煤矿生产技术 2

煤矿生产技术,临矿集团安全技术培训中心,第一章煤矿地质基本知识一、地质作用与围岩分类1、地质作用：在漫长的地质年代，由于地球转动的自然动力引起地壳物质组成，由于构造和地表形态变化与发展的作用（1）内力地质作用：由于地球内部能量引起的上述三种作用地壳运动：地壳变形变位上升或下降，海陆变迁水平运动造山运动岩浆活动：地下岩浆沿地壳裂缝上升侵入地壳或喷出地表变质作用：地壳深部的岩石在高温高压和化学性质活泼的流体作用下，岩石的结构、构造和化学成分发生变化，形成新的岩石作用地震作用：岩石应力积累突然释放使地表形态和地壳结构剧烈变动,（2）外力地质作用：作用在地壳表层，太阳辐射能、日月引力等引起风化和剥蚀：a）风化：风吹雨打日晒，岩石在原地遭受破坏产生崩裂破碎或分解溶化的过程b）剥蚀：风雨流水使岩石破坏产物剥离开搬运和沉积：由风、流水搬到别的地方，内陆湖泊、沼泽和海洋沉积固结成岩：松散的沉积物变成坚硬的沉积岩二、岩石分类1、岩浆岩：高温岩浆冷却，主要成分石英2、变质岩：原有岩浆岩、沉积岩和变质岩在地壳中受到高温高压及化学性质活泼的气体或液体的影响，岩石物理化学性质发生变化，变成一种新的岩石3、沉积岩：原有岩石风化溶解后搬运到适应地区沉积压实、脱水胶结而成。,三、沉积岩的特征：在地壳表层分布最广、占地表面积的75%。1、层状层理2、层面结构：波痕、泥裂四、沉积岩的分类1、角砾岩2、砾岩3、砂岩：粗砂岩、中粒砂岩、细砂岩4、粉砂岩：0.10.01mm细碎屑5、泥岩及页岩：0.01mm泥岩没有明显层理6、石灰岩：容易被水溶解形成溶洞,五、煤的形成及煤系1、煤是由地质历史上植物遗体演变而形成的地球上气候温暖而湿润，植物生长茂盛高等植物泥碳褐煤长焰煤不粘煤弱粘煤气煤肥煤焦煤瘦煤贫煤无烟煤2、煤系的概念：在煤的形成过程中，煤层上下同时形成许多岩层煤系指含有煤层的沉积岩系3、我国的主要成煤时期：古生代的石炭二叠纪（4亿2.3亿年前),中生代的晚二叠纪侏罗纪（2.3亿7千万年前),新生代的第三纪(7千万200万年前),4煤的形成植物遗体堆积成煤的首要条件是必须有茂盛的植物，保证成煤物质的充分供给；另一个条件是已死亡的植物应与空气隔绝，以免遭受完全氧化、分解和强烈的微生物作用而被彻底破坏，显然不是任何地方都具备如此条件，一般认为沼泽地区是最适合的环境。因为沼泽地区有充足的水分，不仅有利于植物生长，而且有利于植物遗体的保存。水体使植物遗体与空气隔绝，这样就妨碍了喜氧细菌的生存，从而使植物遗体免遭分解破坏得以不断堆积。从植物遗体的堆积到形成煤层的转化过程，称为成煤作用。这是一个漫长复杂的变化过程,通常成煤作用分为两个阶段：（）泥炭化和腐泥化作用阶段当高等植物的遗体暴露在空气中或堆积在沼泽中的浅部多氧条件下，由于大气、氧和喜氧细菌的作用，就会遭受一定程度的氧化和分解。但随着植物遗体的不断堆积和埋藏深度的增加，逐渐与空气隔绝，氧化环境转变为还原环境。又在厌氧细菌的作用下，使氧化分解产物之间及分解产物与植物残体之间发生复杂的生物化学变化，形成多水和富含腐植酸的腐殖质，这就是泥炭。从植物堆积到形成泥炭的作用，叫泥炭化作用。低等植物藻类和浮游生物死亡后沉到水底，在与空气隔绝的还原环境中，在厌氧细菌的作用下，富含脂肪和蛋白质的生物遗体分解，最后转变为含水很多的絮状胶体物质，叫腐殖胶。当腐殖胶经脱水、压实而形成富含沥青质的腐泥。从低等植物和其它生物遗体沉积，到形成腐泥的作用，称腐泥化作用。,（）煤化作用阶段在泥炭和腐泥形成后，随着地壳不断下降，在温度升高、压力增大的影响下，逐渐转入成煤的第二阶段，它包括成岩作用和变质作用两个阶段。当泥质或腐泥被泥砂等沉积物覆盖后，在上覆沉积物的静压力作用下，泥炭、腐泥逐渐失水、压实、固结，挥发分相对减少，含炭量相对增高，泥炭和腐泥分别逐渐转变为褐煤和腐泥褐煤。这种作用过程，称为煤的成岩阶段。当褐煤层沉降到更深处时，受到继续增高的温度和不断增大的压力作用，褐煤内部的分子结构、物理化学性质发生变化，如颜色加深、光泽增强、挥发分减少，含炭量再增高等，结果褐煤逐渐转变为烟煤、无烟煤。这一变化过程就叫变质作用阶段。,六、煤层结构及埋藏特征1、根据煤层厚度对开采技术的影响，将煤层分为薄煤层0.51.3m中厚煤层1.33.5m厚煤层3.56.0m特厚煤层大于m、煤层的产状要素：走向、倾向和倾角根据煤层倾角对开采技术的影响，将煤层分为近水平煤层58缓倾斜煤层825倾斜煤层2545急倾斜煤层45,、煤层埋藏特征（1）煤层顶板：伪顶：紧贴煤层之上0.30.5m页岩、碳质页岩直接顶：随采随冒12m泥岩、页岩、粉砂岩老顶：砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石（2）煤层底板伪底：煤层以下0.20.3m泥岩、碳质页岩直接底：随采随冒几十厘米1m左右，泥质页岩、黏土岩老底：砾岩、石灰岩等七、地质构造1、单斜构造2、褶皱构造（1）背斜（2）向斜,3、断裂构造（1）裂隙：原生裂隙、构造裂隙、压力裂隙（2）断层要素如图所示A、正断层:上盘相对下降，下盘相对上升的断层逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降的断层平移断层：两盘沿着几乎直立的断层面作水平运动的断层B、走向断层：断层走向与煤层走向一致的断层倾向断层：断层走向与煤层走向垂直的断层斜交断层：断层走向与煤层走向有一定夹角的断层,第二章采煤工作面常用矿图一、采煤工作面布置图1、煤层产状、厚度和结构，煤层顶底板岩层情况2、回采工作面主要参数，包括工作面长度，循环进度，最大最小空顶距3、工作面支护4、采煤及工作面运输设备的型式，在工作面的位置和关系二、炮眼布置图1、炮眼排数2、炮眼深度3、炮眼角度三、巷道断面图四、避灾线路图,第三章矿井开拓煤田在地质历史发展过程中，大量含炭物质堆积在地下,形成的大面积层状含煤地带。煤田划分为井田一、井田再划分1、井田内划分为阶段和水平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。井田划分为阶段（如下图所示）阶段的走向长等于井田的走向长阶段下部布置运输大巷,阶段上部布置回风大巷,井田划分为阶段和水平J1、J2、J3第一、二、三阶段阶段斜长阶段运输大巷阶段回风大巷,h,1,2,3,水平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；回风大巷所在的水平称回风水平。开采水平（简称水平）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。广义的水平布置大巷的某一标高的水平面既包括一个水平，又包括所服务的阶段上回风水平下运输水平,2、阶段内的再划分采区式划分采区走向4005000m，斜长6001000m；分段式划分只适合于走向短的井田，很少用；条带式划分12度时应积极采用，一条一面。（1）采区式划分：采区：在阶段范围内，沿走向把阶段划分为具有独立生产系统的块，每一块叫一个采区。采区斜长=阶段斜长区段：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的斜巷相连（运输上山和轨道上山）,采区（如下图所示）走向长壁工作面：工作面沿倾斜布置，沿走向推进,（2）阶段划分为划分为带区，带区划分为分带分带沿煤层走向把阶段划分为若干长条，每一个长条叫一个分带。由若干分带组成，并具有独立生产系统的区域叫带区倾斜向长壁工作面：工作面沿走向布置，沿倾向推进,P1、P2、P3第一、二、三盘区,二、矿井的开拓方式井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。l井田开拓方式：开拓巷道在井田内的总体布置方式。（开拓、准备和回采巷道）l开拓系统：开拓巷道的形式、数目、位置及其相互联系和配合，总称开拓系统。按井筒（硐）形式分:立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓,（一）斜井开拓1、片盘斜井开拓,（1）特点：相当于一个下山采区井田划为若干分段（片盘）；每个分段称一片盘片盘，布置一个采面，整分段回采；可采储量小；上下片盘接替频繁；串车提升，车场简单。（2）适用：地质构造简单，井田走向较短；有扩大应用的前景。,2、斜井单水平分区式开拓（1）生产系统如图所示运煤系统通风系统对通风要求：（2）主斜井用胶带运煤时，可兼作进风井，但V4m/s。胶带斜井不得兼作回风井。主斜井用箕斗运煤时，通风要求同立井。,（二）立井开拓运煤系统：通风系统：排水系统；动力、压风、水供应系统：,（三）平硐开拓1、井内不设井底车场，硐口设工业广场。单水平：盘区式准备，上下山盘区布置方式上山部分6个盘区，下山部分6个盘区,2、平硐开拓方式类型及装备（1）平硐分类l垂直走向平硐：主平硐垂直（或斜交）于煤层走向l走向平硐主平硐平行于煤层走向；单翼生产。,（2）平硐装备最简单的开拓方式，技术经济最有利：（1）煤由平硐直接外运，多用矿车（底卸式、普通箱式）也用胶带，运输环节少，设备少；能力大（2）不设井底车场，水自流，无水仓.3、平硐用于山岭、丘陵沟谷地区，煤层埋于山中，在山麓开平硐开拓；有些煤层埋于山岭中，上山部分相当一个阶段的煤量，平硐以下用下山阶段开采。,（四）综合开拓平硐立井斜井平硐立井平硐斜井立井斜井主斜副立应用多主立副斜应用少,三、巷道的分类（一）矿山井巷名称如图,（二）按井巷的服务范围分类1、开拓巷道：为全矿井服务的巷道称开拓巷道（立井、斜井、平硐、井底车场、主要石门、运输大巷和总回风大巷等）2、准备巷道：为采区服务的巷道称准备巷道（采区石门、采区上山，采区下山，采区车场等）3、回采巷道：为回采工作面服务的巷道称回采巷道（工作面运输巷、工作面回风巷和开切眼等）,四、采区生产系统（一）单一走向长壁采煤法采煤系统1采区石门2采区回风石门3采区下部车场4轨道上山5运输上山6上部车7中部车场8、10区段回风巷9区段运输巷11联络巷12采区煤仓13采区变电所14绞车房15局部通风机,主要生产系统1、运煤系统：2、运料排矸系统:3、通风系统：4、供电系统：从运上输入5、压风及安全用水：（管路经运上）（二）厚煤层倾斜分层采区生产系统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。回采顺序：下行式先采顶分层，依次下行回采各分层，垮落法管理顶板，称倾斜分层下行垮落采煤法。分层同采：在同一区段范围内，上、下分层工作面错开一定距离同时采煤，称：“分层同采”分层分采：在同一区段范围内，采完一个分层后再采下一个分层称“分层分采”或“大扒皮”,2、巷道布置特点1)巷道名称：2)巷道布置特点:阶段运输大巷(1)和回风大巷(2)均布置在距煤层1520m的底板岩石中。各分层采用集中（共用）上山、集中（共用）区段平巷联合布置方式（之一）,i、集中上山轨上（5）和运上（4）均布置在距煤层15m的底板岩石中，且在层位上错距2m（运“上”在下，轨“上”在上）,ii、集中运输巷（10）布置在距煤层810m的底板岩石中。iii、区段集中轨巷（9）提前在下区段顶分层回风巷位置开掘，超前（10）掘进，为（10）定向。,从（9）每隔200m开（11）沟通各分层。最后一个（11）距采区边界约200m。IV、集中区段平巷与分层平巷间联系（10）（12）沟通各分层机巷；（9）（11）沟通各分层机巷；从最后一个（12）反向掘（14）至采区边界，从最后一个（13）反向掘（15）至采区边界。,3）顶分层采面顶分层（14）、（15）超前采面两个（12）掘进。（14）开切眼（15）顶分层工作面。,4）I区段i、利用总回风巷（2）作为轨道集中巷，每隔200m左右开掘区段回风小石门（13）沟通各分层风巷。（如采用采区小风井，则另开集中岩石巷）。ii、从（10）每隔200400m（一台刮板运输机有效铺设长度，当用吊挂胶带机时，联络眼间距可扩大到400m）掘溜煤眼（12）沟通各分层机巷，最后一个（12）距采区边界约200m。,5）分层同采时集中轨道巷（9）作用服务于各（顶、中、底）分层之辅助运输。探清煤层走向变化，为（10）定向；同时满足顶分层超前平巷施工定向和泄水利用（9）掘二、三分层超前运输机巷，掘进煤由（12）(10）运出；物料由（9）（11）。采掘无干挠。缩短区段准备时间，利于接替6）联络眼（11）的开掘方法i、顶分层(11)沿煤层顶板开掘，每200m一个，沟通（14）ii、二、三分层（11）下口不动，上段向下卧底，形成斜巷，分别沟通二、三分层机巷（超前平巷），形成系统。,7）第二区段开采:第一区段采完后：（9）作为下区段顶分层回风巷，（10）作为集中轨巷。更换运输设备。,8）区段集中巷与上山间联络10）（18）运上（4）（9）（7）轨上（5）可知：分层同采，必须有：共用区段集中机巷；用区段集中轨巷。,2、生产系统物料采面、新风掘进通风：分层超前平巷掘进，局扇供电：地面35kV变电站付井6kV井底车场中央变电所6kV送至采区变电所送采掘面（1140V或3300V、660V、380V、127V）压风：供水：,（三）倾斜长壁采煤法生产系统,倾斜长壁采煤系统分析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；临界角一般为,2、俯斜开采采面沿倾斜自上向下推进采煤。适用：煤厚，大，煤松软易片帮，CH4大。当5仰斜与俯斜相结合的形式。,第四章采煤技术一、爆破采煤回采工艺炮采工艺方式：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（一）爆破落煤钻眼、装药、封炮泥、联炮线、放炮等工序1、炮眼布置1）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=11.5mM1.5m,炮眼布置,2）炮眼的平距煤层的硬度顶梁长度一般12m每茬炮工作面进度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3）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=510顶板稳定时=0顶板不稳定时俯角1020,4）钻眼、装药（1）钻眼设备：煤电钻、麻花钎子（2）炸药与装药量：炸药矿用乳化炸药底眼150600g顶眼200g5）联线与起爆串联联线电雷管引爆（毫秒延期电雷管）起爆器起爆毫秒爆破130ms内全部起爆，避免延期引爆瓦斯延期起爆底眼，中间眼，顶眼增加了自由面提高了爆破效率爆破产生的波相互干扰，有利于减少顶板震动,（二）装煤与运煤爆破后可装煤3040%余下的多数为人工装，大铁锹刮板输送机的铲煤板可装一部分，炮采面多用SGW40或SGW44型可弯曲刮板输送机倾角加大后自溜,（三）支护视顶板情况分：点柱，棚子，多用棚子木支柱单体摩擦支柱单体液压支柱铰接顶梁国营重点煤矿用：单体液压支柱+金属绞接顶梁正悬臂齐梁直线线柱正悬臂错梁三角柱控顶排数34排35排特种支护：丛柱、密集、木垛、斜撑,丛柱、密集、木垛、斜撑,（四）处理采空区,通常采用垮落法回柱放顶撤除支架，让顶板垮落,（五）炮采工作面的基本要求爆破煤壁平直；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；处理瞎炮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（六）炮采工艺的特点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,二、普通机械化回采工艺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（一）工作面布置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。,（二）采煤机的割煤方式,1、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,2、双向割煤方式煤层较薄，单滚筒采煤机，滚筒直径接近煤层层厚煤层较厚，双滚筒采煤机上行：割煤，挂梁，推移输送机（滞后1015m）铲装浮煤，支柱下行：割煤，挂梁，推移输送机铲装浮煤，支柱往返一次进两刀,（三）采煤机的进刀方式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进刀方式的实质采煤机运行与推移输送机的关系。1、端头斜切进刀2、中部斜切进刀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,端头斜切进刀,中部斜切进刀,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,（四）普采工艺基本要点加强机道支护，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会处，控顶面积大，设备大且多，人员集中，进出口双钩双楔梁，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,端头支护，双钩双楔梁,4输送机;6木垛;7双钩双楔梁;8绞车,端头支护，四对八梁,2抬棚长梁;4输送机,端头支护，四对八梁，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;,三、综合机械化采煤工艺如图所示为综采工作面的设备布置图，综采工作面的生产工艺过程，主要包括割煤、运煤、支护和处理采区4个工序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,如图为一综采面设备图,（一）采煤机割煤方式1、单向割煤，往返一次进一刀割煤移架（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：煤层倾角大，不能自上而下移架由于输送机下滑，只能自下而上移采高大，滚筒直径小，不能一次采全高采煤机装煤效果差，需单独排装煤行程,图2-2滚筒采煤机单向割煤方式a采煤机下行割煤，推尾机；b采煤机上行空退，移机头，推输送机；c采煤机在机尾斜切进刀；d采煤机从机尾开始下行割煤,一、割煤割煤工序包括落煤和装煤,完成落煤工序的设备为滚筒式采煤机（或刨煤机）,2、双向割煤，往返一次进二刀上行割煤移架（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）（二）双滚筒采煤机两滚筒的作业方式1、前顶后底作业方式如图2-3所示采煤机向右牵引时，前滚筒（按推进方向）为右螺旋，割煤时顺时针旋转，沿顶板割煤；后滚筒为左螺旋，割煤时逆时针旋转，沿底板割煤，向左牵引时则相反。,图2-3双滚筒采煤机“前顶后底”割煤方式,2、前底后顶作业方式，如图2-4所示采煤机向右牵引时，前滚筒为左螺旋，逆时针旋转，沿底板割煤。后滚筒为右螺旋，顺时针旋转，沿顶板割煤，在下部采空的情况下，中部硬夹矸易被后滚筒破落下来，向左牵引时则相反。这种作业方式应用很少，只有在煤层中有硬夹石层的特殊条件下才能采用。,图2-4双滚筒采煤机“前底后顶”割煤方式a煤层中有硬夹矸层；b薄煤层开采过；c地质构造,（三）滚筒采煤机的进刀方式1、推入式进刀法普采工作面单滚筒采煤机时常采用这种进到方式2、钻入式进刀法其进刀过程如图2-5所示钻入式进刀法采高较大时不宜采用。3、斜切式进刀法（1）端部斜切式进刀法该方式又分为割三角煤（图2-6）和留三角煤（图2-7）两种。,图25采煤机钻入法进刀（a）停止牵引，滚筒继续旋转；（b）推移机槽；（c）钻进煤壁，移直输送机；（d）向端部牵引；（e）正常割煤,割三角煤方法进刀过程（图2-6）采用这种进刀方式突出优点，可实现双向割煤，充分发挥采煤机作用，提高采煤机工时利用率，采煤机切入煤壁阻力小，操作简单，因此被广泛采用。存在问题是：采煤机往返割三角煤，增加了两次停机时间和换向工序。工作面两端空顶距离较长，不利于顶板管理。这种进刀方式应用于顶板较稳定的条件。,图26工作面割三角煤斜切进刀（a）起始；（b）斜切并移直输送机；（c）割三角煤；（d）开始正常割煤；1综采面双滚筒采煤机；2刮板输送机,留三角煤方法进刀过程图27,图27工作面留三角煤斜切进刀,这种方式与割三角煤相比，省去端头处采煤机停机换向工序，工艺过程简单，但属单向割煤方式，多用于煤质坚硬，倾角较大，采煤机上行割煤阻力大时。,（2）中部斜切式进刀法进刀过程如图2-8所示采用中部斜切进刀方式，不用在工作面两端往返牵引，简化了进刀过程。但采煤机在运行中有一半路程为空行运，因而实际上是单向采煤。但由于空行程时牵引速度快，所以空行程所消耗的时间并不很长。,图28工作面中部斜切进刀a采煤机割煤至工作面左端；b返回中部斜切；c移直输送机，采煤机割右半段；d输送机右半段移近煤壁，采煤机重新割左半段,（四）采煤机操作注意事项1、掌握采煤机牵引速度（1）匀速牵引，均衡出煤（2）不过载运转，不强行牵引（3）采煤机牵引速度的快慢2、防止采煤机飘刀和啃底（1）采煤机飘刀和啃底的原因（2）采煤机飘刀和啃底的预防措施3、防止采煤机掉道（1）采煤机掉道原因（2）采煤机掉道预防措施4、防止采煤机断链（1）断链事故的主要原因（2）预防断链的措施,5、煤壁要采直采齐，采高符合要求回采工作面的质量要求是，三直一平两畅通。三直，指煤壁采直，支架和输送机移直；一平，指顶底板平整（输送机铺设平整）；两畅通，指上、下出口畅通。二、运煤采煤机割下煤炭并装入刮板输送机中，从工作面运出后转载到桥式转载机，再经带式输送机及采区带式输送机运到采区煤仓。采区工作面运煤工序包括工作面运煤和工作面运输巷运煤。（一）工作面运煤1、推移输送机时要严格掌握弯曲段长度（当采煤机截深为0.6时，一般可弯曲刮板输送机的弯曲长度为8节中部槽）不得出现急弯。2、输送机的允许垂直弯曲角度一般为24。当工作面底部局部凸起会凹下时，要割平或支垫，以保证输送机铺设的平整度。3、输送机弯曲段之外的其他部分铺设要呈直线。4、刮板输送机的机头卸载端与桥式转载机机尾撘接高度和距离要适合。,（二）工作面运输巷运煤工作面运输巷运煤工序的主要设备是桥式转载机和带式输送机。1、桥式转载机2、带式输送机3、桥式转载机与带式输送机的配合如图29所示。,图29综采工作面运输巷运输系统1刮板输送机；2桥式转载机；3带式输送机；4卸载滚筒；5传运滚筒6固定滚筒；7活动滚筒；8拉紧绞车；9机尾滚筒,4、注意事项（）工作面运输巷运输设备和运输能力应大于或等于刮板输送机的运输能力。（）在桥式转载机上装设破碎机是十分有利的。破碎机既可将大块煤及矸石破碎，又能对运输系统起到节流和缓冲作用，从而防止输送带跑偏，又能防止大块煤、矸石堵塞采区煤仓仓口。三、工作面支护综采工作面是用液压支架进行支护的。液压支架是综采工作面的关键设备之一，它是以高压液体为动力，完成对工作面顶板的支撑、切顶和挡矸、护邦、前移及推移刮板输送机等一系列动作的。（一）液压支架的移架方式如图210(1)单架依次顺序式(2)分组交错式(3)成组整体顺序式,1、单架依次顺序式支架沿采煤机牵引方向依次前移，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，用的较多。2、分组间隔交错式移架支架分组，每组35架，组内顺序前移，组间平行作业。移架快，移架质量不易保证，要求顶板较稳定。3、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，要求顶底板条件好。,图210液压支架的移架方式,（二）支护方式按支护与割煤、移架、推移输送机3个主要工序的配合方式不同，综采工作面的支护方式有及时支护方式（图211）和滞后支护方式。1、及时支护这种支护方式，推移输送机后，在支架底座前端与输送机之间要富裕一个截深的宽度，工作空间大，有利于行人、运输和通风；但增大了工作面控顶宽度，不利于控制顶板。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（图2-12）。,图211及时支护方式（a）割煤（b）移架（c）推移输送机,图2-12插底式和半插底式支架（a）插底式支架；（b）半插底式支架,插底式支架（图2-12a）在向前移时，将底座前端插入输送机机槽下方，推移输送机后，底座前端与机槽相接，取消了一个截深的长度，适应于稳定性差的顶板；但通风断面小，行人运料不便，同时增加了机槽高度，不利于装煤。为克服插底式装煤困难的缺点，后又研制了半插底式支架（图2-12b），机槽向煤壁倾斜。,2、滞后支护（1）割煤后，输送机跟随采机先逐段向煤壁移动，然后支架再随着输送机的前移而依次移动，二者移动步距相同。（2）输送机先逐段移动，全部移完之后，支架再依次或分组移动。这种配合方式在支架底座前和机槽之间没有一个截深富裕量，比较能适应周期压力大及直接顶稳定性好的顶板，但对直接顶稳定性差的顶板适应性差。在我国适用较少。四、采空区处理随着回采工作面向前推进，顶板暴露面积不断增加，工作面压力也逐渐增大。为了正常安全生产，必须对采空区悬露的顶板及时处理。采空区的处理方法，主要是根据顶板岩层性质、厚度和开采煤层厚度等因素来选择。,（一）跨落法使采空区悬露顶板自行跨落或人为跨落后充填采空区的控制方法称跨落法。1、一般顶板随着工作面向前推进，前移液压支架，让支架后部失去支撑的顶板自行跨落。2、坚硬顶板采用顶板高压注水软化和深孔爆破强行跨落的措施，强制采空区顶板跨落。（二）充填法用充填材料充填采空区空间的控制方法称为填充法，我国很少采用。1、水力充填利用水力通过管道把充填材料输送到采空区的填充方法。2、风力充填利用压缩空气通过管道把填充材料输送到采空区的充填方法。,四、综采放顶煤采煤工艺（一）放顶煤采煤法的分类1、一次采全厚放顶煤综采,放煤步距大，顶煤放不出，煤损大；放煤步距小，煤矸混杂，煤质差。,放煤步距太大：顶板方向的矸石先于采空区后方的煤达到放煤口，关口，顶煤放不出,放煤步距太小：采空区方向的矸石先于上部顶煤到达放煤口，顶煤损失部分,2、预采顶分层放顶煤综采,3、倾斜分段放顶煤（二）放顶煤工艺1、放煤步距放煤步距分为初次放煤步距和循环放煤步距，在放顶煤生产中重点是确定循环放煤步距，它是影响放煤效果最重要的参数，如何在一定条件下合理选择放煤步距是综放生产的首要问题。放煤步距太大时，部分顶煤落入采空区，造成资源丢失，降低回采率，且易引起采空区浮煤自然发火；放煤步距太小时，采空区矸石易混入放煤口，不仅影响煤质，且操作者误以为煤已放净而过早终止放煤，造成操作上的丢煤。只有选择一个合理的放煤步距，才能使上部矸石和采空区矸石同时达到放煤口，达到最小顶煤损失。影响放煤步距的因素主要有两个方面，一是支架特征，二是煤层特征。,2、放煤方式放煤方式即工作面进行放煤操作的方式。在放煤步距确定以后，放煤工艺各参数中对放煤影响较大的就是放煤方式，由于各矿的生产地质条件不尽相同，放煤方式也呈现出多样性。常用的放煤方式主要有：顺序单轮放煤、顺序多轮放煤、间隔折返放煤等多种放顶煤方式。确定放煤方式的原则是顶煤回收率高，煤质好，易操作，易高产。放煤方式要通过理论分析和现场试验来合理确定，择优选择。（1）多轮、分段、顺序、等量放煤采面分23段；段内同时开启两个相邻放煤口；每次放1/21/3的顶煤；按顺序循环放煤，直至该段全部放完；再进行下一段放顶煤。优点：可使冒落煤岩分界面均匀下降，采出率高，含矸率低；充分利用放煤口面积，放煤快。缺点：要求操作水平高。适用：顶煤3m以上,（2）多轮、间隔、顺序、等量放煤放煤口放煤顺序先放1#、3#、5#、7#、每次放1/21/3的顶煤；后放2#、4#、6#、8#、每次放1/21/3的顶煤；反复两三轮优点:可使冒落煤岩分界面均匀下降，采出率高，含矸率低,丢煤少（3）单轮、间隔、多口放煤先放1#、3#、5#、放顶煤，见矸关口，留较大脊背煤；滞后一定距离放2#、4#、6#、放出留下脊背煤中的一个椭球体优点：操作简单，容易掌握；放顶效果好，丢煤少，少出矸适用：广泛采用。,五、急倾斜煤层开采1、倒台阶采煤法2、水平分段放顶煤采煤法3、伪倾斜柔性掩护支架采煤法4、伪斜长壁采煤法,（一）倒台阶采煤法工作面布置：（1）采面参数：一个台阶长1520m，台阶数：24个；倒台阶布置：上下台阶错距为23m，最下一个台阶：错距为56m台阶较短：12m采面下部：超前平巷，煤柱45m，超前下台阶23个溜煤眼。回采工艺落煤风镐；爆破。装运煤自溜。支护人工，木支柱，设顶梁、底梁、护身板。处理采空区垮落法或充填法。,（二）水平分段放顶煤采煤法水平分段放顶煤采煤法在急斜煤层中，按一定高度分成若干个分段。在分段的底部布置采煤工作面，先采出底部工作面的煤，随即放出上部顶煤的方法。,（三）伪倾斜柔性掩护支架采煤法,（四）伪斜长壁采煤法,1-密集，2-人字溜煤眼，3-单边钢板溜槽，4-点柱,分段水平密集,初采采面收尾,六、倾斜长壁采煤法,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；临界角一般为,2、俯斜开采采面沿倾斜自上向下推进采煤。适用：煤厚，大，煤松软易片帮，CH4大。当5仰斜与俯斜相结合的形式。,煤层倾角对顶板稳定性影响,第五章矿山压力及其控制,第一节煤层围岩及分类一、煤层顶底板分类1、伪顶：松软岩层，多为碳质页岩小于0.5m2、直接顶：伪顶或煤层之上，有一定稳定性，易随回柱而跨落，多为泥质页岩、页岩、砂质页岩3、基本顶（老顶）：位于直接顶之上厚而硬的整体岩层，一般为砂岩、石灰岩、沙砾岩等4、基本底：直接位于煤层下面的岩层二、直接顶分类一类直接顶（不稳定）二类直接顶（中等稳定）三类直接顶（稳定）,三、基本顶分类1、I类基本顶：初次和周期来压不明显，来压时缓和无冲击初次来压步距大于25m2、II类基本顶：初次和周期来压很明显，初次来压步距大于2550m3、III类基本顶：初次和周期来压强烈，初次来压步距大于2550m4、IV类基本顶：平时顶板无压力，采空区悬露面积达几千甚至上千万平方米不跨落，初次和周期来压时，顶板跨落常形成狂风、巨响，初次来压步距大于50m,第二节工作面顶板压力和显现,一、支撑压力1、支撑压力的形成煤体未采动之前，煤体内的应力处于平衡状态，开切眼后破坏了应力平衡状态，引起应力重新分布如图102所示,由于采动的影响，在工作面前方煤体中和工作面后方采空区内，根据压力分布不同可分为个区a减压区，它的应力小于原始应力b增压（支撑压力）区，它的应力大于原始应力c减压区，它的应力等于原始应力,c,b,a,b,C,2、影响支撑压力大小分布的因素（）采空区顶板悬露面积越大，时间越长，顶板压力就越大，而支撑压力的分布范围和集中程度（）开采深度越大，悬露顶板的重量越大，支撑压力也越大（）采空区充填程度越密实，煤壁内支撑压力越小（）顶板岩层越坚硬，顶板压力分布越均匀，支撑压力分布范围就比较广，支撑压力的集中程度就比较小底板岩层坚硬，支撑压力影响范围大，但集中程度小（）媒质坚硬，支撑压力比较集中，影响范围比较小，反之，媒质松软，变形和破坏程度越大，则支撑压力分布范围越大，集中程度越低,、冲击地压概述：冲击地压是世界范围内煤矿矿井中最严重的自然灾害之一，其发生的原因极为复杂、影响因素颇多、灾害严重，成为岩石力学研究中的一个重大课题。尽管国内外学者在冲击地压发生机理、监测手段及控制等研究方面取得了重要进展，由于冲击地压的极为复杂性，但到目前为止，远没有从根本上解决其有效预测和防治问题。,冲击地压现象描述冲击地压是矿山压力的一种特显现形式，可描述为：矿山采动（采掘工作面）诱发高强度的煤（岩）变形能瞬时释放，在相应采动空间引起强烈围岩震动和挤出的现象。是我国煤矿常见的重大事故灾害。冲击地压引起人员伤亡和设备损坏，不仅发生在推进的工作面现场，而且可能波及变形能释放范围的巷道、峒室，特别是存在高应力集中的空间部位。冲击地压共有的显现特征为：突发性、瞬时震动性及破坏性。,冲击地压现象描述为以下主要特征：（1）冲击地压的发生与地质构造有密切关系，往往发生在褶曲、断层及煤层变异性突出的部位，主要受构造应力的控制。（2）发生冲击地压的煤层顶板往往具有坚硬的岩层，该岩层聚集高强度的变形能，是冲击地压发生的主要能量。（3）发生在超前巷道的冲击地压，以巷道两帮煤体抛出为主要特征，将巷道堵塞，甚至完全充实巷道空间。（4）发生在工作面的冲击地压，一般表现为大面积冲击现象，冲