采煤概論第四章 采煤方法.ppt

1、礦業(yè)工程概論,李建忠 太原理工大學礦業(yè)工程學院,第四章,采煤方法,主要內容,第一節(jié) 采煤方法概述 第二節(jié) 采煤工藝 第三節(jié) 循環(huán)組織 第四節(jié) 采煤系統(tǒng) 第五節(jié) 采煤方法,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按照一定順序完成各項工 序的方法及其配合。 采煤系統(tǒng)采區(qū)巷道的布置方式以及采區(qū)的生產(chǎn)系 統(tǒng)，如：運煤、運料、通風和行人系統(tǒng)。 采煤方法采煤系統(tǒng)與采煤工藝的綜合及其在時間和 空間上的相互配合。,采煤方法分類,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，是目前我國應用

2、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，用于通風和運輸。 工作面長度一般80-250米，目前國內最長400米。 平行煤壁方向運煤。 及時處理采空區(qū)。 工作面通風狀況良好。,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

3、，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的成功應用，逐漸引起大家的關注。,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。 垂直煤壁方向運煤。 一般沒有處理采空區(qū)工序。 工作面通風條件較差，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， 在選擇時應當綜合考慮。,采煤方法選擇,煤層傾角,煤層厚度,煤層瓦斯含量,煤層特征及頂?shù)装宸€(wěn)定性,煤層地質構造,煤層含水性,煤層自燃發(fā)火傾向性,地質因素,技術發(fā)展及裝備水

4、平,礦井管理水平,礦井經(jīng)濟效益,影響采煤方法選擇因素,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： 打眼放炮裝煤運煤掛梁放頂 炮眼布置： 單排眼 雙排眼 三排眼 特點： 技術簡單、容易掌握、對地質變化適應性強、勞動強度大、效率低

5、、主要適用于小型礦井和不易采用機械化采煤的工作面。,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,普采工藝,工藝過程： 采煤機破煤裝煤刮板輸送機運煤單體支柱加金屬頂梁支護 裝煤和運煤 滾筒采煤機：單滾筒、雙滾筒 采煤機結構：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 8字形割煤，往返進一刀,普采工藝,工作面運煤： 一般采用刮板輸送機運煤。 每隔6m設一個液壓千斤頂， 機頭機尾各3個。 彎曲段長度15m。,普采工藝,工作

6、面支護： 木支架、摩擦式金屬支架、 單體液壓支架、滑移支架 頂梁種類： 鉸接頂梁、型梁 控頂距： 放頂步距、最大控頂距、最小控頂距,普采工藝,采空區(qū)處理： 全部跨落法 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套綜采設備和 78 年引進的100套綜采設備開始，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)與引進并重四個階段。,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

7、生產(chǎn)了1145萬噸/年-面 （神東礦區(qū)目前有4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。）,綜采工藝,綜采現(xiàn)狀： 2006年底全國有高產(chǎn)高效礦井197個 共產(chǎn)煤6.352億噸（占全國當年煤炭產(chǎn)量29%） 平均產(chǎn)煤331萬噸/礦。 2006年底全國有442個綜采面 （占全國2.5萬個工作面1.8 ） 2006年底全國有363個普采面 （占全國2.5萬個工作面1.5 ）,綜采工藝,綜采參數(shù)： 綜采面長150米-400米 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20噸/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,28,

8、綜采工作面主要設備,液壓支架 雙滾筒采煤機 刮板運輸機 橋式轉載機 膠帶輸送機,綜采工藝,液壓支架類型： 支撐式支架、掩護式支架、支撐掩護式支架 采煤機進刀方式： 斜切進刀、直推進刀 留三角煤進刀、割三角煤進刀、中部進刀 液壓支架支護方式： 及時支護、滯后支護 采煤機滾筒轉向與位置 液壓支架移架方式,薄及中厚煤層采煤方法,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。,薄及中厚煤層采煤方法,長壁采煤法示意圖 （a）走向長

9、壁；(b）傾斜長壁（仰斜）；（c）傾斜長壁（俯斜） 1、2區(qū)段運輸、回風平巷；3采煤工作面；4，5分帶運輸、回風斜巷,單一煤層走向長壁采煤法巷道布置,1巷道掘進； 2運煤系統(tǒng)； 3通風系統(tǒng)； 4運料系統(tǒng)； 5掘進通風； 6掘進出矸。,單一煤層傾斜長壁采煤法巷道布置,薄及中厚煤層采煤方法,傾斜長壁采煤法特點： 與走向長壁采煤法相比，主要是工作面布置和推進方向不同，不需要開掘采（盤）區(qū)上下山，分帶斜巷通過聯(lián)絡巷直接與大巷相連。 優(yōu)點：巷道工程量少，準備時間短，生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，技術經(jīng)濟效果好。 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,薄及中厚煤層采煤方法： 一次

10、采全高（傾斜長壁、走向長壁） 厚煤層采煤方法： 分層開采(3.5m) 一次采全厚（3.5-5.0m） 放頂煤開采（5.0m）,厚煤層采煤方法分層開采,傾斜分層將厚煤層分成若干與煤層層面相平行的分層，然后逐層開采。 水平分層將厚煤層分成若干與水平面相平行的分層，然后逐層開采。 斜切分層將厚煤層分成若干與水平面成一定角度（2530）的分層，然后逐層開采。,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 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

11、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)集團寺河煤礦在高瓦斯條件下，采高達到5.5m； 目前，國際上支撐高度最高的ZY9400-28/62型支架已研制成功，部分供給寺河礦投入使用，采高達到6.0m。,厚煤層采煤方法大采高,大采高綜采與分層綜采相比優(yōu)點： 產(chǎn)量和效率大幅提高 巷道掘進量小，不用鋪設假頂 減少綜采設備搬遷次數(shù) 綜合經(jīng)濟效益明顯高于分層綜采 適用條件： 適用于地質條件簡單，煤層厚度在3.5-6.0m，賦存穩(wěn)定，傾角小于12和頂板穩(wěn)定的煤層。,厚煤層采煤方法放頂煤開采,放頂煤采煤法是在開采厚煤層時，沿煤層的

12、底板或煤層某一厚度范圍內的底部布置一個采高為2-3m的采煤工作面，用常規(guī)方法開采，利用礦山壓力的作用或輔以松動爆破等方法，使支架上方的頂煤破碎成散體后，由支架后方或上方的放煤窗口放出，經(jīng)由刮板輸送機運出。,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藝： 一次采全厚放頂煤 （12-14m以下緩斜厚煤層） 預采頂分層網(wǎng)下放頂煤 （12-14m以上，直接頂堅 硬或高瓦斯） 傾斜分段放頂煤 （12-14m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 雙輸送機中位 雙輸送機低位 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條件適應性強； 采出率低、粉塵大、自然發(fā)火瓦斯積聚隱患較大。,循環(huán)組織,循環(huán)作業(yè)：采煤工作面周而復始地完成落煤、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