煤矿地下开采方法ppt课件

精选,煤炭工业以开采煤炭为目的煤炭开采地下开采93/94%露天开采6/7%煤矿地下开采：主要讲授煤矿现代地下开采的方法和基本知识。掌握煤矿现代地下开采的方法的基本技能和理论知识。,煤矿地下开采绪论,精选,煤矿地下开采的特点,1、受资源赋存条件的制约2、工作场所不断移动3、复杂的生产和管理系统4、必须设置人工构置物保护工作空间5、安全问题突出,精选,半个世纪以来中国煤炭工业的发展,1949年：0.324亿吨1990年：10.79亿吨1995年：12.92亿吨2000年：9.99亿吨2005年：21.9亿吨2010年：36亿吨,精选,2000年，国有重点煤矿综合机械化程度59.4%2001年，国有重点煤矿机械化程度75.4%2008年，国有重点煤矿机械化程度86.3%2010年，国有重点煤矿机械化程度95%,机械化程度,全国煤矿共2.8万处国有重点煤矿约587处地方国营煤矿1600多处,精选,2002年78个综采队年产超过100万吨18个综采队年产超过200万吨9个综采队年产超过300万吨目前神东集团有多个综采队年产1000万吨,高产高效矿井,精选,绪论Generalcomments采煤方法CoalMiningmethod准备方式prepare矿井开拓development矿井设计minedesign,二、煤矿开采方法讲授的内容,精选,第一节煤田开发的概念一煤田和矿区煤田（coalfield）同一地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区。在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带。矿区（miningarea）统一规划和开发的煤田或其一部分。开发煤田形成的社会组合。一般一个矿区（矿业集团公司）开发一个煤田,第一章矿井开采的基本概念,精选,二、井田（Undergroundminefield）,井田:划归一个矿井开采的一部分煤田或全部煤田井田范围：走向长度倾向水平投影（宽度）井田面积大小,精选,煤田划分为井田,井型走向长度（m）小型矿井1500中型矿井4000大型矿井8000,精选,（二）矿井生产能力和井型,矿井生产能力矿井设计生产能力，万t/a。设计中规定矿井在单位时间（年）内采出的煤炭和其它矿产品的数量。矿井核定生产能力矿井经过技术改造，核定后的生产能力，万t/a。井型根据矿井设计生产能力不同，将矿井划分的类型，称井型。井型分大、中、小三种。,精选,井型,井型生产能力（万t/a）大型矿井：120、150、180、240、300、400、500及500以上其中：300万t/a及其以上称特大型矿井中型矿井：45、60、90。小型矿井：9、15、21、30。,精选,矿井年产量,矿井年产量矿井实际生产的煤炭数量，万t/a。矿井年产量与生产能力有时同义，有时不同义。,精选,（三）矿井可采储量和服务年限,矿井可采储量Zk生产能力A服务年限T可采储量愈多，生产能力和服务年限愈大可采储量一定，应有合理的生产能力和服务年限国外大型矿井的服务年限4050a国内大型矿井的服务年限一般不小于60a国内外矿井的生产能力有增大和服务年限有缩小的趋势,精选,第一节煤田开发的概念一煤田和矿区煤田（coalfield）同一地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区。在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带。矿区（miningarea）统一规划和开发的煤田或其一部分。开发煤田形成的社会组合。一般一个矿区（矿业集团公司）开发一个煤田,第一章矿井开采的基本概念,精选,二、井田（Undergroundminefield）,井田:划归一个矿井开采的一部分煤田或全部煤田井田范围：走向长度倾向水平投影（宽度）井田面积大小,精选,煤田划分为井田,井型走向长度（m）小型矿井1500中型矿井4000大型矿井8000,精选,（二）矿井生产能力和井型,矿井生产能力矿井设计生产能力，万t/a。设计中规定矿井在单位时间（年）内采出的煤炭和其它矿产品的数量。矿井核定生产能力矿井经过技术改造，核定后的生产能力，万t/a。井型根据矿井设计生产能力不同，将矿井划分的类型，称井型。井型分大、中、小三种。,精选,井型,井型生产能力（万t/a）大型矿井：120、150、180、240、300、400、500及500以上其中：300万t/a及其以上称特大型矿井中型矿井：45、60、90。小型矿井：9、15、21、30。,精选,矿井年产量,矿井年产量矿井实际生产的煤炭数量，万t/a。矿井年产量与生产能力有时同义，有时不同义。,精选,（三）矿井可采储量和服务年限,矿井可采储量Zk生产能力A服务年限T可采储量愈多，生产能力和服务年限愈大可采储量一定，应有合理的生产能力和服务年限国外大型矿井的服务年限4050a国内大型矿井的服务年限一般不小于60a国内外矿井的生产能力有增大和服务年限有缩小的趋势,精选,第二节矿山井巷名称和井田内划分,一、矿山井巷名称根据井巷的长轴线与水平面的关系，可分为直立巷道、水平巷道和倾斜巷道。二、根据井巷的服务范围，可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。,精选,矿山井巷,精选,垂直井巷,立井（竖井）在地层中开凿的直通地面的垂直巷道主立井：用于提升煤炭、通风、行人、排水。副立井：用于辅助运输、通风、行人、排水。通风立井：用于通风、行人、排水。暗立井无直通地面的出口的垂直巷道主暗立井，副暗立井溜井用于自上而下溜煤的垂直巷道。溜煤眼长度短，直径小的溜井。,精选,水平巷道,平硐在地层中开凿的直通地面的水平巷道。石门无直接地面出口，垂直或斜交于煤层走向，在岩层中开掘的水平巷道煤门无直接地面出口，垂直或斜交于煤层走向，在煤层中开掘的水平巷道,精选,水平巷道,平巷无直接地面出口，沿煤层走向开掘的水平巷道煤层平巷：开掘在煤层中的平巷岩石平巷：开掘在岩石中的平巷,精选,倾斜巷道,斜井在地层中开凿的直通地面的倾斜巷道主斜井：用于提升煤炭、通风、行人、排水。副斜井：用于辅助运输、通风、行人、排水。通风斜井：用于通风、行人、排水。,精选,倾斜巷道,上山采区：位于开采水平以上的采区下山采区：位于开采水平以下的采区上山：位于开采水平以上的采区倾斜巷道。下山：位于开采水平以下采区的倾斜巷道。,精选,倾斜巷道,分带斜巷：运输斜巷运料斜巷,精选,开拓、准备、回采巷道,开拓巷道（developmentroadway）为全矿、一个水平或若干采区服务的井巷。服务时间长。T1030a。准备巷道（preparationroadway）为一个采区或数个区段服务的巷道。在采区范围内，从掘好的开拓巷道至区段的通路。T35a。3、回采巷道（gateway，entry）为回采工作面生产直接服务的巷道。T0.51.0a,精选,二、井田内的再划分（一）井田划分为阶段和水平,1、阶段（horizon）：沿一定标高划分的一部分井田。阶段划分：在井田范围内，沿煤层倾斜方向，按一定标高将煤层划分为若干平行于走向的并等于井田走向全长的长条形，每一个长条形叫一个阶段。,精选,阶段的走向长度等于井田的走向长度阶段下部布置阶段运输大巷阶段上部布置阶段回风大巷,（一）井田划分为阶段和水平,精选,（一）井田划分为阶段和水平,精选,井田划分为阶段和水平,2、水平（level）常指某一标高的水平面。表示：标高、开采顺序及用途（1）0、-200、-500水平等（2）矿井生产中，表示开采顺序，又称第一水平、第二水平（3）矿井生产中，常把运输大巷所在的水平称运输水平（开采水平）；回风大巷所在的水平称回风水平。,精选,（一）井田划分为阶段和水平,3、开采水平（mininglevel）运输大巷及井底车场所在的水。布置有井底车场、阶段运输大巷，并担负全阶段运输任务的水平。4、广义的水平布置大巷的某一标高的水平面及所服务的阶段。5、阶段与水平的区别阶段表示井田的一部分范围，水平是指布置大巷的某一标高水平面。,阶段上部回风水平阶段下部运输水平,精选,（二）阶段内的再划分1、采区式划分,阶段,阶段,阶段,阶段,阶段,阶段,1区段,2区段,3区段,1区段,2区段,3区段,阶段划分为采区，采区划分为区段。适用于倾角12的煤层,精选,（二）阶段内的再划分,采区（district）与区段（districtsublevel）采区：把阶段或开采水平沿走向划分为具有独立生产系统的开采块段。采区斜长=阶段斜长（可达1000m）采区走向=400m5000m区段：在采区内沿倾斜方向划分的开采块段。区段下部有区段运输平巷区段上部有区段回风输平巷区段平巷与采区上（下）山相连接。,精选,（二）阶段内的再划分,走向长壁工作面：工作面沿倾斜布置，沿走推进。,精选,（二）阶段内的再划分2、带区式划分,阶段划分带区，带区划分为分带。带区：沿煤层走向把阶段划分为若干具有独立生产系统的区域，每一个区域叫一个带区。分带：沿煤层走向把带区划分为若干长条，每一长条叫一个分带。倾斜向长壁工作面：工作面沿走向布置沿倾向推进。适用于倾角12的煤层。,精选,（二）阶段内的再划分,精选,（二）阶段内的再划分,J1阶段,J2阶段,J3阶段,J3阶段,J2阶段,J1阶段,精选,（二）阶段内的再划分3、分段式划分,在阶段内不划分采区，沿倾向划分为若干平行走向的长条带，每一个长条带称为分段，每一个分段布置一个工作面。走向长壁工作面：工作面沿倾斜布置，沿走推进。适用于井田范围较小的矿井。,精选,（三）井田直接划分为分段、盘区或带区,井田沿倾斜高差较小的条件下,精选,（四）开采顺序1、阶段间的开采顺序,下行式：自上而下，用于垮落法。上行式：自下而上，用于充填法。,精选,（四）开采顺序2、采区、盘区或带区沿煤层走向的开采顺序,前进式：先采井筒附近的采区、盘区或带区，后采井田边界的采区、盘区或带区后退式：先采井田边界的采区、盘区或带区，后采井筒附近的采区、盘区或带区,比较：初期工程量、投资、达产期,精选,（四）开采顺序,精选,（五）矿井生产系统,精选,（五）矿井生产系统,1、运煤系统2、通风系统3、运料排矸系统4、排水系统5、动力供应（电、压风）6、通讯、监测系统,精选,第二章、采煤方法的概念和分类,第一节采煤方法概念采场用来直接大量获取煤炭的场所。采煤工作面在采场内进行回采的煤壁。回采工作在采场内为获取煤炭所进行的一系列工作。主要工序破、装、运、支、处。采煤工艺采煤工作面按一定顺序完成各工序所用方法及其在时间上、空间上的相互配合。采煤系统回采巷道之间在时间上的配合以及在空间上的位置关系。采煤方法采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合。,精选,水平分层,第二节采煤方法分类,精选,第二节采煤方法分类,一、壁式体系采煤法壁式体系采煤法一般特点:工作面较长，80-300m工作面两端，一般至少各有一条回采巷道一般顶板暴露面积大，矿山压力显现较为强烈,精选,采煤方法分类,按倾角分：根据开采技术条件煤层按倾角分类：近水平煤层45近水平煤层采煤法缓倾斜煤层采煤法倾斜煤层采煤法急倾斜煤层采煤法,精选,采煤方法分类,按厚度分：薄煤层M3.5m薄及中厚煤层采煤法（整层开采）分层开采厚煤层采煤法整层开采,精选,采煤方法分类,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,精选,采煤方法分类,(a)走向长壁，(b)倾斜长壁（仰斜），(c)倾斜长壁（俯斜）,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,精选,采煤方法分类,按采空区处理方法分:垮落采煤法刀柱（煤柱支撑）法充填采煤法,精选,采煤方法分类,垮落采煤法,精选,刀柱（煤柱支撑）法,采煤方法分类,精选,充填采煤法,采煤方法分类,精选,采煤方法分类,按厚煤层分层方法分：倾斜分层水平分层斜切分层,精选,倾斜分层,倾斜分层将厚煤层分成若干与煤层层面相平行的分层，然后逐层开采。厚煤层分层间开采顺序：下行式和上行式，一般为下行式,采煤方法分类,精选,水平分层,水平分层将厚煤层分成若干与水平面相平行的分层，然后逐层开采。,采煤方法分类,精选,斜切分层将厚煤层分成若干与水平面成一定角度（25度-30度）的分层，然后逐层开采。,采煤方法分类斜切分层,精选,采煤方法分类厚煤层整层放顶煤开采,厚煤层整层开采：放顶煤开采煤层厚度：612m采放比：3,精选,二、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，通风条件差，采出率低，矿山压力显现较弱。,采煤方法分类,精选,主要内容,第三章长壁采煤法采煤系统第一节爆破采煤工艺一、爆破落煤二、装煤与运煤三、炮采工作面支护和采空区处理四、炮采工作面的基本点第二节普通机械化采煤工艺一、普采工艺过程实例二、普采工作面单滚筒采煤机工作方式,精选,爆破采煤工艺方式（炮采工艺方式）解放后至60年代初普遍采用普通机械化采煤工艺方式60年代初至70年代中期广泛应用综合机械化采煤工艺方式70年代中期以来,精选,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。,精选,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。,精选,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。,精选,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。工艺标志:爆破落煤。完成标志:回柱放顶,第一节爆破采煤工艺,精选,一、爆破落煤钻眼、装药、封炮泥、联炮线、放炮等工序而钻眼爆破效果影响后续工序的工作量、工作难度和安全性。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）,第一节爆破采煤工艺,精选,（一）瞬发雷管爆破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。,第一节爆破采煤工艺,精选,第一节爆破采煤工艺,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,与单体支架顶梁长度相适应,精选,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,精选,4、钻眼、装药、联线（1）钻眼设备：煤电钻、麻花钎子（电动）风煤钻（风动）（2）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（3）联线用串联法联线,第一节爆破采煤工艺,精选,（二）毫秒电雷管爆破1、爆破器材1）炸药：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；突出危险矿井选用三级煤矿含水炸药2）毫秒雷管：130ms3）其他器材：发爆器，最大起爆能力50100发,第一节爆破采煤工艺,精选,第一节爆破采煤工艺,2、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,精选,第一节爆破采煤工艺,3、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，合格的煤矿施用毫秒雷管，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。,精选,第一节爆破采煤工艺,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、不同发火参数的毫秒雷管不得混用。,精选,二、装煤与运煤装煤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,第一节爆破采煤工艺,精选,第一节爆破采煤工艺,运煤采面多用SGW-40或SGW-44型可弯曲刮板输送机功率有加大的趋势,煤层倾角大可自溜运输,精选,第一节爆破采煤工艺,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。,精选,三、支护和采空区处理1、炮采工作面支护木支柱单体摩擦支柱单体液压支柱（70年代中期）单体液压支柱+金属绞接顶梁,单体液压支柱,第一节爆破采煤工艺,精选,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,精选,工作面使用单体支柱和铰接顶梁的支架布置形式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,第一节爆破采煤工艺,精选,炮采工作面各种特种支护形式丛柱、密集、木垛、斜撑,精选,2、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。,第一节爆破采煤工艺,精选,四、炮采工作面的基本点1、爆破煤壁平直不留底煤不破坏顶板不崩倒支柱不把炮崩到采空区,第一节爆破采煤工艺,精选,第一节爆破采煤工艺,2、装煤装煤劳动量大，尽可能爆破装煤。3、安全先支护，后装煤先敲帮问顶，清除危石处理瞎炮,精选,4、回柱由下向上由采空区侧向煤壁侧近水平煤层回柱可以分段5、其他炮采工作面机械化水平低人工劳动强度大产量和效率低但对地质条件适应性强,第一节爆破采煤工艺,精选,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,精选,一普采工作面布置,精选,二、双滚筒采煤机的滚筒位置,一般前端的滚筒割顶煤，后端的滚筒割底煤，操作安全，煤尘少。,当中部含夹矸时，前端的滚筒割底煤，后端的滚筒割顶煤，夹矸容易垮落,精选,1、单向割煤，往返一次进一刀割煤移架（滞后采煤机2-3架移架）反向清理浮煤推移输送机（滞后采煤机10-15m）适用条件：煤层倾角大，不能自上而下移架由于输送机下滑，只能自下而上移采煤机装煤效果差，需单独按排装煤行程,二、采煤机的割煤方式,精选,第二节普通机械化采煤工艺,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,精选,第二节普通机械化采煤工艺,2、双向割煤，往返一次进二刀上行割煤移架（滞后采煤机2-3架支架）推移输送机（滞后采煤机10-15m）下行割煤移架（滞后采煤机2-3架支架）推移输送机（滞后采煤机10-15m）,精选,第二节普通机械化采煤工艺,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,精选,3、“”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。,精选,单滚筒采煤机“”形割煤,上半段割煤下半段推输送机上半段推输送机下半段割煤,精选,主要采用斜切进刀方式端部斜切进刀：不留三角煤端部斜切进刀（割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,三、采煤机的进刀方式,精选,第二节普通机械化采煤工艺,1、割三角煤的端部斜切进刀方式(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。,精选,1、割三角煤端部斜切进刀,精选,端头割三角煤斜切进刀,精选,第二节普通机械化采煤工艺,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。完成进刀全过程。,精选,2、端头留三角煤斜切进刀,精选,3、中部斜切进刀,精选,第二节普通机械化采煤工艺,四、普采工作面支护（一）支架布置方式,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,正悬臂布置,精选,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,精选,齐梁直线柱布置梁长等于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。,精选,错梁直线柱布置梁长等于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，第二刀变永久支柱支护及时，工作量均衡，柱成直线，多用，但不利切顶。,精选,第三节综采工艺方式,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。,精选,第三节综采工艺方式,一、设备配备工作面设备：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,精选,双滚筒采煤机,精选,可弯曲刮板输送机,精选,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,二、综采工作面布置,设备及布置,精选,综采工作面布置,精选,移架方式：单架依次顺序式分组交错式成组整体顺序式,三、液压支架的移架方式,精选,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，使用较多。,1、液压支架单架依次顺序式移架,精选,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,组组组组,精选,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，要求顶底板条件好。,精选,移架速度的影响因素,移架速度，m/min国外先进的单架移架速度45秒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）,精选,割煤后，按推移输送机与移架的先后关系，分为及时支护和滞后支护1、及时支护:先移架，后推移输送机及时支护顶板，顶板稳定、不稳定的工作面均可采用,四、液压支架的支护方式,精选,2、滞后支护:先推移输送机，后移架滞后支护顶板，要求顶板稳定,四、液压支架的支护方式,精选,1、单体支柱加长钢梁组成的迈步抬棚适应性强，支设麻烦，费工费时。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,五、综采工作面端头支架,精选,端头液压支架,前拖座,推拉千斤顶,精选,端头液压支架,精选,综采面端头支架,精选,第四章单一走向长壁采煤法采煤系统,一、单一煤层走向长壁采煤法适用条件1、近水平、缓倾斜、倾斜煤层2、薄、中厚及厚煤层（3.56m）3、地质构造简单，瓦斯涌出量小,第一节示例,精选,二、单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置,1、巷道布置及特点,某一采区开采一层中厚煤层，煤层埋藏稳定，顶底板岩层稳定，地质构造简单，瓦斯涌出量小。采区走向长度2000m，倾斜长度600m，采区沿倾斜划分为3个区段，工作面采煤工艺为综合机械化采煤。,精选,2、巷道名称及作用,二、单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置,精选,3、巷道布置特点,（1）上山、区段平巷、联络巷布置在煤层中（2）车场、石门、硐室布置在岩层中,精选,（三）巷道掘进,从运输大巷掘进采区下部运输石门1，从回风大巷掘进采区上部回风石门2。在采区运输石门1接近煤层处,开掘采区下部车场3，由下部车场向上,沿煤层分别开掘轨道上山4和运输上山5,两条上山相距20m,至采区上部边界后,以采区上部车场6与采区回风石门2联通,形成通风系统。此后,为了准备出第一区段的采煤工作面,在上山附近第一区段下部掘中部车场7,精选,（三）巷道掘进,并用双巷掘进的方法掘进两翼的第二区段回风平巷8和第一区段的运输平巷9。其倾斜间距一般8-15m(薄煤层取下限),即为区段煤柱(上区段采后,以维护下区段回风平巷)。回风平巷8超前运输平巷9约100-150m掘进,沿走向每隔80-100m掘联络巷11沟通两巷,8和9掘到采区边界后再掘出开切眼。与此同时,在采区上部边界，从上部车场6向两翼开掘第一区段的回风平巷10。在掘进上述各巷道的过程中,还要开掘采区煤仓12、变电所13和绞车房14。,精选,（三）巷道掘进,当上述巷道和硐室的规格质量经验收合格后再安装所需要的机电设备,形成一个完整的采区生产系统,便可交工投产。随着第一区段的回采,应及时开掘第二区段的中部车场7、回风平巷8、运输平巷9和开切眼，准备出第二区段的采煤工作面,以保证工作面的正常生产接替。同理,在第二区段回采时,准备出第三区段的有关巷道。这种先采第一区段下行式开采顺序。,精选,三、单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统,（一）运煤系统采煤工作面内铺设可弯曲刮板输送机，区段运输平巷9内铺设桥式转载机和带式输送机，在运输上山内铺设带式输送机或刮板输送机。其运煤路线为：工作面运出的煤炭区段运输平巷9运输上山5采区煤仓上12采区运输石门1装车外运。,精选,（二）运料排矸系统,1、运料系统物料采区运输石门1采区下部车场3轨道上山4采区上部车场6采区回风平巷10采煤工作面。物料采区运输石门1采区下部车场3轨道上山4采区中部车场7,7区段回风平巷8,8和运输平巷9,9。,三、单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统,精选,三、单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统,2、排干系统掘进巷道时所出的煤和矸石采区中部车场7,7轨道上山4采区下部车场3采区运输石门1运出采区。,精选,（三）通风系统,新风采区运输石门1采区下部车场3轨道上山4采区中部车场7区段回风平巷8联络眼11区段运输平巷9采煤工作面污风区段回风平巷10采区回风石门2排出采区。,1、回采工作面通风,精选,（三）通风系统,2、掘进工作面通风,新风采区运输石门1采区下部车场3轨道上山4采区中部车场7区段回风平巷8局部通风机掘进工作面污风联络巷11区段运输平巷9运输上山5采区回风石门2排出采区。,精选,（三）通风系统,3、硐室通风,采区绞车房和变电所需要的新风由轨道上山直接供给。采区绞车房的回风经联络小巷处的调节风窗回入采区回风石门；变电所的回风经输送机上山进入回风石门；为使风流能按上述路线流通,在相应地点需设置通风构筑物。,精选,（四）动力供给系统,1、供电系统,高压电缆井底中央变电所运输大巷采区运输石门1采区下部车场3运输上山5采区变电所13降压后到各用电地点。,精选,（四）动力供给系统,2、压气系统,掘进岩巷时所用的压缩空气由地面（有的将空压机房设在井底车场附近）压气机房,通过专用管路送至各用气地点。,精选,（五）供水系统,采掘工作面、平巷以及上山输送机转载点所需的防尘喷雾用水,由地面(或井下)储水池通过专用管路送至各用水地点。,精选,第二节采煤系统分析,采煤系统回采巷道的掘进与回采工作在时间上配合及在空间上的相互关系。一、区段参数：区段斜长：L区=L采+2L巷+L柱区段走向长：,精选,第二节采煤系统分析,1.区段斜长L采120200m普采200400m综采L柱015m；普采综采L巷2.53.0m45m,精选,第二节采煤系统分析,2.区段走向长区段走向长=采区走向长普采500m综采1000m发展趋势：加大,精选,第二节采煤系统分析,二、区段平巷的布置(一)、普采或炮采区段平巷布置1.区段回风平巷（轨巷）（1）功用：轨道运输、回风、行人。（2）要求：与采面上出口相连，必须沿煤层掘进；断面要符合运输、通风、行人、安全等要求；,精选,第二节采煤系统分析,轨道要求：i、坡度i=35%0，有时610%0，以利于矿车运输、流水；ii、能适应弯道。1t矿车，R6m，1.5t矿车，R9miii、轨距与全矿一致（3）施工措施：（working）轨道要求巷道按腰线沿煤层走向掘进。两端安绞车时也可以按中线掘进，分段取值。,精选,第二节采煤系统分析,2.区段运输平巷（1）功用：铺输送机，运煤或物料，行人。（2）要求：与采面下出口相连，必须沿煤层掘进。位置、断面利于装运煤。方向要求直或分段取直，利于运煤。链板输送机每部长200m，允许弯度值12m2风巷：铺轨。以设备最大外廓尺寸定，S10m2。（1）机巷、风巷定向取直、平行布置，保持采面等长；（2）机巷、风巷分段定向取直、平行布置，保持采面等长；（3）施工技术：沿中线定向取直或分段取直。,精选,第二节采煤系统分析,三、区段平巷布置方式1、双巷布置：上区段机巷与下区段风巷统一布置双巷同时一次掘出，轨巷超前双巷布置的优点：1）掘进通风容易；2）安全好进出掘进面有两个出口，对回采也有避灾出口；,精选,3）可超前勘探煤层变化，利于为机巷定向；4）泄水方便；5）易送物料到机巷（安装维修）；6）为上、下采面及时接替创造条件。双巷布置缺点：1）下区段风巷受采动影响，维护时间长且困难；2）若设备放在下区段风巷内，需重新移置电路和油管等。3）损失区段煤柱,精选,例：高沼矿设瓦斯尾巷的双巷布置,高沼气矿井，双巷布置设瓦斯排放尾巷。,排放采空区瓦斯的区段平巷双巷布置方式,精选,2、单巷布置,分巷布置，10o时，下行风，设备在上巷，可用于低沼矿井。设备在机巷，要求机巷大断面。,第二节采煤系统分析,精选,第二节采煤系统分析,四、双工作面布置（对拉工作面）1、对拉采面生产系统运煤：上采面下运下采面上运通风：（1）1进风，2、3回风，下采面下行风；（2）2、3进风，1回风，上采面下行风；（3)串联掺新，3、1进风，2回风。,1中间运输平巷2上轨道平巷3下轨道平巷,精选,第二节采煤系统分析,2、上、下采面错距：一般5m，木垛维护。3、优、缺点及适用：优点减少平巷掘进量和维护量；采出率高；占用设备少；生产集中；管理方便。缺点上、下采面交接处难维护。适用：非综采工作面；顶板中等稳定以上；瓦斯涌出量小。,精选,第二节采煤系统分析,五、回采顺序1、采面后退式：如图示，由采区边界附近向采区上山方向推进采煤。适用：我国广泛应用,精选,2、采面前进式如图示，采面由采区上山附近向采区边界方向回采，区段平巷沿空留巷。,问题：少掘巷；采出率高；要求支护技术和手段好；要防漏风；留巷困难。适用：少用。,第二节采煤系统分析,精选,3、采面往复式上采面前进式，沿空留巷；下采面后退式，沿空留巷。优点：缩短搬家距离；采出率高；少掘巷道。适用：鸡西、阳泉、开滦均有用。,第二节采煤系统分析,精选,4、往复旋转式如图示：使综采面旋转180，往复回采，沿空留巷。优点：采面不搬家；少掘巷；缺点：煤损大；回采技术复杂；转折点难维护，设备折损严重。适用：少。,第二节采煤系统分析,精选,第二节采煤系统分析,六、区段无煤柱护巷1、沿空留巷（巷帮充填）：工作面采煤后沿采空区边缘维护原回采巷道1)前进式沿空留巷：采面前进式回采，沿采空区留出平巷。2）后退式沿空留巷：先掘区段平巷到采区边界，采面后退回采，沿采空区留出平巷，为下区段服务。,精选,巷旁支护的几种类型,a木垛；b密集支柱；c矸石带,精选,2、沿空掘巷,特点：沿上覆岩层稳定的采空区边缘或仅留很窄的煤柱掘巷。,第二节采煤系统分析,沿空掘巷适用条件：多用于开采缓斜、倾斜中厚煤层和厚煤层，目前应用较广泛。,精选,第二节采煤系统分析,七、采场通风方式与回采巷道布置（一）工作面通风的要求:符合安全规程，防止上隅角瓦斯聚积；防漏风；通风系统简单；风巷断面足够。,上隅角,精选,第二节采煤系统分析,（二）通风方式U型通风Fig.99（a）通风系统简单，漏风少，风流线路长，变化大。适用：瓦斯不太大，我国常用；瓦斯大，设瓦斯尾巷，U+L通风,精选,第二节采煤系统分析,Z型通风Fig.99（b）顺流通风方式，风路短，通风效果比U型好,精选,第二节采煤系统分析,Y型通风Fig.99（c）示，稀释风流中的瓦斯。要求：有边界上山回风。偏Y型通风，Fig.95，改2进风,精选,第二节采煤系统分析,H型通风Fig.99（d）示，系统复杂，稀释瓦斯,W型通风Fig.99（e）示，对拉工作面,精选,第五章倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法第一节示例,一、分层同采（一）采区巷道布置（二）采区巷道掘进顺序（三）采区生产系统1.运煤系统2.通风系统3.材料运输系统4.排矸及掘进出煤系统,精选,精选,厚煤层倾斜分层走向长壁下行跨落采煤法分层同采巷道布置1运输大巷；2回风大巷；3采区下部车场；4运输上山；5轨道上山；6采区上部车场；7甩车场；8下区段回风石门；9区段轨道集中平巷；10区段运输集中平巷；11联络巷；12溜煤眼；13回风石门；14上分层运输平巷；15上分层回风平巷；16采区变电所；17绞车房；18区段溜煤眼；19采区煤仓，20中分层运输平巷；21中分层回风平巷；22行人联络巷,精选,二、分层分采的采区巷道布置分层分采的采区巷道布置，没有公用的区段集中平巷，每一分层的区段平巷都是单独准备的。分层平巷不是利用集中平巷随采煤工作面推进超前掘进的，而是当上分层采完后采空区跨落基本稳定之后，才在第二分层层位沿着上分层铺设好的假顶下掘出第二分层的区段平巷。厚煤层各分层采用联合开采的方式，其上（下）山一般布置在煤层底板岩层中，上（下）山通过采区车场及石门、斜巷或立眼与各分层平巷联系。,第一节示例,精选,第二节采煤系统分析,一、采煤系统分析（一）采煤方法主要参数1厚煤层倾斜分层厚度普采、炮采分层厚度一般为2米左右；综采一般为35米。2工作面长度确定分层开采工作面长度时，要综合考虑单一长壁工作面长度的影响因素及铺网工序和在网下作业带来的影响。一般同区段下分层工作面长度小于上分层长度。3分层同采上下分层工作面之间的错距错距的大小主要取决于上分层采后顶板垮落及其稳定情况。,精选,（二）采区上（下）山的布置开采煤层的采区上（下）山可布置在煤层底板岩层中，也可布置在煤层中。一般将采区上（下）山布置在距煤层底板以下1015m岩层中。当煤层厚度不大，采深较浅，顶底板岩层稳定，煤质较硬，自然发火危险较小，或底板有含水较大的岩层，布置岩巷有困难时，才考虑布置在煤层中。（三）区段集中平巷的布置分层同采厚煤层时，需要布置区段集中平巷。包括：区段运输集中平巷和区段轨道集中平巷。,第二节采煤系统分析,精选,（三）区段集中平巷的布置1区段运输集中平巷的布置一般布置在煤层底板岩层中，所在位置应避开底板岩层中应力升高区，巷道布置在压力传递影响角以外。2区段轨道集中平巷的布置一般尽量沿煤层顶板布置。,第二节采煤系统分析,精选,（四）区段分层平巷的布置厚煤层倾斜分层开采时，各区段分层平巷的相互位置对于巷道的使用和维护状况影响较大。根据煤层倾角的大小和分层数，各分层平巷的相互位置主要有以下三种基本布置形式。1水平式布置2倾斜式布置分为内错式和外错式3垂直式布置,第二节采煤系统分析,精选,第二节采煤系统分析,1水平式布置各分层工作面运输平巷和回风平巷分别布置在同一标高上，区段煤柱呈平行四边形，如图a。各分层之间用水平巷道联系，各分层工作面长度基本一致。2倾斜式布置使下分层工作面运输平巷和回风平巷置于上分层平巷的内侧处于上分层采空区下方，形成正梯形的区段煤柱。各分层内错半个到一个巷道宽度。分内错式和外错式两种如图b,c。,精选,区段分层平巷的布置方式,3垂直式布置各分层平巷沿铅垂方向呈重叠式布置,区段煤柱呈近似矩形，如图d。,精选,第二节采煤系统分析,（五）分层平巷和区段集中平巷之间的联系方式区段集中平巷与分层平巷之间的联系方式，主要根据煤层倾角、层间距离、分层平巷布置形式以及联络巷的用途和运输方式、掘进工程量的大小，采区巷道布置的合理性等因素来确定。一般有石门、斜巷和立眼三种基本方式。当煤层倾角较大，分层工作面平巷为水平布置时，一般常采用石门联系，如下图a。当倾角小于1520的缓斜厚煤层，为减少掘进工程量和煤柱宽度，常采用斜巷联系方式，如下图b。近水平厚煤层，分层平巷采用垂直式布置时，分层平巷与集中平巷之间多采用立眼联系方式，如下图c。,精选,分层平巷与集中平巷之间的联系方式,a：石门式联系方式b：斜巷联系方式c：立眼联系方式,精选,第三节采煤工艺特点,一、顶分层回采工艺特点顶分层增加了为下分层铺设人工假顶或形成再生顶板的工作顶板煤层原生顶板顶分层采煤工作面|工艺同中厚煤层工艺底板煤层（二分层）铺假顶或形成再生顶板（下分层用）,精选,第三节采煤工艺特点,1、人工假顶1)竹笆、荆笆假顶竹笆：宽0.7-1.0m，长2.2-2.4m，竹片或细竹用铁丝编成。荆笆：宽0.9-1.0m，长2.2-2.4m，用细铁丝编成。底梁：半圆木或厚木板。,精选,第三节采煤工艺特点,铺设：底梁与煤壁呈4560布置，将竹笆放在底梁上，每片间搭接，用铁丝联好。腐朽期为6-8月。垮落矸石胶结性能好时可不铺底梁。,精选,第三节采煤工艺特点,2）金属网假顶,精选,第三节采煤工艺特点,金属网假顶一般用12-14#镀锌铁丝编织而成。网边用8-10#铁丝编成。网孔20-25mm网孔形状：正方形（经纬网）、菱形、蜂窝形。菱形网：承力好，延展性好，寿命长，广泛应用。,精选,第三节采煤工艺特点,3）塑料网假顶塑料网假顶：聚丙稀树脂制成的塑料编织而成。规格：网带宽13-16mm，5-6m0.9m或2.0-0.9mm，网孔15mm塑料网：无毒、无味，阻燃，抗静电，重量轻，柔性大，耐腐蚀等。强度高，寿命长；抗剪性能差；延展性大，易形成网兜。,精选,第三节采煤工艺特点,4）人工假顶铺设方法：铺顶网铺底网手工机械,精选,精选,第三节采煤工艺特点,5）铺顶网优点：于改善工作面顶板管理。铺一次网可为上、下分层服务。刚割过煤后，及时移架铺网，及时支护。提高煤质。提高煤炭采出率。采面浮煤在金属网下，采下分层时，一并采出。简化采煤工艺，提高效率。,精选,第三节采煤工艺特点,2、再生顶板煤层的顶板为页岩或含泥质成份较高的岩层，冒落后注水或注泥浆，在上覆岩层重压下能形成再生顶板。一般4-6个月胶结形成。,精选,第三节采煤工艺特点,二、假顶下回采工艺特点1、假顶下支护及顶网管理假顶下回采，顶板是已垮落的碎石，基本顶周期来压不明显，顶板压力较顶分层小。顶板管理的关键是护好破碎顶板。,精选,第三节采煤工艺特点,护好破碎顶板技术措施：1）浅截深采煤机；2）滚筒距网大于100mm；3）及时支护；,精选,4）普采面：a、采用正倒悬臂错梁直线柱布置；b、割煤后及时挂梁，支贴帮柱；c、型钢梁护顶。,第三节采煤工艺特点,精选,型钢梁护顶,精选,5）综采面：掩护式支架，或支撑掩护式支架。,第三节采煤工艺特点,精选,2、假顶下的放顶工艺单体支柱采面无密集放顶。假顶下易拉斜歪支柱、推垮采面，必须设抬棚，或打斜撑柱。,第三节采煤工艺特点,精选,第三节采煤工艺特点,3、分层采高的控制主要控制底分层采高足够。据目前技术条件较合适的分层厚度：普采一般2m，最大2.4m综采一般3m,最大3.2m工作面长度：150-200m；,精选,第三节采煤工艺特点,四、评价优点：1）有效解决倾斜以下厚煤层开采时顶板支护和采空区处理问题；顶分层以下各分层矿压显现缓和。2）安全；3）采出率高。,精选,缺点1）铺假顶工作量大；2）巷道维护较困难；3）掘进巷道多；4）工作面接替较复杂；5）生产组织管理工作较复杂；6）开采易自燃煤层，防自燃的难度大。,第三节采煤工艺特点,精选,第三节采煤工艺特点,四、适用条件：煤层顶板不太坚硬，易于垮落、直接顶有一定厚度的缓、倾斜厚煤层，且不能或不宜采用放顶煤开采。在上世纪80年代，倾斜分层开采的产量占到30%以上。1990年，分层开采的产量占到28.1%。目前占到15-20%。,精选,第六章倾斜长壁采煤法第一节示例,倾斜长壁采煤法回采工作面沿煤层走向布置，沿倾斜（仰斜或俯斜）推进。该法采煤量占总产量的12%以上,精选,一、单一倾斜长壁采煤法采煤系统（一）巷道布置特点：,精选,第一节示例,（一）巷道布置特点：1）水平运输大巷和回风大巷均沿煤层走向置于开采水平。2）分带运输斜巷和回风斜巷均沿煤层倾斜方向掘进，并垂直或斜交于水平运输大巷。3）采面沿煤层走向布置，可采用但工作面或对拉工作面。,精选,第一节示例,（二）生产系统1、运煤：3461装车外运2、通风：1743352风井3、运料:153,精选,第二节倾斜长壁采煤系统分析,（一）仰斜开采与俯斜开采1、仰斜开采采面沿倾斜从下向上推进采煤。适用：顶板稳定，煤质较硬；顶板淋水大；煤易自燃需注浆；,精选,仰斜开采与俯斜开采,2、俯斜开采采面沿倾斜自上向下推进采煤。适用：煤厚和倾角较大，煤松软易片帮，CH4大。,精选,仰斜开采与俯斜开采,当煤层倾角小时，可采用仰斜与俯斜相结合的形式。,精选,（二）单工作面与双工作面,1、单工作面布置炮采、普采、综采均可。2、双工作面（两面三巷，面可等长）普采、炮采。优点：减少一条巷道，一套设备。,精选,（三）前进式、后退式与混合式,根据倾斜长壁采面推进方向与主要水平大巷的相互位置，视“井田边界”为前，主要水平大巷为“后”。分为前进式、后退式和混合式开采,精选,采面前进式、后退式与混合式回采,1、前进式回采工作面从大巷向井田边界方向推进采煤。,前