严格控制支架高度和采高。移架时，顶梁不脱离顶板，发现小的歪斜时，立即调整，以防进一步恶化。工作面出现断层等地质构造时，也要制定相应技术措施，保证工作面的工程质。,2）容易出现煤壁大面积片帮采取下列特殊措施：改变工作而推进方向。用木锚杆或薄壁钢管锚杆加固煤帮。用聚氨酯或其他化学树脂固结煤壁，增加煤体强度。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。,三、大倾角机采面的工艺特点,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输送机机头与转载机机尾搭接不当，导致浮煤进入底槽,2）防止输送机下滑的措施,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，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（尾）。不能同时松开机头机尾的锚固装置，完后立即锚固。必要时在在机头（尾）底梁上加强锚固。18时，要设防滑千斤顶。图3-44,2、液压支架的防倒防滑,1）倾角加大后的问题垮落岩石沿底板下冲作用。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，增设防滑装置。,3、采煤机的防滑,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。,四、综采面调斜和旋转工艺,（一）调斜目的：适应煤层等高线变化开切眼停采线45时叫调斜45时叫旋转,权台矿调斜4次推进长度1400m480m，400m，380m，320m,（二）综采面调斜和旋转工艺过程,1、确定调斜方案2、工作面调斜方法1)实中心调斜旋转中心位于机头(尾)，称为实心旋转。工艺过程：采煤机割完调斜前最后一刀时，旋转中心O1点停移输送机，另一端移够一个截深，将输送机调成一直线割煤，每刀都是一个小三角。,B采煤机截深；L工作面面长。,优点：调斜不损坏设备，工艺简单，调斜范围较小。问题：顶板反复支撑，O1处顶板和煤壁管理困难。措施：煤壁预先加固打木锚杆。适用：顶板稳定，调斜角度小的工作面。,2）虚中心调斜,旋转中心位于工作面以外称为虚心旋转。工艺过程：工作面两端都有一个前移量把调斜角分成若干个小角，采煤机割过一组通（长）刀和短刀后工作面转过角，完成了一个调斜循环。,“长刀”即工作面全长割煤。“短刀”即采煤机割煤距离小于工作面长。首先确定中心端前移量S及每调斜循环的割煤刀数n。S即图中AB段，可根据顶板稳定性、调斜角度、工作面长度L、支架及输送机性能以及每调斜循环的角度等因素确定。一般每调斜循环至少要割一通刀煤，即,S=nfBB截深；f每次调斜循环（转）截割的通刀（长刀）数n调斜一个角所需的调斜循环数。,每调斜循环刀数确定的方法1）按相邻两刀煤的错距应大于输送机最小弯曲段长度Y来确定：,L工作面长度；l1，l2刮板输送机机头机尾长度；Y刮板输送机最小弯曲段长度。截深0.6m为15m，截深0.8m为20m，截深1.0m为25m。,2）每调斜循环角小于1.5的要求，确定输送机上拐点的最小间距（Smin)为：,每调斜循环工作面的调斜角：,三节溜槽允许的调斜角,采煤机调斜法,采煤机调斜法,（1）合理选择旋转中心位置，平巷折线段要有合理长度。（2）不能过大，过大易损设备，一般11.5。(3)要严格掌握进度，巷道中要标出。(4)保证煤壁、输送机和支架在直条线上。(5)防止输送机上窜下滑。(6)最好以输送机机头为中心，旋转机尾。,3、工作面调斜和旋转开采时应注意的问题,我国三种工艺方式并存：由于地质条件和煤层赋存条件的复杂性及技术装备的多层次性。综采是发展方向高产、高效、安全、劳动条件好和劳动强度小。设备价格高，初期投资大，受地质条件限制大。,第五节采煤工艺方式的选择,一、适于采用综采工艺的条件,表35优先装备综采的条件,二、适用于普采工艺的条件,普采的设备的价格约为综采设备价格的1/4，产量约为1/3。凡适宜普采条件的国营重点煤矿都应采用普采。是我国中小型矿井发展采煤机械化的重点。,三、炮采工艺的主要特点,炮采工艺技术装备投资少，适应性强，操作技术容易掌握，生产技术管理比较简单，机械化水平低，人工劳动强度大，效率低，但对地质条件适应性强，是我国目前采用仍然较多的一种采煤工艺。,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；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；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。,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；,（一）采煤工作面过断层,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。,2、若断层落差大于二者之差,工作面遇断层,普采工作面避开炮采工作面避开走向断层断层走向与煤层走向平行倾向断层断层走向与煤层走向垂直斜交断层开中巷重开切眼搬家,3、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,（二）综采面过其他地质构造,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。（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。,综采面通过旧巷道,综采设备多，尺寸大，重量大，（采煤机812吨，重的液压支架达17吨），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,二、综采工作面搬迁和安装,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。,金属网加木板梁,金属网加钢丝绳,金属网加钢丝绳加锚杆,三种方法操作过程,1）距停采线1015m时，随工作面推进铺双层金属顶网，直到停采线，我金属网搭接0.3米的鱼鳞状。2）在距停采线68m时，铺设木板或钢丝绳。3）距停采线23m时，只推输送机不移架，架设木棚，护好灯壁，留出拆架通道，工作面割到停采线时将工作面割直。,2、综采设备的拆除方法,1)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,（1）后退式从运输巷拆到回风巷，上端头处刷大，挑高，并牢固支护好。架设吊架挖装卸地槽（2）前进式从回风平巷拆至运输平巷当平巷中铺有轨道,2)液压支架拆除法,（二）综采工作面的安装,1、开切眼断面的扩大及支护形式一次扩巷：适用顶板稳定，压力小。边扩边安：适用顶碎，压力大。出现窝工、安装速度低。支护：走向棚加铺顶网或锚杆加顶网。,2、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,3、综采设备运进工作面的方法,1）用绞车直接拖入工作面，底板软时，铺轨道，轨道上铺滑板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该法简单易行，国内多用。,用绞车拖运支架,a：输送机滑板b：轨道滑板1、2、3小绞车,2）用工作面输送机将支架运入工作面该法需用的设备少，导向可靠，转向容易，安装速度快。3）用单轨吊将综采设备运入工作面该法速度快，效率高。但装顶板轨道比较麻烦。,4、综采工作面的运入安装顺序,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,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）支架安装顺序（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,（2）后退式安装开切眼一次掘好，支架由里向外安装该方式用于顶板条件好，安装时间短的轻型支架。,开机率采煤机实际运转的时间占可利用的采煤作业时间的百分比。1、日开机率2、采煤班开机率,第七节采煤工作面工艺设计一、确定采煤机工作面开机的率,T全日，1440minT2采煤作业时间（去掉准备时间和走路时间后的时间）t1纯割煤时间；t2跑空刀时间；t3进刀时间；,3、提高开机率的途径：,1）提高工作面的检修速度和质量；2）提高生产系统的可靠性；3）缩短端头作业时间；4）提高操作和维修水平；5）加强组织管理；6）合理确定工作面参数。,单向割煤往返一刀，割一刀煤决时间td为：,二、机采工作面的生产能力,双向割煤往返两刀，割煤决时间td为：,L：工作面长度，m；l：工作面端部斜切进刀长度，m；vc:：采煤机割煤时牵引速度，m/min；Vk:：采煤机空返或割底煤牵引速度，n/min；t3：进刀时间；,机采面日产能力Qr为：,式中：N每日割煤刀数；K采煤机开机率，%其余符号同前，当双向割煤时，视仍可用该项式计算日产量。,要考虑井型、采区和工作面工作面年进度（m/a