第七章矿井开采

第七章缓倾斜、倾斜薄及中厚

煤层长壁采煤法回采工艺

目前，我国长壁回采工作面普遍采用的回采工艺有炮采、普采和综采三种方式。今后发展方向是大力发展综合机械化采煤，推广普通机械采煤。长壁采煤法的生产过程，主要包括破煤、装煤、运煤、支护、及采空区处理等工序，前三种是为了把煤从煤壁上采下来运出去，为基本工序，简称采煤；后两项是为了保证采煤正常进行而控制顶板，为辅助工序。简称顶板管理。

第一节爆破采煤回采工艺

一、炮采发展史

随着技术装备的发展，我国炮采工艺经历了三个主要发展阶段：建国初期改革采煤方法，推行长壁采煤工艺，工作面采用拆移式刮板输送机运煤、木支柱支护顶板，生产效率很低，工作极为繁重，劳动条件差；60年代中期开始，采用能力较大、能整体前移的可弯曲刮板输送机运煤，用摩擦式金属支柱和铰接顶梁支护顶板，使工作面单产和效率有较大提高，劳动强度有所降低；

进入80年代，炮采工作面的装备和技术手段更新速度加快，用防炮崩单体液压支柱代替摩擦式金属支柱，工作空间顶板得到有效控制，生产更加安全，支护工作效率提高，而且工作面输送机装上铲煤板和可移动挡煤板，使80～90％的煤在爆破和推移输送机时自行装入输送机，同时工作面采用大功率或双速刮板输送机运煤和毫秒爆破技术，进一步提高了生产效率。

二、爆破落煤

1、炮采工艺过程包括，打眼、放炮落煤和装煤，人工装煤、刮板输送机运煤，移置输送机、人工支架和回柱放顶等主要工序。2、爆破落煤由打眼、装药、填炮泥、联炮线及放炮等工序组成。根据煤层厚度、硬度、节理及裂隙的发育程度和顶板的状况，正确确定炮眼排列、角度、深度、装药量、一次起爆的炮眼数量及爆破次序等钻眼爆破参数。3、炮眼布置方式1）单排眼2）双排眼：对眼；三花眼；三角眼3）三排眼；五花眼；三、装煤与运煤

1．爆破装煤采用刮板输送机运煤，在单体支柱及铰接顶梁所构成的悬壁支架掩护下，输送机靠近煤壁，有利于爆破装煤，爆破装煤率可达31～37％。

2．人工装煤人工装煤，主要是输送机与煤壁间松散煤安息角线以下的煤，崩落或撒落到输送机与采空区间的煤。

3．机械装煤输送机靠煤壁侧装上铲煤板，放炮后部分煤自行进入输送机，然后部分煤靠人工装入输送机，余下的部分底部松散煤借输送机推移，靠铲煤板将其装入输送机。

工作面的煤，根据煤层倾角，主要有自重运输和输送机运输两种方式。1、一般在倾角大于250时采用自重运输。使煤顺利下滑，通常在煤层底板上铺设铁溜槽，倾角大于200时，可采用搪瓷溜槽，2、倾角小于250时，一般采用可弯曲刮板输送机。输送机的移置多采用液压式推移千斤顶。

第二节普通机械化采煤回采工艺

普通机械化采煤工艺，简称“普采”，其特点是用采煤机械同时完成落煤和装煤工序，而且运煤、顶板支护和采空区处理与炮采工艺基本相同。一、普采发展史50年代，曾采用深截式采煤机（截深为1.5～1.6m）落煤和装煤、拆移式刮板输送机运煤、木支柱支护顶板。由于顶板悬露面积大且得不到及时支护，单产和效率低，安全生产条件差，这种技术装备已被淘汰。

60年代以来，普遍采用了浅截式（截深0.6～1.0m）采煤机械。按照这种技术装备的发展，我国浅截式普采经历了三个发展阶段。

60年代初采用浅截式采煤机械、整体移置的可弯曲刮板输送机、摩擦式金属支柱和铰接顶梁相配套的采煤机组，使普采单产和效率有较大提高，安全生产有所改善。这种第一代浅截式普采设备目前在国有重点煤矿已经被淘汰，在某些地方煤矿仍在使用。

70年代后期采用第二代普采装备，即对第一代浅截式普采设备进行技术更新，提高配套水平，主要是采用了单体液压支柱管理顶板，使普采出现了新的面貌。

80年代中期开始，对第二代普采设备实行进一步更新换代，即第三代普采，采用了无链牵引双滚筒采煤机，双速、侧卸、封底式刮板输送机以及“II”型长钢梁支护顶板等新设备和新工艺，使普采的单产、效率和效益又上了一个新台阶。二、普采回采工艺过程一般采煤机自工作面下缺口开始割煤，滚筒截深为1.0m，滚筒直径为1.25m。采煤机向上运行时升起摇臂，滚筒沿顶板割煤；并利用滚筒螺旋及弧形挡煤板装煤；工人随机挂梁，拖住刚裸露的顶板。采煤机运行至工作面上缺口后，翻转挡煤板，降下摇壁，采煤机下行，滚筒沿底板割底煤、装余煤。滞后采煤机10～15m，依次开动千斤顶推移输送机，紧跟其后开始支设单体液压支柱。支柱沿煤壁方向的距离称为柱距，为0.6m；支柱垂直于煤壁方向的距离称为排距，等于滚筒截深，为1.0m。当采煤机下行至下缺口时，支设好下缺口处的支架，移直输送机，采用直接推入法进刀，使采煤机滚筒进入新的位置，以便重新割煤。三、采煤机的割煤方式1、单向割煤、往返一刀2、双向割煤,往返两刀

3、双向割煤，往返一刀4、“”字型割煤，往返一刀

其特点是在中部预设弯曲段，其过程为：（a）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A-B-C(b)采煤机割至上平巷后，滚筒割煤轨迹为C-D-E，其间全工作面输送机移直；（c）滚筒割煤轨迹为A-E-B-F,工作面上端开始移输送机；（d）轨迹为F-G-A，全工作面煤壁割直，输送机机槽在工作面中部重新出现弯曲断，回复（a）的状态。

四、单滚筒采煤机的进刀方式滚筒采煤机每割一刀煤之前,必须使其滚筒进入煤体,这一过程称之为进刀。滚筒采煤机以输送机机槽为轨道,沿工作面运行割煤,其自身无进刀能力,只有与推移输送机工序相结合才能进刀。因此,进刀方式的实质是采煤机运行与推移输送机的配合关系。单滚筒采煤机的进刀方式主要有三种：1、直接推入法,该法的特点是在工作面上、下端头预先开出缺口，一般下缺口长3～4m，上缺口还要加上机体长度，一般为6～10m，如果输送机机头、机尾伸入上下顺槽中，则可不开下缺口，上缺口长度也可缩短。工艺过程是：当采煤机运行至上、下缺口处后，用多台千斤顶同时动作，将输送机头和采煤机一起推入缺口。这种方式进刀快，但因被推移总重量大，需采用液压推移千斤顶推移。2、“∞”字形割煤时，采煤机沿工作面中部输送机弯曲段运行自行进刀,没有单独进刀过程,有利于端头作业和顶板支护；3、斜切进刀。斜切进刀可分为割三角煤和留三角煤两种方式。

第三节综合机械化采煤工艺

综合机械化采煤工艺，简称“综采”，即破、装、运、支、处五个主要生产工序全部实现机械化，因此综采是目前最先近的采煤工艺。世界先进的煤炭生产国，凡以长壁为主的都已全部或大部分实现综合机械化采煤。一、综采面双滚筒采煤机的割煤方式

综采面采煤机的割煤方式是综合考虑顶板管理、移架与进刀方式、端头支护等因素确定的,主要有如下两种：1、往返一次割两刀这种割煤方式也叫做“穿梭割煤”,多用于煤层赋存稳定、倾角较缓的综采面,工作面为端部进刀。

2、往返一次割一刀即单向割煤,工作面中间或端部进刀。该方式适用于：顶板稳定性差的综采面；煤层倾角大、不能自上而下移架,或输送机易下滑、只能自下而上推移的综采面；高大而滚筒直径小、采煤机不能一次采全高的综采面；采煤机装煤效果差、需单独牵引装煤行程的综采面；割煤时产生煤尘多、降尘效果差,移架工不能在采煤机的回风平巷—端工作的综采面。二、综采面采煤机的进刀方式1.直接推入法进刀其过程与单滚筒采煤机直接推人法进刀相同。因该方式需提前开出工作面端部切口,而且大功率采煤机和重型输送机机头(尾)叠加在一起,推移困难,因而很少采用。2.工作面端部斜切进刀该方式又分为割三角和留三角煤两种。3.综采面中部斜切进刀综采面中部斜切进刀,其特点是输送机弯曲段在工作面中部,操作过程为：

①采煤机割煤至工作面左端；

②空牵引至工作面中部,并沿辅送机弯曲段斜切进刀,继续割煤至工作面右端；

③移直输送机,采煤机空牵引至工作面中部；

④采煤机自工作面中部开始割煤至工作面左端,工作面右半段输送机移近煤壁,恢复初始状态。4.滚筒钻入法进刀滚筒钻入法进刀的过程如下：①采煤机割煤至工作面端部距终点位置3～5m时停止牵引,但滚筒继续旋转；②开动千斤顶推移支承采煤机的输送机槽；

③滚筒边钻进煤壁边上下或左右摇动,直至达到额定截深井移直输送机；

④采煤机割煤至工作面端头,可以正常割煤。钻入法进刀要求采煤机滚筒端面必须布置截齿和排煤口。三、综采面液压支架的移架方式我国采用较多的移架方式有三种：1、单架依次顺序式又称单架连续式,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,该方式操作简单,容易保证规格质量,能适应不稳定顶板,应用比较多。2、分组间隔交错式该方式移架速度快,适用于顶板较稳定的高产综采面。3、成组整体依次顺序式该方式按顺序每次移一组,每组二三架,一般由大流量电液阀成组控制,适用煤层地质条件好、采煤机快速牵引割煤的日产万吨综采面。我国采用较多的分段式移架属于依次顺序式。四、综采工作面工序配合方式综采面割煤、移架、推移输送机三个主要工序,按照不同顺序有以下两种配合方式,即及时时支护方式和滞后支护方式。1.及时支护方式采煤机割煤后,支架依次或分组随机立即前移、支护顶板,输送机随移架逐段移向煤壁,推移步距等于采煤机截深。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、运料和通风；若煤壁容易片帮时,可先于割煤进行移架,支护新暴露出来的顶板。2.滞后支护式割煤后输送机先逐段移向煤壁,支架随输送机前移,二者移动步距相同.这种配合方式在底座前端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。为了克服该缺点,在某些综采面支架装有护帮板,前滚筒割过后将护帮板伸平,护住直接顶,随后推移输送机,移架。无论是及时支护式或滞后支护式,均由设备的结构尺寸决定,使用中不能随意改动。第四节回采工作面循环工作组织

一、回采工作面循环作业图的编制（一）循环作业的基本概念是指：回采工作面在规定的时间内保质、保量、安全地完成“破、装、运、支、处”这样一个采煤全过程，简称为“循环”。对于普采工作面，完成这个循环是以回柱放顶为标志。综采工作面是以移架为标志。通常把在一昼夜内完成循环的次数称为循环方式。循环方式有一日单循环或一日多循环两种。

（二）作业形式的选择编制回采工作面循环作业图，首先应确定工作面的作业形式，也就是一昼夜内工作面中采煤工作与准备工作在时间上的配合关系。通常有以下几种方式：（1）“两采一准”或“边采边准”即将一昼夜划为三个班。前者为两个采煤班、一个准备班，采煤班内进行“破煤、装煤、运煤、支护、移输送机”等工序，准备班完成“回柱放顶、检修设备、推移转载机及伸、缩运输巷胶带输送机等”工作，一日内完成一个循环；后者为三采煤班，每班安排设备检修等准备工作，即“采、准”平行作业，采煤、放顶错开一定距离，也可平行作业，一日完成三个循环。这两种方式较适应普采面。（2）“两班半采煤、半班准备”。综采生产中，割煤和移架平行作业。因此，准备班工作量小，主要是检修设备，更换损坏零部件、迁移转载机、缩胶带输送机、回收两平巷支架、平巷超前支护等工作。工人技术熟练，一般半个班可以完成，另半个班可进行采煤作业。（3）“三班采煤、一班准备”，即四六工作制，每班工作6小时。这已在一些综采面实施，并得到推广。（4）“四班交叉”作业，即每日分为四个班，每班首尾2小时两班工人共同工作，因此可以把工作量大的工序集中在人员多的交叉时间内进行。该方式多用于炮采工作面。普采工作面正规循环作业图综采面作业循环图示例移支架割煤移输送机设备检修炮采工作面“四班交叉”作业循环图示例（三）工序安排形式的确定回采工作面各工序安排一般有流水作业、平行作业以及流水和平行相结合的形式，各工序在时间和空间上如何配合才能充分利用时间和空间，是在工序安排形式中应当正确解决的问题。因此，在工序安排时，要处理好主、次关系，保证主要工序顺利进行，尽量增加出煤时间。其它辅助工序尽可能与采煤平行作业，注意空间上的合理配合，保证安全作业。按上述要求，可排出工艺流程图，作为编制循环图的基础。

（四）循环作业图循环作业图反映工作面内各工序进行的时间和空间位置关系，该图以纵坐标表示工作面的长度，以横坐标表示昼夜24小时的时间，将全部工序都按预定的时间和空间关系表示出来，就形成了循环作业图。在该图