綜合機(jī)械化采煤工藝

綜合機(jī)械化采煤工藝本節(jié)主要內(nèi)容二、綜采面雙滾筒采煤機(jī)工作方式三、綜采面液壓支架的移架方式四、綜采工作面工序配合方式五、綜采面端頭作業(yè)一、綜采設(shè)備及工藝六、綜采工作面循環(huán)圖表*綜合機(jī)械化采煤工藝，簡(jiǎn)稱“綜采”，即破煤、裝煤、運(yùn)煤、頂板支護(hù)、采空區(qū)處理五個(gè)主要生產(chǎn)工序全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，因此綜采是目前最先進(jìn)的采煤工藝。世界先進(jìn)的煤炭生產(chǎn)國(guó)，凡以長(zhǎng)壁為主的都已全部或大部分實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤。1、綜采工藝簡(jiǎn)介Back一、綜采設(shè)備及工藝視頻介紹*（1）采煤機(jī)Back2、綜采設(shè)備視頻介紹采煤機(jī)是由牽引部、截割部、電氣部和附屬裝置組成的用于落煤、裝煤的大型采煤機(jī)械，雙滾筒采煤機(jī)與液壓支架、刮板輸送機(jī)配套組成綜采工作面。*（2）液壓支架ZY4000/14/32型掩護(hù)式支架Back

液壓支架是以高壓液體為動(dòng)力，由若干液壓元件（油缸和閥件）與一些金屬結(jié)構(gòu)件按一定連接方式組合而成的一種支撐和控制頂板的采煤工作面設(shè)備。視頻介紹*Back（3）刮板輸送機(jī)

刮板輸送機(jī)是由繞過機(jī)頭鏈輪和機(jī)尾滾輪（或機(jī)尾鏈輪）的無機(jī)循環(huán)的刮板鏈作為牽引機(jī)構(gòu)，以溜槽作為煤炭的承載機(jī)構(gòu)。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)聯(lián)軸器和減速器傳動(dòng)鏈輪，從而驅(qū)動(dòng)刮板鏈連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將裝在溜槽中的煤由機(jī)尾推運(yùn)到機(jī)頭處卸載轉(zhuǎn)運(yùn)。*綜采面設(shè)備布置圖1集中控制臺(tái)Back采煤機(jī)刮板輸送機(jī)液壓支架下端頭支架上端頭支架轉(zhuǎn)載機(jī)可伸縮膠帶輸送機(jī)配電箱乳化液泵站設(shè)備列車移動(dòng)變電站噴霧泵站液壓安全絞車234567891011121314*1、滾筒的轉(zhuǎn)向和位置

當(dāng)我們面向煤壁站在綜采工作面時(shí)，通常采煤機(jī)的右滾筒為右螺旋，順時(shí)針割煤；左滾筒為左螺旋,逆時(shí)針割煤。

這種布置方式操作安全、煤塵少、裝煤效果好。（a）動(dòng)畫演示二、綜采面雙滾筒采煤機(jī)工作方式Back*（b）煤層中部含硬夾矸時(shí)，使用右滾筒左螺旋，逆時(shí)針割煤；左滾筒右螺旋，順時(shí)針割煤。前割底，后割頂，中部硬夾矸易被后滾筒破落下來。

Back動(dòng)畫演示*2、采煤機(jī)割煤方式（1）單向割煤，往返一次割一刀頂板穩(wěn)定性差的綜采面煤層傾角大、不能自上而下移架，或輸送機(jī)易下滑、只能自下而上推移的綜采面采高大而滾筒直徑小、采煤機(jī)不能一次采全高的綜采面采煤機(jī)裝煤效果差、需單獨(dú)牽引裝煤行程的綜采面割煤時(shí)產(chǎn)生煤塵多、降塵效果差，移架工不能在采煤機(jī)的回風(fēng)平巷一端工作的綜采面（2）雙向割煤，往返一次割兩刀適用于：適用于：煤層賦存穩(wěn)定、傾角較緩的綜采面Back*3、采煤機(jī)進(jìn)刀方式直接推入法進(jìn)刀Back*割三角煤留三角煤滾筒鉆人法進(jìn)刀綜采面中部斜切進(jìn)刀工作面端部斜切進(jìn)刀動(dòng)畫演示工作面端部割三角煤斜切進(jìn)刀進(jìn)刀過程：（1）當(dāng)采煤機(jī)割至工作面端頭時(shí)，其后的輸送機(jī)槽已移近煤壁，采煤機(jī)機(jī)身尚留有一段下部煤，如圖（a）；Back（4）將三角煤割掉，煤壁割直后，再次調(diào)換滾筒，返回正常割煤。（3）再調(diào)換滾筒位置，重新返回割煤至輸送機(jī)機(jī)頭處；（2）調(diào)換滾筒位置，并沿輸送機(jī)彎曲段反向割入煤壁，直至輸送機(jī)直線段為止，然后移直輸送機(jī)；*工作面端部留三角煤斜切進(jìn)刀進(jìn)刀過程：在圖（a）狀態(tài)采煤機(jī)割至工作面下端頭后，反向上行沿輸送機(jī)彎曲段割三角底煤，割至輸送機(jī)直線段時(shí)改為割頂煤直至工作面上切口；至圖（c）狀態(tài)采煤機(jī)下行割底煤至三角煤處改為割頂煤直至工作面下端部；Back到圖（b）狀態(tài)推移機(jī)頭和彎曲段，將輸送機(jī)移直，在工作面下端部留下三角煤；到圖（d）狀態(tài)隨機(jī)自上而下推移輸送機(jī)至工作面下端部三角煤處，完成進(jìn)刀全過程*綜采面中部斜切進(jìn)刀動(dòng)畫演示（1）采煤機(jī)割至工作面左端；進(jìn)刀過程：Back（4）采煤機(jī)自工作面中部開始割煤至工作面左端，工作面右半段輸送機(jī)移近煤壁，恢復(fù)初始狀態(tài)。（3）移直輸送機(jī)，采煤機(jī)控牽引至工作面中部；（2）控牽引至工作面中部，并沿輸送機(jī)彎曲段斜切進(jìn)刀，繼續(xù)割煤至工作面右端；*滾筒鉆入法進(jìn)刀進(jìn)刀過程：（1）采煤機(jī)割煤至工作面端部距終點(diǎn)位置3~5m時(shí)停止?fàn)恳?，但滾筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；動(dòng)畫演示Back（4）采煤機(jī)割煤至工作面端頭，可以正常割煤。（3）滾筒邊鉆進(jìn)煤壁邊上下或左右搖動(dòng)，直至達(dá)到額定截深并移直輸送機(jī)；（2）開動(dòng)千斤頂推移支承采煤機(jī)的運(yùn)輸機(jī)槽；*

鉆入法進(jìn)刀要求采煤機(jī)滾筒斷面必須布置截齒和排煤口，滾筒不用擋煤板，若用門式擋煤，鉆入前需將其打開，并對(duì)輸送機(jī)機(jī)槽,推移千斤頂，采煤機(jī)強(qiáng)度和穩(wěn)定性都有特殊要求，采高較大時(shí)不宜采用。Back*動(dòng)畫演示單架依次順序式如圖（a），支架沿采煤機(jī)牽引方向一次前移，移動(dòng)步距等于截深，支架移成一條直線，該方式操作簡(jiǎn)單，容易保證規(guī)格質(zhì)量，能適應(yīng)不穩(wěn)定頂板，應(yīng)用比較多。1、移架方式三、綜采面液壓支架的移架方式Back（a）*（b）（c）動(dòng)畫演示（b）分組間隔交錯(cuò)式該方式移架速度快，適應(yīng)于頂板較穩(wěn)定的高產(chǎn)綜采面，圖(b)所示分兩組，圖(c)所示分三組Back動(dòng)畫演示（c）*成組整體依次順序式如圖（d）（e）該方式按順序每次移一組，每組二三架，一般有大流量液控閥成組控制，適應(yīng)煤層地質(zhì)條件好、采煤機(jī)快速牽引割煤的綜采面。我國(guó)采用較多的分段式移架屬于依次順序式。動(dòng)畫演示（d）（d）（e）Back動(dòng)畫演示（e）*2、移架方式對(duì)移架速度的影響移架速度取決于泵站流量及閥組和管路的通過能力，支架所處狀態(tài)及操作方便程度，人員操作技術(shù)水平等因素。而當(dāng)這些因素相同時(shí)，決定移架速度的關(guān)鍵因素則是移架方式。支架的移架速度可用下式表示：t2=te+Ntd

vz

==

NlztzNlzte+Ntd

lztztetdvzN移架速度，m/min一架支架的寬度,m移設(shè)一架支架或一組支架的總時(shí)間，min移設(shè)一架支架的調(diào)整時(shí)間，min移設(shè)一架支架的調(diào)供液時(shí)間,min采用分組間隔交錯(cuò)式和成組整體依次順序式移架方式時(shí)，表示同時(shí)的架數(shù)，或分段數(shù)Back*實(shí)測(cè)表明，移架中操作調(diào)整時(shí)間約占移架總時(shí)間的60%～70%。當(dāng)泵站流量不變時(shí)，同時(shí)移架的支架數(shù)增加到N，供液時(shí)間也相應(yīng)增加，但調(diào)整時(shí)間te

仍等于單架的調(diào)整操作時(shí)間，由于te

遠(yuǎn)大于td

，故移架速度可加快。Back

若同時(shí)移架的支架數(shù)增加到N，泵站流量也增加了N倍，則多架支架同時(shí)前移是供液時(shí)間沒有增加，故可使移架速度進(jìn)一步提高。兗州礦務(wù)局南屯礦綜采面采用分段移架，同時(shí)移架的段數(shù)與乳化液泵站開動(dòng)的臺(tái)數(shù)相一致，大大加快了移架速度，并保證了支架移架的額定初撐力，這是該礦綜采面單產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)措施之一。*3、移架方式對(duì)頂板管理的影響選擇移架方式不僅要考慮移架速度，還要考慮對(duì)頂板管理的影響。一般說來，單架依次順序移架雖然速度慢，但卸載面積小，頂板下沉量比后兩種小得多，適于穩(wěn)定性差的頂板。即使頂板穩(wěn)定性好，采用后兩種支架方式時(shí)，同時(shí)前移的支架數(shù)N也不宜大于3，以防頂板情況惡化。由于頂板狀況多變，還要依照以下具體情況考慮移架方式：Back*依次順序移架

沿工作面支架工作阻力分布如圖3-29所示。在采煤機(jī)工作范圍內(nèi)移架，雖可防止偽頂垮落，但割煤和移架同時(shí)進(jìn)行，懸頂面積劇增，下沉速度加快，有可能出現(xiàn)頂板失控。這種情況下，采煤和移架要保持合理距離。Back*在某些特定頂板條件下，盡管設(shè)備和頂板條件完全相同，依次順序式移架需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間支架才能達(dá)到額定工作阻力，而分組間隔交錯(cuò)式移架則能較快地達(dá)到額定工作阻力，礦壓顯現(xiàn)比前者緩和。Back與單向、雙向割煤相適應(yīng)的單向、雙向移架，對(duì)頂板管理效果影響很大。單向移架時(shí)，先移的支架先達(dá)到額定工作阻力，支架阻力沿煤壁方向分布大致相同，有利于頂板管理；雙向移架時(shí)，工作面端部支架短時(shí)間內(nèi)了兩次移動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間處于初撐狀態(tài)，不利于頂板管理。*全卸載與帶載移架對(duì)頂板管理影響較大（圖3-30）。不卸載或部分卸載移架時(shí)，有利于控制頂板，應(yīng)盡量采用。采用分段依次順序式移架時(shí)，由于段與段之間的接合部位在時(shí)間與空間上交叉，導(dǎo)致頂板下沉量疊加，容易造成頂板破碎、煤壁片幫和倒架。Back*1、及時(shí)支護(hù)方式

采煤機(jī)割煤后，支架依次或分組隨機(jī)立即前移、支護(hù)頂板，輸送機(jī)，輸送機(jī)隨移架逐段移向煤壁，推移步距等于采煤機(jī)截深。四、綜采工作面工序配合方式Back*（a）割煤（b）移架（c）推移輸送機(jī)動(dòng)畫演示Back這種支護(hù)方式，推移輸送機(jī)后，在支架底座前端與輸送機(jī)之間要富裕一個(gè)截深的寬度，工作空間大，有利于行人、運(yùn)料、通風(fēng)；若煤壁容易片幫時(shí)，可先于割煤進(jìn)行移架，支護(hù)新露出來的頂板。但這種支護(hù)方式增大了工作面控頂寬度，不利于頂板控制。*2、滯后支護(hù)方式割煤后輸送機(jī)逐段移向煤壁，支架隨輸送機(jī)前移，二者移動(dòng)步距相同。這種配合方式在底座前端和機(jī)槽之間沒有一個(gè)截深富余量，比較能適應(yīng)周期壓力大及直接頂穩(wěn)定性好的頂板，但對(duì)直接頂穩(wěn)定性差的頂板適應(yīng)性差。Back動(dòng)畫演示*五、綜采面端頭作業(yè)1、綜采面端頭支護(hù)方式（1）單體支柱加長(zhǎng)梁組成的邁步抬棚，與普采面的該方式端頭支護(hù)相同。該方式適應(yīng)性強(qiáng)，有利于排頭液壓支架的穩(wěn)定，但支設(shè)麻煩、費(fèi)工費(fèi)時(shí)。Back（3）用工作面液壓支架支護(hù)端頭，適用于煤層傾角較小的綜采面，通常在機(jī)頭（尾）處要滯后于工作面中間支架一個(gè)截深。（2）自移式端頭支架。移動(dòng)速度快，但對(duì)平巷條件適應(yīng)性差。*2、綜采面平巷相對(duì)位置與端頭作業(yè)綜采面平巷布置應(yīng)有利于運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)，有利于煤流在端頭處轉(zhuǎn)載和采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)無人工切口端部進(jìn)刀，并便于人員進(jìn)出和材料運(yùn)送，為端頭頂板支護(hù)創(chuàng)造良好條件。圖3-35為一個(gè)綜采面下端頭刨面圖。平巷臥底掘進(jìn)，工作面輸送機(jī)機(jī)頭與機(jī)槽坡Back*度一致，機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾有合理搭接高度，為輸送機(jī)提供了良好運(yùn)轉(zhuǎn)條件。當(dāng)采煤機(jī)牽引至終點(diǎn)位置時(shí)，其滾筒正好割至Dm和Am點(diǎn)，端部無需開人工切口。平巷下幫有足夠?qū)挾裙┤藛T通過?？梢娋C采面平巷臥底掘進(jìn)有利于端頭管理。根據(jù)不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸和礦山壓力作用，運(yùn)輸平巷凈寬為4~5m時(shí)，可滿足端頭管理的要求，回風(fēng)平巷寬度則可適當(dāng)窄些。Back*為避免臥底掘進(jìn)時(shí)破巖及留頂煤的困難，某些綜采面平巷沿煤層頂板掘進(jìn)，的那個(gè)煤層厚度大于平巷高度時(shí)，在綜采面端部一定長(zhǎng)度內(nèi)留有三角形底煤（圖3-36）。Back*下臥轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾，減少機(jī)頭抬高量；隨工作面推進(jìn)，超前下臥平巷底煤。但是這些措施都比較費(fèi)工費(fèi)時(shí)。當(dāng)機(jī)頭不得不抬高時(shí)，應(yīng)保證機(jī)槽有一段合理豎直彎曲段長(zhǎng)度，以免摔壞輸送機(jī)。為保證搭接高度，就要套高輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾，這很不利于端頭支護(hù)和輸送機(jī)運(yùn)行。此時(shí)，可采取一