第一章 薄煤层开采技术

采煤主要设备--螺旋钻机，美国、前苏联 均研制和采用综合螺旋钻机
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螺旋钻采煤工艺可以分为单向钻进或双向钻进两种，在
采用单向钻进采煤方式时，钻机沿回采平巷的一侧钻进 回采，在本侧采完后再退回回采平巷另一侧的煤炭；也 可以向平巷的两侧钻进采煤。
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刨煤机系统的核心技术：
•刨煤机Baidu Nhomakorabea
刨煤机需要向着大功率、快速度、高强度方向发展。
•电气自动化控制系统 包括PROMOS控制系统和PM4液压支架控制系统 ， 其中PROMOS控制系统是整个自动化工作面的控制核心 包括编程控制器、系统控制台、传感监控系统、故障检 测闭锁系统、双工通讯系统、信息查询系统、冷却系统、 喷雾降尘系统。
无人工作面采煤最大特点是使工人摆脱了 较危险的工作地点，使一些用普通方法无 法开采或很难开采的煤层得到开发，提高 资源使用率。
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薄煤层采煤方法
机械化程度、开采效率逐步提高
煤锯开采
1
螺旋钻 机开采
2
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刨煤机综合 薄煤层滚筒 自动化开采 采煤机开采
9.38Ve滑行刨可以应 用在坚硬的煤层中
拖钩刨、滑行刨系列、滑行拖钩刨、紧凑型刨煤机等系 列，并向动力刨、全自动化大功率型刨煤机方向发展。 布朗公司最近生产的KHS一1，KHS一n型紧凑型刨煤机， 海茨漫公司生产的CAM单向旋转式连续刨煤机目前都处 于国际领先地位。
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切或上仰，以适应工作 面在纵向上的起伏不平。
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国外刨煤机采煤应用情况
德国、法国、美国的薄煤层广泛应用刨煤机采煤：
美国刨煤机产量占总产量的15%，德国占62%，法国 占其30%，捷克占12%，波兰占11%。
德国可称得起是刨煤机的故乡，德国从1955年就开
新汶矿业集团华丰煤矿在大倾角厚煤层倾斜分层开采
中采用国产刨煤机，平均采高2.1m，煤层平均倾角31 ゜，5个月共产煤11.84万t，平均月产超过2万t。 国内首个薄煤层刨煤机综采无人工作面2010年在大同 煤矿集团公司晋华官矿一次性投产成功。根据监测， 该工作面最高日产将达到6185吨。
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3
4
第一节 煤锯无人工作面开采
煤锯
•每0.5-1米安装一组碎 煤刀,煤锯与牵引钢丝绳 相连,使钢丝绳压紧煤壁, 做往复切割运动,煤锯拉 出一个槽沟,随着槽沟加 深,煤壁在矿山压力的作 用下,自行垮落破碎,然 后靠煤炭自溜运出工作 面。
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支护 •采用气垛支架，该支架是由几 个具有弹性的加固橡胶囊组成， 充入压缩空气后使其紧贴煤层 顶底板，支撑力0.5Mpa左右。 •从德国先行应用，我国主要在 四川、广东等南方煤矿应用。
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监控系统控制图
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刨头在工作面的往返自动运行及液压支架的各种动作和输送机 的推移均由计算机远程控制系统进行控制。
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刨煤机在 PROMOS的控制 下,沿刨头的滑行 道自行往返刨煤.
采动移自动化
采煤设备
水力采煤、刨煤机采 煤、钻机采煤等
煤的聚集状态
地下气化（气体）、传统开采（固体）
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引 言
无人工作面采煤是指工人不出现在回采工作面
内，而是在回采工作面以外的地点操作和控制 机电设备，完成工作面内的破煤、装煤、运煤、 支护和处理采空区等各种工序。
工作面输送机的推移和 支架的动作分别受 PROMOS和PM4控制, 尾随刨煤机同步移向工 作面推进方向推移,推移 量等于刨煤机刨后的深 度.
PROMOS控制系统
刨削的煤流自然落进溜槽 或运输机,运输出工作面.
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刨煤机工作时：工作面两端均采用端头斜切进刀，
刨头沿工作面往返刨煤，然后合理调整工作面两端 头和中部段刨深，使工作面输送机始终处于平直状 态。在刨头运行轨道采空区一侧，安装在液压支架 推移杆上的调斜千斤顶可用来实现底刨刀的调斜， 在正常生产中调斜千斤顶可人工操作，使刨头下
始使用刨煤机，80年代末刨煤机采煤机械化程度达 到95%以上，刨煤机采煤工作面推进面积增大了 45%，使商品煤产量增加了30%。
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1941年第一套刨煤机 系统 (德国伊木比伦烟 煤矿 )
德国威斯伐利亚贝克瑞 特公司研制了S4K(2x400KW)型拖钩刨
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薄煤层的厚度小(<1.5m),在正常倾角下 煤层的铅直高度大大低于人的身高,人工 开采或人工操作开采难度很大,甚至不可 能。所以发达国家普遍采用成套全自动 采煤设备进行薄煤层无人操作开采。
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引 言
薄煤层采煤分类
有人工作面
人员状况
无人工作面
支护分类
有支架支护和无支架支护
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刨煤机系统组成
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刨煤机系统
主要由刨头、刨头驱动部、刨头运行导轨及驱动、刨
头水平调节系统、液压支架及其PM4电液控制系统、 工作面监测和控制系统、紧链装置和端部成组锚固系 统等部分组成。
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世界刨煤机采煤技术呈现出以下两大特点：
一是刨煤机的装机动率越来越大，以德国为代表，80
年代中期最大功率也只有500Kw，目前已达到800 Kw， 其体积向着紧凑型方向发展，可靠性更高，自动化控 制程度更高。由于功率的增大，使刨煤机的生产能力， 刨削硬煤的能力有了明显提高，适应性增强，使工作 面过小地质构造能力增强，给生产管理带来方便。
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刨煤机工作面液压支架
ZZ系列支撑式支架
ZY系列掩护式支架
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刨煤机工作面刮板输送机
为了研制高可靠性的薄煤层输送机，将用于重型刮板输送机的铸 造槽帮整体组焊式中部槽的成熟技术移植到薄煤层输送机上，整 体溜槽高度较小 ，输送能力大，具有更高的可靠性 。
第三节 薄煤层刨煤机综采技术
刨煤机工作时，刨头在无级圆环链（即刨链）的牵引 下，沿着安装在输送机中部槽上的导轨（即滑架）运 行，利用刨刀对煤壁形成的静压力将煤刨落 ，刨落的 煤在刨头和犁形斜面导轨的作用下被装入输送机运出 工作面。
无 极链条 刨 机 头 头
机 尾
煤
壁
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本门课讲授采矿有关方面较新技术，32学时
，主要为前七章内容。
成绩构成：平时成绩40%，期末成绩60%
平时成绩：10次左右考勤+中间开卷测试 期末考核：开卷考试，只准带教科书一本
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引 言
煤炭是不可再生资源。
由于持续不断地开采和机械化程度的提高, 煤炭的厚煤层及中厚煤层储量减少,薄煤层 的开采技术成为世界各国争相研究的采矿 前沿课题。
二是刨煤机的适用范围不断扩大，刨煤机不但用于采
煤，还用于开采其他矿物质，效果明显。
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我国应用现状
铁煤集团与德国 DBT合作,分别于2000年9月和2002年
9月引进了我国第一套和第二套全自动化刨煤机综采 系统。采煤机为9-34VE/47型滚形刨采煤机, 额定生产能 力900 t/h, 平均月产原煤14万t。2005年晋华官矿引进 德国刨煤机生产系统。
扩钻孔采煤形式 提高煤炭采出率，降低煤炭损失。
同心扩孔
沿煤层厚 度扩孔
沿煤层 层面扩孔
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螺旋钻机采煤法适应条件
螺旋钻机采煤法为开采薄和极薄煤层开辟了广阔的前景，
适用于倾角15°以下，厚度0.5~1.5m的煤层，煤的切割 阻力不大于250kN/m。螺旋钻机还可以用来开采边角 煤和回收各种煤柱。
尽管螺旋钻机采煤巷道掘进率高，丢煤较多，但用人少，
效益较好，同时还可以使一些平衡表外的储量得到开采， 提高了工业储量，多回收了地下资源，延长了矿井的服 务年限。
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发展趋势
单轴——双轴——多轴； 大功率，自动行走，性 能更可靠； 扩钻孔，长钻进。
新汶矿业集团引进薄煤层螺旋钻机，在消化吸收的基础上配套国产
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第二节 薄煤层螺旋钻机综采技术
美国卡姆普顿单轴螺旋钻机
按结构分：单轴式和多轴式
美国奥盖尔-马依涅尔单轴 螺旋钻机
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从乌克兰引 进的BSHK2DM型薄煤 层用双轴螺 旋钻采煤机
1m刮板链上每0.5-1m焊接扇形截齿作为碎煤刀
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气垛支架
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七台河东风煤矿等 www.jwc.ncist.edu.cn
第二节 薄煤层螺旋钻机综采技术 螺旋钻采煤工 艺是在巷道布 置一台或多台 钻机，由钻头 旋转落煤，螺 旋叶片旋转将 落煤导入刮板 输送机运出。
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第二节 薄煤层螺旋钻机综采技术
按工作方式分：正面钻进和侧面钻进；单向钻进和双向钻进
正面钻 进螺旋 钻机
• 垂直煤壁正面
单轴式侧 面钻进螺 旋钻机
• 带有一个钻杆
双轴式侧 面钻进螺 旋钻机 • 带有二个钻杆

二、薄煤层螺旋钻无人开采技术的显著成效
1.该采煤方法具有“二无”、“五高”、“五少”的特点。 即工作面无人员、无设备;相对0.6～1.0m煤层其它采煤工艺回 收率高、效益高、效率高、安全保障系数高、投资回收率高;系 统环节少、用人少、掘进率少、设备配置少、材料消耗少。 2.实现了薄煤层单巷前进式开采。在一条巷道中前面掘进， 螺旋钻机组滞后前进式的采煤方法，并且不用布置工作面回风 巷，降低了巷道掘进率，有利于采掘接续。 3.实现了煤层洁净开采。钻采过程中遇到断层时退出钻杆， 减少了矸石采出量，提高了煤质。 4.实现了回采工艺的单一化。螺旋钻机无人工作面开采工 艺过程简单，将传统的回采工艺的破、装、运、支、处五大工 序合并，由螺机钻采完成。
第四节 薄煤层滚筒采煤机综采技术
薄煤层采煤机技术上从电机单一纵向布置向多电机横向
布置发展，由液压牵引向电牵引发展，由箱体之间有传 动关系向无传动关系的积木式发展，由有底托架向无底 托架发展，并逐渐研制出了具有双截割电机摇臂、适用 于大倾角开采的四象限调速系统、中压机载等技术的交 流电牵引采煤机。
运输设备，在井下成功完成了薄煤层螺旋钻无人开采技术研究。
一、螺旋钻采煤机的特点 螺旋钻采煤机钻头为（1）三轴联动式，两边轴为可旋转的螺旋 钻杆，用于向外排煤，中间轴为不可旋转的通风管道，用于向钻孔 内通风、供水,实现向钻孔内通风及内喷雾降尘降温，提高钻头截齿 的使用寿命，安全可靠，可在高瓦斯矿井使用。与单钻杆相比，三 轴钻杆的刚性、稳定性和定向性好，侧向不易钻偏，钻孔截面大， 采煤回收率高。该机一次采宽2m，采深上采85m，下采45m，适用 于0.6～1.0m煤层倾角15°以下的各种硬度薄煤层，单机设计日产可 达250～350吨。(2)钻杆连接为内卡环式结构，换装钻杆时能实现机 械化操作，拆、接钻杆时间短，减少了辅助时间，提高了生产效率 ；钻杆前部装有微调装置，可适用于煤层倾角度的起伏变化;(3)钻机 、液压泵钻、电控装置等为分体式，在巷道内形成链式布置，对巷 道的适应性强。