采矿学-第三章长壁工作面工艺参数、管理及

D
A
m
Mm
2、液压支架高度与采高的关系 Hmax=MmS1+h Hmin=MminS2a
Hmax，Hmin — 支架的最大与最小支撑高度 S1 ，S2 — 液压支架在前后柱处的顶板下沉量 h — 支架支撑高度的富裕系数，一般取200mm a — 支架卸载高度；一般取50mm 支得起，卸得掉
3、液压支架与采煤机高度配套要求
第三章长壁工作面工艺参数、管理及设计
第一节采煤工作面主要技术参数
第一节采煤工作面主要技术参数
一、采煤工作面长度 （一）影响工作面长度的因素 1、地质因素 工作面长度方向上应以大的断层、褶曲、煤层 厚度变化带、倾角变化带为上下边界。
对于普采工艺，煤厚M2.5m，工作面过长 控顶和管理困难 煤层较薄，工作面过长，作业困难 煤层倾角25，工作面不宜过长 顶板破碎，工作面不宜过长。 瓦斯涌出量限制工作面长度
二、综采面设备的生产能力配套 原则： 从工作面往外生产能力要加大，按20％~30 ％ 考虑。 1、采煤机的选型与生产能力 选型依据： 煤层采高、倾角、煤质硬度、地质构造等。 采煤机的实际生产能力 Qc=60 Vc S M K 10-3
采煤机的实际生产能力
M
s
60Vc
Qc=60 Vc S M K 10-3 Qc—采煤机的生产能力，t/h； Vc—采煤机的实际牵引速度，34m/min； S—截深，m； M—采高，m； —煤的容重，kg/m3； K—工作面采出率，（%）。
六、技术经济指标表
主要技术经济指标
七、工作面布置图
工作面布置图是按一定的比例绘制 工作面正常生产时支护设备布置的基 本情况，利用断面图反映采煤工作面 最大控顶距和最小控顶距断面特征的 图件，是进行工作面风量分配、风速 计算的基础。
第三节综采工作面主要设备配套 设备几何尺寸配套、生产能力配套、服务时 间配套。 一、综采设备的几何尺寸配套 采煤机的采高与煤厚 采煤机与液压支架高度 采高与液压支架高度 支架的最小支撑高度与滚筒直径 采煤机的截深与液压支架步距
采煤机的截深与液压支架步距相等。 人行道宽度：M≥700mm 端面距：T=250~400mm 移架千斤顶的行程比采煤机截深大100～ 200mm
液压支架的架间距与中部溜槽的长度相等 保证每节溜槽有推移千斤顶。 架宽一般为1.5m，少数轻型支架的架宽为 1.25m，有的重型支架架宽为1.75~2.0m，
综采工作面的设备配套
1、采煤机的最大采高和卧底量要求 1)采煤机的最大采高
A3 D 2D M m A L sin m 2 2
L
D
α
m
x
D
A
m
Mm
2)采煤机的卧底量 采煤机的卧底量：割入底板的深度 A3 D x A L sin m 2 2
L
D
α
m
x
X为负值，表示割至机槽底面以下。X=150~300mm 底鼓、浮煤垫起输送机、底板起伏不平，保证割至底板。
四、采煤工作面作业形式确定及工序安排 1、作业形式 作业形式是采煤工作面在一昼夜内生 产班与准备班的相互配合关系。 1）两采一准作业形式 2）边采边准作业形式 3）两班半采煤半班准备作业形式 4）三采一准作业方式 5）四班交叉三采一准作业方式
2、工序安排
1）安排工序时应注意问题 （1）保证主要工序的顺利进行 （2）处理好主要工序和辅助工序的关系 （3）采用平行作业，提高工作效率 2）工序流线图如下图所示
月实际完成循环数 循环率 100 % 月计划循环数
要求80%
(二)劳动组织
劳动组织是指正规循环中生产工人的 组织形式和劳动定员。 1、工种分类 1）专业工种 2）综合工种 2、劳动组织形式 1）分段作业 2）追机作业 3）分段接接力追机作业
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（三）采煤工作面循环作业图表
1、循环作业图 采煤工面循环作业图常用符号
三
班 15 16 17 18 19
四 20
班 21 22 23
说 明
四六制，三班采煤，一班准备。 双滚筒采煤机双向割煤往返一次进两刀。进刀方式为割三角煤斜切进刀。
普采工作面循环图
炮采工作面“四班交叉”作业循环图示例
（三）劳动组织表
劳动组织表是根据工作面的作业形式 与循环作业各工种工作量和企业劳动定额 规定，计算确定各工种所需定员数目，列 表表示工作面个工作班不同工种应出勤人 数、工时、各班及工作面所配备人员总数。
1）支架最小高度与采煤机机面高度 Y= Hmin-(A+δ)≥200mm 式中:δ ——顶梁厚度 A=A1+A2+A3 2）支架的最小支撑高度Hmin 与滚筒直径D的关 系 Hmin =DS2a Mmin=D
煤层在最小厚度时，采煤机和液压支架均 能工作
4、综采设备的横向配套尺寸
R=B+z+W+x 式中： B：采煤机滚筒截深，mm z：煤壁与铲煤板之间的距离，一般Z= 100～200mm； W：输送机的宽度，W=F+G+J+V x—前柱与电缆槽之间的距离，x=200～ 400mm；
二、采煤工作面连续推进长度
1.主要设备大修期 2.准备方式、运输巷道的运煤方式，掘进 通风供电等。 三、采煤机截深 1.工作面围岩条件、采高、支架、输送机 的能力。 2、煤层的硬度、节理及结构。 3.支承压力压酥煤体的宽度。
四、机采工作面的开机率 开机率—采煤机实际运转的时间占可利用的采煤 作业时间的百分比。 1、日开机率 t1 t 2 t 3 K 100 % T
二、作业规程编审步骤
1、收集整理资料编制作业规程初稿 2、集体研讨定稿 3、作业规程审批 4、作业规程的贯彻落实 5、作业规程的修改与补充措施
三、编制作业规程注意事项
1、编制作业规程必须符合工作面的基本条件， 切实可行。 2、作业规程要文字简明易懂，图表清晰准确， 计算规范无误，措施齐全可行。 3、严格按《煤矿安全规程》的有关规定和设计 规范的有关要求。 4、选择合理的作业形式和劳动组织方式，各项 指标要具有一定的先进性，使工作面的生产技术 管理达到先进水平。

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K 60 MBrC
国内外刮板输送机发展趋势 大运量 2000t/h～ 3500t/h 功率 大于1000kW 长运距380m ～ 400m 高强度，长寿命，高可靠性
3、移架方式与综采面生产能力相适应。
液压支架的移架速度要大于采煤机的实际牵引速 度，设备定型后，液压支架的移架速度一定，可 通过合理选择移架方式适应顶板及综采面生产能 力。
100
80
60
40
20
综采工作面循环图 综采工作面循环作业图表
班次 时 间 面长/m 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 图 例
采煤机割煤 移架 移输送机 检 修
一 1 2 3
班 4 5 6 7 8
二 9
班 10 11 12 13 14
T—全日，1440min t1—纯割煤时间；
t2—跑空刀时间；
t3—进刀时间；
2、提高开机率的途径：
1）提高生产系统的可靠性； 2）提高工作面的检修速度和质量； 3）增加采煤机作业时间； 4）缩短端头作业时间； 5）加强组织管理； 6）提高操作和维修水平； 7）合理确定工作面参数。
五、采煤工作面的生产能力
三、综采设备的服务时间配套 “三机”大修周期应相互接近。 四、综采的其它设备配套 煤的块度过大时，转载机上应设破碎装置， 还要考虑端头支护、转载机、喷雾泵、 乳化液泵等的选择，还要考虑工作面平 巷的连接方式、巷道断面及布置、通风 要求及移动变电站容量等问题。
第四节特殊条件下采煤技术措施
一、综采面调斜和 旋转 1、工作面需要调斜 和旋转的条件 α ≤45时叫调斜 α ＞45时叫旋转 调斜目的：适应煤 层等高线变化
五、劳动组织
（一）采煤工作面的循环作业 采煤工作面的“循环”就是完成工作 面落煤、装煤、运煤、支护和放顶（或放 顶煤）等工序的全过程，并且周而复始地 进行下去。
循环方式
循环方式是循环进度和昼夜循环次数的组合。 1、循环进度 2、昼夜循环次数 3、正规循环作业：规定的时间内保质保量完 成循环图中规定任务的循环。 4、正规循环率
第二节采煤工作面作业规程的内容及编制步骤 一、采煤工作面作业规程主要内容 1、工作面基本概况 2、工作面的地质状况 1）煤层性质 2）围岩性质 3）地质构造特征 4）瓦斯、煤尘及煤炭自然发生状况 5）水文地质状况 6）工作面煤炭储量
3、采煤方法 1）工作面的巷道布置系统图 2）采煤工艺设计 4、工作面主要生产系统 5、工作面的循环图表 6、安全管理制度 7、安全技术措施 8、灾害事故防治措施 9、煤质管理措施
N—昼夜循环数。
2、设备条件 国产刮板输送机150200m 一般工作面长160180m 使用重型刮板输送机，工作面长度可达２ ００m以上。 炮采—工作面较短 普采—工作面长度可适当加大 综采—工作面最长
N （刀数/日）
P(t/工)
Q(t)
3、阶段斜长 4、工作面效率 5、安全
3 2 1
加快工作面的推进 速度，可防止采空 区自燃，缓和工作 面的矿山压力显现。 因此，工作面不宜 太长。
2、输送机的选型与生产能力
原则：与采煤机尺寸配套、机槽强度与煤机重量配套、 割煤能力配套、支架的尺寸配套、运输能力与铺设长 度、煤层倾角、机槽和刮板链的特点等有关。 输送机运输能力： Qy =（1.1 1.15）Qc 采煤机牵引速度Vc ： Q
Qc—采煤机的生产能力，t/h； vc B—截深，m； M—采高，m； —煤的容重，kg/m3； K—工作面采出率，（%） C—工作面采出率，C=0.95~0.97
L(m)
1—日进刀数，2—工作面日产量，3—工作面效率 产量、效率增加只在工作面一定长度范围内
（二）长壁工作面长度 在缓倾斜煤层中： 厚度 <1.3m 1.3~3.5m 150~240 3.5~4.5m 120~180 长度（m）120150
工作面愈长，技术管理水平要求愈高。 我国高产高效矿井工作面长度及分布 （表3-1）
双向割煤、往返两刀， Vk:：采煤机空返或割 割一刀煤时间tc为：
1 t c ( L l) t 3 vc
t3：进刀时间；
底煤牵引速度，n/min；
机采面日产能力Qr为：
Qr NLMBrC LMBrC TK 1 1 ( L l ) t 3 v vk c
1、炮采工作面生产能力 式中： N：昼夜落煤次数，次； L：工作面长度，m； M：采高， m； B：落一次煤的进度， m； r:煤的密度，t/m3 C:工作面采出率。
Qr NLMBrC
2、机采工作面的生产能力
单向割煤、往返一刀， L：工作面长度，m； 割一刀煤的总时间 tC 为： l：工作面端部斜切进 刀长度，m； 1 1 t c (L l) t 3 vc:：采煤机割煤时牵 v vk c 引速度，m/min；
式中：N——每日割煤刀数； K——采煤机开机率，%
1 0 vk
其余符号同前，当双向割煤时，视 可用该项式计算日产量。
仍
要考虑井型、采区和工作面 工作面 炮采 普采 综采 年进度（m/a） 500 700 1000 产量（万t/a） 15 2030 8090
六、工作面采出率
工作面实际出煤量 工作面采出率=—————————— 100% 工作面实际储量 煤层 厚煤层 中厚煤层 薄煤层 国家规定的工作面采出率 ≮0.93 ≮0.95 ≮0.97
L
60 V M l min C f qb B P N
V—工作面允许的最大风速，4m/s；
M—采高，m；
Lmin—工作面最小控顶距，m； Cf—风流收缩系数，取0.90.95； qb—昼夜产煤一吨所需风量，m3/min； B—循环进尺，m； P—煤层生产率（单位面积出煤量）； —容重，kN/m3；
综采工作面循环图
综采循环以移架为标志 可采用： 四六制，三采一准 三八制，两采一准 两班半采煤，半班准备 示例：两班半采煤，半班准备，双向割 煤，日进7刀。
综采工作面循环图
班次 时间 面长(m) (m)125.5 120
1 2
一 3 4
5
6
7
8
9
二 10 11 12 13 14 15
三 17 18 19 20 21 22 23