1、采煤方法與采煤工藝,授課課件,主要內(nèi)容,第一節(jié) 采煤方法概述 第二節(jié) 采煤工藝 第三節(jié) 采煤工作面循環(huán)工作組織 第四節(jié) 采煤方法 第五節(jié) 采煤系統(tǒng)分析,第一節(jié) 采煤方法概述,采煤方法概念 回采工作在采煤工作面內(nèi)，為采取煤炭所進行的各項工作 。 基本工序：破煤、裝煤、運煤、支護和采空區(qū)處理。 采煤工藝在采煤工作面內(nèi)，按照一定順序完成各項工序的方法及其配合。 采煤系統(tǒng)回采巷道的掘進和回采工作之間在時間上的配合以及在空間上的相互位置關(guān)系。 采煤方法是采煤系統(tǒng)與采煤工藝的綜合及其在時間和空間上的配合。兩者之間相互影響相互制約。,采煤方法分類,采煤方法分為：露天開采和井工開采。 井工開采可分為：柱式體系

2、和壁式體系兩種。 壁式體系采煤法 壁式體系采煤法一般以長壁工作面采煤為主要特征，是目前我國應(yīng)用最普遍的一種采煤方法，其產(chǎn)量約占到國有重點煤礦產(chǎn)量的95%以上。,采煤方法分類,壁式采煤法的特點： 工作面的兩端至少各布置一條回采巷道，用于通風(fēng)和運輸。 工作面長度一般80-250米，目前國內(nèi)最長400米。 隨著工作面的推進及時處理采空區(qū)，一般采取全部垮落法管理頂板 工作面通風(fēng)狀況良好。,壁式體系采煤法的類型 按采煤工藝分類： 爆破采煤法、普通機械化采煤法、綜合機械化采煤法 按采空區(qū)處理方法分: 全部垮落采煤法、煤柱支撐(刀柱)采煤法、充填采煤法 按工作面布置和推進方向分: 走向長壁采煤法、傾斜長壁采

3、煤法（俯斜，仰斜）,采煤方法分類,柱式體系采煤法 柱式體系采煤法又稱為短壁體系采煤法，是以房、柱間隔采煤為主要特征，常見的有巷柱式、房式、房柱式采煤法。 現(xiàn)代短壁機械化開采技術(shù)的成功應(yīng)用，逐漸引起大家的關(guān)注。,采煤方法分類,采煤方法分類,柱式采煤法的特點： 工作面長度較短，一般10-30m,工作面數(shù)目較多。 需要開掘大量的巷道，掘進率高。 一般沒有處理采空區(qū)工序。 工作面通風(fēng)條件較差，采出率低。,水平分層,采煤方法分類,選擇采煤方法的原則 1、技術(shù)先進 2、經(jīng)濟合理 3、生產(chǎn)安全 以上三個基本原則是密切聯(lián)系、相互制約，在選擇時應(yīng)當綜合考慮。,采煤方法選擇,煤層傾角、厚度,礦井瓦斯等級,煤層及圍

4、巖特性,煤層地質(zhì)構(gòu)造,煤層水文地質(zhì)條件,煤層自燃發(fā)火傾向性,地質(zhì)因素,技術(shù)發(fā)展及裝備水平,礦井管理水平,工人掌握先進技術(shù)的水平,影響采煤方法選擇的因素,地溫、地壓,煤塵的爆炸危險性,長壁采煤工作面的工藝方式： 炮采：爆破落煤、人工裝煤、機械化運煤、單體支架支護。 普采：采煤機落煤裝煤、機械化運煤、單體支架支護。 綜采：破、裝、運、支、處等主要工序全部采用機械化連續(xù)作業(yè)。,第二節(jié) 采煤工藝,三種采煤工藝： 爆破采煤工藝方式 解放后至60年代初為主 普通機械化采煤工藝方式 60年代初至70年代中期為主 綜合機械化采煤工藝方式 70年代中期以后為主,長壁采煤法的采煤工藝,炮采工藝,工藝過程： 打眼、

5、放炮落煤和裝煤、人工裝煤、刮板輸送機運煤、移置輸送機、人工支架和回柱放頂?shù)戎饕ば颉?炮采工藝,一、爆破落煤 爆破落煤由打眼、裝藥、填炮泥、聯(lián)炮線及放炮等工序組成。 炮眼布置：單排眼 雙排眼 三排眼 二、裝煤與運煤 1）、爆破裝煤：爆破后刮板輸送機貼近煤壁，利于裝煤。 2）、人工裝煤：人工攉煤。 3）、機械裝煤：在輸送機煤壁側(cè)裝有鏟煤板。,炮眼布置圖 a單排眼 b對眼 c三角眼 d三花眼 e五花眼,炮采工藝,炮采工藝,三、工作面支護 主要采用金屬支柱和鉸接頂梁支護，單體液壓支柱。主要有兩種：正懸臂齊梁直線柱（圖a）和正懸臂錯梁三角柱（圖b）,普采工藝,工藝過程： 采煤機破煤裝煤刮板輸送機運煤單

6、體支柱加金屬頂梁支護 破煤和運煤 滾筒采煤機：單滾筒、雙滾筒 采煤機結(jié)構(gòu)：截割部、牽引部、動力部、輔助裝置 牽引方式：機械牽引、液壓牽引、電牽引（傳動） 鋼絲繩、有鏈牽引、無鏈牽引（行走）,普采工藝,采煤機割煤方式： 單向割煤，往返進一刀； 雙向割煤，往返進兩刀； “”字形割煤、往返一刀,采煤機 簡介：,（1）滾筒采煤機構(gòu)造 滾筒采煤機主要由： 截煤部、牽引部、電動機及輔助裝置組成。 它的類型較多，分為單滾筒和雙滾筒兩種。 A. 單滾筒采煤機：功率小、生產(chǎn)能力低，適用于采高不大的中厚煤層。,采煤機 簡介：,B. 雙滾筒采煤機：功率較大、生產(chǎn)能力大、牽引速度高，適用于采高較大的中厚煤層。外形如下

7、圖所示：,采煤機 簡介：,雙滾筒采煤機一般是綜采工作面主要采煤機械。 滾筒式采煤機的截割部滾筒和截齒， 如圖所示。,采煤機 簡介：,刨煤機 刨煤機是根據(jù)刨削原理工作的淺截深(一次刨深在50100mm)采煤機。 刨煤機組：由刨煤機、可彎曲刮板輸送機、液壓推裝置和電氣控制等部分組成。在我國使用較少。,普采工藝,工作面運煤： 一般采用刮板輸送機運煤。 每隔6m設(shè)一個液壓千斤頂， 機頭機尾各3個。 彎曲段長度15m。,普采工藝,工作面支護： 支架布置方式：帶帽點柱、單體液壓支柱或磨擦式金屬支柱與鉸接頂梁組成的懸臂支架。 按懸臂頂梁與支柱的關(guān)系分為正懸梁和倒懸梁兩種； 按梁的排列特點分為齊梁式和錯梁式兩

8、種，為了行人和工人作業(yè)方便，工作面支柱一般排成直線狀。,普采工藝,單體支架正懸臂 與倒懸臂布置,支架齊梁式和錯梁式布置,普采工藝,控頂距： 當工作面推進一次或二次之后，工作空間達到允許的最大寬度，即最大控頂距。 及時回柱放頂，使工作空間只保留回采工作所需要的最小寬度，即最小控頂距。 最大控頂距與最小控頂距之差即為放頂步距。,普采工藝,采空區(qū)處理： 全部垮落法 全部充填法 局部充填法 緩慢下沉法 煤柱支撐法,綜采工藝,綜采歷史：自1974年從國外引進50套綜采設(shè)備和78 年引進的100套綜采設(shè)備開始，至今已有30多年的歷史。 發(fā)展經(jīng)歷：經(jīng)過了摸索起步、引進提高、仿制創(chuàng)新、國產(chǎn)與引進并重、自主生產(chǎn)

9、五個階段。,綜采工藝,綜采產(chǎn)量： 七十年代綜采面大致為20萬噸/年-面左右 八十年代綜采面大致為100萬噸/年-面左右 2005年兗州東灘礦綜采面生產(chǎn)了753萬噸/年-面 2005年神東上灣礦綜采面生產(chǎn)了1145萬噸/年-面 （神東礦區(qū)目前有10個超千萬噸的綜采面，實現(xiàn)了一井、一面、安全、高效的生產(chǎn)目標，其中有2個超2千萬噸的綜采面。）,綜采工藝,綜采現(xiàn)狀：初步統(tǒng)計，全國已建成年產(chǎn)120萬噸以上的大型現(xiàn)代化煤礦434處，核定能力12.63億噸，占總核定能力的50.62%；其中建成了年生產(chǎn)能力超1000萬噸的特大型煤礦25處，核定生產(chǎn)能力3.4億噸。我國的安全高效礦井采煤機械化程度達到90%以上

10、，綜采程度達到85%以上，井工礦原煤全員工效達到106.34t/工；回采 工效540.29t/工 。,綜采工藝,綜采參數(shù)： 綜采面長150m400m 采煤機最大功率達2000kW， 刮板輸送機最大功率達3*1000kW， 液壓支架一般20t/架。 工藝過程： 采煤機破煤裝煤刮板輸送機運煤液壓支架支護頂板,34,綜采工作面主要設(shè)備,液壓支架 雙滾筒采煤機 刮板運輸機 橋式轉(zhuǎn)載機 膠帶輸送機,綜采工作面 走向長壁 回采工藝圖,傾斜長壁 綜采工作面 采煤工藝,液壓綜采工作面 總布置 圖,綜采工藝,采煤機的割煤方式： 往返一次割兩刀、往返一次割一刀 液壓支架類型： 支撐式支架、掩護式支架、支撐掩護式支

11、架 液壓支架的移架方式 單架依次順序式；分組間隔交錯式；成組整體依次順序式。,綜采工藝,綜采工作面工序配合方式： 綜采面主要工序有三個：割煤、移架、推移輸送機，按照不同順序有兩種配合方式，即及時支護方式和滯后支護方式。,循環(huán)組織,循環(huán)作業(yè)：指采煤工作面周而復(fù)始地完成落煤、裝煤、運煤、支護和采空區(qū)處理等工序的一種作業(yè)方式 。 循環(huán)標志：回柱放頂（炮采、普采） 移架（綜采） 正規(guī)循環(huán)： 在規(guī)定叫間內(nèi)，按既定的工藝方式，保質(zhì)保量安全地完成一個循環(huán)的全部工序和工作量，并保持周而復(fù)始地進行采煤工作的一種作業(yè)方法。 正規(guī)循環(huán)作業(yè)用循環(huán)圖表來表示。,循環(huán)組織的主要內(nèi)容,1、循環(huán)方式 循環(huán)方式是循環(huán)進度和晝夜

12、循環(huán)次數(shù)的總稱。 環(huán)進度：每完成一個循環(huán)工作面煤壁向前推進的距離。炮采0.8-1.2m 普采、綜采0.6-1.0m。 2、作業(yè)形式：一晝夜內(nèi)采煤班與準備班在時間上的配合方式。 三八制 四六制 3、采煤工作面循環(huán)作業(yè)圖表 循環(huán)圖表包括循環(huán)作業(yè)圖、工人出勤表和技術(shù)經(jīng)濟指標表三項主要內(nèi)容。,循環(huán)作業(yè)圖,工人出勤表,技術(shù)經(jīng)濟指標表,薄及中厚煤層單一長壁采煤法,走向長壁采煤法：工作面沿傾向布置，沿煤層走向推進。適用于采區(qū)式巷道布置。 傾斜長壁采煤法：工作面沿走向布置，沿煤層傾向推進。工作面自下而上推進時稱為仰斜長壁，工作面自上而下推進時稱為俯斜長壁。適用于盤區(qū)式和帶區(qū)式巷道布置。,薄及中厚煤層單一長壁采

13、煤法,長壁采煤法示意圖 （a）走向長壁；(b）傾斜長壁（仰斜）；（c）傾斜長壁（俯斜） 1、2區(qū)段運輸、回風(fēng)平巷；3采煤工作面；4，5分帶運輸、回風(fēng)斜巷,單一煤層走向長壁采煤法采區(qū)巷道布置,生產(chǎn)系統(tǒng) 1）運煤系統(tǒng) 2）運料排矸系統(tǒng) 3）通風(fēng)系統(tǒng) 4）供電系統(tǒng) 5）壓氣及安全用水系統(tǒng),單一煤層走向長壁采煤法,適用條件： 近水平、緩斜、傾斜煤層； 薄及中厚煤層； 地質(zhì)構(gòu)造簡單，瓦斯涌出量小。,單一煤層傾斜長壁采煤法巷道布置,單一煤層傾向長壁采煤法,（一）仰斜開采與俯斜開采 1、仰斜開采：采面沿傾斜從下向上推進采煤。 特點：1）水自流入采空區(qū)；2）煤壁穩(wěn)定性差；3）頂板穩(wěn)定性差，臨界角8 左右；4）

14、當 時，采煤機偏離煤壁，輸送機易斷鏈；當 時，采煤機不穩(wěn)定，易翻倒。 措施：輸送機設(shè)下部三角架，調(diào)平。 適用：頂板穩(wěn)定，煤質(zhì)較硬；頂板淋水大；煤易自燃需注漿；,單一煤層傾向長壁采煤法,2、俯斜開采：采面沿傾斜自上向下推進采煤。 特點：1）水流入采面，工作條件差； 2）頂板相對穩(wěn)定； 3）煤壁相對穩(wěn)定，但裝煤效果變差； 4）機組不穩(wěn)定，易掉道。 適用：煤厚，傾角大，煤松軟易片幫，瓦斯大。 當 5 仰斜與俯斜相結(jié)合的形式。,單一煤層傾向長壁采煤法評價,（二）傾斜長壁采煤法優(yōu)點： 1）巷道布置簡單，巷道掘進及維護費低，投產(chǎn)快。 2）運輸系統(tǒng)簡單，占用設(shè)備少。 3）回采巷道沿煤掘進，易固定方向，采面可

15、等長布置，利于生產(chǎn)管理。 4）通風(fēng)系統(tǒng)簡單，風(fēng)路短，通風(fēng)構(gòu)筑物少。 5） 對某些地質(zhì)條件的適應(yīng)性強。 6） 技術(shù)經(jīng)濟效益顯著，采面單產(chǎn)增加，巷道掘進率降低，采出率增加，工效提高 。,單一煤層傾向長壁采煤法評價,傾斜長壁采煤法缺點： （1）長距離傾斜巷道輔運和行人困難； （2）當前采掘運機械設(shè)備不完全適應(yīng)傾斜長壁的要求； （3）大巷裝車點多，可設(shè)帶區(qū)，共用一個煤倉。 （4）下行回風(fēng) 注意監(jiān)測。 適用條件：適用于傾角在12以下煤層，采取措施后最大可達到17。,厚煤層采煤方法,厚煤層采煤方法： 分層開采 一次采全厚,放頂煤開采,大采高,厚煤層采煤方法分層開采,厚煤層分層間開采順序： 下行式和上行式

16、頂板管理： 下行式全部垮落法 上行式全部充填法 人工假頂： 金屬網(wǎng)假頂、塑料網(wǎng)假頂 再生頂板（4-6個月）,厚煤層采煤方法大采高,神東公司補連塔礦2003年大采高工作面年產(chǎn)原煤924萬t，采高4.5-4.8m; 神東公司上灣礦2004年大采高工作面年產(chǎn)原煤1075萬t，實際采高達到5.4m； 晉城煤業(yè)集團2010年5月24日成功研制支護高度最高的7.6米礦井用液壓支架。 焦煤集團2011年12月13日趙固二礦11050工作面成為焦煤集團首個6.5米大采高綜采工作面，而且創(chuàng)下河南煤礦井下采高、支架支撐高度最高記錄。 晉煤煤業(yè)集團2012年9月13日 成功研制出世界上支撐高度最高的8.2米大采高綜

17、采液壓支架 。,特點： 1、采高： 3.56.0m 2、設(shè)備 大功率、高強度、高可靠性機電一體化設(shè)備,厚煤層采煤方法大采高,大采高液壓支架,厚煤層采煤方法大采高,1）初采高度較小，一般為3.5m左右； 直接頂初次垮落后采至全高。 2）控制煤壁片幫關(guān)鍵； 3）支架防滑，防倒； 4）端頭支護及超前支護比一般綜采更重要； 5）一次采全厚比分層開采具有很多優(yōu)點。,大采高采煤法工藝特點,控制煤壁片幫 帶壓移架，用第一護幫板臨時支護頂板，第二段護幫板支撐煤壁 加快工作面推進速度； 用快硬膨脹水泥尼龍繩等錨桿加固煤壁； 在地質(zhì)條件允許時，俯采； 提高支架的初撐力。,大采高采煤法工藝特點,支架防倒、防滑 (1

18、) 工作面呈偽斜推進 (2)工作面由下而上單向推移輸送機 (3)及時調(diào)整液壓支架位置 (4)嚴格控制采高 (5)錨固工作面排頭、排尾液壓支架 (6)傾角大于10時，每10架液壓支架增設(shè)一個斜拉防倒千斤頂，當傾角大于20時，每5架支架增設(shè)一個防倒千斤頂。,大采高采煤法工藝特點,優(yōu)點： 工作面產(chǎn)量和效率大幅度提高； 回采巷道的掘進量比分層減少了一半； 減少了假頂?shù)匿佋O(shè)； 減少了綜采設(shè)備搬遷次數(shù)，節(jié)省搬遷費用，增加了生產(chǎn)時間； 設(shè)備投資比分層綜采大，其綜合經(jīng)濟效益明顯高于分層綜采； 提高了資源的采出率。,大采高采煤法的評價,不利因素： 采高越大，支架重量越大，如采高4.5 m，每架支架重約17.5

19、t；采高5 m時，則為22 t。采煤機、輸送機重量也將增大。 適用條件： 地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層厚度3.56.0 m、賦存穩(wěn)定、傾角小于12和頂板較穩(wěn)定的煤層。,大采高采煤法評價,厚煤層采煤方法放頂煤開采,放頂煤采煤法：是在厚煤層中，沿煤層底部布置一個采高23m的長壁回采工作面，用常規(guī)方法進行回采，利用礦山壓力將工作面頂部煤層在工作面推進過后破碎冒落，并將冒落頂煤予以回收的一種采煤方法。,厚煤層采煤方法放頂煤開采,放頂煤采煤法類型 按機械化程度和使用的支護設(shè)備不同： 綜采放頂煤 簡易放頂煤 (滑移頂梁支架鋪頂網(wǎng)、單體支柱型梁鋪頂網(wǎng)),厚煤層采煤方法放頂煤開采,放頂煤采煤法類型 按照賦存條件和采煤工

20、藝： 一次采全厚放頂煤 （6-12m厚煤層） 預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤 （12-20m左右，直接頂堅 硬或高瓦斯） 傾斜分段放頂煤 （20m以上）,厚煤層采煤方法放頂煤開采,放頂煤支架類型 單輸送機高位放頂煤液壓支架 雙輸送機中位放頂煤液壓支架 雙輸送機低位放頂煤液壓支架 低位放頂煤支架放煤效果好,厚煤層采煤方法放頂煤開采,放頂煤工藝 割煤移架推前溜移后溜放煤。 放頂煤采煤法特點： 簡化巷道布置，減少巷道掘進工作量； 提高采煤工效，降低噸煤生產(chǎn)費用； 經(jīng)濟效益顯著； 對煤層厚度變化和地質(zhì)條件適應(yīng)性強； 采出率低、粉塵大、自然發(fā)火瓦斯積聚隱患較大。,放頂煤開采頂煤冒放性的研究,頂煤冒放性： 頂煤冒放性是頂煤本身冒落和放出及其難易程度的度量，亦即頂部煤體可冒性和可放性的總和。 影響頂煤冒放性的幾個因素： 開采深度、煤層厚度、煤層強度、夾矸、頂板巖層、煤體中的節(jié)理與裂隙 。,采煤系統(tǒng)分析,1、采區(qū)上下山長度的確定 采用膠帶機運輸，角度不超過14，當