采煤工艺学(1)
采煤工艺
35支架安装：①后退式安装法。在顶板较好的条件下，开切眼一次掘好或一次阔好，铺轨后或不铺轨即可由里向外逐架进行安装②前进式安装法。在工作面压力大和顶板破碎时可采用由工作面端头开始向里一边阔巷一边安装支架的前进式安装法③掩护式后退安装法。为了解决破碎顶板和金属网假顶下安装支架时的临时支护问题，在支架安装前，先制作专为安装用的掩护架和双抬棚各两架
13放顶步距：每次放顶的宽度
14支护密度就是确定工作面支柱的排距和柱距。采煤工作面支架的支护密度主要决定于顶板压力的大小支柱的最大阻力
15放顶线处的特种支架 密集支柱 丛柱 抬棚 戗柱 木垛
16迎山角 一般向上3~5度
17死柱定义 活柱全部压入缸体 支柱失去可缩性
18死柱原因 1支柱工作阻力不够 活柱下缩量大 2支柱选择不合理 采高小 活柱最低高度大 3才高变化时出现局部地质构造
32工程质量管理：三直两平一净两畅通。三直：煤壁直，运输机直，液压支架直。两平：顶底板平。一净：液压支架净。两畅通：工作面上下出口畅通。
33死架的处理：①增大出撑力法②挑顶法③起底法④松顶松底法⑤防压环法
34下滑事故的预防措施：①正确使用锚固装置②用好支架防滑装置③工作面调成伪斜④改变推溜顺序⑤分组移架
19死柱的处理方法 必须先打一根临时支柱，然后采取局部挑顶卧底方法回撤死柱禁止炮崩，也不允许用绞车或其他机械强制拉出
采煤方法及工艺
采煤方法及工艺2007-11-23 14:455.2 采煤方法及工艺5.2.1 采煤方法及工艺的选择, 应符合下列规定:1 选择采煤方法, 应根据地质条件、煤层赋存条件、开采技术条件、设备状况及其发展趋势等因素, 以安全、高效、低成本、高回收率为目的, 经综合技术经济比较后确定；2 大型矿井应以综合机械化采煤工艺为主, 条件适宜的中型矿井, 也宜采用综采工艺；3 设计生产能力3.OMt／a及以上的矿井, 条件适宜, 应采用先进成套综采设备, 设计高产高效采煤工作面。
5.2.2 缓倾斜、倾斜煤层采煤方法及工艺的选择, 应符合下列规定:1 缓倾斜、倾斜煤层一般应采用长壁采煤法。
当煤层倾角大于12°时, 宜采用走向长壁采煤法后退式开采；当煤层倾角小于12°且条件适宜时, 可采用倾斜长壁采煤法后退式开采；2 低瓦斯矿井, 地质构造简单, 煤层厚度小于2.5m, 煤层不易自燃, 可采用长壁采煤法前进式开采；3 煤层倾角大于35°时, 可采用伪斜走向长壁采煤法后退式开采；4 地质条件、煤层赋存条件及开采技术条件适宜时, 可采用连续采煤机开采的房柱式或短壁采煤法；5 厚度5m以上的无煤与瓦斯突出危险煤层, 符合现行《综合机械化放顶煤开采技术规定》条件的, 宜采用综放开采工艺。
不具备综放开采条件的, 应采用分层综采或分层普采工艺；6 厚度4.0～5.5m的煤层, 地质构造较简单、煤层赋存稳定、煤层较硬, 宜采用一次采全高综采工艺。
不具备一次采全高综采工艺条件的, 宜采用分层综采或普采工艺；7 厚度1.5～4.Om的煤层, 地质构造简单、煤层赋存稳定, 应采用综采工艺。
不具备综采条件的, 宜采用普采工艺；8 厚度1.5m以下的煤层, 条件适宜, 应积极推行薄煤层综采工艺。
不具备综采条件的可采用普采工艺。
5.2.3 急倾斜煤层采煤方法及工艺的选择, 应符合下列规定:1 厚度大于15m的无煤与瓦斯突出煤层, 条件适宜, 应采用水平分段综采放顶煤工艺。
采煤工艺1
第二节
爆破采煤工艺
一、爆破采煤工艺概念及其工艺过程
(一) 概念 爆破工艺是指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。 (二) 工艺过程 爆破采煤的工艺过程包括打眼、放炮落煤和装煤、 人工装煤、刮板输送机运煤、移置输送机、人工支护 和回柱放顶等主要工序。
≮ 20m
1—MDY-150G型采煤机；
2100
Ⅰ Ⅰ
6m
4 2 3 4 1150 1000 1000 1000 250 4400
2—SGB-630/150型刮板输送机；
1050
Ⅰ2
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
5 1
3—DZ-22型单体液压支柱；
2100
0.6m 3
1000
250630
2150
270 1000 1000 4400
与采场是同义语。
3、采煤工作：是指在采场内，为了开采煤炭资源所进行的一 系列工作。 。
第一节 采煤工艺基本概念
一、采煤工作面
煤矿开拓和掘进必需的巷道之后，形成了进行采
煤作业的场所称为采煤工作面，又称“回采工作 面”、“采场”。
二、开切眼
最初形成的沿采煤工作面始采线掘进，以供安装
采煤设备的巷道，称为开切眼。
三、装煤与运煤
(四) 运煤
炮采工作面通常采用可弯曲
刮板输送机和溜槽运煤。
一般在倾角小于20°时，采
用可弯曲刮板输送机运输；
在倾角大于20°时，可采用
溜槽运煤。
第二节
爆破采煤工艺
四、炮采工作面支护和采空区处理
(一) 炮采工作面支护 1.支护装备 目前，我国炮采工作面 大多数采用单体液压支柱 和铰接顶梁支护采空区。
采煤工艺
第一章1采煤工艺：采煤工作面所使用的设备方法和工序在时间和空间上的相互配合2采煤基本工序：破、装、运、支、处。
“处”是指处理采空区，包括垮落法、充填法、煤柱支持法、缓慢下沉法。
垮落法（全部）通过注水软化，打眼放炮。
充填法包括部分充填、全部充填（水力、风力）3工作面长度：炮采80—100m；机采120—150m；综采150—180m。
推进长度：炮采300—500m；机采700—800m 1000m；综采1000m以上. 薄煤层1.3m以下中厚煤层1.3—3.5m 厚煤层3.5m以上。
厚煤层开采方法：分层开采、放顶煤、大采高。
薄煤层开采：刨煤机、滚筒采煤机、螺旋转机4区段斜长=工作面长+区段煤柱宽+区段巷宽第二章第二节1 炮采工作面爆破工作必须使用煤矿许炸药，其中最多的是煤矿铵炸药。
低瓦斯矿井中采用2号煤矿铵梯炸药；在高瓦斯矿井中使用3号煤矿铵梯炸药。
铵梯炸药多做32mm35mm38mm 直径的药卷，质量为100g 150g 200g，长度为170mm和190mm。
煤矿许用电雷管包括煤矿安全瞬发雷管和煤矿安全毫秒电雷管。
最后一级的延期时间不能超过130ms2炮眼布置方式：1单排眼：用于薄煤层煤质较软节理发育的采高较小的中厚煤层2双排眼：包括对眼三花眼，一般用于采高较小的中厚煤层煤质中硬的工作面3三排眼：即五花眼，用于采高较小煤质坚硬的中厚煤层3①炮眼与煤壁的水平夹角一般为50°—80°，软煤取大值，硬煤取小值。
为了不崩坏支架，应使水平方向的最小抵抗线朝向两柱之间的空当②顶眼在垂直面上向顶板方向仰起5°—10°眼底距顶板0.1—0.5m，其值视煤层软硬和黏顶情况而定，应保证不破坏顶板的完整性③底眼在垂直面上向底板方向保持10°—20°的俯角，眼底接近底板，以不丢煤为原则。
4炮眼间距一般为1—2m5炮眼深度根据每次开帮进度而定，一般有浅进度和深进度两种。
采煤工艺
采煤方法教案第一节概述一、采煤方法的概念采煤方法包括两方面内容：采煤系统和回采工艺。
采煤系统，是指采区巷道的布臵方式，掘进和回采的顺序安排以及采区的通风、运输系统。
回采工艺，是指人们根据煤层赋存条件在回采工作面运用某种技术装备进行落煤、装煤、运煤、支护及采空区处理等工作，以及这些工作如何配合的生产方式。
不同的采煤系统和回采工艺相配合，就形成不同的采煤方法。
下面介绍几个有关的基本概念。
1、开采单元为了对井田进行有计划按顺序地开采，需要把井田划分为阶段，阶段再划分为采区，在采区内布臵工作面进行开采。
因为每个采区都有其相对独立的煤炭运输、通风辅助运输和动力供应等系统，并独立进行开采，故称每个采区为一个开采单元。
2、采场直接用来采出煤炭的工作场所及为其服务的巷道，统称为采场。
3、回采是指在采煤场所为了采取煤炭所作的一切工作，统称为回采。
4、回采工作面是指开采煤炭的主要场所。
在实际工作中，往往把采场也称为回采工作面或采煤工作面。
5、采煤方法在开采单元范围内，直接从回采工作面安全、有效、经济地获取煤炭并运出开采单元所采用的方法。
它包括采煤系统和采煤的回采工艺两大部分内容。
应该指出，采煤系统和回采工艺的选择与确定，都是以矿山具体地质条件及技术条件为依据，所以，不同的矿山地质条件与技术条件就会要求有不同的采煤系统与相应的回采工艺，这就形成了不同的采煤方法。
采煤方法是多种多样的，按照煤层的埋藏条件和开采技术水平，我国煤矿目前采用的采煤方法主要有：1）对缓倾斜及倾斜煤层，煤厚约在2.8m以下的，采用单一走向长壁采煤法；煤厚在2.8-8m的，一般采用倾斜分层下行垮落采煤法；煤厚在8m及以上的，采用倾斜分层水砂充填或风力充填采煤法。
（现在对于煤厚在6m及以上的，可采用放顶煤开采）2）对急倾斜煤层，煤厚在2m以下的，一般采用倒台阶采煤法或伪斜工作面矸石充填采煤法；煤厚2-6m，且煤层厚度不大的，采用掩护支架采煤法；6m及以上的，一般采用水平分层或斜切分层采煤法。
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（三）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, 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
小于0.6
0.6～1 大于 1m
2.“∞ ”字形割煤，往 返一刀
其特点是在工作面中部辅送机设弯曲段，其过程 为: 在图(a)状态采煤机从工作面中部向上牵引， 滚筒逐步升高，其割煤轨迹为A—B一C在图(b) 状态采煤机割至上平巷后，滚筒割煤轨迹改为 C—D一E一A同时全工作面输送机移直；在图(c) 状态滚筒割煤轨迹为A--E—B—F，工作面上端开 始移辕送机；在图(d)状态滚筒割煤轨迹为F— G—A，全工作面煤壁割直，而输送机机槽在工作 面中部出现弯曲段，回复到图(a)状态。
(d)
2.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 放顶步距等于最大控顶距 与最小控顶距之差。
0.3 m
3m
1m
(a)
5m (b)
(c) 3m
(d)
四、爆破采煤新工艺
采用毫秒爆破与抗炮崩单体液压支 柱、双速或大功率刮板输送机三项 技术（设备）的配套, 并辅之相应的 劳动组织管理, 形成新的炮采工艺。
一、爆破落煤
钻眼、装药、封炮泥、联炮线、放炮等工序 钻眼爆破效果影响后续工序的工作量、工作 难度和安全。 爆破落煤技术要求: 保证规定进度、工作面平 直、不留顶煤和底煤，不破坏顶板，不崩倒 支柱和不崩翻工作面输送机，崩落煤炭高度 和块度适中，尽量降低电雷管和炸药消耗。 根据爆破落煤所用电雷管不同，可分为:
采煤工艺
工作面端头的管理
• 上端头采用三排JDHB-1000 mm型双销调节定位顶梁铰接 抬棚，其位置为上帮一排，中间一排，下帮一排，柱距1 米，排距1米，最里一架铰接顶梁托住关门一架棚，最外 一架至少要托住煤壁外三架超前棚（3米）。下端头采用 HDJB-1000 mm型双销调节定位顶梁铰接抬棚，其位置为 75KW运输机下帮两排，运输机上帮一排，最里一架托住 关门外一架棚，最外一架要托住煤壁外三架超前棚。中间 顺槽端头支护采用HDJB-1000 mm型双销调节定位顶梁铰 接抬棚，并利用两根3.4米π型钢梁架设抬棚交替迈步，靠 近工作面的一架棚梁单体支柱不得少于6棵。工作面上下 端头靠工作面出现小面超过0.5米时，及时架设3.4米对п 钢梁，对п钢梁间距100 mm，超前梁与托后梁间距为0.6 m，所有п钢棚均为一梁三柱，随工作面推进迈步前移， 步距0.6 m。随着工作的推移，小面长度会有所变化，当 小面内不能架设对π钢梁时，可以采用打设点柱进行支护， 距离达到后及时架设对π钢梁。
特殊时期的顶板管理
• （一）来压及停采前的顶板管理： • 1、工作面老顶初次来压前必须编制专门安全技术措施。 • 2、工作面老顶初次来压和周期来压期间，应加强来压的 预测预报工作,由技术部在上下顺槽挂牌标明来压位置。 • 3、工作面支架以及上、中、下顺槽所有单体支柱必须达 到初撑力，特别注意工作面中部支架的初撑力及支架状态， 及时采取措施预防冒顶。 • 4、加强上、中、下端头顶板管理，要提高支护质量，适 当加大支护密度，防止出现端头冒顶。 • 5、工作面停采时要编制停采措施，加强顶板管理。
三、认刀和割煤
• 1、端头认刀：在采煤工作面上下端头部位 斜切认刀 • 2、中部认刀：在采煤工作面中部斜切认刀 • 3、上行割煤（下行割煤）：煤机往上行 （下行）方向运行时割煤的截割方式 • 3、单向割煤：往单一方向割煤的方式，需 有一个返空支护
12_1采煤工艺
偏置后的采煤机需设置调斜装置,使采煤机割煤过程中不
留顶底煤。
③输送机应加设锚固装置。 ④根据具体条件,可考虑适当减少采煤机截深。
（2）装煤
仰斜推进时机械装煤效果好,装煤效率高,但要控制好滚筒 转速,否则易将煤甩到空采区。因此,应适当加高输送机挡煤板。
（3）运煤
2.工作面俯斜推进
（4）矿压与支护特点
采空区顶板冒落的矸石可 能会直接涌入工作空间。
●支架：支撑掩护式或掩护式支架； ●如何防止顶板岩石冒落时直接冲击掩护梁：增加顶梁的后臂长度，将
底座后部加长,使冒落矸石压在其上。
●如何防止支架倾倒：严格控制降架高度不大于150mm,带压擦顶移架。
（三）厚煤层倾斜分层倾斜长壁采煤法巷道布置
1.分层同采的巷道布置
●布置特点：
（1）在每一个分带布置运输集中斜巷和回风集中斜巷；
（2）分带集中斜巷为该带区范围内所有分层开采服务； （3）分带运输集中斜巷—进风行人斜巷、溜煤眼—各分层运输 斜巷贯通； （4）分带回风集中斜巷—运料回风斜巷—各分层回风斜巷连接； （5）上、下分层工作面错开一定的距离同采。
3.混合式开采
定义：运输大巷和回风大巷分别位于
分带的上部和下部边界,两条分带斜巷 中的一条需预先掘出,另一条则需随工 作面推进随采随掘,也可以一次掘出全 长,且采后要沿空留巷, 既有前进式特 点又有后退式特点的采煤方式。
1—运输大巷;2—回风大巷;3—采煤工作面; 4—分带运输斜巷;5—分带回风斜巷
（三）辅助运输
1.多台小绞车串联运输方式或无极绳运输方式
工人劳动强度大,容易发生脱钩跑车等事故,技术经济 效果也比较差。
2.单轨吊、卡轨车和齿轨车等运输设备
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2．影响切削力和比能 耗的主要因素
1）刀头几何形状 • 平面形：切削力影响系数 1.0，侧向力影响系数1.0 • 椭圆形：切削力影响系数 0.78，侧向力影响系数 1.5－2.0 • 棱柱形：切削力影响系数 0.72，侧向力影响系数 1.5－2.0
2）刀具磨损强度 3）煤被压酥的影响 4）采煤机牵引方式：无链最大切削阻力
采煤工艺学
主讲 ： 孟宪锐
绪
一.采煤工艺的特点
论
1.煤的开采与顶板的控制为主要矛盾线, 2.采、装、运、支、处,循环作业 3.生产场所和条件的多变性和移动性
二. 采煤工艺的分类
1.按破煤方法:旱采、水采、气化与 液化、 2.按采控设备类型:综采、普采、炮 采 3.按控顶方法:垮落法、充填法 4.按分层方法:整层开采 (大采高,放 顶煤)、分层开采、
2.装药结构
• • 正向装药：安全（沼气，尘爆必须用） 反向装药：效果好，炮眼利用率高
3. 微差爆破
• 毫秒雷管：10－130ms
4. 静力爆破：
硅酸盐、生石灰→水膨胀， f＝9， w＝30cm，24h裂
第四节：水力破煤
一. 分级
• • • • 标准大气压水柱m，压力值（MPa） 低压 ＜10 1.014 中压 10－50 1.01－5.05 高压 50－600 5.05－60.78 超高压 ＞600
注:试件尺寸小或加载快则单向抗压强度大,误差 15%~30%,每组试件不少于3件
2．单向抗拉强度
• 直接拉伸法: Rt＝Pt/A
Pt——试件破坏时的总拉伸力，KN A——截面积cm2
• 间接拉伸劈裂法: RP＝2P/πDt
RP——圆盘形试件的抗拉强度，KN/cm2 P——试件裂开破坏的竖向总压力，KN Dt ——试件的直径和厚度，cm
二. 煤矿爆破技术 1. 炸药消耗量
坚硬无烟煤f＝2－3 无烟煤硬烟煤f＝1.5－2 0.28 0.24 烟煤f＝1－1.5 烟煤f＜1.0 0.20 0.16
Q=LMlq
• • • • • Q－循环炸药消耗量 Kg/循环 q－单值炸药消耗量 Kg/m3 l一茬炮的推进度， m L－工作面长度， m M－煤层厚度， m
三.采煤工艺在我国的发展过程
第一阶段：炮采 第二阶段：机采（普采） 1950 ~1960 1960 ~1970
第三阶段：高档普采、综采 1970 ~1992 第四阶段：综采 1992年至今占60% 其中大采高,放顶煤开采发展迅速.
第一章. 破煤方法
第一节. 煤层的物理机械性质
一. 煤的单向抗破坏强度特征 1. 单向抗压强度 P 试件破坏时施加的载荷, KN • R C = ----------A 试件截面积,cm2
• 通常抗拉强度约为抗压强度的3—30%
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3．单向抗剪强度
• 倾斜压模法： 破坏面上的应力 T P A A sin N P cos n A A
τ ：试件的抗剪强度 KN/cm2 σ n：剪切破坏面上的正应力 KN/cm2 P：试件发生剪切破坏时施加的总应力 KN T,N：作用在剪切破坏面上的剪切力和正压力 KN A：试件剪切破坏面的面积 cm2 α ：试件与水平面的夹角 (o)
• 二．水枪射流的破煤原理 • 1）水枪割缝： 射流轴心动压力起关键作用 • 缝深度h轴心动压力MPa，距离关系。图2 －62 • 电耗轴心动压力MPa距离关系。图2－63 • pl＜2MPa时，效率极低。Hw急增。 • 2)水力崩落：利用自由面，当射流总冲击力 时效果差，能耗高。当稳定。图2－65 • 3）楔劈：水平不高但流量大，进入裂隙， 利用静压。
2．水枪破煤能力：
A=W/Hw =Q0 H0 /367Hw
• • • • • A：水枪破煤能力，t/h W:水枪射流的能量, KW Q0 :水枪射流的流量, m3 /h H0 :水枪射流的工作压头, m Hw :水枪射流的单位能耗, KW –h /t
四．高压细射流
速度超过音速。喷直径＜ Φ 1mm 。 • • • • 140MPa 低高压 140－280MPa 中高压 ＞280 MPa 超高压，高高压 最高达700MPa
• 调整不同角度，获 一组 ，应力值，画 －直角坐标强度包 络线 • C：－曲线在T轴上 的截距即煤岩内聚 力 • Φ：－曲线倾角， 煤岩内摩擦角 • C、Φ值越大，抗剪 强度越大
4．三向抗压强度
• 三向抗压作用下，最大轴向应力称为 三向抗压强度σ1＞σ2＝σ3 • 关系：R3C＞R2C＞RC＞RS＞RP； RP－圆盘试件抗拉强度 • RC : RS : RP = 1 : 0.3 : 0.15
煤按强度系数和抗切削强度分类
煤质
软 中硬 硬
强度系数f
<1.5 1.5~3.0 >3.0
抗切削强度A
0.3~1.8 1.81~3.6 >3.61
N /cm
7．合理的切削厚度
• • • • • 截齿出刀长度Ld大于最大切削厚度hmax 通常取hmax0.7Ld hmax＝53－88mm， Ld＝径向76－115mm， 切向125－157mm
三．水力破煤参数
1．水压，流量，喷嘴直径
1）水压：p＝Af 一般 p=(50~80)f
• p－有效破煤压力MPa • f－煤的强度系数 • A－与裂隙发育有关的影响参数 裂隙很发育＝10~20，较发育＝20~40，不发育40~80。
2）流量：薄及厚煤层单枪流量 160－250m3/h • 厚煤层 250－300m3/h • 特厚煤层 250－550m3/h 3）喷嘴直径：d=射程/150-200 10m以上煤层12－20MPa，400－450m3/h流量
第二节：切削破煤与切削力
1．Z0切削力＝Zn切削阻力＋f0摩擦阻力
• 消耗能量比重：前刃面（压实换）50－78 ％ • 刀具与煤体摩擦20－46％ • 裂隙和切削崩落 ＜1％ • 煤的弹性变形 ＜1％ • 机器构件弹性变形0.3－2％ • 截齿高温167℃，割岩石1500℃ • 无链牵引可比锚链牵引降低切削阻力15－ 20％（无脉动式震动影响）
切削力Z=Ah
• A－抗切削强度KN/cm • h－切削厚度 cm • A=Z/h 按A把煤层分为8级， KN/cm 0-0.6, 0.61-1.2, 1.21-1.8, 1.81-2.4, 2.41-3.0, 3.01-3.6, 3.61-4.2, >4.2
• HW比能耗 HW＝0.0272 Ah/S (KWh-t) • S－切削的断面积，c m2
5．强度系数 f1（普氏系数，坚 固性系数）
抗压强度的1％。f1＝0.01 RC
• 捣碎法: f2＝20 n/ h
n：受冲击次数3－10次 h:试样捣碎后，筛出的粉柱高度，mm 20－30mm小块50g，5份。重锤 23.5KN→600mm各捣几次，0.5mm筛量
• f2一般小于f1
6．抗切削强度
少15－20％
5）煤的切削方式和方法
• 冲击破煤比静力大2－4倍（速度高，切削 阻力加大） • 方法：截割法，截楔法；75年德国试验， 增块煤50％，少粉30－40％
第三节 爆破，破煤法
• • • • • • • 最小抵抗线 若装药最小抵抗大于临界抵抗，破坏只在岩体 内部，（不受自由面影响）爆破形成裂隙圈， 其半径为：k值：修正系数，1.4－2.0 整体岩 石取下限 裂隙性岩石取上限 k值：修正系数，1.4－2.0 整体岩石取下限 裂隙性岩石取上限 k值：修正系数，1.4－2.0 整体岩石取下限， 裂隙性岩石取上限