煤矿开采学2之第三章 单一走向长壁采煤法采煤工艺

95.5 40
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单体支柱布置方式
视顶板情况分： 点柱 单体支架 我国煤矿炮采工作面多用单体支架支护
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数值单位：控m 顶排数和控顶距
Ⅱ
4.8 ⅡⅡ 0.3
控顶距
Ⅱ 采煤工作面煤壁至末排 支柱顶梁后端的距离， 或至放顶柱之间的距离
最小控顶距有3排支柱， 机道、行人道和材料道 常采用三、四排或三、 五排控顶
端头斜切进刀 割三角煤进刀 留三角煤进刀
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端头割三角煤斜切进刀
(a) 割底煤至工作面 下端部
a)
b)
c)
d)
e)
单滚筒采煤机双向、单向割煤
有利于端头管理、费时、往返（20～25m) 进刀与移机头干扰
(b) 返向沿输送机弯 曲段运行，上行割顶 煤切入煤壁，直至完 全进入输送机直线段 (c)推移输送机机头 及弯曲段成一直线； (d)采煤机返向下行 沿顶板割三角煤直至 工作面下端部；
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a b c d
采煤 机的 进刀 方式
单滚 筒采 煤机
中部 斜切 进刀
(a) (b) (c)
(d) 工作面俯视图
C D
B
E
F
A
G
工作面正视图
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
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采煤机的进刀方式
中部斜切进刀有利于端头作业和顶板维护 但为单向割煤。
(e) 进刀完毕,上行 正式割煤，至斜切进 刀终点位置时，滚筒 沿顶板割煤。
端头留三角煤斜切进刀
a
b c d
单滚筒采煤机双向、单向割煤端头不往返， 进刀与移机头不干扰，端部煤壁不直
(a) 下行进入进刀段后割顶煤 至工作面下端头后停机，随机 下行推输送机至进刀段，采煤 机返向上行沿输送机弯曲段割 三角底煤；
放顶步距等于最大控顶距与最小
控顶距之差。
(d)
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特种支护 丛柱、密集、木垛、斜撑
加强放顶处对顶板的支撑，回柱前在放顶排处另外 架设的支架
(a)
(b)
(c)
(d)
13
5m (b)
0.3 m
3m
1m
五、(炮c) 采工作面的基本点
爆破
(a3)m
煤壁平直
不留底煤 不破坏顶板 不崩倒支柱
(d) 5m (b)
不把煤崩到 采空区
(c)
3m
(d)
炮采工作面的基本点
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 处理拒爆炮（瞎炮） 在距拒爆炮0.3m以外另打平行新炮眼，重装药。
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炮采工作面的基本点
回柱 由下向上 由采空区侧向煤壁侧（由里向外） 近水平煤层回柱可以分段
Ⅰ
Ⅱ
0.6m 3
1
Ⅲ Ⅲ ≮ 10m
≮ 20m
Ⅱ
Ⅰ2
4
4m
6m
≮ 20m
2100
ⅠⅠ
4
2
3
1150 1000 1000 1000 250 4400
2100 1050
ⅡⅡ
1
1000 250630 270
2150
1000 1000
250
4400
三、人工开切口
人工爆破开切口 （机窝） 上切口 610m 下切口 23m 切口宽23m 下缺口有可能不开： 刮板输送机机头伸入巷 道中 双滚筒采煤机能自开缺口
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
M 1m M=12.5m
M 2.5m
2
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炮眼布置
0.5 1.0
1.0
。 60
(a) 单排眼
0.3
1.0
0.8 0.8
0.4
1.2~1.5
。。 50~55
( ) 五花眼
1.2
0.3
0.4
1~1.2
(b) 对眼
1.2~1.6
1.2
0.3
0.4
顶板不稳定时 =0
0.4
1~1.2
1.2~1.6
1.2~1
俯角
1020
(b) 对眼
(c) 三花眼
4
4）钻眼、装药
（1）钻眼设备：煤电钻、麻花钎子（电动） 风煤钻（风动）
（2）炸药与装药量： 炸药
煤矿许用炸药
底眼 150600g 顶眼 200g 雷管 煤矿许用电雷管
毫秒延期电雷管
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五、采煤机的进刀方式
进刀—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：切入煤壁 进刀方式的实质采煤机运行与推移输送机的关 系。 直接推入法 端部斜切进刀 中部斜切进刀
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采煤机的进刀方式
直接推入法用的少，容易损坏采煤机与刮 板输送机
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(a)
(b)
采煤机的进刀方式
5）联线与起爆
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
5
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爆破的有关规定
爆破工要分开存放炸药、雷管。
专用爆炸材料箱，加锁。
严禁将电雷管斜插入药卷中部或捆在药卷上，
我国主要采用滚筒采煤机破煤
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≮ 20m
ⅠⅠ
6m
一、 设
2100
4
2
3
1150 1000 1000 1000 250 4400
ⅡⅡ
4
Ⅰ2
备 及 布
2100
1050
1
1000
250630 270
2150
1000 1000
4400
ⅢⅢ
2000
250
3 1
Ⅱ
0.6m
2100
置
1750
900
每茬炮工作面进度0.81.2m
(c) 三花眼
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
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3）炮眼角度
1
0.3
β
θ
0.4 1~ 1.2
γ
0.5
1.0 1.0
0.3
1.0
0.8 0.8
0.4
1.2~1.5
。 60
(a) 单排眼
。。 50~55
炮眼角度
平面上 与 煤1.壁2 的 水 平0夹.3 角一 般 为
1.2
1.2
3.6
10
带帽点柱
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帽厚50～100mm，长0.3m
矩形布置
三角形布置
棚子的正倒悬臂布置
正悬臂 顶梁在采空区方向短，在煤壁方向长 对机道顶板支护好，顶梁不容易折断
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棚子的正倒悬臂布置
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倒悬臂 顶梁在采空区方向长，在煤壁方向短 支柱不易被采空区矸石埋住，回柱安全 顶梁折断
解放后至60年代初 普通机械化采煤工艺方式
60年代初至70年代中期 综合机械化采煤工艺方式
70年代中期以来
1
第一节 炮采工艺方式
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。
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一、爆破落煤
钻眼、装药、封炮泥、联炮线、放炮等工序
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匀，柱成直线，多用，
不利切顶。
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普采工艺支护基本点
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Ⅱ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
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普采工艺支护基本点
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 ①双钩双楔梁，抬棚 ②四对八梁 ③四对八梁，十字绞接顶梁 要保证支护质量 ， 初撑力
4m
6m
4 2
0.6m 3 1
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四、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 问题：顶板
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
6m
上行： 割煤， 挂梁，推移输送机， 支柱
数值单位：m炮采工作面齐梁齐柱布置
Ⅱ
Ⅱ 炮采工作面多采用
齐梁齐柱布置方式
4.8 ⅡⅡ 0.3
1.2
1.2
3.6
12
3m 0.3 m
(a) 5m (b)
(c)
四、处理采空区
1m
处理采空区方法：
垮落法
充填法
煤柱支撑法
最常用的是全部垮落法。
回柱放顶撤除支架，让顶板垮落
放顶步距：
相邻两次放顶间隔的距离
3m
(a) (b)
(c)
(d ) 工作面俯视图
B
E
F
A
G
工作面正视图
C D
六、支护方式
1、齐梁直线柱布置 绞接顶梁梁端在煤壁方向 相齐，支柱成直线。 •梁长等于截深 割一刀全部挂梁、支柱， 简单，容易管理 截深为0.8m或1m。 多用正悬臂
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高档普采工作面支护
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普采工作面支护
下行： 割煤，挂梁，推移输送机， 支柱
上行、下行往返一次进两刀
4m
4 2
0.6m 3 1
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双向割煤方式
•煤层较厚，双滚筒采煤机
6m
上行： 割煤， 挂梁，推移输送机， 支柱
下行： 割煤，挂梁，推移输送机， 支柱
上行、下行往返一次进两刀
4m
4 2
0.6m 3 1
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第三章 单一走向长壁采煤法采煤工 艺
爆破采煤工艺 普通机械化采煤工艺 综合机械化采煤工艺 其他条件下机采的工艺特点 采煤工艺方式的选择 采煤工艺的特殊技术措施 采煤工作面工艺设计
第三章 单一走向长壁采煤法采煤工艺
采煤工艺—采煤工作面各工序所用方法、设备 及其在时间上、空间上的相互配合。 三种工艺方式 爆破采煤工艺方式（炮采工艺方式）
( ) 五花眼
1.0 0.4
0.5 1.0
1 1.0 2.0
5080。
0.4
为 不 崩 倒 支 架 ，1煤~1软.2 时 取 1.2~1.6
大值，煤层硬时取小值。
剖面(上b) 对眼 仰角
。 60
。。 5~10
(a) 单排1.眼2~1.5
。 50~55
。 1.
。 65
(c) 三花眼
( ) 三角眼
顶板稳定时 =510
3500
Ⅲ
4m
Ⅲ
≮ 10m
≮ 20m
1 MDY-150 采 煤 机 ；
2 SGB-630/150 可 弯 Ⅰ 曲刮板输送机；
3 DZ-22单体液压支 柱；
4 HDJA-1000 铰 接 顶梁
Ⅱ
5 推移输送机千斤 顶；
6 运输平巷中的输 送机。
DY150采煤机
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二、控顶排数（三、四排）
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要由药卷顶部装入。
装药卷前要清除煤粉。
应用水炮泥。
孔深
m
严禁裸露煤爆破。 封泥
要有足够的封泥长度。m
小于0.6
不得放炮 或采取措施
0.6～1
½
孔深
大于1m ≮0.5
二、装煤与运煤
爆破装煤 可装煤3040% 人工装煤
余下的多数由人工 装煤 使用大铁锹
1.25m 2.2m
(a)
1.0m 1.3m
(b)
6
机械装煤
装煤
刮板输送机的铲煤板
3
2
1
4
10
7
5
8
6
9
6
11
9 8
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装煤
刮板输送机封底，铲煤板调小角度 加档煤板 炮采铲装
2Βιβλιοθήκη Baidu
1
7
4
3
6
7
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运煤
采煤面多用 SGW-40 或 SGW-44 型 可弯曲刮板输送机 功率有加大的趋势
煤层倾角加大后自溜
三、推移输送机
推移输送机千斤顶、液压式、 机械式 正常段6m一个 ， 机头机尾 各三个，弯曲段长度等于或 大于15m
(b) 割底煤至输送机直线段后 改为割顶煤，此时，推移机头 和弯曲段；(c) 上行割顶煤直 至上切口，输送机已移直，在 下端头留下三角煤；（d）在 正常段下行割底煤，并随采煤 机下行推移输送机；
(e)采煤机在进刀段割顶煤直 至工作面下端部，随机自上而 下推移输送机，在工作面下端 部留下底部的三角煤。重复(a) 图，完成进刀全过程。
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支护方式
1.齐梁直线柱布置 •梁长等于2倍截深 全正悬臂
割两刀挂梁一次、第一 刀支临时支柱，不挂梁； 第二刀变永久支柱，空 顶距大，工作量不均， 少用
支护方式
2.错梁直线柱布置 •梁长等于2倍截深 正倒悬臂相间
割一刀相间挂梁一次、
顶梁交错；第一刀支
临时支柱，第二刀变 1/2
L
永久支柱
支护及时，工作量均
27
端头十字绞接顶梁
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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（装煤、支柱） 产量和效率低 但对地质条件适应性强
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小结
1.炮眼布置，钻眼、装药、填泥、联线、放炮； 2.装煤与运煤； 3支护； 4采空区处理。 作业：P77, 1, 2
第二节 普通机械化采煤工艺
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 机械化方法破煤 滚筒采煤机 刨煤机
0.4
1.0 2.0
(c) 三花眼
。。 5~10 1.2~1.5
。 65
( ) 三角眼
1.2~1.5
0.5 1.0
1.0
。 60
2）炮眼的平(a) 距单排眼
煤层的硬度
顶梁长度
1.2
0.3
0.4
一般12m
1~1.2
1.2~1.6
1.0
。。 50~55
() 五
0.4
。。 5~10 1.2~1.5
(b) 对眼
推移输送机时，应从工作面一端 向另一端依次推移
(a)
15m 6m
1
3
4
2
(
8
四、支护
支护装备
木支柱
单体摩擦支柱
单体液压支柱
8
（70年代中期）
12
国营重点煤矿用
单体液压支柱+金属 绞接顶梁
7
1
2
3 5
11
4
9 10
6
金属铰接顶梁
3
2
1
5
4
L
138
165
1—接头；2—梁体；3—耳子；4—销子；5—调角楔；L—中心距