采煤工艺及装备配套课件

採煤工藝—採煤工作面各工序所用方法、設備及其在時間上、空間上的相互配合。三種工藝方式

爆破採煤工藝方式（炮采工藝方式）解放後至60年代初普通機械化採煤工藝方式60年代初至70年代中期綜合機械化採煤工藝方式70年代中期以來採煤工藝及裝備配套國有重點煤礦約587處2000年，國有重點煤礦機械化程度74.43%我國於1973年引入綜合機械化採煤設備2000年，國有重點煤礦綜合機械化程度56.78%機械化程度炮采工藝方式：長壁工作面用爆破方法破煤、爆破及人工裝煤、輸送機運煤和單體支柱支護的採煤工藝炮采工藝標誌是爆破破煤第一節炮采工藝方式鑽眼、裝藥、封炮泥、聯炮線、放炮等工序1、炮眼佈置1）炮眼排數:取決於煤層的厚度和煤層的硬度單排雙排三排M

1mM=1

2.5mM

2.5m一、爆破落煤炮眼佈置煤層的硬度頂梁長度一般1

2m每茬炮工作面進度0.8

1.2m一般1.2

1.5m的釺杆為保護頂板，保護支護，不使煤崩到采空區，要合理裝藥2）炮眼的平距3）炮眼角度平面上與煤壁的水準夾角一般為50

80

。為不崩倒支架，煤軟時取大值，煤層硬時取小值。剖面上仰角頂板穩定時

=5

10

頂板不穩定時

=0

俯角10

20

炮眼角度（1）鑽眼設備：煤電鑽、麻花釺子（電動）風煤鑽（風動）（2）炸藥與裝藥量：炸藥煤礦許用炸藥底眼150

600g頂眼200g雷管煤礦許用電雷管4）鑽眼、裝藥毫秒延期電雷管聯線電雷管引爆（毫秒延期電雷管）起爆器起爆毫秒爆破130ms內全部起爆，避免延期引爆瓦斯延期起爆底眼，中間眼，頂眼增加了自由面提高了爆破效率爆破產生的波相互干擾，有利於減少頂板震動

5）聯線與起爆爆破工要分開存放炸藥、雷管。專用爆炸材料箱，加鎖。嚴禁將電雷管斜插入藥卷中部或捆在藥卷上，要由藥卷頂部裝入。裝藥卷前要清除煤粉。應用水炮泥。嚴禁裸露煤爆破。要有足夠的封泥長度。爆破的有關規定孔深m小於0.60.6～1大於1m封泥m不得放炮或採取措施½孔深≮0.5爆破裝煤可裝煤30

40%人工裝煤餘下的多數由人工裝大鐵鍬二、裝煤與運煤裝煤機械裝煤刮板輸送機的鏟煤板裝煤北宿礦刮板輸送機封底，鏟煤板調小角度加檔煤板炮采鏟裝運煤煤采面多用SGW-40或SGW-44型可彎曲刮板輸送機功率有加大的趨勢煤層傾角加大後自溜推移輸送機千斤頂、液壓式、機械式正常段6m一個，機頭機尾各三個，彎曲段長度等於或大於15m三、推移輸送機推移輸送機時，應從工作面一端向另一端依次推移支護裝備木支柱單體摩擦支柱單體液壓支柱（70年代中期）國營重點煤礦用單體液壓支柱+金屬絞接頂梁四、支護金屬鉸接頂梁1—接頭；2—梁體；3—耳子；4—銷子；5—調角楔；L—中心距

單體支柱佈置方式視頂板情況分：點柱棚子我國煤礦采場多用棚子支護控頂排數和控頂距控頂距採煤工作面煤壁至末排支柱頂梁後端的距離，或至放頂柱之間的距離最小控頂距有3排支柱，機道、行人道和材料道

常採用三、四排或三、五排控頂帶帽點柱帽厚50～100mm，長0.3m矩形佈置三角形佈置棚子的正倒懸臂佈置正懸臂頂梁在采空區方向短，在煤壁方向長對機道頂板支護好，頂梁不容易折斷棚子的正倒懸臂佈置倒懸臂頂梁在采空區方向長，在煤壁方向短支柱不易被采空區矸石埋住，回柱安全頂梁折斷炮采工作面多採用齊梁齊柱佈置方式炮采工作面齊梁齊柱佈置處理采空區方法：垮落法充填法煤柱支撐法最常用的是全部垮落法。

回柱放頂撤除支架，讓頂板垮落放頂步距：相鄰兩次放頂間隔的距離放頂步距等於最大控頂距與最小控頂距之差。四、處理采空區特種支護

叢柱、密集、木垛、斜撐

加強放頂處對頂板的支撐，回柱前在放頂排處另外架設的支架專業工種鑽眼爆破（放炮）、裝藥、機電維修綜合工種裝煤、支柱、回柱放頂專業工種一般在全工作面長度內工作綜合工種一般在工作面的一段長度內工作五、勞動組織採煤迴圈—採煤工作面完成落煤、裝煤運煤、支護和處理采空區的周而復始的過程。炮采工作面迴圈的標誌—放頂迴圈方式—迴圈進度與晝夜迴圈數的總稱六、迴圈方式作業方式—採煤工作面一晝夜內採煤班和準備班的配合方式準備班工作—回柱、檢修刮板輸送機、縮短運輸平巷中的刮板輸送機、超前工作面加強支護兩采一準三八制三采三准（三班採煤，邊采邊準備）三八制三采一準四六制兩班半採煤，半班準備三八制四班交叉七、作業方式採煤工區技術員要編制採煤工作面作業規程規程中要有：正規迴圈作業圖勞動組織表技術經濟指標表正規迴圈—在規定的時間內保質保量地完成了迴圈作業圖中規定任務的迴圈八、迴圈作業圖表炮采面兩三采三准迴圈作業圖炮采面四班交叉迴圈作業圖面長100m，四班交叉，每班交叉2小時，Ⅰ、Ⅲ班採煤班，Ⅱ、Ⅳ班以準備為主，採煤班裝煤、支柱。準備班運料、回柱放頂、鑽眼、放炮、移輸送機、少量裝煤、支柱。工作面放兩次炮，支兩排支架，放一次頂，一天一個迴圈爆破煤壁平直不留底煤不破壞頂板不崩倒支柱不把煤崩到采空區九、炮采工作面的基本點裝煤裝煤勞動量大，盡可能爆破裝煤。安全先支護，後裝煤先敲幫問頂，清除危石處理拒爆炮（瞎炮）在距拒爆炮0.3m以外另打平行新炮眼，重裝藥。炮采工作面的基本點回柱由下向上由采空區側向煤壁側（由裏向外）近水準煤層回柱可以分段炮采工作面的基本點炮采工作面機械化水準低人工勞動強度大（裝煤、支柱）產量和效率低但對地質條件適應性強十、炮采工藝的特點普采工藝方式—用機械化方法破煤、裝煤、輸送機運煤和單體支柱支護頂板的採煤工藝機械化方法破煤滾筒採煤機刨煤機我國主要採用滾筒採煤機破煤第二節普采工藝方式一、設備及佈置

1MDY-150採煤機；2SGB-630/150可彎曲刮板輸送機；3DZ-22單體液壓支柱；4HDJA-1000鉸接頂梁5推移輸送機千斤頂；6運輸平巷中的輸送機。DY150採煤機二、控頂排數（三、四排）人工爆破開切口（機窩）上切口6

10m

下切口2

3m

切口寬2

3m下缺口有可能不開：刮板輸送機機頭伸入巷道中雙滾筒採煤機能自開缺口三、人工開切口1、單向割煤方式單滾筒採煤機，滾筒直徑小於采高割頂煤掛頂梁割底煤，清理浮煤推移輸送機（滯後採煤機10

15m）採煤機往返一次進一刀煤壁推進了一個截深問題：頂板四、採煤機的割煤方式煤層較薄，單滾筒採煤機，滾筒直徑接近煤層層厚2、雙向割煤方式上行：割煤，掛梁，推移輸送機，支柱下行：割煤，掛梁，推移輸送機，支柱上行、下行往返一次進兩刀煤層較厚，雙滾筒採煤機雙向割煤方式上行：割煤，掛梁，推移輸送機，支柱下行：割煤，掛梁，推移輸送機，支柱上行、下行往返一次進兩刀進刀—採煤機滾筒向垂直於煤壁方向推進，進入下一截深的切割作業進刀：切入煤壁進刀方式的實質採煤機運行與推移輸送機的關係。直接推入法端部斜切進刀中部斜切進刀五、採煤機的進刀方式採煤機的進刀方式直接推入法用的少，容易損壞採煤機與刮板輸送機採煤機的進刀方式端頭斜切進刀

割三角煤進刀留三角煤進刀端頭割三角煤斜切進刀單滾筒採煤機雙向、單向割煤有利於端頭管理、費時、往返（20～25m)進刀與移機頭干擾(a)割底煤至工作面下端部(b)返向沿輸送機彎曲段運行，上行割頂煤切入煤壁，直至完全進入輸送機直線段

(c)推移輸送機機頭及彎曲段成一直線；(d)採煤機返向下行沿頂板割三角煤直至工作面下端部；(e)進刀完畢,上行正式割煤，至斜切進刀終點位置時，滾筒沿頂板割煤。

端頭留三角煤斜切進刀單滾筒採煤機雙向、單向割煤端頭不往返，

進刀與移機頭不干擾，端部煤壁不直(a)下行進入進刀段後割頂煤至工作面下端頭後停機，隨機下行推輸送機至進刀段，採煤機返向上行沿輸送機彎曲段割三角底煤；(b)割底煤至輸送機直線段後改為割頂煤，此時，推移機頭和彎曲段；(c)上行割頂煤直至上切口，輸送機已移直，在下端頭留下三角煤；（d）在正常段下行割底煤，並隨採煤機下行推移輸送機；(e)採煤機在進刀段割頂煤直至工作面下端部，隨機自上而下推移輸送機，在工作面下端部留下底部的三角煤。重複(a)圖，完成進刀全過程。

採煤機的進刀方式

單滾筒採煤機中部斜切進刀

字形割煤往返一次進一刀工藝方式上半段割煤下半段推輸送機上半段推輸送機下半段割煤採煤機的進刀方式中部斜切進刀有利於端頭作業和頂板維護但為單向割煤。六、支護方式1、齊梁直線柱佈置絞接頂梁梁端在煤壁方向相齊，支柱成直線。梁長等於截深割一刀全部掛梁、支柱，簡單，容易管理截深為0.8m或1m。多用正懸臂高檔普采工作面支護普采工作面支護支護方式1、齊梁直線柱佈置梁長等於2倍截深全正懸臂割兩刀掛梁一次、第一刀支臨時支柱，不掛梁；第二刀變永久支柱，空頂距大，工作量不均，少用支護方式2、錯梁直線柱佈置梁長等於2倍截深正倒懸臂相間割一刀相間掛梁一次、頂梁交錯；第一刀支臨時支柱，第二刀變永久支柱支護及時，工作量均勻，柱成直線，多用，不利切頂。

加強機道支護，防止機道冒頂預掏梁窩，臨時支護提高初撐力和支護剛度破碎頂板或網下用成對Ⅱ型鋼梁，邁步前移加強放頂線支護的穩定性斜撐、木垛、雙排柱、叢柱主要是針對水準推力普采工藝支護基本點

端頭支護端頭—平巷與工作面的交會處，控頂面積大，設備大且多，人員集中，進出口①雙鉤雙楔梁，抬棚②四對八梁③四對八梁，十字絞接頂梁要保證支護品質，初撐力普采工藝支護基本點端頭十字絞接頂梁端頭四對八梁端頭支護，雙鉤雙楔梁4—輸送機;6—木垛;7—雙鉤雙楔梁;8—絞車3m端頭支護，四對八梁2—抬棚長梁;4—輸送機端頭支護，抬棚長梁，十字絞接頂梁1—基本支架;2—抬棚長梁;3—轉載機;4—輸送機;5—十字絞接頂梁;兩采一準一晝夜一迴圈單向割煤三五排控頂七、普采迴圈作業圖普采迴圈作業圖第三節綜采工藝方式綜合機械化採煤工藝方式採煤工作面破煤、裝煤、運煤、支護和處理采空區全部實現機械化的採煤工藝。工作面設備：採煤機、自移式液壓支架，刮板輸送機平巷設備：轉載機，破碎機，可伸縮膠帶機液壓系統：乳化液泵站，乳化液混溶箱，進回液主管路控制系統：控制臺，聲光信號，擴音電話及線路供水系統：冷卻水，噴霧泵，水箱，管路供電系統：高壓供電線路，開關，移動變電站，配電開關，線路其他：照明，絞車、水泵綜采工作面綜采工作面自移式液壓支架自移式液壓支架自移式液壓支架自移式液壓支架自移式液壓支架自移式液壓支架雙滾筒採煤機可彎曲刮板輸送機乳化液泵站及混溶箱箱綜采裝備的發展1、探索階段（1960～1977）自已研製2、引進、吸收、消化階段（1974～1980）1974年引進綜采設備近50套，英國、聯邦德國、波蘭、蘇聯，首次引進和投入。1978年引進綜采設備100套，英、德、日、法3、研製、發展階段1990年底，在籍469套，國產307套，65.5%1—採煤機；

2—刮板輸送機；

3—液壓支架；

4—下端頭支架；

5—上端頭支架；

6—轉載機；

7—可伸縮膠帶輸送機；

8—配電箱；

9—移動變電站；

10—設備列車；

11—泵站；

12—噴霧泵站；

13—絞車；

14—集中控制臺綜采工藝方式示例設備及佈置一、雙滾筒採煤機的滾筒位置一般前端的滾筒割頂煤，後端的滾筒割底煤操作安全，煤塵少。當中部含夾矸時，前端的滾筒割底煤，後端的滾筒割頂煤，夾矸容易垮落1）單向割煤，往返一次進一刀割煤移架（滯後採煤機2

3架支架）反向清理浮煤推移輸送機（滯後採煤機10

15m）適用條件：煤層傾角大，不能自上而下移架由於輸送機下滑，只能自下而上移采高大，滾筒直徑小，不能一次采全高採煤機裝煤效果差，需單獨按排裝煤行程

二、採煤機割煤方式2）雙向割煤，往返一次進二刀上行割煤移架（滯後採煤機2

3架支架）推移輸送機（滯後採煤機10

15m）下行割煤移架（滯後採煤機2

3架支架）推移輸送機（滯後採煤機10

15m）採煤機割煤方式我國主要用斜切進刀方式端部斜切進刀：不留三角煤端部斜切進刀（割三角煤端部斜切進刀）留三角煤端部斜切進刀中部斜切進刀三、採煤機進刀方式不留三角煤端部斜切進刀留三角煤端部斜切進刀中部斜切進刀斜切進刀比較不留三角煤端部斜切進刀採煤機端頭停機轉向兩次，雙向割煤，多用留三角煤端部斜切進刀採煤機端頭停機轉向一次，單向割煤移機頭、機尾與清浮煤平行作業適用於工作面短，煤層傾角大，裝煤效率低中部斜切進刀有利於工作面端頭管理、上下平巷維護，單向割煤適用於工作面短，煤層傾角大，裝煤效率低，端頭維護困難移架方式：單架依次順序式分組交錯式成組整體順序式四、液壓支架的移架方式支架沿採煤機牽引方向依次順序逐架前移，移動步距等於截深，支架移成一條直線。操作簡單，易保證移架品質，能適應不穩定頂板，移架速度慢，用的較多。1、液壓支架單架依次順序式移架2、液壓支架分組交錯式移架將相鄰的2～3支架分為一組，組內的支架間隔交錯前移，相鄰組間沿採煤機牽引方向順序前移，組間的一部分支架可以平行前移。移架快，移架品質不易保證，要求頂板較穩定Ⅰ組Ⅱ組Ⅲ組Ⅳ組3、液壓支架成組整體順序式移架支架分組，每組2

3架。組內聯動，整體移架，組間順序前移。移架快，品質不易保證，要求頂底板條件好。移架速度的影響因素移架速度，m/min

國外先進的單架移架速度4～5秒泵站流量閥組和管路的乳化液通過能力操作水準移架方式頂板的穩定性（移架——卸載）乳化液泵站及混溶箱箱MRB200/31.5200L/min,31.5MPa割煤、移架、推移輸送機的配合方式割煤後，按推移輸送機與移架的先後關係，分：及時支護滯後支護1、及時支護先移架，後推移輸送機工作空間大，行人，通風，運料及時支護頂板，但控頂寬度大五、液壓支架的支護方式2、滯後支護先推移輸送機，後移架工作空間小，行人，通風，運料滯後支護頂板，但控頂寬度小要求頂板穩定兩者由設備結構及尺寸決定，使用時不能改動液壓支架的支護方式1、單體支柱加長鋼樑組成的邁步抬棚適應性強，支設麻煩，費工費時。2、自移式端頭支架移架速度快，對平巷適應性差。3、用工作面液壓支架支護端頭六、綜采工作面端頭支架綜采面端頭支架1，2掩護梁，3機頭，5千斤頂，6機尾煤層傾角小，滯後一個截深綜采面平巷與端頭綜采面平巷佈置應有利於：運輸設備運轉採煤機自開缺口人員進出材料運進綜采迴圈以移架為標誌可採用：四六制，三采一準三八制，兩采一準兩班半採煤，半班準備示例：兩班半採煤，半班準備，雙向割煤，日進7刀。七、綜采工作面迴圈圖綜采工作面迴圈圖綜采工作面迴圈圖傾角加大後，必須有防滑防倒措施1、輸送機1）下滑的原因重力原因

12o後推移輸送機不當，從一點多次推浮煤進入底槽七、大傾角綜采工藝特點

防止煤進入底槽

面調成偽斜，

=2

3

從工作面下端移輸送機

推移輸送機時，用支柱頂住機頭，拉緊機尾

17

時，要設防滑千斤頂2）防止輸送機下滑的措施

12，必須裝防滑、錨固裝置1）傾角加大後的問題支架下滑，下滑力大於摩擦力支架傾倒，力矩不平衡2）防倒防滑措施工作面調斜由下向上移架防止大塊衝擊架尾防止輸送機下滑保持排頭支架的穩定性間隔移架2、液壓支架的防倒防滑煤層傾角大於15

時，鏈牽引採煤機必須設置安全鉸車。（防斷鏈和下滑）3、採煤機的防滑

15o，滾筒採煤機，必須有可靠的防滑裝置設備幾何尺寸配套設備生產能力配套一、綜采工作面設備的幾何尺寸配套

採煤機的采高與煤厚

採煤機與液壓支架高度采高與液壓支架高度支架的最小支撐高度與滾筒直徑採煤機的截深與液壓支架步距第四節綜采工作面的設備配套綜采工作面的設備配套Mm=A—A3/2+LSin

m+D/2Mm—採煤機的最大采高，m；

m—搖臂向上的最大擺角，度；A—機身高度；A1-機槽高；A2—底托架高度；A3—機體厚度；E-過煤高度A=A1+A2+A3L—搖臂長度，m；D—滾筒直徑，m。採煤機的最大與最小采高之比應在1.6～2.0採煤機的采高Hm=Mm

S1+h

Hmin=Mmin

S2

aHm，Hmin

—支架的最大與最小支撐高度S1，S2—

液壓支架在前後柱處的頂板下沉量h—支架支撐高度的富裕係數，一般取200mma—支架卸載高度；一般取50mm支得起，卸得掉液壓支架高度與采高的關係

支架的最小支撐高度Hmin與滾筒直徑D的關係Hmin

=D

S2

a（1）液壓支架最小高度要大於採煤機機身高度Hmin

AA=A1+A2+A3煤層在最小厚度時，採煤機和液壓支架均能工作

設備幾何尺寸配套（2）採煤機的兩滾筒直徑之和要大於最大采高設備幾何尺寸配套（3）採煤機的臥底量X不少於30mm設備幾何尺寸配套要保證割至底板，割入底板的深度底鼓、浮煤墊起輸送機、底板起伏不平（4）底托架過煤高度不小於500mm。大塊的問題。（5）採煤機的截深與液壓支架步距相等。設備幾何尺寸配套設備幾何尺寸配套（6）液壓支架的架間距與中部溜槽的長度相等。一般為1.5m，保證每節溜槽有推移千斤頂原則：從工作面往外生產能力要加大（一）採煤機的實際生產能力Qc=60Vc

SM

K

10-3二、綜采設備的生產能力配套

sM60Vc採煤機的實際生產能力sM60VcQc=60