《采煤概论》精品课程.ppt

采煤概论，主讲人：张健，生产副主任，主要内容，采煤方法第一节基本概念第二节采煤方法分类第三节爆破采煤技术第四节综采技术第五节综采技术第六节放顶煤采煤方法复习题第一节基本概念第一节采场和采煤工作面用于直接取大量煤，称为采场。在矿区开采的煤壁称为采煤工作面。二、采煤工作在井田内进行，以取煤为一系列工作，称为采煤工作。采煤可分为基本工序和辅助工序。在第一节中，基本概念、第三节、采煤技术、按一定顺序完成每项工作的方法及其协调被称为采煤技术。在一定的时间内，按照一定的顺序完成采煤工作的过程，称为采煤过程。四、采煤系统中采煤巷道在时间上和空间上的相互位置关系，称为采煤巷道布置系统。这是采煤系统。五、采煤方法是采煤技术和采煤系统在时间和空间上的总称。根据不同的矿井地质和技术条件，不同的采煤系统可以结合采煤技术形成不同的采煤方法。第二节对采煤方法进行了分类。有许多分类方法。根据采煤工艺和矿压控制的特点，采煤方法一般分为墙式采煤法和柱式采煤法。第二节采煤方法的分类，第一，墙式采煤法又称长墙式采煤法，以长工作面采煤为主要标志。总体特征：采煤工作面长度较长，一般在80m以上；(2)随着采煤工作面的推进，顶板暴露面积增加，矿压显现增强；(3)采煤工作面可分别用爆破、滚筒式采煤机或犁破碎装煤，用平行于采煤工作面铺设的刮板输送机运输煤，工作空间用支架支撑，采空区用崩落法或充填法处理；(4)采煤工作面两端，一般至少有一条回采巷道，形成一个完整的生产系统。根据煤层倾角，墙系采煤法分为缓倾斜煤层采煤法和急倾斜煤层采煤法。根据煤层厚度，可分为薄煤层采煤法、中厚煤层采煤法和厚煤层采煤法。根据采用的采煤技术不同，可分为爆破采煤法、普通机械化采煤法和综合机械化采煤法。第二节，采矿方法的分类，根据采空区处理方法的不同，可分为崩落采矿法、支柱(支柱支架)采矿法、充填采矿法。根据采煤工作面的不同布置和推进方向，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。根据工作面倾斜或倾斜的方向，倾斜长壁分为倾斜长壁和倾斜长壁。根据煤层的全厚是否一次开采，可分为全层开采法和分层开采法。厚度小于3m的薄煤层和中厚煤层采用全层采煤法；厚煤层和大厚度厚煤层可以分层倾倒或开采。第二节采矿方法的分类，1。薄、中厚煤层单体长壁采煤法，图12-2单体长壁采煤法示意图(一)走向长壁；倾斜的长墙(向上倾斜)；(c)倾斜长壁(向下倾斜)1段和2段运输和回风巷；3-采煤工作面；4，5-分区运输和回风斜巷，表12-1中国煤矿使用的主要采煤方法及其特征表，第2节采煤方法分类，图12-3刀柱式采煤方法示意图，第2节采煤方法分类，2。采用分层开采方法开采厚煤层时，会遇到困难，技术难度较大倾斜分层、水平分层、斜切分层，图12-4厚煤层分层方法(一)倾斜分层；(b)横向分层；(c)斜切和分层1-顶板；二层，第二节采矿方法的分类，每一层的开采有两个降序和升序。回采顺序与采空区处理方法密切相关。采用下行回采顺序时，可采用崩落法或充填法处理采空区。采用上行开采顺序时，一般采用充填法。不同的分层开采方法、开采顺序和采空区处理方法的综合应用可以演化成不同的分层开采方法。但是，在实际工作中，一般采用以下三种方法：倾斜岩层下放采煤法。(2)倾斜分层向上充填采矿法。(3)水平或斜向切割层向下崩落采矿法。第二节采矿方法的分类，在急倾斜特厚煤层条件下，水平分段崩落采矿法是近年来在水平分段采矿法的基础上成功采用的。煤层厚度一般大于25m，分段高度可达1012m，分段底采高度约3m，冒落高度79m。第二部分，采矿方法的分类如下：3 .缓倾斜厚煤层(煤层厚度3.55.0m)条件下的厚煤层全厚开采方法，随着综采的发展，已成功采用大采高全厚一次性单体长壁采煤法。在缓倾斜厚煤层(煤层厚度一般大于5m)条件下，特别是厚度变化较大的特厚煤层，可采用综放开采方法。沿煤层底板开采产生一层高度约3m的煤，然后释放上部的顶煤。在急倾斜煤层条件下，可以利用煤层倾角大的特点，使工作面向下倾斜，依靠重力降低工作面支架，为有效的顶板管理创造条件。在煤层赋存稳定的情况下，该河成功采用掩护支架采煤法实现了全层开采。第二节对采煤方法进行了分类，第二节以房柱式间隔采煤为主。一般特征：1。煤层内布置一系列宽度为5 7m的煤房，煤房开采时形成窄(短)工作面成组推进。煤柱从房间到房间到孟的宽度在几米到20米到30米之间，并且以一定的间隔与连接巷连通以形成生产系统，并且形成条状或块状的森林煤柱来支撑顶板。2.矿房时矿压相对平缓，工作空间由螺栓支撑，支撑相对简单；3.煤矿用爆破或连续采煤机的配套设备。采煤在一组房间里交替进行。4.采矿和采掘是一体的，采掘准备也是一个采煤过程。当在房间中回收煤柱时，也使用相同类型的采煤支撑设备。第二节对采煤方法进行了分类，高机械化支柱系统采煤方法一般分为房间式采煤方法和房间式采煤方法。煤柱可根据情况进行局部开采。煤在煤房内开采后，根据需要尽可能多地开采煤柱(前者称为房柱式采煤法)，并开采所有煤柱。典型房柱式采煤法的基本特点是利用短工作面推进，利用煤柱作为临时或永久支护，利用连续采煤机、梭车(或万能伸缩机)、锚杆等支护设备进行采煤。随着工作面(室)的推进，只使用相对简单的锚杆支护来支撑顶板，以防止顶板岩石脱落。锚杆支护的使用增加了工作面空间，为机械化采煤创造了有利条件。此外，采用类似的机械采矿房和矿柱提高了采煤的灵活性。第二节分类近年来，微差爆破的推广带来了爆破技术的深刻变革。毫秒爆破一炮多炮，减少了顶板振动次数，爆破产生的地震波相互干扰抵消，减少了顶板振动，有利于顶板管理。同时，微差爆破有利于提高爆破装煤率。第三节爆破采煤技术，2、装煤和运煤1。爆破装煤2。人工装煤3。机械装煤，图12-7爆破装煤，第三节爆破采煤技术，1。爆破采煤工作面支护目前，我国常规爆破采煤工作面由金属支柱和铰接顶梁支撑，单体液压支柱正在推广，其布置形式主要有两种：正悬臂梁直柱(图12-8，a)和正悬臂梁交错梁三角柱(图12-8，b)。然而，后者现在使用频率较低。在周期来压工作面中，当工作空间达到最大控顶距离时，为了加强放顶位置顶板的支护效果，在回柱前往往在放顶排增设一些加强支护，称为工作面特殊支护。特殊支撑有多种形式，包括配重柱、密柱、木垛、斜撑和切顶墩等。图12-8显示了单支撑和铰接顶梁的支撑布置形式A-正悬臂梁的直柱布置。B-悬臂交错梁三角柱布置，第三节爆破采煤工艺，2。采空区处理全垮落法通常适用于直接冒顶或稳定性中等的顶板。该方法是在工作面离明挖前进一定距离后，主动拆除采煤工作面外的支架，使直接顶自然下落。今后，随着工作面的推进，矿柱将按照预定的计划在一定的时间间隔内回撤至顶部。这样，不仅可以及时减少工作面的顶板控制面积，而且由于顶板垮落后破碎矸石的体积膨胀，可以填充采空区，从而减轻工作面的压力，防止对工作面的不利影响。主要过程是配合工作面推进，定期进行回柱放顶工作，如图12-9所示。当工作空间达到允许的最大宽度，即最大顶控距离时，工作面推进一至两次后，应及时回柱放顶，使工作空间只保留采掘工作所需的最小宽度，即最小顶控距离。如果不放顶的工作面继续向前推进，顶板的外伸宽度和顶板压力将会过大，占据过多的支柱和顶梁。最小顶控距离一般为3排立柱，最大顶控距离为4或5排立柱。最大顶部控制距离和最小顶部控制距离之间的差值是放顶步距。图12-9回柱放顶煤过程中支架形式a-最小顶距控制；B-第一次推进后的支撑形式；c-放顶前支架形式(顶控最大距离)；d-放顶后，将返回到最小顶板控制状态。第四节采用了常用的机械化采煤技术。首先，单滚筒采煤机生产普通采煤工作面的核心是采煤机。采煤机与其他工序的合理配合称为采煤机截煤法。(1)双向割煤和一次往返。(2)“8”字形割煤，一次往返，图12-10双向割煤，一次往返a一次上顶割煤，b一次下底割煤，图12-11“字形割煤，一次往返a一次上顶割煤；B-下切底煤，第四节普通机械化采煤技术，(3)单向割煤，这种方式的割煤方式适用于采高1.5m以下的薄煤层，滚筒直径接近采高，顶板稳定，煤层顶板附着力强，割煤后顶煤不能及时垮落等条件。图12-12单向割煤，来回a-向上割煤，吊梁；B-装煤、推运输送机、煤柱、第四节普通m图12-13双向割煤，往返两刀一次-向上割煤，吊梁，推输送机；B-下行重复上行工艺，第四节普通机械化采煤工艺，第二，一般采煤工作面单体支架一般采煤工作面单体支架的布置应与煤层赋存条件、顶底板性质相适应，并符合采煤机截煤的特点，除保证采煤空间作业的安全外，还要努力减少支架的工作量。1.支架安装在悬臂支架内，悬臂支架由单体液压支柱或摩擦金属支柱和帽点柱外的铰接顶梁组成。第四节、普通机械化采煤工艺，一般采煤工作面支架布置，根据梁的布置特点分为梁式和交错梁式两种(图12-15)。为了方便行人和工人，工作面的支柱一般都是直线排列，很少采用三角形排列。图12-15支撑梁布置和交错梁布置a梁线性柱布置；B-交错梁线性柱布置1-临时柱；2-正式柱，如图12-14所示，正悬臂和反悬臂布置a-单支撑正悬臂布置；B-倒悬臂布置，(a)、(b)，第4节普通机械化采煤技术，2。支架布置特征梁的线性柱布置特征是吊梁末端沿煤壁方向，支柱呈直线。根据截深与顶梁长度的关系，可分为两部分：梁的长度等于截深，梁的长度等于截深的两倍。当梁的长度等于切割深度时，每一次割煤都会将所有的梁、柱沿工作面悬挂起来，一般都是正悬臂支撑。这种支架形式简单，易于掌握规格和质量，顶部设置整齐。该程序相对简单，易于组织和管理。当截止深度为0.8m和1.0m时，一般采用这种布置。然而，由于切割的深度很大，每个支架都必须挂有横梁和支柱，所以切割一刀煤需要很长时间。因此，它不适合在松软煤层和顶板稳定性差的条件下使用。在普通机械化采煤技术的第四节中，当顶梁的长度是切割深度的两倍时，如果使用所有的正悬臂支架，那么将切割两把煤刀以悬挂主梁。切割第一刀时，每个支架应临时竖立；切割第二把刀时，挂好横梁，将临时支撑改为永久支撑。由于切第一刀时横梁不能吊起，机器轨道与顶板之间的距离太大，顶板容易坍塌，工人的工作量也不平衡，所以这种方法使用较少。交错梁和直柱的布置特点是截面深度为顶梁长度的一半；正负悬臂支架相互交替；每次割一刀煤时，顶部的横梁会间隔悬挂并交错向前。当切割第一次切割的煤时，支撑临时支柱；割第二截煤时，临时煤柱变为永久煤柱，每割第二截煤工作面增加一排控顶距离。这种布置使得机器路径上方的屋顶较窄，并且支撑及时；每次切割的挂煤梁和煤柱数量少，工作量平衡。柱子成一直线，方便行人和物料运输。这根柱子不容易埋在顶部的切割线上，所以它被用在许多领域。但不利于切顶，倒置悬臂梁容易损坏。第五节综合机械化采煤技术。首先，综合考虑顶板管理、移架进给方式、端头支护等因素，确定了综采工作面双滚筒采煤机的截煤方式。主要方法如下：1 .一次切两片。这种割煤方法也被称为“梭式割煤”。主要用于煤层赋存稳定、倾角较缓的综采工作面，工作面为端头进给。2.来回割一次，即一次割煤3.综采工作面工序协调模式根据综采工作面三个主要工序的不同顺序，有两种协调模式，即适时支护模式(图12-17)和延时支护模式。图12-17为适时支护模式，图12-16为液压支架移动模式(a)单支架顺序；(b)、(c)交错分组间隔；(d)、(e)整个群体按顺序排列。第五节综合机械化采煤技术。1.及时支持方法。采煤机截煤后，支架向前移动，依次或随机成组支撑顶板，输送机随移动架逐段向煤壁移动，移动步距等于采煤机截割深度。在这种支撑方式下，输送机被推动后，支撑座前端与输送机之间的断面深度宽度应较大，工作空间较大，有利于行人、物料运输和通风；如果煤壁容