普采采煤工艺.doc

第二章 长壁垮落采煤法采煤工艺第一节 采煤工艺类型复习名称概念解释: 复习名称概念解释: 名称概念解释 正悬臂支架,倒悬臂支架,戴帽点住,排距,柱距, 正悬臂支架,倒悬臂支架,戴帽点住,排距,柱距,端面距 最小控顶距: 工作面满足最低要求时煤壁到放顶线的距离 工作面满足最低要求时煤壁到放顶线的距离, 最小控顶距:(工作面满足最低要求时煤壁到放顶线的距离,也就是每循环 放顶工序完成后煤壁到放顶线的距离,一般为三排支护, 放顶工序完成后煤壁到放顶线的距离,一般为三排支护,等 于 3×梁长+端面距) 梁长+端面距 最大控顶距: 工作面每循环放顶工序进行前煤壁到放顶线的距离 工作面每循环放顶工序进行前煤壁到放顶线的距离, 最大控顶距:(工作面每循环放顶工序进行前煤壁到放顶线的距离,一般为 四排或五排支护,等于( 梁长+端面距) 四排或五排支护,等于(4 或 5)×梁长+端面距 支护强度: 支架实际作用在顶板单位面积上的有效支撑力, ( 支护强度 : 支架实际作用在顶板单位面积上的有效支撑力 , kpa/m2 或 mpa/m2) 支护密度:(单位面积采场的支柱数目,根/m2) 支护密度: 单位面积采场的支柱数目, 单位面积采场的支柱数目 岩石碎胀系数: 顶板岩石垮落破碎后的体积与原实体体积的比之) (顶板岩石垮落破碎后的体积与原实体体积的比之 岩石碎胀系数: 顶板岩石垮落破碎后的体积与原实体体积的比之) ( 周期来压: 随着采煤工作面的向前推进,老顶(基本顶) (随着采煤工作面的向前推进 周期来压: 随着采煤工作面的向前推进,老顶(基本顶)岩层周期性地折 ( 断,引起采煤工作面支架受力大增,顶板快速下沉,同时伴有 引起采煤工作面支架受力大增,顶板快速下沉, 煤壁片帮,顶板断裂声响等矿山压力显现显著增强的现象. ) 煤壁片帮,顶板断裂声响等矿山压力显现显著增强的现象. 坚硬顶板: 是指直接顶为强度高,厚度大,裂隙少的整体性岩层,不能随 坚硬顶板: 是指直接顶为强度高,厚度大,裂隙少的整体性岩层, (是指直接顶为强度高 ( 放顶自然垮落,在采空区中能形成较长的悬臂梁) 放顶自然垮落,在采空区中能形成较长的悬臂梁) 二,普通机械化采煤工艺---简称普采 普通机械化采煤工艺 简称普采 或双滚筒采煤机或刨煤机落煤 单滚筒或双滚筒采煤机或刨煤机落煤,装煤,可弯曲刮板输送机运煤,单 滚筒或双滚筒采煤机或刨煤机落煤,装煤,可弯曲刮板输送机运煤, 体支柱支护采场的采煤工艺,单体支柱采用液压支柱时高档普采,落煤, 体支柱支护采场的采煤工艺,单体支柱采用液压支柱时高档普采,落煤, 的采煤工艺 采用液压支柱时高档普采 装煤,运煤实现机械化. 装煤,运煤实现机械化. 实现机械化 (一) 普采工作面布置及其设备 (二) 普采工作面采煤工艺 1, , 一般采煤工艺过程 采煤机从上端头开始下行割顶煤 追机挂梁 到下端头后采煤机停机换 采煤机从上端头开始下行割顶煤---追机挂梁---到下端头后采煤机停机换 下行割顶煤 追机 挂梁 上行割底煤---在采煤机后方 处追机推移 向,下放滚筒,翻转挡煤板---上行割底煤 在采煤机后方 20m 处追机推移 下放滚筒,翻转挡煤板 上行割底煤 推溜后随即打柱 回柱放顶或在检修班统一 运输机---推溜后随即打柱---( 运输机 推溜后随即打柱 (在打柱后方 30m 处回柱放顶或在检修班统一 再放顶) 采煤机回到上端头后进刀---进入下一个割煤循环 检修班检修 采煤机回到上端头后进刀 进入下一个割煤循环---检修班 再放顶)---采煤机回到上端头后进刀 进入下一个割煤循环 检修班检修 设备,回柱放顶. 设备,回柱放顶. 两采一准:就是两班采煤,一班专门准备,采煤班不放顶,集中在准备班 两采一准:就是两班采煤,一班专门准备, 采煤班不放顶, 统一放顶. 统一放顶. 专门准备班:检修设备,顺槽加强支护,端头维护,处理冒顶,回柱放顶. 专门准备班:检修设备,顺槽加强支护,端头维护,处理冒顶,回柱放顶. 边采边准:不设专门准备班,三个班都既采煤又准备, 边采边准:不设专门准备班,三个班都既采煤又准备,就是上班后先准备 1~2 个小时,再进行采煤,回柱放顶与采煤同时进行,只是两工 个小时,再进行采煤,回柱放顶与采煤同时进行, 与采煤同时进行 序的位置距离不能小于 30m, , 回柱放顶要滞后采煤机 30m 以上. 回柱放顶要滞后采煤机 以上. 准备工作:检修设备,顺槽加强支护,端头维护, 准备工作:检修设备,顺槽加强支护,端头维护,处理冒顶等 加强支护:为抵抗工作面前方移动支撑压力对顺槽的影响, 加强支护:为抵抗工作面前方移动支撑压力对顺槽的影响,在工作面前方 范围内对伸长进行加强支护, 约 30m 的范围内对伸长进行加强支护,就是在伸长原有支护的 基础上, 排单体支柱进行支护. 基础上,再增加 1~2 排单体支柱进行支护. 开切口:工作面两端采煤机割不到的煤壁范围,用爆破方法超前回采. 切口:工作面两端采煤机割不到的煤壁范围,用爆破方法超前回采. 截深:采煤机滚筒割入煤壁的深度,也就是滚筒垂直煤壁方向的尺寸. 截深:采煤机滚筒割入煤壁的深度,也就是滚筒垂直煤壁方向的尺寸. 2, , 采煤机工作方式 (1) 采煤机滚筒的位置 ) 采煤机滚筒的位置 ★ 滚筒上下(左右)位置:单滚筒采煤机的滚筒位于下端(准确地说在运 滚筒上下(左右)位置:单滚筒采煤机的滚筒位于下端(准确地说在运 输平巷一侧) 运输机中的煤不经过采煤机机身下方,不易卡堵;但采 输平巷一侧) 运输机中的煤不经过采煤机机身下方, 不易卡堵; ,运输机中的煤不经过采煤机机身下方 , 煤机司机吃煤尘, 顶煤底煤位置:一般先顶后底,特殊情况(过断层, 煤机司机吃煤尘,★顶煤底煤位置:一般先顶后底,特殊情况(过断层, 上部有厚硬夹矸)也可先底后顶 上部有厚硬夹矸) (2) 采煤机滚筒转向 ) 采煤机的稳定性 滚筒装煤效果 产生煤尘的多少 采煤机司机的安全性 煤体对截齿反作用力方向指向硬约束面时,采煤机就稳定;割顶煤时, 煤体对截齿反作用力方向指向硬约束面时,采煤机就稳定;割顶煤时,顶 板是硬约束面,反力指向顶板,割底煤时,底板是硬约束面, 板是硬约束面,反力指向顶板,割底煤时,底板是硬约束面,反力指向底 板,特殊情况(煤比顶板还硬)相反. 特殊情况(煤比顶板还硬)相反. (3) 采煤机的进刀方式 ) 进刀:将采煤机向煤壁方向前移一个截深,进入下一刀割煤位置. 进刀:将采煤机向煤壁方向前移一个截深,进入下一刀割煤位置. 直接推入式:将采煤机与运输机机头或机尾同步整体推入. ① 直接推入式:将采煤机与运输机机头或机尾同步整体推入. 端部斜切进刀:采煤机沿运输机弯曲段运行割煤,逐渐切入煤壁, ② 端部斜切进刀:采煤机沿运输机弯曲段运行割煤,逐渐切入煤壁,之后 将运输机机头或机尾推直. 将运输机机头或机尾推直. (a)采煤机经过一个往返割完一刀煤,停在机头或机尾处,升摇臂,翻转 )采煤机经过一个往返割完一刀煤,停在机头或机尾处,升摇臂, 挡煤板,换向等待进刀; 挡煤板,换向等待进刀; (b)采煤机沿运输机弯曲段运行割顶煤,直到采煤机进入直线段,滚筒完 )采煤机沿运输机弯曲段运行割顶煤,直到采煤机进入直线段, 全切入煤壁, 后启动若干个推移千斤顶,将机头或机尾推向煤壁, 全切入煤壁,之后启动若干个推移千斤顶,将机头或机尾推向煤壁,直到 将运输机推直; 将运输机推直; 运输机的过程中 翻转挡煤板, (c)推移运输机的过程中,采煤机翻转挡煤板,换向,但不降摇臂; )推移运输机的过程中,采煤机翻转挡煤板 换向,但不降摇臂; (d)采煤机反向割三角顶煤,直到端头,降摇臂,挡煤板,换向; )采煤机反向割三角顶煤,直到端头,降摇臂,挡煤板,换向; (e)割三角底煤到进刀煤垛处,升摇臂,正常割顶煤. )割三角底煤到进刀煤垛处,升摇臂,正常割顶煤. 割三角煤进刀优点:煤壁直,梁齐,好管理, 割三角煤进刀优点:煤壁直,梁齐,好管理,工程质量易保证 割三角煤进刀缺点:采煤机切入煤壁后要等待较长时间移机头(或机尾) 割三角煤进刀缺点:采煤机切入煤壁后要等待较长时间移机头(或机尾) 和端头支架,影响开机率;进刀段顶板无立柱支护时间长. 和端头支架,影响开机率;进刀段顶板无立柱支护时间长. 单滚筒采煤机端部留三角煤斜切进刀 (a)采煤机经过一个往返割完一刀煤,停在机头或机尾处,升摇臂,翻转 )采煤机经过一个往返割完一刀煤,停在机头或机尾处, 摇臂, 挡煤板,换向等待进刀; 挡煤板,换向等待进刀; (b)采煤机沿运输机弯曲段运行割顶煤,直到采煤机进入直线段,滚筒完 )采煤机沿运输机弯曲段运行割顶煤,直到采煤机进入直线段, 全切入煤壁,之后启动若干个推移千斤顶,将机头或机尾推向煤壁, 全切入煤壁,之后启动若干个推移千斤顶,将机头或机尾推向煤壁,直到 将运输机推直; 将运输机推直; (c)采煤机不停机,直接上行(或下行)割顶煤; )采煤机不停机,直接上行(或下行)割顶煤; 下行( (d)采煤机下行(或上行)割底煤到进刀段端点; )采煤机下行 或上行)割底煤到进刀段端点; (e)不停机抬高摇臂割三角顶煤; )不停机抬高摇臂割三角顶煤 (f)返回去割进刀段底煤; )返回去割进刀段底煤; (g)下行空回到下端头,并将运输机弯曲段推移至采煤机上端. )下行空回到下端头,并将运输机弯曲段推移至采煤机上端. 留三角煤进刀优点:采煤机切入煤壁后不需要等待移机头(或机尾) 留三角煤进刀优点:采煤机切入煤壁后不需要等待移机头(或机尾)和端 头支架;进刀段顶板由煤壁支撑,有利于控制顶板. 头支架;进刀段顶板由煤壁支撑,有利于控制顶板. 部斜切进刀; ③ 中部斜切进刀;A—B—C—D—E—B—F—G—A—E—A 运输机在工作面中部形成一段弯曲段,采煤机在中部斜切进刀, 运输机在工作面中部形成一段弯曲段,采煤机在中部斜切进刀, (a)采煤机在中部向右斜切进刀,逐步抬高滚筒割顶煤(A—B—C) 并 )采煤机在中部向右斜切进刀,逐步抬高滚筒割顶煤( ) , 挂梁,推左半段工作面运输机并打柱; 挂梁,推左半段工作面运输机并打柱; (b)采煤机向左割右半段工作面底煤(D—E—B) 推左半段工作面运输 )采煤机向左割右半段工作面底 ) , 向左割右半段工作面 机并打柱; 机并打柱; ,并挂梁 (c)采煤机向左割左半段工作面顶煤(B—F) 并挂梁,推右半段工作面 )采煤机向左割左半段工作面顶煤( ) 并挂梁, , 运输机并打柱; 运输机并打柱; ,推右半段工作面 (d)采煤机向右割左半段工作面底煤(G—A—E—A) 推右半段工作面 )采煤机向右割左半段工作面底煤( ) , 运输机并打柱. 运输机并打柱. 中部斜切进刀实质是留三角煤斜切进刀. 中部斜切进刀实质是留三角煤斜切进刀 中部斜切进刀优点:采煤机切入煤壁后不需要等待,继续割煤;与端部斜 部斜切进刀优点:采煤机切入煤壁后不需要等待,继续割煤; 切进刀比无立柱支护时间减少了一半,有利于控顶. 切进刀比无立柱支护时间减少了一半,有利于控顶. 中部斜切进刀缺优点:煤壁不直,柱梁不整齐,不易保证工程质量. 中部斜切进刀缺优点:煤壁不直,柱梁不整齐,不易保证工程质量. (4) 采煤机的割煤方式 ) 割煤方式:采煤机割煤与其他工序的配合方式. 割煤方式 采煤机割煤与其他工序的配合方式. 采煤机割煤与其他工序的配合方式 ① 单滚筒采煤机双向割煤,往返一刀 单滚筒采煤机双向割煤, 滚筒直径约为采高的二分之一,适应性强,对于煤层粘顶, 滚筒直径约为采高的二分之一,适应性强,对于煤层粘顶,厚度变化大的 中厚煤层均能适应. 中厚煤层均能适应. 又分两种情况: 又分两种情况: 割顶煤, 挂梁( ,返回上 从上端头开始下行割顶煤 追机挂梁 必有时加打临时支柱) , 从上端头开始下行割顶煤,追机挂梁(必有时加打临时支柱) 返回上 行割底煤,推溜,打柱; 割底煤,推溜,打柱; 优点: ⅰ 当工作面倾角较大时, 运输机从下端头到上端头的顺序推移, 优点: , 当工作面倾角较大时, 运输机从下端头到上端头的顺序推移 能补偿运输机下滑; 能补偿运输机下滑; ⅱ,移溜工,打柱工不吃乏风; 移溜工,打柱工不吃乏风; 从下端头开始上行割顶煤,追机挂梁(必有时加打临时支柱) ,返回下 从下端头开始上行割顶煤,追机挂梁(必有时加打临时支柱) 返回下 割顶煤 挂梁 , 行割底煤,推溜,打柱; 割底煤,推溜,打柱; 单滚筒采煤机单向割煤, ② 单滚筒采煤机单向割煤,往返一刀 一下,略大于滚筒直径,顶煤松软且不粘顶,直接顶较稳定. 煤厚在 1.5m 一下,略大于滚筒直径,顶煤松软且不粘顶,直接顶较稳定. 先沿底板割煤,追机清理顶煤(大部分自然掉落) 追机挂梁( ,追机挂梁 先沿底板割煤,追机清理顶煤(大部分自然掉落) 追机挂梁(必有时加打 割煤 清理顶煤 , 临时支柱) 采煤机快速返回, 清装浮煤,追机推溜,打柱. ,采煤机快速返回 临时支柱) 采煤机快速返回,并清装浮煤,追机推溜,打柱. , 推溜 也分两种情况:◆从上端头开始;◆从下端头开始 也分两种情况: 从上端头开始; 单滚筒采煤机双向割煤, ③ 单滚筒采煤机双向割煤,往返两刀 煤厚较薄,与滚筒直径相当. 煤厚较薄,与滚筒直径相当. 采煤机从上( 行沿底板割煤 追机挂梁 割煤, 挂梁( 采煤机从上(下)端头下(上)行沿底板割煤,追机挂梁(必有时加打临 端头下( 时支柱) 推溜,打柱,直到下( ,推溜 时支柱) 推溜,打柱,直到下(上)端头采煤机斜切进刀,上(下)行完 , 端头采煤机斜切进刀, 成相同的作业. 成相同的作业. 单滚筒采煤机中部进刀的"∞"割煤 双向割煤, 中部进刀的"∞"割煤, ④ 单滚筒采煤机中部进刀的"∞"割煤,双向割煤,往返一刀 运输机的工作面中部设弯曲段,采煤机在中部设弯曲段斜切进刀,不停机 运输机的工作面中部设弯曲段,采煤机在中部设弯曲段斜切进刀, 直接向右( 直接向右(左)割右半工作面的顶煤,到右端头返回割右半工作面的底煤, 割右半工作面的顶煤,到右端头返回割右半工作面的底煤, 在这个过程中,左半工作面推溜,打住,采煤机到中部逐渐调高滚筒, 在这个过程中,左半工作面推溜,打住,采煤机到中部逐渐调高滚筒,向 左割左半工作面的顶煤,到左端头返回割左半工作面的底煤, 左割左半工作面的顶煤,到左端头返回割左半工作面的底煤,在这个过程 中,右半工作面推溜,打住. 右半工作面推溜,打住. ⑤ 双滚筒采煤机双向割煤,往返两刀 双滚筒采煤机双向割煤, 中厚煤层, 中厚煤层, 采煤机从上(下)端头下(上)行前滚筒割顶煤,后滚筒割顶煤,追机挂 采煤机从上( 端头下( 前滚筒割顶煤,后滚筒割顶煤,追机挂 端头采煤机斜切进刀, 梁,推溜,打柱,直到下(上)端头采煤机斜切进刀,上(下)行完成相 推溜,打柱,直到下( 同的作业. 同的作业. 双滚筒采煤机单向割煤 向割煤, ⑥ 双滚筒采煤机单向割煤,往返一刀 采煤机从上( 行前滚筒割顶煤,后滚筒割顶煤,追机挂 采煤机从上(下)端头下(上)行前滚筒割顶煤,后滚筒割顶煤,追机挂 端头下( 梁,直到下(上)端头,采煤机快速上(下)行空回或装浮煤,推溜,打 直到下( 端头, 采煤机快速上( 行空回或装浮煤,推溜, 柱. 双滚筒采煤机中部进刀的"∞"割煤,单向割煤, "∞"割煤 ⑦ 双滚筒采煤机中部进刀的"∞"割煤,单向割煤,往返一刀 从中部到两端割煤, 从中部到两端割煤,从两端到中部空回或装浮煤 双向割煤与单向割煤的比较 双向割煤采煤机割煤时间利用率高; 双向割煤采煤机割煤时间利用率高; 双向割煤时,顶板无立柱支护时间短,有利于控顶; 双向割煤时,顶板无立柱支护时间短,有利于控顶; 在一些特殊情况下只能单向割煤,如工作面倾角大, 在一些特殊情况下只能单向割煤,如工作面倾角大,运输机下滑严 运输机从下端头开始推移可补偿一定的下滑量 需单向割煤; 移可补偿一定的下滑量, 重,运输机从下端头开始推移可补偿一定的下滑量,需单向割煤; 煤尘大,为不吃煤尘,可单向割煤;上端头维护困难时, 煤尘大,为不吃煤尘,可单向割煤;上端头维护困难时,采煤机不 能在上端头长时间停留进刀,也要单向割煤. 能在上端头长时间停留进刀,也要单向割煤. 单滚筒采煤机单向割煤从上端头进刀与从下端头进刀比较 单滚筒采煤机单向割煤从上端头进刀与从下端头进刀比较 割煤从上端头进刀与从下端头进刀 工作面倾角不大时,从下端头进刀 进刀, 工作面倾角不大时,从下端头进刀,上部工作面顶板无立柱支护时 间短,有利于上部工作面顶板控顶; 间短,有利于上部工作面顶板控顶; 工作面倾角大运输机下滑严重,从上端头进刀, 工作面倾角大运输机下滑严重,从上端头进刀,返回时从下端头开 运输机下滑严重 始推移运输机. 始推移运输机. 3, , 4, , 5, , 装煤 运煤 大部分由滚筒完成, 大部分由滚筒完成,少部分推溜铲装 相关的工序是推移运输机(推溜) 相关的工序是推移运输机(推溜) 顶板支护 :单体液压支柱 (1) 支护设备(同炮采) 单体液压支柱,铰接顶梁, π"型长钢梁(端 ) 支护设备(同炮采) 单体液压支柱,铰接顶梁, "型长钢梁( : " 头支护必须的,工作面内部也可代替铰接顶梁) 切顶墩柱( ,切顶墩柱 头支护必须的,工作面内部也可代替铰接顶梁) 切顶墩柱(坚硬顶 , 板) (2) 支架布置形式:正悬臂齐梁直线柱,正悬臂倒悬臂交替错梁直线柱, ) 支架布置形式:正悬臂齐梁直线柱,正悬臂倒悬臂交替错梁直线柱, 戴帽点柱(坚硬顶板) 戴帽点柱(坚硬顶板) 正悬臂齐梁直线柱(梁长 截深 截深) 正悬臂齐梁直线柱(梁长=截深) 优点:工序简单,便于管理, 优点:工序简单,便于管理,易于保证工程质量 缺点:挂梁,打柱工作量过于集中, 缺点:挂梁,打柱工作量过于集中,工时利用率不佳 正悬臂倒悬臂交替错梁直线柱(梁长 截深) 正悬臂倒悬臂交替错梁直线柱(梁长=2*截深) 截深 优点:割一刀煤只需挂一半的梁,打一半柱,挂梁 优点:割一刀煤只需挂一半的梁,打一半柱,挂梁,打柱工作量减少一半 缺点:倒悬臂支架易折断;机道顶板无支护面积较大,易冒顶; 缺点:倒悬臂支架易折断;机道顶板无支护面积较大,易冒顶; (3) 支护参数: ) 支护参数: 支柱高度: 支柱高度:同炮采 截深(梁长) : ( ) 截深(梁长) 0.5(1.0) 0.6(1.2 或 0.6) 0.8(0.8) 1.0(1.0)m , ( ) , ( ) , ( ) 端面距: 端面距:200~300mm 最小控顶距, 最小控顶距,最大控顶距 支护强度 支护密度(排距,柱距) 支护密度(排距,柱距) :密集支柱 (4) 特种支架(同炮采) 密集支柱,丛柱,斜撑,木垛,切顶墩柱 ) 特种支架(同炮采) 密集支柱,丛柱,斜撑,木垛, : (5) 端头支护: ) 端头支护: (6) 支护工序:挂梁,支柱(包括临时支护) ) 支护工序:挂梁,支柱(包括临时支护) 6, , 采空区处理