采煤方法与采煤工艺

采煤方法与采煤工艺
第一节 采煤方法概述 一、采煤方法概念 回采工作：在采煤工作面内，为采取煤炭所进行的各项工作 。 基本工序：破煤、装煤、运煤、支护和采空区处理。 采煤工艺：在采煤工作面内，按照一定顺序完成各项工序的方法及其配 二、采煤方法分类 采煤方法分为：露天开采和井工开采。 井工开采可分为：柱式体系和壁式体系两种。 1、壁式体系采煤法 壁式体系采煤法一般以长壁工作面采煤为主要特征，是目前我国应用最普遍的一种采煤 方法，其产量约占到国有重点煤矿产量的 95%以上。 ⑴壁式采煤法的特点： ①工作面的两端至少各布置一条回采巷道，用于通风和运输。 ②工作面长度一般 80-250 米，目前国内最长 400 米。 ③随着工作面的推进及时处理采空区，一般采取全部垮落法管理顶板 ④工作面通风状况良好。 ⑵壁式体系采煤法的类型 ①按采煤工艺分类： 爆破采煤法、普通机械化采煤法、综合机械化采煤法
双滚筒采煤机一般是综采工作面主要采煤机械。 滚筒式采煤机的截割部滚筒和截齿， 如图所示。
⑸工作面运煤： 一般采用刮板输送机运煤。 每隔 6m 设一个液压千斤顶， 机头机尾各 3 个。 弯曲段长度 15m。 ⑹工作面支护： 支架布置方式：带帽点柱、单体 液压支柱或磨擦式金属支柱与铰接 顶梁组成的悬臂支架。 按悬臂顶梁与支柱的关系分为 正悬梁和倒悬梁两种； 按梁的排列特点分为齐梁式和 错梁式两种，为了行人和工人作业方 便，工作面支柱一般排成直线状。
⑴爆破落煤 爆破落煤由打眼、装药、填炮泥、联炮线及放炮等工序组成。 炮眼布置：单排眼、双排眼、三排眼 ⑵装煤与运煤 ①爆破装煤：爆破后刮板输送机贴近煤壁，利于装煤。 ②人工装煤：人工攉煤。 ③机械装煤：在输送机煤壁侧装有铲煤板。
炮眼布置图 a—单排眼 b—对眼 c—三角眼 d—三花眼 e—五花眼 ⑶工作面支护 主要采用金属支柱和铰接顶梁支护，单体液压支柱。主要有两种：正悬臂齐梁直线柱（图 a）和正悬臂错梁三角柱（图 b）
②、设备：大功率、高强度、高可靠性机电一体化设备
神东公司补连塔矿 2003 年大采高工作面年产原煤 924 万 t，采高 4.5-4.8m; 神东公司上湾矿 2004 年大采高工作面年产原煤 1075 万 t，实际采高达到 5.4m； 晋城煤业集团 2010 年 5 月 24 日成功研制支护高度最高的 7.6 米矿井用液压支架。 焦煤集团 2011 年 12 月 13 日赵固二矿 11050 工作面成为焦煤集团首个 6.5 米大采高综 采工作面，而且创下河南煤矿井下采高、支架支撑高度最高记录。 晋煤煤业集团 2012 年 9 月 13 日 成功研制出世界上支撑高度最高的 8.2 米大采高综采 液压支架 。 ⑵大采高采煤法工艺特点 ①初采高度较小，一般为 3.5m 左右；直接顶初次垮落后采至全高。 ②控制煤壁片帮—关键； ③支架防滑，防倒； ④端头支护及超前支护比一般综采更重要； ⑤一次采全厚比分层开采具有很多优点。 ⑶控制煤壁片帮 ①带压移架，用第一护帮板临时支护顶板，第二段护帮板支撑煤壁 ② 加快工作面推进速度； ③ 用快硬膨胀水泥尼龙绳等锚杆加固煤壁； ④ 在地质条件允许时，俯采； ⑤ 提高支架的初撑力。 ⑷支架防倒、防滑 ① 工作面呈伪斜推进 ②工作面由下而上单向推移输送机 ③及时调整液压支架位置 ④严格控制采高 ⑤锚固工作面排头、排尾液压支架
端头等处维护 送料工
合
计
一 1
1 1 1 3 6 2 1 1 1
1 1 1
班
21
二 1
1 1 1 3 6 2 1 1 1
1 1 1
班
21
检修班 1 1 1 1
1 2 2 2 2 1 1 6 2 23
工人出勤表
合计 3
3 3 3 6 12 4 2 2 2 2 2 3 2
2 2 2 1 1 6 2
65
工作面技术经济指标表
④下行回风 — 注意监测。
适用条件：适用于倾角在 12°以下煤层，采取措施后最大可达到 17°。
三、厚煤层采煤方法
1、分层开采
⑴厚煤层分层间开采顺序：
下行式和上行式
⑵顶板管理：
下行式——全部垮落法
上行式——全部充填法
人工假顶：
金属网假顶、塑料网假顶
再生顶板（4-6 个月）
2、大采高
⑴特点：
①、采高：3.5 6.0m
长壁采煤法示意图 （a）走向长壁；(b）倾斜长壁（仰斜）；（c）倾斜长壁（俯斜）
1、2—区段运输、回风平巷；3—采煤工作面；4，5—分带运输、回风斜巷
1、单一煤层走向长壁采煤法 ⑴生产系统 ①运煤系统 ②运料排矸系统 ③通风系统 ④供电系统 ⑤压气及安全用水系统 ⑥适用条件： 近水平、缓斜、倾斜煤层； 薄及中厚煤层； 地质构造简单，瓦斯涌出量小。
一煤层走向长壁采煤法采区巷道布 置
2、单一煤层倾向长壁采煤法 ⑴仰斜开采与俯斜开采 ①仰斜开采：采面沿倾斜从下 向上推进采煤。 特点：1）水自流入采空区；2） 煤壁稳定性差；3）顶板稳定性差， 临界角 8 左右；4）当α＞10° 时，采煤机偏离煤壁，输送机易断 链；当α＞17°时，采煤机不稳定， 易翻倒。 措施：输送机设下部三角架， 调平。 适用：顶板稳定，煤质较硬； 顶板淋水大；煤易自燃需注浆； ②俯斜开采：采面沿倾斜自上 向下推进采煤。 特点： 1）水流入采面，工作条件差； 2）顶板相对稳定； 3）煤壁相对稳定，但装煤效果 变差； 4）机组不稳定，易掉道。 适用：煤厚，倾角大，煤松软易
年
人
技术经济指标表
指标
150 1230 5.89 2.6 2～8° 3.29 1.44 0.63 481 4 1823.89 63 31.6 23.2 2.3
76
二、薄及中厚煤层单一长壁采煤法 走向长壁采煤法：工作面沿倾向布置，沿煤层走向推进。适用于采区式巷道布置。 倾斜长壁采煤法：工作面沿走向布置，沿煤层倾向推进。工作面自下而上推进时称为仰 斜长壁，工作面自上而下推进时称为俯斜长壁。适用于盘区式和带区式巷道布置。
2、普采工艺 ⑴工艺过程： 采煤机破煤装煤——刮板输送机运煤——单体支柱加金属顶梁支护 ⑵破煤和运煤 滚筒采煤机：单滚筒、双滚筒 采煤机结构：截割部、牵引部、 动力部、辅助装置 牵引方式：机械牵引、液压牵 引、电牵引（传动） 钢丝绳、有链牵引、无链牵引 （行走） ⑶采煤机割煤方式： 单向割煤，往返进一刀；
双向割煤，往返进两刀；
“∞”字形割煤、往返一刀
⑷采煤机简介： ①滚筒采煤机构造 滚筒采煤机主要由： 截煤部、牵引部、电动机及辅助装置组成。 它的类型较多，分为单滚筒和双滚筒两种。 A. 单滚筒采煤机：功率小、生产能力低，适用于采高不大的中厚煤层。
B. 双滚筒采煤机：功率较大、生产能力大、牵引速度高，适用于采高较大的中厚煤层。 外形如下图所示：
工作面循环作业图
割煤
移架
移前溜 移后溜
放煤
检修 班长
定员
班次
质量验收员 安全员
瓦斯员 采煤机司机 移架、放煤工 端头维护工 刮板运输机司机 转载机、破碎机司机 顺槽皮带机司机 泵站司机
电工 送餐工
采煤机检修 支架检修 刮板运输机检修 顺槽皮带检修 乳化液泵检修 电气检修
编号 1
2 3 4 5 6 7
8 9 10 12 13 14 15
16
17
项
目
工作面长度
工作面推进长度
煤 层厚 度
采
高
煤层倾角
放顶煤厚度
煤的容重
循环进度
循环产量
日循环个数 日产量 日出勤人数
工作面 配风量 回采工效率
可采期
在册人数
单位
米 米 米 米 度 米 吨 米3 米 吨 个 吨日 人 m3 s 吨工
移架（综采） 正规循环： 在规定叫间内，按既定的工艺方式，保质保量安全地完成一个循环的全部 工序和工作量，并保持周而复始地进行采煤工作的一种作业方法。 正规循环作业用循环图表来表示。 循环组织的主要内容 ①循环方式 循环方式是循环进度和昼夜循环次数的总称。 环进度：每完成一个循环工作面煤壁向前推进的距离。炮采 0.8-1.2m 普采、综采 0.6-1.0m。 ②作业形式：一昼夜内采煤班与准备班在时间上的配合方式。 三八制 四六制 ③采煤工作面循环作业图表 循环图表包括循环作业图、工人出勤表和技术经济指标表三项主要内容。
单
15 11 8′ 9′
5 2
1
14 2
6
10
8
15
7
9
13
7′ 5
1 4
12
I3
3
5
4
6
I
7
片帮，瓦斯大。
当α＜5～8°仰斜与俯斜相结合的形式。
⑵倾斜长壁采煤法优点：
①巷道布置简单，巷道掘进及维护费低，投产快。
②运输系统简单，占用设备少。
③回采巷道沿煤掘进，易固定方
向，采面可等长布置，利于生产管理。
3、综采工艺 ⑴综采历史：自 1974 年从国外引进 50 套综采设备和 78 年引进的 100 套综采设备开始， 至今已有 30 多年的历史。 发展经历：经过了摸索起步、引进提高、仿制创新、国产与引进并重、自主生产五个阶 段。 ⑵综采产量： 七十年代综采面大致为 20 万吨/年-面左右 八十年代综采面大致为 100 万吨/年-面左右 2005 年兖州东滩矿综采面生产了 753 万吨/年-面 2005 年神东上湾矿综采面生产了 1145 万吨/年-面 （神东矿区目前有 10 个超千万吨的综采面，实现了一井、一面、安全、高效的生产目 标，其中有 2 个超 2 千万吨的综采面。） ⑶综采现状： 初步统计，全国已建成年产 120 万吨以上的大型现代化煤矿 434 处，核定能力 12.63 亿 吨，占总核定能力的 50.62%；其中建成了年生产能力超 1000 万吨的特大型煤矿 25 处，核 定生产能力 3.4 亿吨。我国的安全高效矿井采煤机械化程度达到 90%以上，综采程度达到 85% 以上，井工矿原煤全员工效达到 106.34t/工；回采 工效 540.29t/工 。 ⑷综采参数： 综采面长 150m—400m 采煤机最大功率达 2000kW， 刮板输送机最大功率达 3*1000kW， 液压支架一般＞20t/架。 ⑸工艺过程：
三、采煤方法选择 选择采煤方法的原则 1、技术先进 2、经济合理 3、生产安全 以上三个基本原则是密切联系、相互制约，在选择时应当综合考虑。
第二节 采煤工艺 一、长壁采煤工作面的工艺方式 炮采：爆破落煤、人工装煤、机械化运煤、单体支架支护。 普采：采煤机落煤装煤、机械化运煤、单体支架支护。 综采：破、装、运、支、处等主要工序全部采用机械化连续作业。 三种采煤工艺： ① 爆破采煤工艺方式：解放后至 60 年代初为主 ② 普通机械化采煤工艺方式 ： 60 年代初至 70 年代中期为主 ③ 综合机械化采煤工艺方式 ：70 年代中期以后为主 1、炮采工艺 工艺过程： 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。
单体支架正悬臂与倒悬臂布置
支架齐梁式和错梁式布置
⑺控顶距： 当工作面推进一次或二 次之后，工作空间达到允许 的最大宽度，即最大控顶距。 及时回柱放顶，使工作 空间只保留回采工作所需要 的最小宽度，即最小控顶距。 最大控顶距与最小控顶 距之差即为放顶步距。 ⑻采空区处理： 全部垮落法 全部充填法 局部充填法 缓慢下沉法 煤柱支撑法
②按采空区处理方法分: 全部垮落采煤法、煤柱支撑(刀柱)采煤法、充填采煤法 ③按工作面布置和推进方向分: 走向长壁采煤法、倾斜长壁采煤法（俯斜，仰斜） 2、柱式体系采煤法 柱式体系采煤法又称为短壁体系采煤法，是以房、柱间隔采煤为主要特征，常见的有巷 柱式、房式、房柱式采煤法。 现代短壁机械化开采技术的成功应用，逐渐引起大家的关注。 柱式采煤法的特点： 工作面长度较短，一般 10-30m,工作面数目较多。 需要开掘大量的巷道，掘进率高。 一般没有处理采空区工序。 工作面通风条件较差，采出率低。
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④通风系统简单，风路短，通风 7
构筑物少。
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II
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3
⑤对某些地质条件的适应性强。
单一煤层走向长壁采煤法采区巷道布置
⑥技术经济效益显著，采面单产增加，巷道掘进率降低，采出率增加，工效提高 。
⑶倾斜长壁采煤法缺点：
①长距离倾斜巷道辅运和行人困难；
②当前采掘运机械设备不完全适应倾斜长壁的要求；
③大巷装车点多，可设带区，共用一个煤仓。
采煤机破煤装煤——刮板输送机运煤——液压支架支护顶板
⑹综采工作面主要设备 液压支架、双滚筒采煤机、刮板运输机、桥式转载机、胶带输送机
⑺综采工作面回采工艺图
走向长壁
⑻综采工作面总布置图
倾斜长壁
⑼采煤机的割煤方式： 往返一次割两刀、往返一次割一刀 ⑽液压支架类型： 支撑式支架、掩护式支架、支撑掩护式支架 液压支架的移架方式 单架依次顺序式；分组间隔交错式；成组整体依次顺序式。 ⑾综采工作面工序配合方式： 综采面主要工序有三个：割煤、移架、推移输送机，按照不同顺序有两种配合方式，即 及时支护方式和滞后支护方式。 ⑿循环组织 循环作业：指采煤工作面周而复始地完成落煤、装煤、运煤、支护和采空区处理等工序 的一种作业方式 。 循环标志：回柱放顶（炮采、普采）