所有采煤工艺.docx

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所有采煤工艺

第一章采煤工艺技术概述

本章主要介绍：

（1）长壁工作面采煤工艺概述，包括：

长壁采煤方法、长壁采煤工作面采煤工艺方式、采煤工艺方式的特点；

（2）采煤工作面正规循环作业，包括：

采煤工作面循环作业、循环方式、作业形式、

工序安排、劳动组织、循环图表、综采工作面工艺设计实例；

（3）采煤作业规程与安全技术措施，包括：

采煤工作面作业规程的编制、特殊条件下安全技术措施的编制；

1．1长壁工作面采煤工艺概述

1．长壁采煤方法

解放前，采用原始的穿硐式、残柱式、高落式等采煤方法；

解放后，采用长壁采煤方法。

2．长壁采煤工作面采煤工艺方式

爆破采煤、普通机械化采煤、综合机械化采煤。

3．采煤工艺方式的特点

（1）炮采工艺特点：

工人劳动强度大、支护工作不安全、日产量及劳动生产率低、材料消耗量大，适应性强；

（2）普采工艺特点：

采煤工作实现了机械化，产量提高，设备投资少；支架的架设和回撤工作仍为繁重的人工劳动，在顶板管理方面还显得比较薄弱。

（3）综采的特点：

高产、高效、安全、低耗。

（4）选择采煤工艺的原则：

尽可能采用机械化程度较高的采煤工艺方式；工作安全、劳动条件好；煤炭损失少、材料消耗少、成本低；生产事故少、管理方便。

1．2采煤工作面正规循环作业

1．采煤工作面循环作业

（1）采煤工作面正规循环作业概念：

根据采煤工作面的生产过程，配备一定的工种及定员，在规定的时间内按质、按量、安全地完成既定任务，并保证周而复始地、不间断地进行采煤的作业方法。

（2）采煤工作面正规循环作业标准

①有一个科学的切实可行的作业规程和循环图表，完成规定的正规循环率。

②完成作业规程中规定的产量、进度、效率、煤质、主要材料消耗、工作面煤炭采出率等指标。

③工作面工程质量合格，机电设备完好率不低于80%，事故率不超过2%。

④安全生产，消灭死亡和重大事故。

（3）正规循环率

式中月实际完成正规循环数——是按正规循环标准的要求，逐日累计的统计数，不得用月末总进尺数反算。

月工作日数——指全月日历日数减去因工作面外部因素影响的日数（如节假日、矿井检修、停电、重大运输和提升事故的影响等）。

凡工作面本身事故影响造成的停产日数，仍按工作日数计算。

要求：

采煤工作面按煤层的地质条件、机械装备条件等，条件好时正规循环率为80%~90%，条件差时为70%~80%。

2．循环方式

概念：

循环方式就是循环进度和每昼夜循环数的总称。

（1）循环进度：

循环进度是采煤工作面完成一个循环后向前的推进距离。

L=n×b

式中L——循环进度；

n——每循环落煤次数；

b——落煤次数。

落煤进度的确定：

顶板稳定性、工作面运输能力、工作面支架排距、采煤机械的技术特征。

每循环落煤次数的确定：

顶板冒落步距、经济合理性。

（2）昼夜循环数目

昼夜循环数目的多少决定于循环周期（时间）的长短，它直接决定着采煤工作面的日产量、效率和其它技术经济指标。

3．作业形式

概念：

采煤工作面作业形式就是一昼夜内采煤班和准备班的配合方式。

（1）“两采一准”

（2）“两班半采煤、半班准备”

（3）“三班采煤、边采边准”

（4）“两采两准”

（5）“三采一准”

（6）“四班交叉”

4、工序安排

工序安排的方法：

（1）根据工序之间的关系和各自需要的时间，找出起主导作用并且占用工时最多的矛盾线，以及主要矛盾线上的主要工序。

一般采煤工作为主要工序。

（2）找出次要矛盾线：

如支护线、回柱放顶线、作缺口线等。

各次要矛盾线内部各工序之间，一般也是顺序关系。

而各矛盾线之间，则是平行关系。

（3）根据工序之间的制约关系和各自需要的工作时间，确定各矛盾线之间、各工序之间在时间和空间上的配合关系。

最后，用简单明了的符号绘成工艺流程图（箭头图），把一个循环的整个采煤工艺过程明确地表示出来，见下图。

采煤工艺流程图

5．劳动组织

（1）采煤工作面的人员配备

采煤工作面中的人员，根据工作情况的不同，有“人数可变工种”的工人和“人数固定工种”的工人。

人数可变工种：

指那些与工作面长度和日循环数（或产量）的变化有直接关系的工种，如装煤、清理顶底煤、挂梁、支柱、移溜、铺网、回柱放顶工等。

计算公式：

劳动定额可在《矿井生产统一劳动定额手册》或《标准手册》中查得。

作业定额：

把标准定额与具体工作条件相结合而制定的劳动定额叫做作业定额。

作业定额分为单项作业定额和综合作业定额两种。

单项作业定额是指包括一道工序的作业定额；综合作业定额是指包括若干道工序的作业定额。

作业定额按其包括的人员数目，又可分为个人作业定额和工作队（组）作业定额两种。

个人作业定额是指一个工人在一个工作日内所应完成的工作量。

在实际工作中，作业定额一般是按照以下方式进行计算制定的。

个人单项作业定额：

式中

——个人单项作业定额；

——标准定额；

——定额修正系数。

工作队（组）单项作业定额：

式中

——工作队（组）单项作业定额；

——工作队（组）内人数。

个人综合作业定额：

式中

——个人综合劳动定额；

——综合工作量；

——所需总工数。

工作队（组）综合定额：

式中

——工作队（组）综合作业定额；

——工作队（组）人数。

固定工种：

指那些与一个循环中工作量变化无关的人，如采煤机司机、看管输送机工、机电工、看管液压泵工等。

（2）劳动组织形式确定

长壁工作面中的劳动组织形式：

分段作业、追机作业、分段接力追机作业。

6．循环图表

采煤工作面循环图表，由循环作业图、工人出勤表和技术经济指标表三部分组成。

（1）循环作业图

概念：

表示工作面内各工序在时间上与空间上的相互关系。

绘制循环作业图的步骤：

①按采煤方向和时间顺序，画出主要矛盾线上的工序。

②画出与主要工序循序进行的次要矛盾线，其中超前主要工序的，画在其左侧，滞后者画在其右侧。

超前或滞后的时间，等于两线间的水平距离。

③画出不按主要工序顺序进行的其它工序，如开缺口等。

（2）工人出勤表

对应于循环作业图，工作面人员的配备，用工人出勤表来表示。

在工人出勤表里，应该表明各工种每班应出勤人数，每个工种工人工作时间及每循环的总人数。

（3）技术经济指标表

主要内容：

①采煤工作面的地质条件：

煤厚（总厚度及可采厚度）、倾角、密度等。

②采煤工作面的技术条件：

工作面长度、采高、循环进度、支架布置方式、移架方式、采空区处理方法等。

③采煤工作面装备条件：

支架型号、采煤机型号等。

④循环工作组织：

循环方式、昼夜出勤人数等。

⑤生产与经济成果：

每循环产量；每昼夜出勤量；工作面月产量；采煤工效率；坑木、金属支柱、炸药、雷管等材料的消耗；采煤工作面吨煤成本等。

7．实例

（1）循环作业图

（2）工作面出勤表

工种班次

早班

中班

夜班

检修班

合计

采煤机司机

3

3

3

4

13

电工

1

1

1

6

9

泵站工

1

1

1

2

5

转载机司机

1

1

1

3

6

输送机司机

1

1

1

3

6

支架工

8

8

8

4

28

巷道维修工

5

5

5

6

21

胶带机司机

1

1

1

6

9

装车工

2

2

2

6

运料工

6

6

管理人员

2

2

2

2

8

材料员

1

1

油质管理员

1

质量验收员

1

1

1

1

4

办事员

1

1

送饭工

1

1

1

1

4

其他

1

1

1

1

4

合计

28

28

28

48

132

（3）工作面主要技术经济指标表

序号

项目

单位

数量

备注

1

采高

m

3.28~3.36

2

推进长度

m

1232

3

煤层倾角

（°）

2~6

4

工作面长度

m

152~144.5

5

煤的容重

kg/m3

1350

6

工业储量

万t

90.9630

7

采出率

%

95

8

截深

m

0.8

9

日产量

t

6138

10

装机容量

kW

2972.5

11

作业制度

“四、六”制

12

日循环数

个

12

13

回采工数

t/工

46.5

1．3采煤作业规程与安全技术措施

1．采煤工作面作业规程的编制

（1）编制采煤工作面作业规程的依据

①采区设计、

②采、掘工程图；

③采煤工作面地质说明书；

④本煤层及邻近采区的矿压观测资料；

⑤本煤层类似采煤工作面的开采经验，存在的问题，以及解决问题的途径和方法等；

⑥矿、采区对本工作面的开采要求，包括产量、效率、材料消耗、煤质、直接成本等。

（2）作业规程的内容：

概况、地质情况、采区巷道布置示意图、采煤工艺、顶板管理方法、工作面机电设备、正规循环作业图及劳动组织表、主要技术经济指标表、安全技术措施。

（3）作业规程的编制与审批

①明确任务；

②召开工人、干部、技术人员三结合会，研究生产技术和安全问题；

③具体编制作业规程，一般复写3~4份上报；

④审批；

⑤贯彻执行；

⑥作业规程在执行中如条件发生变化时，应及时进行修改，或编制补充措施。

2．特殊条件下安全技术措施的编制

（1）安全技术措施的内容

①对特殊情况的说明，通常附有示意图；

②对问题的处理方法（措施）要具体；

③处理问题时的组织分工，责任要明确。

（2）安全技术措施的编制步骤和方法

①调查研究，把需要处理的特殊情况搞清，有时需要地质、测量、矿压等有关人员帮助搞清；

②召开工人、干部、技术员三结合研讨会，确定问题的解决办法；

③由采煤技术员按研究确定的处理方法编制安全技术措施；

④上报矿里经总工程师批准；

⑤向参与处理问题的有关人员贯彻，要求严格遵照执行；

⑥特殊情况处理后，要向有关领导汇报，经同意后，才使采煤工作面转入正常生产。

第二章炮采工作面采煤工艺技术

本章主要介绍：

（1）概述，包括：

工作面概况、地质及水文情况、采区巷道布置图及生产系统；

（2）炮采工作面破、装、运煤，包括：

落煤、装煤和运煤；

（3）炮采工作面顶板管理，包括：

炮采工作面支护设计、支架的架设与回柱放顶、坚硬顶板的强制放顶。

（4）倾斜分层下行垮落采煤法采煤工艺特点，包括：

再生顶板及假顶、假顶的铺设、假顶下采煤工作的特点；

（5）炮采工作面循环组织，包括：

循环方式和作业形式、工序安排和劳动组织形式、人员配备与工人出勤表、技术经济指标；

（6）炮采工作面安全技术措施，包括：

工作面正常生产时的安全技术措施、特殊条件下的开采措施；

（7）炮采工作面冒顶的防治，包括：

局部冒顶事故的防治、大型冒顶事故的防治、冒顶处理。

2．1概述

1．工作面概况：

工作面位置、工作面四周开采情况、工作面要素；

2．地质及水文情况：

煤层特征、顶底板特征、储量、地质构造情况、水文情况。

3．采区巷道布置图及生产系统

采区巷道布置图包括平面图、倾斜剖面图和走向剖面图，图上还要用箭头标出采煤工作面的生产系统。

2．2炮采工作面破、装、运煤

1．落煤

生产过程：

包括打眼、装药、填炮泥、联炮线、放炮等工序。

（1）钻眼器具及爆破材料：

钻眼：

使用手提式煤电钻和风煤钻、麻花钎子；爆破：

必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管；

（2）对钻眼爆破工作要求

煤炭破碎均匀，不出现需要二次破碎的大块；不抛撒过散，便于装煤。

煤壁平直整齐，不留顶底煤；不破坏顶、底板岩层，便于支护及推移输送机等工序的操作。

不崩倒支架、不崩翻或压住输送机，保证安全。

节省炸药、雷管等爆破材料。

（3）炮眼布置与爆破参数

炮眼布置方式：

单排眼：

用于薄煤层、煤质较软及节理发育的煤层中；

双排眼：

包括对眼、三花眼。

一般用于采高较小的中厚煤层及煤质中硬的工作面中；

三排眼：

即五花眼。

用于煤层坚硬和采高较小的中厚煤层工作面中。

详见炮眼布置图。

炮眼布置图

炮眼角度：

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；

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；

底眼在垂直面上向底板方向保持10°~20°的俯角。

炮眼间距：

炮眼的间距可根据煤的硬度确定，一般为1~2m。

炮眼深度：

浅进度：

每次开帮进度为1.0~1.2m；深进度每次开帮进度1.6~1.8m。

炮眼装药量：

依据煤的硬度、炮眼深度、炮眼间距和采高等确定。

计算方法：

根据吨煤炸药消耗定额计算：

当吨煤炸药消耗定额已知时，计算每开一遍帮的炸药消耗量：

（kg）

式中

——采高（m）；

——工作面长度（m）；

——煤的容重（t/m3）；

——吨煤炸药消耗定额（kg/t）；

——开帮进度（m）。

每个炮眼的平均装药量：

（kg）

式中

——开每次帮的炮眼数目；

式中

——工作面长度（m）；

——炮眼间距（m）；

——炮眼排数。

根据装药系数计算：

（kg/孔）

式中

——每个药卷的重量（kg）;

——炮眼深度（小于1.0m时）或长度（大于1.0m时）；

——每个药卷的长度（m）；

——炮眼装药系数，即每米炮眼的平均装药长度，炮眼深为0.6~1.0m时，

=.05；炮眼长度大于1.0m时，可用下式计算：

炮眼平均装药量确定以后，还要根据各类炮眼作用、顶板情况等，对炮眼装药量进行调整。

不管煤层软硬，一般腰眼和顶眼的装药量要比底眼装药量酌情减少；采用双排炮眼时，底、顶眼的装药量可按1：

0.5~0.7的比例分配；采用三排眼时，底、腰、顶眼的装药量，可按1：

0.75：

0.5的比例分配。

最后，还应根据每个炮眼的规定装药量，反算预计的吨煤炸药消耗量和吨煤雷管消耗量，检查其是否超过定额，计算方法如下：

开一遍帮的产量为：

（t）

式中

——开帮进度，（m）；

——工作面长度，（m）；

——采高，（m）；

——煤的密度，（t/m3）；

——工作面采出率（厚煤层0.93，中厚煤层.095，薄煤层0.97）。

开一遍帮的计划炸药量（按三排眼）：

（kg）

式中

——炮眼数目；

Q1——实际规定的炮眼平均装药量

q1、q2、q3为实际规定的底、腰、顶眼的装药量。

开一遍帮所用的雷管量等于炮眼数目N。

计划吨煤炸药消耗量q和吨煤雷管消耗量p：

（g）

（个）

计算结果应比定额稍低。

如高时还要调整，尽量能满足各方面的要求。

联线方式：

当使用瞬发电雷管时，每次联炮一般为1~2个；当顶板比较好，并使用毫秒电雷管爆破时，每次联炮可为3~5个。

同时起爆的炮眼间用串联方式联线。

放炮段长度：

在开帮进度比较小，顶板比较稳定时，应尽量采用全工作面一次放炮或一次多放炮的方式；当顶板稳定性较差时，可减少顶眼或加大顶眼距顶板的距离，以及采用留煤垛间隔放炮的方式；当开帮进度比较大，或顶板比较破碎时，为了保证安全，防止放炮引起冒顶，一般多采用分次放炮的方式。

放炮注意事项：

详见教材。

2．装煤和运煤

运煤方式：

在缓倾斜煤层工作面，多采用刮板输送机运煤；在倾斜煤层工作面，可采用铁溜槽或搪瓷溜槽作自溜运输，搪瓷溜槽自溜运输坡度可比铁溜槽小5~6°。

运煤设备：

轻型可弯曲刮板输送机，中厚煤层一般采用SGW-40（或44）型刮板输送机；当采煤工作面的长度和产量较大时，可采用SGW-80T型可弯曲刮板输送机；在薄煤层工作面，可采用SGD-420/22型和SGD-420/30型可弯曲刮板输送机。

装煤：

爆破装煤、人工装煤和机械装煤。

可弯曲刮板输送机的移置：

采用液压移溜器。

2．3炮采工作面顶板管理

1．炮采工作面支护设计

炮采工作面支护设计，重点是工作面支架设计，此外还包括上、下出口的支护设计和放顶时的特种支架架设等。

（1）工作面支架形式及布置方式

①带帽点柱：

由一根立柱和一个柱帽组成，见图示；

带帽点柱的架设方式有矩形排列和三角形排列两种，见图示。

柱帽一般应斜向煤壁，与煤壁垂直线成15°~30°的夹角。

带帽点柱的支护形式比较简单，架设容易，但柱帽与顶板接触面积小，只能用于直接顶比较完整稳定的工作面。

带帽点柱

带帽点柱的排列方式

a——三角形排列；b——矩形排列

d——排距；i——柱距；s——炮道

②悬臂支架：

由单体液压支柱与铰接顶梁组成，见图示。

悬臂支架分为正悬臂和倒悬臂两种。

③棚子支护：

由支柱与顶梁组合而成的一梁二柱或一梁三柱的支架。

按照直接顶的裂隙方向不同，棚子支护分为走向棚子和倾斜棚子两种。

走向棚子：

根据顶板情况不同，分为连锁棚子和对接棚子两种。

连锁式走向棚子：

根据两排棚子沿倾斜方向上下位置不同，分为上行式、下行式和混合式（也称套棚）三种，见下图所示。

对接走向棚子：

每行棚梁对接成一条直线，垂直于工作面，棚梁两端之间留有空隙。

（2）放顶步距和控顶距

采煤工作面的控顶距分为最大、最小控顶距。

最小控顶距：

采煤工作面在放顶以后和下次采煤以前的宽度称为最小控顶距。

放顶步距：

即每次放顶的宽度。

最大控顶距：

是工作面临放顶前的宽度，它等于最小控顶距与放顶步距之和。

连锁走向棚子

a——上行式；b——下行式；c——混合式

最小控顶距

a——悬臂支护；b——棚子支护

1——溜子道；2——人行道；3——材料道；4——炮道

（3）支柱规格的选择

坑木规格的选择：

常用的坑木有红松、白松、落叶松、柞木、椴木、桦木和扬木等。

其长度一般为1.6、1.8、2.0、2.2、2.4m等几种；直径一般为100、120、140、160、180、200mm等几种。

（2）单体液压支柱规格的选择

单体液压支柱分为内注式和外注式两种，与单体液压支柱配合支护的是金属铰接顶梁。

单体支柱的最大、最小高度计算：

L大≥M大－h－h1

L小≤M小－s－h－h2

式中：

L大、L小——支柱的最大、最小高度（mm）；

M大、M小——工作面最大、最小采高（mm）；

h——顶梁厚度（mm）；

s——顶板在最大控顶处的平均最大下沉量（mm）；

h1——支柱阻力从零增到额定工作阻力时支柱的压缩量，一般可取10mm；

h2——活柱最小安全回柱行程，一般取50mm。

例：

已知某采煤工作面采高最大为2.3m，最小为2.0m，最大控顶距为4m，顶板中等稳定，支柱无插入底板现象，使用HDJA型金属铰接顶梁及单体液压支柱支护顶板。

第一步，确定顶板下沉量

因无实测数据，故采用估算法。

已知：

M＝2.3m，R＝4m，η＝0.04~0.05，取0.04，

则S＝ηMR＝0.04×2.3×4＝0.368m

第二步，确定支柱规格

已知：

M大＝2.3m，h＝138mm，s＝0.368m，h2取50mm，则

L大＝M大－h－h1＝2300－138－10＝2158mm

L小＝M小－s－h－h2＝2000－368－138－50＝1444mm

第三步，查表。

选用DZ14-30/100型支柱，其最大高度为2240mm，最小高度为1440mm。

（4）工作面支架的支护密度

确定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和支柱的最大阻力。

顶板压力的大小，通常用支护强度来表示，所谓支护强度，就是指顶板单位面积（m2）所需的支撑力。

目前确定支护强度的办法有以下三种。

一是有本煤层临近工作面的矿压观测资料，据此来确定工作面支架的支护强度。

二是已确定本煤层的顶板分类，即已经确定本煤层的直接顶属于那一类，基本顶属于那一级。

在此情况下，可通过查表即可求得工作面的支护强度。

这种方法对缓倾斜煤层是比较可靠的。

三是估算法。

当没有上述两种数据时，也可以采用估算法求得工作面的支护强度。

其计算公式如下：

p＝（4~8）Mr（t/m2）

式中：

M——采高（m）；

r——顶板岩石的密度（t/m3）；

（4~8）——为求算岩柱高度的倍数。

应根据基本顶来压的强度确定，周期来压不明显时，可取小值，周期来压强烈时应取大值。

当支护强度已知时，即可采用下式确定工作面支柱的柱距。

（m）

式中：

I——工作面支架的柱距（m）；

p——工作面支护强度（KN/m2）；

R1、R2——最大、最小控顶距（m）；

P——支柱的最大工作阻力（KN）；

n1、n2——最大、最小控顶距时支柱的排数；

（2~3）——支柱的安全系数。

在计算支柱的柱距时，应分别按最大和最小控顶距计算，其结果应采用数小的那个。

例：

某炮采工作面的采高为2.3m，采用单体液压支柱和金属铰接顶梁支护。

支柱型号为DZ14-30/100型，顶梁型号为HDJA-1000型。

支架布置为正悬