采煤机司机技术初训2008.2.16.ppt

采煤机司机技术培训,徐矿集团安全监察部,张宝泰,各位同仁上午好！,第一讲采煤工艺,第一节概述采煤工艺的概念：采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间、空间上的相互配合叫采煤工艺，也叫回采工艺。我国目前普遍使用的长壁采煤工艺有四种。1爆破采煤工艺。用爆破方法破煤装煤、人工装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺叫爆破采煤工艺(简称炮采工艺)。,2普通机械化采煤工艺。用机械方法破煤和装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺叫普通机械化采煤工艺(简称普采工艺)。3综合机械化采煤工艺。用机械方法破煤和装煤、输送机运煤和液压支架支护的采煤工艺叫综合机械化采煤工艺(简称综采工艺)。4水力采煤工艺。利用水力或水力机械开采和水力或机械运输提升的水力机械化采煤技术叫水力采煤工艺(简称水采工艺)。,第二节采煤工艺的工序组成,在采煤工作面进行煤炭生产的采煤工艺由五个主要工序组成。1破煤。是将煤炭从工作面煤壁上采落下来的工序。2装煤。是将采落下来的煤炭装入工作面刮板输送机(或溜槽)内的工序。,3运煤。是把装入到刮板输送机(或溜槽)里的煤炭运出工作面的工序。4支护。是将破煤后暴露的工作面顶板空间，用支护材料或设备支护的工序。5采空区处理。在全部垮落法控制顶板的工作面，采空区处理是回柱放顶(或移架)工序；在全部充填法控制顶板的工作面，采空区处理是回柱充填的工序。,第三节炮采工艺过程,炮采工艺除运煤的工序实现了机械化外，其余工序全部是由人工来操作，其具体工艺过程是：1破煤。由打眼、装填炸药、封堵炮眼和放炮等工序完成。2装煤。装煤方式有人工装煤、爆破装煤和半机械化装煤等。人工装煤劳动强度大，效率低，是炮采工艺的最大缺点。,爆破装煤是利用放炮时的爆破力，将煤炭自动抛入刮板输送机内，以减轻工人体力劳动，但它只能自动装入部分煤炭，剩余的煤炭仍然需要人力装入到刮板输送机内。至于半机械化装煤是用攉煤机装煤，仍由人力掌握攉煤大铁锹，由刮板输送机的刮板链牵引攉煤，没有解决装煤的机械化问题。3运煤。由工作面刮板输送机来完成。,4支护与回柱放顶的工序也是全部由人工操作来完成。5采空区处理：全部垮落法、部分充填法、缓慢下沉法、煤柱支撑法、强迫冒落法、全部充填法。,一般炮采工作面的装备有，钻眼工具用煤电钻、麻花钻杆与合金钻头；运煤设备一般使用轻型刮板输送机；支护用坑木支设点柱或木棚、摩擦式金属支柱与金属铰接顶梁或炮采单体液压支柱与金属铰接顶梁配套的支架支撑顶板。回柱用简单的回柱机具或配备回柱绞车。,一般炮采工作面的装备有，钻眼工具用煤电钻、麻花钻杆与合金钻头；运煤设备一般使用轻型刮板输送机；支护用坑木支设点柱或木棚、摩擦式金属支柱与金属铰接顶梁或炮采单体液压支柱与金属铰接顶梁配套的支架支撑顶板。回柱用简单的回柱机具或配备回柱绞车。,长壁炮采工艺流程,打眼-装药-连线-放炮-挂梁-打水平楔-穿顶-支设临时支柱-攉煤-移溜-支设正规支柱-回柱放顶。,第四节炮采工艺的优缺点,炮采的优点是，适应性较强，各种条件的采煤工作面均可适用；所需设备少，初期投资小。其缺点有，采、支、回柱与放顶作业不够安全，顶板事故多，产量及效率低，工人劳动强度大等。,第五节炮采工艺的发展,爆破落煤工艺的发展过程，也是回采工作面技术和装备不断革新的过程，即由人工手锤打眼、风镐落煤转变为煤电钻打眼；由轻型输送机发展到SGWD型、SGW型等可弯曲输送机；由木材支护发展到摩擦式金属支柱、金属铰接顶梁、单体液压支柱和切顶支柱；由单一硝铵炸药和瞬发电雷管发展到多种炸药、毫秒电雷管，在发展多种爆破技术同时，不断改进爆破工作面的相应装备，如发展高性能的发爆器，从一次发爆30发，逐步发展到200发；增大工作面输送机的电机及其传动装置的功率，从11,kW发展到40kW,加强了溜槽连接强度，以及垂直、水平方向弯曲的可靠性能，溜槽宽度从300mm发展到630mm，加大了运输量，并且还改善了爆破装煤的辅助装置，从而研制成能适应不同条件的输送机系列，用以增大爆破装煤、运煤能力；此外还研制了适于不同煤层及其顶板性质的各种系列的金属支柱、防炮崩液压支柱及其配套的各种系列的金属顶梁，从而改善了爆破采煤工作面的顶板支护状况，这些不断更新的技术装备有力地推进了爆破采煤工艺的不断进步，使煤采工作面生产能力日益提高。,第六节炮采工艺的分类,1、薄煤层炮采机装工艺2、薄煤层气垛支护炮采工艺3、悬（滑）移顶梁支护炮采工艺4、放顶煤炮采工艺5、软性支架炮采工艺6、普通炮采工艺7、无支护炮采工艺,滑移支架示意图,第七节普采工艺,我国普采工艺始于60年代初期，用单滚筒采煤机破煤和装煤。用中型可弯曲刮板输送机运煤。用可缩性的摩擦式金属支柱，和金属铰接顶梁配套支撑顶板，虽然还有人工开切口、扫机道、支护与回柱等工序，但与炮采相比普采的采煤技术有很大的进步，初步实现了破煤与装煤两大工序的机械化，减轻了工人的笨重体力劳动，工作面的单产和工效均比炮采提高一倍以上。,到70年代中期，由于大功率双滚筒采煤机、重型可弯曲刮板输送机以及性能可靠的单体液压支柱的相继出现，使普采机械化的技术装备水平有了进一步的提高。虽然支护与回柱仍然是手工操作，但开切口与清扫机道浮煤两个工序也实现了机械化作业。从而进一步减轻了工人的体力劳动，提高了生产水平，改善了安全条件。这种新型的普采叫过高档普采。,第八节普采工艺装备,普采工作面的技术装备主要是，破煤与装煤的设备为滚筒采煤机或刨煤机，运输设备为可弯曲刮板输送机、胶带输送机，支护用的单体支柱为摩擦式金属支柱或单体液压支柱及铰接顶梁。,第九节高档普采工艺（滚筒采煤机）,1、落煤采用煤机割煤，一般情况下上滚割顶煤，下滚筒割底煤。工艺过程：工作面SGZ-630刮板输送机的两端采用煤机自开缺口，割三角煤端部斜切进刀方式，其进刀过程如下：（1）采煤机割至工作面端头时，其后（1520m未推到煤壁）的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身处尚留有一段下部煤；（2）调换滚筒位置，前滚筒下降、后滚筒上升并沿输送机弯曲段反向割入煤壁，直至输送机直线段为止，然后将输送机移直，滚筒切入煤壁；,3）推移工作面运输机弯曲段及机头或机尾将运输机推直；（4）再调换两个滚筒上下位置，重新返回割煤至输送机机头处；（5）将三角煤割掉，煤壁割直后，再次调换上下滚筒，返程正常割煤，完成端部斜切进刀全过程，然后滞后煤机一定距离，推移输送机进行下一刀的割煤。,（二）装煤：采用采煤机滚筒和刮板输送机铲煤板联合装煤，人工清理浮煤；上下缺口采用爆破装煤和人工装煤相结合。（三）运煤：1、工作面运输方式：采用SGZ-630/220型刮板运输机。2、顺槽运输方式：采用SGW-40T刮板运输机和SJ-800型胶带运输机。,（四）工作面支护：选用DZ22-30/100外注式单体液压支柱和HDJA-1200型金属铰接顶梁，加垫=300mm的铁鞋。特殊支护：双楔梁支护、木垛、倾斜架棚,（五）顶板管理顶板管理方法：采用一梁一柱，见四回一的支护方式，全部跨落法管理顶板。4、回料方式：（1）回料方式及顺序：工作面内达到最大控顶距时，进行分组分段人工回料。按照由下向上，先补后回的原则逐棚回料，回料分组拉茬距离不小于15m。回料拉茬应避开地质变化处，悬顶等地段。,（2）回料方法：工作面采用人工回柱，先将要回柱周围的柱子补液，再用卸载手把卸载要回的柱子，严禁用其他工具代替卸载手把卸载，梁销用尖头斧子退出。先回柱后回梁。每个回料现场组不少于2人，其中1人回料；1人观察周围顶板，并将回出的柱子及时打好全承载，梁子靠放整齐。回料周围15m范围内严禁有其他工序平行作业。回料现场挂好挡矸帘，挡矸帘使用大笆片，上下、前后搭茬均不小于200mm，挂牢挡严。回料现场组配齐不少于3块水平楔，并正规交替使用。工作面倾角大于25度的地段，必须使用长把工具（长度不小于1.0m）回柱。,第十节高档普采工艺流程,工艺流程：割煤倒悬臂梁挂梁（错梁直线柱支护）穿枇子笆片移溜支设临时支柱割煤正悬臂梁挂梁穿枇子笆片移溜临时支柱改正规支柱洒水防尘拆扶特殊支护挂挡矸帘回柱放顶（支设全承载）维护机械设备。,第十一节高档普采工艺分类,1、滚筒采煤机+单体液压（摩擦）支柱+梁子2、滚筒采煤机+悬移支架（滑移支架）3、滚筒采煤机+点柱4、刨煤机+单体液压支柱+梁子5、刨煤机+点柱6、截盘机+单体液压（摩擦）支柱+梁子,第十二节综采工艺,综合机械化采煤工艺。,一、概述,综采在回采工艺过程中的破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理等五大工序全部实现了机械化作业，是矿井生产的发展方向。综采工作面的技术装备有，大功率双滚筒采煤机(一般功率在200kW以上)，大功率高强度重型刮板输送机(功率在1000kW以上)，自移式液压支架及其他附属设备,综采工作面,综采支架,四柱护帮板支架,综放支架,刮板输送机,刮板输送机,转载机,滚筒采煤机,刨煤机,刨煤机,刨煤机,综采工艺中的破煤、装煤、运煤三个工序与普采基本一样，只不过是设备的功率大而强度高。综采突出的特点是使用自移式液压支架支护顶板，解决了支护与回柱放顶人工操作的问题，实现了支护与采空区处理的全部机械化。从而使顶板事故大为减少，工作面的年产量可达百万吨以上，有的可达1000万t左右。液压支架是现代化矿井中采煤工作面最先进的支护设备。一般由前梁、顶梁、立柱、底座、操纵阀及推移千斤顶等部件组成。,综采面段巷道布置的主要特点,1、断面尺寸较大（回风巷810平方米，进风巷12平方米以上）2、平巷掘进取直3、加大工作面推进长度,二、综采面的采煤和运输,1、采煤机的进刀方式：端部斜切法（两距约2530米的范围内）中部斜切法,2、割煤方式,（1）单向割煤（2）双向割煤,3、装煤方式,滚筒上螺旋叶片的螺旋方向必须与滚筒旋转方向相适应：对顺时针旋转的滚筒，螺旋叶片方向必须右旋,对逆时针旋转的滚筒，螺旋叶片方向必须左旋,（二）综采面运输,1、运输设备面上可弯曲刮板输送机平巷转载机可伸缩带式输送机采区煤仓2、运输方式刮板、胶带输送机,3、综采面运输的一般要求,（1）保持输送机的平直（2）保持足够的输送机的弯曲段长度（3）调整好刮板链的松紧度（4）推移输送机必须在其运转的情况下进行（5）防止输送机下滑（大倾角面）,三、综采面支护,1、顶板下沉量和下沉速度与割煤、移架间的关系采动影响阶段（主要是移架期间）直接顶活动强烈相对稳定阶段顶板的活动趋向稳定2、距煤壁不同距离处顶板下沉量和下沉速度煤壁内距煤壁近的大于远的降架时下沉速度达到高峰，而升架时为负值3、支护强度的变化液压支架的额定工作阻力与其支护顶板面积之比称为支架的额定支护强度,（二）液压支架,1、类型根据液压支架与围岩的相互作用方式，可分为：支撑式掩护式支撑掩护式,2、工作方式,立即支护方式又称超前支护方式非立即支护方式又称滞后支护方式,3、移步方式及支护速度,1）移步方式：顺序移步交错移步2）支护速度：单位时间内能向煤壁推移的支架数目，又取决于泵站的生产能力、推移千斤顶工作腔面积的支架的推移步距等。采取少降柱、快拉架。,4、移架步距,应和采煤机截深及输送机的推移步距一致。,四、综采面生产技术管理,（一）循环作业与劳动组织循环作业：完成破煤、装煤、运煤、支护、顶板管理等基本工序并周而复始地进行的作业过程。综采面三个主要工序：采煤机割煤、移支架、移输送机,1、作业形式,工作面的作业形式，就是一昼夜内采煤班和准备班的配合形式。我国综采面的作业形式有：（1）三班作业，三班出煤，班内检修（2）三班作业，二班出煤，一班检修（1）三班作业，二班出煤，一班检修并出煤（1）四班交叉作业，三班出煤，一班检修,2、劳动组织,主要任务：一是合理地确定劳动力配备；二是选择符合工作面生产工艺要求的劳动组织形式,对综采面人员配备的要求：,（1）选拔建制过硬的采煤队，按岗位一次配齐配好。（2）加强技术培训，不断提高技术水平。四懂：懂采煤工艺、懂设备结构、懂设备原理、懂设备性能四会：会操作、会检查会维修、会排除故障（3）注意配备老工人,（二）设备管理,（1）加强设备的检查和维护日检、周检、月检、季检（2）加强备品、配件管理工作（3）建立健全设备技术档案制度,（三）质量管理,内容包括：工作面的工程质量设备维修质量,第十三节一次采全高综采工艺,1、顶板正常情况下工艺过程：割煤-推溜-移架2、破碎顶板情况下工艺过程：割煤-移架-推溜,第十四节综采放顶煤工艺,对厚煤层(一般612m)用综采设备进行整层开：煤层底部用综采设备采出，上部顶煤由液压支架放煤口放出的采煤工艺叫综采放顶煤工艺，简称综放工艺，其实质是在厚煤层的下部，掘进一个分层的采煤巷道，按常规方法用综采设备采23m高，其上部的煤炭(一般厚度在6m以上)靠煤的自重垮落，从液压支架掩护梁的放煤口放出，由工作面后部刮板输送机运出。,它与分层开采相比：具有工序简单、掘进率低、材制耗少、产量大、效率高、成本低等优点。其缺点是控制采率与自然发火比较困难。正常情况下，综放适用条件是不易自燃、厚度大于6m的缓斜厚煤层。,第十五节国内外应用概况,一国外应用概况作为开采厚及特厚煤层主要方法之一的放顶煤开采技术经历了较长的发展历史。早在本世纪初法国、西班牙和南斯拉夫等国就在急倾斜煤层中应用放顶煤开采法,在50年代末60年代初，随着液压支架技术的发展成熟，原苏联、法国、南斯拉夫等国正式采用了放顶煤开采厚煤层的技术，并逐步完善。随后，罗马尼亚、匈牙利、捷克、西班牙、美国、韩国都相继引用了这种厚煤层开采方法。由于受到煤炭资源不断减少和放顶煤开采技术不过关等原因，导致放顶煤开采技术在国外未能得到进一步的发展和完善。,二国内应用概况综合机械化放顶开采技术是高产高效开采厚煤层的有效方法，是我国在20世纪80年代中期迅速发展起来的一种新型采煤方法。在20世纪90年代中期以前，放顶煤开采技术主要用于条件简单的厚煤层中。为了开拓放顶煤开采技术的应用范围，从1995年起，在具有煤与瓦斯突出危险的厚煤层、极软厚煤层、大倾角厚煤层、坚硬煤体与坚硬难冒顶板条件厚煤层中系统地研究和创造性地开发了综放开采技术，取得了突出成绩。,目前我国放顶煤开采技术已处于世界领先水平。它的优点及在生产中表现出来的显著的经济效益决定了它成为开采厚煤层的最有效方法之一。到98年全国综放总产量达到7000万吨。综放面总数达到82个，全国64个百万吨综采队中，有22个综放，其中9个队的年产达到200万吨以上。99年有11个综放面年产超过200万t，占全国同类指标总数的68.8%。2000年78个创水平综采队中，综放开采占32个，其中年产超200万t的12个。01年东滩矿综采队应用综放技术，年产量达到550万t。06年权台矿在平朔安家岭井工矿综放月产达120万吨以上。使用条件由初期的缓倾斜煤层发展到倾斜、急倾斜煤层，由条件较好面发展到条件较差的“三软”、“两硬”、“不稳定”煤层，其中以缓倾斜厚煤层面的效果最明显。,几年来，相继研制成功了综采放顶煤液压支架，端头放顶煤支架和电液程序控制液压支架、在此基础上对设备配套进行了优化配置、确定了不同条件下煤炭采出率最佳放煤参数和最佳放煤工艺，使综放工作面生产能力达到1000万吨以上。目前，我国综放技术使用的数量、范围、技术的先进性和取得的效果均居世界领先地位。,解决了三软煤层、高瓦斯煤层、大倾角煤层、两硬煤层以及复杂地质条件下的较薄厚煤层综放开采中的一系列技术难题，在综放技术适应性研究方面取得了重大突破，形成了适应于不同地质和煤层赋存条件的综放成套技术，使该技术居国际领先水平，在全国各类矿区得到了广泛的推广应用，取得了极其显著的技术经济效益。,我国放顶煤开采主要是指长壁工作面综合机械化放顶煤开采，其发展可以划分为三个阶段：1探索阶段（19821990年）这一阶段结束的标志是阳泉缓倾斜厚煤层放顶煤综采工艺的试验成功。特别是阳泉一矿8603工作面，1990年7月月产14万吨，效率57.8t/工，起到了示范作用。这一阶段，东北各煤矿以及郑州等地在难采煤层长壁综放开采领域都进行了试验开采，但没有大的突破。,2逐渐成熟阶段（19901995年）主要标志：兖州兴隆庄综采一队1994年产煤272万吨，1995年突破300万吨。同时，难采煤层长壁综放开采技术取得重大突破。主要成果：（1）高产高效工艺逐渐成熟，工作面单产不断提高。（2）放顶煤液压支架由仿造发展到自创，进而到定型。（3）综放开采在“三软”、“大倾角（30左右）”、高瓦斯等难采煤层中取得突破。（4）初步摸清并提出了解决提高回采率、防治瓦斯、防治自燃和防尘的一些措施，取得了一定的成果。,3技术成熟的推广阶段（1996年）随着国家对放顶煤开采技术研究的投入加大，综放的高产高效得到了企业的认可与支持，综放开采的优势得到了进一步的发挥。这一阶段综放在两种不同的情况下都得到了发展。（1）煤层厚度大、储量大、地质构造简单、瓦斯不大、煤质中硬的大型、特大型矿井。（2）生产能力小、地质构造复杂的矿井，特别是一些难采煤层，如“三软”、“两硬”、“大倾角”、“高瓦斯”、“较薄厚煤层”等条件，综放得到了发展。,第十六节综采放顶煤液压支架,1.按与液压支架配套的输送机的台数，放顶煤液压支架可分类如下：单运输机：插底式、不插底式双运输机：开天窗:单铰式、四连杆式插板式：前四连杆式、后四连杆式2.按放煤口位置，放顶煤液压支架可分类如下：高位（单输送机开天窗式）中位（双输送机开天窗式）低位（双运输机插板式,a高位放顶煤液压支架示意图,高位放顶煤液压支架,中位放顶煤液压支架示意图,低位放顶煤液压支架示意图,低位放顶煤液压支架（一）低位放顶煤液压支架的特点一种双输送机运煤、在掩护梁后部铰接一个带有插板的尾梁、低位放煤的支撑掩护式液压支架。支架有一个可以上下摆动的尾梁(摆动幅度在45左右)，用以松动顶煤，并维持一个落煤空间。尾梁中间有一个液压控制的放煤插板，用于放煤和破碎大块煤，具有连续的放煤口。这类支架由于具有许多特点，并且不断改进，适应性增强，具有良好的推广前景，其主要特点如下：1由于具有连续的放煤口，放煤效果好，没有脊背煤损失，回收率高。2和其他支架相比，从煤壁到放煤口的距离最长，经过顶梁的反复支撑和在掩护梁上方的跨落，使顶煤破碎较充分，对放煤极为有利。,3后输送机沿底板布置，浮煤容易排出，移架轻、快，同时尾梁插板可以切断大块煤，使放煤口不易堵塞。4低位放煤使煤尘减少。5前四连杆低位放顶煤液压支架的抗扭及抗偏载能力差，支架的稳定性较差。6尾梁摆动力和向上的摆角较小，破煤和松动顶煤的能力差。,两柱掩护式低位放顶煤液压支架,放顶煤支架是综采放顶煤技术的核心设备。自20世纪70年代以来，我国放顶煤支架经历了从引进国外的高位开天窗式单输送机放顶煤支架和中位开天窗式双输送机放顶煤支架，到自行研制的四柱支撑掩护式低位放顶煤支架的发展过程，每一次架型的重大改革都带来了放顶煤技术的重大进步，成为放顶煤技术发展阶段的标志。,目前，在我国煤矿高位和中位放顶煤支架已被淘汰，在放顶煤工作面推广使用的主导架型有正连杆四柱支撑掩护式低位放顶煤支架、反向四连杆四柱支撑掩护式低位放顶煤支架和单摆杆四柱支撑掩护式低位放顶煤支架。这3种型式的支架在不同的开采条件下取得良好的效果，为放顶煤技术的发展提供了装备技术的保证。“九五”和“十五”期间，煤科院和兖矿集团进行了以放顶煤支架为核心的高产高效综放开采成套装备与工艺技术的研究开发和技术攻关，使综放工作面达到年产600万t的生产能力，居世界领先水平。,综放工作面生产实践证明，四柱正向四连杆支撑掩护式放顶煤支架在与围岩的相互作用中，普遍存在前后排立柱受力不均衡现象，表现为前排立柱受力大，后排立柱受力小，甚至出现后排立柱受拉的现象，在这种工况下，支架的支护能力不能有效发挥，有效支护强度大幅度减小，底座前端对底板比压增大，支架力学特性恶化，严重时会影响工作面的正常生产和安全。目前，从德国、美国和澳大利亚等为代表的发达国家来看，其煤矿液压支架架型普遍向两柱掩护式整体顶梁电液控制方向发展。四柱式放顶煤支架不利于采用电液控制实现高效自动化，不利于我国放顶煤技术发展和装备的出口。因此，开发研制一种新型两柱掩护式放顶煤支架成为一项重要研究课题。,技术创新和突破:(1)采用单排两柱支撑取代目前放顶煤支架常用的两排四柱支撑结构，使支架的纵向长度缩短，可减轻重量同时减少对顶煤的反复支撑，利于松软顶煤的控制和改善顶板压力对支架的作用状态。立柱向前倾斜布置，支撑合力作用位置向煤壁靠近能较好地与外载荷合力作用位置相对应。(2)在顶梁与掩护梁之间设置平衡千斤顶，用于调节和控制顶梁在升降运动过程中的姿态和保持支架的稳定性。在双作用平衡千斤顶推拉力的控制下，可大大地拓宽支架的有效承载范围。两柱掩护式支架对各种载荷具有更好的适应能力更适合松软煤层放顶煤开采的顶板压力条件。(3)底座上立柱的柱窝在底座的中部，这不仅使底座的前端比压大大减小，而且在纵向长度缩短的情况下，立柱前部与输送机之间有很宽敞的人行通道和作业空间；而在后部形成比较大的放煤和过煤空间。,ZYF2600/15/24型掩护式低位放顶煤液压支架在新登煤矿25011工作面进行综采放顶煤工业性试验，在实验期实现最高日产3623t，最高月产量近80000t。圆满地完成了原定的研究任务和目标，取得了较好的技术经济效益和显著的社会效益。试验结果表明，放顶煤支架采用两柱掩护式结构是完全可行的，它不仅能更好地适应三软煤层的放顶煤开采条件，而且可以为人机创造更为合理、宽敞的作业空间。ZYF2600/15/24型掩护式低位放顶煤液压支架的技术参数和性能达到了目标要求，完全适应较大倾角的厚煤层综采放顶煤工作面的生产条件。为进一步推广放顶煤开采技术成功地开发出了一种新的支架架型结构。,第十七节综采放顶煤开采的主要工艺方式及不同条件下的应用,与普通长壁工作面相比，综放工作面增加了放煤工序，工作面一半以上的煤从放煤口放出。因此，从时间和空间上合理安排采放的关系就成为工作面生产工艺必须解决的问题。在安排工作面工序时应遵循的原则：确定放煤方式时，尽可能简化放煤操作，加快放煤速度，使放煤速度和采煤机割煤速度大体一致；确定最优放煤步距，提高回采率，降低含矸率；尽量实行采放平行作业，充分利用放顶煤开采一次采全高的优势；循环工作制度应有一定的灵活性，给增产留有余地。,放煤方式：我国煤矿常用的放煤方式有：（一）单轮顺序放煤（二）多轮顺序放煤（三）单轮间隔放煤,根据煤层及围岩的赋存条件，工作面可有不同的布置位置。据此，放顶煤开采工艺可分为三种不同的类型。1预采顶分层的工艺方式先沿顶板布置一个回采工作面(即采顶分层)而后再沿底板布置放顶煤工作面，将底分层上部的顶煤放出。这种工艺方式主要解决三个问题：一是直接顶坚硬或厚度较薄、不能随采随冒，需要采取人工措施处理顶板。如大同的坚硬顶板，需经注水软化处理顶板才能冒落或是由于易垮直接顶较薄、不能满足放顶煤后充填采空区的要求，需预先使上方较坚硬的顶板产生松动破坏。二是防止在底部放顶煤时发生混矸现象，在预采顶分层时铺设隔离网，形成网下放煤。三是当煤层中瓦斯含量较大或有突出危险时，预采顶分层可起到预先释放瓦斯的作用或进行抽放工作。这种工艺方式将减弱矿山压力对顶煤的一次破碎作用。,2预采中间分层的工艺方式先在煤层中间布置一个回采工作面开采，然后再沿底板布置放顶煤回采工作面，中间分层工作面的位置应使底部放顶煤回采工作面上方有0.5m以上的护顶煤。对厚度大于10m、硬度较大，难以直接放落的煤层或需预疏干的煤层，可采用这种工艺方式，使顶煤预先冒落破碎。但是，若煤层埋藏不稳定，底板起伏较大时，则无法保证下部的分层厚度，将给放顶煤工作面的开采造成很大困难。此外，由于顶煤预先冒落破碎，还将增加自然发火的危险性和放煤时的煤尘量。3一次采全高放顶煤的工艺方式这种工艺方式是直接沿底板布置放顶煤回采工作面，当回采工作面推进一定的距离后，就将上部顶煤放出，一次采出煤层的全部厚度。这种方式一般适用于厚度512m硬度系数f3的煤层,第十八节综放回采工艺,综放开采与一般的综采相比，其工艺过程主要增加了放煤和移后运输机等工序。下面是一次采全厚综放面的工艺过程。1采煤综放工作面一般采用双滚筒采煤机沿工作面全长双向截割煤体，工作面两端采用斜切进刀方式，不用人工开缺口。截深一般为0.6m，采高2.22.8m。采煤机截落的煤炭在螺旋滚筒和前输送机铲煤板的配合下，装入输送机后运走。,2移架为维护端面煤顶的稳定性，放顶煤液压支架一般均有伸缩前梁和防片帮装置。在采煤机割煤后，立即伸出伸缩前梁支护新暴露煤顶。采煤机通过后，及时移架，同时收回伸缩前梁，并伸出防片帮装置护住煤壁。3移前输送机移架后，即可推移前输送机。4移后输送机在拉架和推移前输送机后，操作移后输送机的专用千斤顶，将后输送机移到规定位置。操作时要注意架间和溜槽的连接部位，防止错槽和掉链等事故。5放顶煤放顶煤为放顶煤综采的关键工序，一般要根据架型、放煤口位置及几何尺寸、顶煤厚度及破碎状况，合理确定放顶煤的步距及作业方式。,第十九节其它放顶煤开采技术,除了综放开采之外，还有一些放顶煤开采技术在现场得到了不同程度的应用，这里主要介绍滑移支架放顶煤和型刚梁放顶煤两种技术。,（一）滑移支架放顶煤采煤法的特点一滑移支架放顶煤滑移顶梁由顶梁和支柱两个基本部分组成，顶梁分前梁和后梁两部分，前梁和后梁通过弹簧钢组或导向槽连接。支架的支柱为单体液压支柱，数量25个不等，与顶梁之间通过销轴连接。此外，前梁前端可安装前探梁或挑梁，后梁尾端可安装尾梁。滑移顶梁支架比较安全可靠，可自移，重量轻，结构简单，便于拆卸安装，成本低，适应性强等。装备一个滑移顶梁放顶煤工作面，其费用只是一个综放工作面的1/5。因此，滑移顶梁放顶煤在我国中小型井的厚煤层开采中得到了一定的推广应用。采用这种采煤方法开采的煤层厚度为5m以上，煤层倾角主要是缓倾斜(25)和急倾斜（45），煤的硬度系数为0.83.0。,（二）回采工艺（以机采为例）回采工艺过程：班前准备开缺口挂联网采煤机下行割顶煤伸前探梁采煤机上行割底煤移运输机（先移前部运输机后移后部运输机）移架剪网口放顶煤补网堵放煤口清理工作面（喷洒阻化剂、埋管注浆）。（三）滑移支架放顶煤采煤法的工艺参数1工作面长度和采高增加了移架、移溜和放顶煤工序。滑移支架放顶煤工作面应适当缩短工作面长度，其长度一般保持日开一帮为宜。工作面长度一般为6080m，最长达105m。滑移支架放顶煤工作面开采高度通常为5l0m，急斜滑移支架放顶煤工作面的水平分段高度一般不大于10m。图3-7为滑移支架工作面布置图。,滑移支架示意图,滑移支架工作面布置图,2工作面落煤与支护工作面开采以炮采为主，循环进尺多数为0.6m。采用采煤机落煤，截深0.6m。滑移顶梁机械化程度低，移架操作复杂，工作面开采是以放顶煤为主，放煤时间长，采煤机利用率低,采用采煤机落煤未显示出明显的优越性。工作面采用滑移顶梁液压支架和金属网支护，多是“一”字型滑移顶梁液压支架，金属网由方格网向菱形网过渡。3工作面放煤放顶煤步距和放煤方式直接影响着放顶煤工作面的煤质和煤炭回收率，放煤步距过小会导致煤炭含矸率高，放煤步距过大会降低煤炭回收率。因此，确定合理的放煤步距和放煤方式是放顶煤工作面的关键所在。,放煤步距受工作面开采循环进尺的影响，一般采12帮（即0.81.6m）放一次顶煤。但部分矿井放煤步距达44.8m，其放煤步距较大的主要原因是工作面长度短，推进速度快，顶煤冒落步距较大所致。从理论上讲，采用多轮顺序（或多轮间隔）放煤方式放煤效果较好，但这种放煤方式操作复杂，在滑移支架放顶煤工作面一般采用单轮间隔一次全量放煤的放煤方式，放煤口间距1.52m，放煤口剪网形状为“T”、“”、“工”字型，放煤口规格400mm400mm。,二型梁放顶煤（一）型刚梁放顶煤的特点：型刚梁放顶煤工作面支护采用型刚梁，单体液压支柱对棚架设，工作面采用放炮落煤，人工破网放煤，采放分别进行。在煤层赋存条件变化较大、边角残采厚柱或技术水平较低的地方、乡镇煤矿，使用中取得了较好的效果。,型梁放顶煤工作面支架布置图,（二）工艺流程1工作面支护：单体液压支柱配型钢梁对棚支护，每对棚5根支柱，主梁为一梁三柱，副梁为一梁二柱。主副梁间距150mm，对棚间距为600mm，最大控顶距3.4m，最小控顶距2.4m。2落煤、装运煤及移梁：放炮落煤，人工装煤一般布置双排眼，放完炮后及时移主梁，打临时支柱，做到及时支护。3移梁、放顶当落煤清理完后，移主梁并打主梁正规柱（贴帮柱），同时铺设顶网。主副梁与煤壁保持垂直并与煤壁接实。随着移副梁放顶煤，顶板逐渐自然下沉，垮落。4放顶煤放顶煤采用分段、多轮作业方式。放煤口布置在溜子斜上方0.3m0.5m左右。规格为400mm400mm，人工堵口控制放顶煤量。采取间隔多次将顶煤充分放出。放煤后要及时调整歪斜棚梁，保证支柱有力，顶帮牢固，见矸堵口，必要时打点支柱以加固挡矸。,（三）作业形式的选择根据不同的煤层条件和开采技术条件，放顶煤工作面可以选择不同的作业形式。以河南超化煤矿采用过的几种作业形式为例进行说明。先后采用“一采一放一检修”、“一采二放”、“二采一放”、“边采边放”等形式。（四）技术经济效果1投资少，见效快。2产量大，工效高。3掘进率及维护量低。4材料消耗少。5对地质条件适应性强，回采率高。,第二十节水力采煤工艺,水力采煤的生产系统是，利用高压水射流直接破落煤体，并用水力完成装煤、运煤或提升的生产系统。我国水采矿井采用的采煤方法是无支护走向短壁和倾斜短壁水力采煤法两种，区段运输巷是按57的坡度掘进的，一般用三个工作面为一组，一个开枪破煤、一个移枪准备、一个备用以保持生产均衡。水力采煤的工艺方法与旱采不同，破煤装煤、运煤及控制顶板等工序，完全由水枪统一进行，水枪手操作始终在丛柱就是紧挨着打的一组顶柱，每组由36根点柱组成。它多用于顶压较大的坚硬顶板条件下。,第二十一节其它采煤工艺,一、短壁房柱式采煤工艺美国、澳大利亚等国较多，我国主要是神华、三下采煤和一些小煤矿应用较多。1、连续采煤机采煤工艺：高产高效具有代表性的是连续采煤机采煤工艺，采煤方法是汪格维利采煤法。,2、无人工作面炮采工艺二、薄煤层螺旋钻采煤工艺,采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。,第二讲采煤机,煤是采煤机械的破碎对象,其机械性质对采煤机械的刀具受力、能耗乃至动机功率和牵引力等有重大的影响。（夹矸、层理、节理等裂隙）坚固性系数f（又称普氏系数）来表征煤的破碎的难易程度。f8硬岩，最硬的岩石f可达20同时规定f3硬煤,现代采煤机械的截深（采煤机械每进一刀工作面推进的距离）一般都小于1米，使采煤机械在明显压张区内落煤，从而降低能耗和减少截割阻力。不大于1米的截深的采煤法称为浅截式采煤法。采煤机是机械化采煤工作的主要机械设备之一,其功能是落煤和装煤。采煤机分为刨煤机和滚筒采煤机两大类。,第一节刨煤机,1、分类：根据煤刨作用于煤上的力的性质不同，可分为静力式刨煤机和动力式刨煤机静力式刨煤机的煤刨结构简单，是在铸钢构件上装有齿座和刨刀，依靠锚链的牵引力及输送机导向，使煤刨沿工作面煤壁往返运行将煤采下来。动力式刨煤机本身带有动力装置，使刨刀产生冲击力将煤落下，主要用于煤质较硬的煤层。由于煤刨结构复杂，未得到广泛应用。,2、刨煤机的工作原理及结构组成,刨煤机,刨煤机的工作原理及结构组成,国内使用最多的MBJ2A型静力刨煤机,该刨煤机的工作原理及结构组成,该刨煤机由设在输送机两端的电动机、液压耦合器、刨链轮带动刨头（煤刨）往复刨煤，连接架将刨煤机的传动装置与输送机机头连接为一整体。推进装置为液压千斤顶，用来推移输送机和刨头。由于导链架装在输送机中部槽的采空区侧，且刨链通过导链架，并靠导链架保护，所以它是一种后牵引式的刨煤机。,输送机的动力传动部分由输送机电动机、液压耦合器、减速器及链轮组成。气液缓冲器用来限位及缓冲刨到两端的刨头，刨煤机机头机尾各有两个推移梁，用来推移机头机尾。防滑梁用来使输送机锚固，防止其下滑。煤刨按结构分：滑行刨、滑行拖钩刨,刨煤机（拖钩刨）,3、刨煤机的优缺点,优点：（1）截深浅（一般为50100cm)，可充分利用煤的压张效应，刨削力及单体能耗小。（2）刨落下的煤的块度大（平均切屑断面积为7080cm2，煤粉量少，煤尘少，劳动条件好。（3）结构简单、可靠，刨头的位置可以设计得很低（约300mm)，可实现薄煤层、极薄煤层机械化采煤。（4）工人不必跟机操作，可在顺槽控制台进行操作。,缺点：,（1）对地质条件适应性不如滚筒采煤机。（2）调高比较困难，开采硬煤层比较困难。（3）刨头与输送机和底板的摩擦阻力大，电动机功率的利用率低。,4、刨煤机的适用条件,（1）煤质中硬及中硬以下应选用拖钩刨，中硬以上应选用滑行刨。刨煤机最适合刨节理发达的脆性煤，硬煤一般不宜用刨煤机。（2）顶板中等稳定以下的工作面用刨煤机，可采用液压支架配套，要求底板平整且中等硬度。（3）煤层沿走向及倾斜方向没有大的断层及褶曲现象。断层落差大于0.5米要超前处理。（4）煤层厚度在0.5米2.0米，倾角小于25度（最好在15度以下）,5、刨煤机采煤时必须遵守的规定,（1）沿工作面必须至少每隔12米装设能随时停止刨头和刮板输送机的装置，也可发送信号，由刨煤机司机集中操作。（2）刨煤机应有刨头位置指示器，同时必须在括板输送机两端设置明显标志，防止刨头同刮板输送机机头撞击。（3）工作面倾角在12度以上时，配套的刮板输送机必须装设防滑锚固装置，防止刨煤机组作业时下滑。,第二节滚筒采煤机简述,滚筒采煤机的范围大，调高方便。双滚筒采煤机可免开缺口，能截割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件，适用于各种硬度的、采高为0.654.5米的缓斜煤层，采用无链牵引可在35-54的大倾角条件下工作。,综采工作面的滚筒采煤机,一、滚筒采煤机的工作原理,滚筒式采煤机利用螺旋滚筒上的截齿对媒体的截割作用实现落煤。当滚筒转动并截入煤壁时，利用安装在滚筒上的截齿将煤破碎，并通过滚筒上的螺旋叶片将破碎下来的煤装入工作面输送机。,二、滚筒采煤机的分类,1.按截割机构的数量可分为：单滚筒采煤机（较薄煤层）,双滚筒采煤机,（中厚煤层、厚煤层）,2.按截割滚筒调高范围可分为：可调高式（适应于煤层厚度和顶板条件变化）,不可调高式,3.按采煤机牵引装配位置可分为：外牵引采煤机（多用于薄煤层）,内牵引采煤机,三、综采面常用滚筒式采煤机的主要技术特征,国产滚筒式采煤机的主要技术特征链牵引无链牵引：液压牵引、电牵引,四、集团公司滚筒式采煤机的主要技术特征,1、MG-300/375W液压牵引滚筒式采煤机牵引速度0-5.5m/min采高1.42.4m电压1140v截割功率320kw截深630cm公司在用17台,2、MG-160/700QWD电牵引滚筒式采煤机牵引速度0-7.9/13.12m/min采高2.03.6m电压1140v装机功率698.5kw截深630cm公司在用6台,3、MG-250/575W液压牵引滚筒式采煤机牵引速度0-5.0m/min采高2.03.6m电压1140v截割功率500kw截深630cm公司在用5台,4、MG-180/435W液压牵引滚筒式采煤机牵引速度0-6.0m/min采高1.63.2m电压1140v截割功率180kw截深630cm公司在用1台,五、采煤机的发展,1.采煤机的发展（1）20世纪40年代至50年代出现静力刨煤机（德国鲁尔煤田、乌克兰的顿巴斯煤田）-浅截式联合采煤机（在鼓形滚筒上装截齿）-滚筒式采煤机（滚筒后有装煤犁板）-现代滚筒式采煤机（将截齿装在叶片上）,（2）采煤机的牵引方式,20世纪40年代的钢丝绳牵引发展到锚链牵引。20世纪80年代完成无链牵引的研制。（目前已广泛应用）从传动方式上看：采煤机的牵引由机械传动发展到现在的液压传动和电气传动方式。,（3）采煤机的功率,为适应开采不同厚度的煤层，滚筒采煤机由固定滚筒到整机身调高方式，发展到摇臂调高和截割部减速箱整机调高两种方式。适应开采煤层厚度为0.65米4.5米。采煤机的功率在100KW1000KW范围。,2、采煤机的发展方向,为扩大适应范围，提高安全可靠性，滚筒式采煤机的结构性能在不断地改进，向高产、高效、安全的方向发展。（1）发展大功率大采高及各种保护系统完善的高产、高效采煤机。（2）适用范围不断扩大。如在“三软”条件下，薄煤层、急斜煤层等条件下使用的采煤机。（3）逐步实现标准化、通用化、积木式的部件，以便形成以基本型为其础的采煤机系列。（4）进一步完善采煤机的性能，保证采煤机运行安全可靠。,第三讲滚筒采煤机的结构,滚筒采煤机由四大部分组成：（1）截割部（2）牵引部（3）电气部（4）辅助装置,滚筒采煤机,第一节、截割部,结构组成：由固定减速箱、摇臂、滚筒、挡煤板及调高系统组成。作用：是将电动机的动力经过减速后，传递给截割滚筒，以进行割煤，并且通过滚筒上的螺旋叶片将截割下来的煤装到工作面输送机上。,双滚筒采煤机：,结构：具有两个结构相同、左右对称的截割部，它分别位于采煤机的两端。特点：具有生产能力大，效率高、用于开采中厚煤层时能一次采全高，能自开缺口、装煤效果好、机器稳定性能好以及不经改装能适应于左右工作面的优点。,一、特点,（1）截割部均采用机械传动（35级减速齿轮组成，采用圆锥齿轮传动）（2）滚筒的截割速度可调（4m/s5m/s，通过改变齿轮的齿数可改变滚筒的转速）（3）在电动机和滚筒之间的传动装置中都有一离合器（调动和检修时打开，使滚筒停止转动有利于人员安全）（4）采煤机自开缺口（多数采用摇臂）（5）截割滚筒可调（适应煤层厚度和起伏变化）（6）翻转挡煤板（位于滚筒后面）（7）有一套单独的辅助液压系统（实现滚筒高度的调整和挡煤板的翻转）,二、传动装置,功用：将采煤机电动机的动力传递到滚筒上，以满足滚筒扭矩和转速的需要；适应滚筒调高的要求，使滚筒保持适当的工作位置。要求：具有高的强度、刚度和可靠性，良好的润滑、密封、散热条件和高的传动效率。（消耗的功率占采煤机总功率的80%以上）,（一）常见的传动方式,（1）电动机固定减速箱摇臂滚筒（应用多、卧底量小）,（2）电动机固定减速箱摇臂行星齿轮传动滚筒（应用中厚煤层、如MG300、AM500）,（3）电动机减速箱滚筒（可获较大的调高范围、机身短利于开口）,（4）电动机摇臂行星齿轮传动滚筒（取消了易损坏的锥齿轮传动简单、调高范围大、机身短新的电牵引采煤机均采用）,（二）传动特点,（1）传动比为3050（35级齿轮减速）（2）电动机的轴心与滚筒轴心垂直（高速级总有一对锥齿轮)（3）在电动机和滚筒之间的传动装置中都有一离合器（调动和检修时打开，使滚筒停止转动有利于人员安全）（4）备有两种或三种滚筒转速（利用齿轮变速）（5）摇臂内装有一串惰轮（为加长摇臂增大滚筒调高范围）（6）设有机械过载保护装置（安装安全销，如MG300型采煤机中的剪切销）,（三）传动润滑,最常用的方法：飞溅润滑思考题：在采煤机操作中，当滚筒割顶煤或卧底时，工作一段时间后，应停止牵引，将摇臂下降或放平？,三、滚筒与截齿,（一）结构螺旋滚筒是截割机构用来落煤和装煤按工作方式分为：钻削式滚削式（常用）滚削式螺旋滚筒由轮毂、叶片、端盘组成。螺旋叶片和端盘有齿座，其上装有刀形截齿和镐形截齿。叶片内有内喷雾水道，叶片上两齿座之间装有内喷雾喷嘴。,（二）几个参数,1、直径（小于煤层的最小厚度0.10.2米）2、宽度（0.61.0米有多种，0.6米最多）3、滚筒螺旋叶片的头数单、双、三头(双滚筒）4、滚筒螺旋叶片升角（在824装煤效果最好）5、滚筒旋向（左旋、右旋）,（三）滚筒的转速,兼顾装煤效果与煤粉的生成量（煤的块度）。一般为30r/min50r/min。,（四）滚筒的转向,单滚筒采煤机：左工作面用右螺旋滚筒,右工作面用左螺旋滚筒,双滚筒采煤机：当直径大时前顺后逆,当直径小时前逆后顺,（五）截齿,1、分类扁形截齿（刀形、径向截齿）：沿滚筒半径方向安装，破煤效果好，能耗小，适用于硬煤但煤尘大,镐形截齿（切向截齿）：沿滚筒切线方向安装，适用于脆性、裂隙多、节理发育的煤层,2、截齿的固定,镐形截齿用弹簧圈固定在齿座上,扁形截齿用柱销固定在齿座上,第二节牵引部,功能：移动采煤机，使截割机构切入煤壁落煤或进行调动。组成：牵引机构传动装置,特点：,（1）有足够大的牵引力（2）能无级调速（3）双向牵引（4）自动调速（5）过载保护,一、牵引机构,功能：直接移动机器的装置分类：链牵引机构,绳牵引机构,无链牵引机构,（一）、链、绳牵引机构的缺点：,（1）弹性伸长（2）弹性蠕动（3）故障率高（4）传递的牵引力较小（5）采煤机爬坡能力小,（二）无链牵引装置的优点,（1）安全得到改善（2）减少噪声（3）消除振动（4）牵引力提高，有利于防滑（5）可实现面上多台采煤机同时工作（6）啮合效率高，可将牵引力有效地用在割煤上（7）取消输送机两端紧链补偿装置，使采煤机直接割到两端头。（8）避免了液压马达“反链敲缸”事故,（三）无链牵引装置的缺点,（1）对煤层地质条件变化的适应性较差（2）使机道增加约100mm,提高了对支架控顶能力（3）输送机增加了供牵引行走的元件，初期投资有所增加,（四）无链牵引装置的形式,（1）齿轮销排型（2）滚轮齿轨型（MG300W、AM500型）（3）链轮链轨型（4）复合齿轮齿轨型,二、牵引部传动装置,功用：将采煤机电动机的能量传到链轮或驱动轮并实现调速分类：机械牵引液压牵引电牵引,（一）机械牵引,优点：制造方便结构紧凑且简单定比传动运行可靠维修方便缺点：对煤层条件变化适应性较差不能实现无级调速,（二）液压牵引,利用液压传动来驱动牵引部优点：体积小重量轻惯性小转矩大运行平稳易于实现无级调速、换向、停止和过载保护,（三）电牵引,通过对专门驱动牵引的电动机调速，从而调节牵引速度的采煤机截割部兼作摇臂使机器长度缩短摇臂调高系统的油泵由单独的交流电动机驱动据调速原理不同，牵引电动机有：直流交流,特点：,（1）提高了运行的可靠性和经济的合理性（2）易于实现各种保护，总重量轻1/3（3）传动效率提高30%（4）具有较好的自动调速性能（5）采用框架结构，结构简单、强度大、可靠性高，又便于拆装（6）采用交流变频调速，范围广、体积小、故障少，能得到大的牵引速度和牵引力,特点（续）,（7）各主要部件安装均单独进行，容易更换，维修方便（8）机身长度缩短（9）采用单根电缆供电，数量直径减少，利用电缆拖移，便于现场管理（10）调高系统多采用集成阀块，管路少，维修方便（11）变频器安地机身上不易损坏，并提供优质电源（12）采煤机所有的反力均由大框架承受（13）各需动力的部件都有单独电动机驱动，减少相互间复杂的传动关系，且有