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第11章 采煤方法

目 录

1. 基本概念
2. 采煤方法分类
3. 爆破采煤工艺
4. 普通机械化采煤工艺
5. 综合机械化采煤工艺
6. 单一走向长臂采煤法采煤系统

第1节 煤炭资源介绍

一、采场和采煤工作面

用来直接大量采取煤炭的场所，称为采场。在采场内进行回采的煤壁，称为采煤工作面。

二、采煤工作

在采场内，为了采取煤炭所进行的一系列工作，称为采煤工作。采煤工作可分为基本工序和辅助工序：

• 基本工序：破煤，装煤，运煤；
• 辅助工序：支护，采空区处理。

第1节 煤炭资源介绍

三、采煤工艺

按照一定顺序完成各项工作的方法及其配合，称为采煤工艺。在一定时间内，按照一定的顺序完成采煤工作各项工序的过程，称为采煤工艺过程。

四、采煤系统

采煤巷道之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置关系，称为采煤巷道布置系统，简称为采煤系统。

第1节 煤炭资源介绍

五、采煤方法

采煤工艺与采煤系统在时间上、空间上相互配合，总称为采煤方法。根据不同的矿山地质及技术条件，可有不同的采煤系统与采煤工艺相配合，从而构成多种多样的采煤方法。

第2节 采煤方法分类

第2节 采煤方法分类

一、壁式体系采煤方法

又称为长壁体系采煤法，以长壁工作面采煤为主要标志。特点：

• 采煤工作面长度较长，通常在80m以上；
• 顶板暴露面积大，矿山压力显现较为强烈；
• 采煤工作面可分别用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破、装煤，用与采煤工作面相平行铺设的刮板输送机运煤，用支架支护工作空间，用放顶垮落法或充填法处理采空区；
• 在采煤工作面两端，一般至少各有一条回采巷道，构成完整的生产系统。

一、壁式体系采煤方法

1. 薄及中厚煤层单一长壁采煤方法

1、2－区段运输、回风平巷；3－采煤工作面；4、5－分带运输、回风斜巷

一、壁式体系采煤方法

1. 薄及中厚煤层单一长壁采煤方法

一、壁式体系采煤方法

2. 厚煤层分层开采的采煤方法

1－顶板；2－底板

一、壁式体系采煤方法

3. 厚煤层整层开采的采煤方法

• 缓斜厚煤层（煤厚3.5～5.0m）：一次采全厚；
• 缓斜厚煤层（煤厚一般大于5m）：放顶煤开采；
• 急斜煤层：工作面俯斜布置，依靠重力下放工作面支架，为有效地进行顶板管理创造条件，在煤层赋存较稳定条件下可成功采用掩护支架采煤法，实现整层开采。

一、壁式体系采煤方法

优点与发展趋势：长壁体系采煤方法适用性强，可广泛用于不同厚度、倾角、围岩条件的煤层，并为发展综合机械化创造了有利条件，采出率高，在世界范围内有进一步发展的趋势。

第2节 采煤方法分类

二、柱式体系采煤方法

以房柱间隔进行采煤为主要标志。特点：

• 在煤层内布置一系列宽为５～7m的煤房，采煤房时形成窄（短）工作面成组向前推进。房与房之间留设宽度数米至二三十米不等的煤柱，每隔一定距离用联络巷贯通，构成生产系统，并形成条状或块状煤柱支撑顶板；
• 采房时矿山压力显现较缓和，用锚杆支护工作空间，支护较简单；
• 采煤用爆破或连续采煤机配套设备，在一组房内交替作业；
• 采掘合一，掘进准备也是采煤过程，回收房之间的煤柱时，也使用同一种类型的采煤配套设备。

二、柱式体系采煤方法

1－房；2－煤柱；3－采柱

二、柱式体系采煤方法

二、柱式体系采煤方法

二、柱式体系采煤方法

适用条件：高度机械化的柱式体系采煤方法应用条件严格，主要适用于近水平薄或中厚煤层，煤层顶板中等稳定以上，瓦斯含量低，开采深度不大的中小型矿井，美国、澳大利亚、加拿大、印度、南非等国家应用较多。

第2节 采煤方法分类

三、房柱式与长壁工作面配合的采煤方法

第三节 爆破采煤工艺

第三节 爆破采煤工艺

• 破煤：爆破落煤；
• 装煤：爆破装煤，人工装煤，机械装煤（通过液压千斤顶推移刮板输送机，依靠刮板输送机前方的铲煤板将煤装入刮板输送机）；
• 运煤：工作面刮板输送机⇒转载机⇒运输平巷皮带；
• 支护：单体液压支柱配合金属铰接顶梁；
• 采空区处理：以全部垮落法为主。

第三节 爆破采煤工艺

一、爆破落煤

一、爆破落煤

a－单排眼；b－双排眼；c－三排眼

一、爆破落煤

第三节 爆破采煤工艺

二、装煤与运煤

装煤方法：

• 爆破装煤
• 人工装煤
• 机械装煤

二、装煤与运煤

主要依靠刮板输送机将煤运到工作面下端头，通过转载机转运到区段运输平巷皮带上。

第三节 爆破采煤工艺

三、工作面支护与采空区处理

1. 工作面支护

炮采面使用单体支柱和铰接顶梁的支架布置形式。

三、工作面支护与采空区处理

2. 采空区处理

第4节 普通机械化采煤工艺

第4节 普通机械化采煤工艺

第4节 普通机械化采煤工艺

• 破煤：采煤机（或刨煤机等）割煤；
• 装煤：两种方式，首先使用采煤机滚筒配合弧形挡煤板将煤装入刮板输送机，然后通过液压千斤顶推移刮板输送机，依靠刮板输送机前方的铲煤板将煤装入刮板输送机；
• 运煤：刮板输送机⇒转载机⇒运输平巷皮带；
• 支护：单体液压支柱，与炮采面类似；
• 采空区处理：以全部垮落法为主。

第4节 普通机械化采煤工艺

1－挡煤板；2－螺旋滚筒；3－摇臂减速器；4－固定减速器；
5－牵引部减速器；6－主链轮；7－辅助链轮；8－电动机；
9－电缆架；10－锚链；11－底托架；12－输送机槽

第4节 普通机械化采煤工艺

1、9－螺旋滚筒；2、10－挡煤板；3、8－摇臂减速器；4、7－固定减速器；
5－牵引部；6－电动机；11－输送机槽；12－底托架

第4节 普通机械化采煤工艺

一、采煤机割煤及装煤

• 人工爆破开切口（机窝）：
  • 上切口：6～10m
  • 下切口 ：2～3m
  • 切口宽：2～3m
• 下缺口有可能不开：
  • 刮板输送机机头伸入巷道中
  • 双滚筒采煤机能自开缺口

一、采煤机割煤及装煤

1. 双向割煤、往返一刀

• 采煤机在工作面下切口，上行割顶煤，追机挂顶梁。（右图(a)）
• 至上切口后，下降摇臂，翻转挡煤板，下行割底煤并清理浮煤。（右图(b)）
• 自输送机机尾追机移置输送机，在梁下支柱直至下切口。（右图(c)、(d)）

采煤机往返进一刀。

优缺点：适用性强，无需人工清理浮煤；无立柱控顶时间长；工人工作量不均衡。

一、采煤机割煤及装煤

2. “∞”字形割煤、往返一刀

• 采煤机在工作面中部输送机设弯曲段，滚筒逐步升高，上行割顶煤；
• 割至上切口后，下降摇臂，翻转挡煤板，下行割底煤并清理浮煤，期间全工作面输送机移直；
• 采煤机到工作面中部后，上升摇臂，下行割顶煤；
• 至下切口后，下降摇臂，翻转挡煤板，上行割底煤并清理浮煤到工作面中部。

采煤机往返进一刀。

优缺点：无立柱控顶时间减半；工人工作量均衡；割煤过程中采煤机能自行进刀。

在中厚煤层单滚筒采煤机普采工作面中常采用。

一、采煤机割煤及装煤

3. 单向割煤、往返一刀

• 采煤机自工作面下（或上）缺口向上（或下）沿顶割煤，随机清理顶煤、挂梁，必要时可打临时支柱。
• 机器割至上（或下）缺口后，翻转弧形挡煤板，快速下（或上）行装煤及清理机道丢失的底煤，并随机推移输送机，支设单体支柱，直至工作面下（或上）缺口。

适用于采高1.5m以下的较薄煤层，滚筒直径接近采高，顶板较稳定，煤层黏顶性强，割煤后顶煤不能及时垮落等条件。

一、采煤机割煤及装煤

4. 双向割煤、往返两刀

又称穿梭割煤。

• 上行割煤、挂梁、推移输送机、清理浮煤、支柱。
• 下行重复上行时工序。

适用于煤层较薄且煤层厚度和滚筒直径相近的普采面。

普采工作面使用双滚筒采煤机时，一般也采用双向割煤往返两刀的割煤方式。该方式在综采面普遍采用。

第4节 普通机械化采煤工艺

二、普采工作面单体支架

1. 支架布置方式

二、普采工作面单体支架

2. 支架布置特点

1－临时柱；2－正式柱

第5节 综合机械化采煤工艺

第5节 综合机械化采煤工艺

第5节 综合机械化采煤工艺

• 破煤：采煤机（或刨煤机等）割煤；
• 装煤：两种方式，首先使用采煤机滚筒配合弧形挡煤板将煤装入刮板输送机，然后通过液压千斤顶推移刮板输送机，依靠刮板输送机前方的铲煤板将煤装入刮板输送机；
• 运煤：刮板输送机⇒转载机⇒运输平巷皮带；
• 支护：液压支架；
• 采空区处理：以全部垮落法为主，移架后顶板在支架后方自动冒落。

第5节 综合机械化采煤工艺

一、综采面双滚筒采煤机割煤方式

1. 往返一次割两刀

工艺过程：

• 上行割煤
  • 移架（滞后采煤机2～3架支架）
  • 推移输送机（滞后采煤机10～15m）
• 下行割煤
  • 移架（滞后采煤机2～3架支架）
  • 推移输送机（滞后采煤机10～15m）

一、综采面双滚筒采煤机割煤方式

2. 往返一次割一刀

工艺过程：

• 割煤
• 移架（滞后采煤机2～3架支架）
• 反向清理浮煤
• 推移输送机（滞后采煤机10～15m）

适用条件：

• 顶板稳定性差；
• 煤层倾角大，不能自上而下移架；
• 输送机易下滑，只能自下而上移；
• 采高大而滚筒直径小，不能一次采全厚；
• 采煤机装煤效果差，需单独安排装煤行程。

二、综采面液压支架的移架方式

二、综采面液压支架的移架方式

• 单架依次顺序式：支架沿采煤机牵引方向依次前移，移动步距等于截深，支架移成一条直线。操作简单，易保证移架质量，能适应不稳定顶板，用的较多。
• 分组间隔交错式：支架分组，每组3～5架，组内顺序前移，组间平行作业。移架快，移架质量不易保证，要求顶板较稳定。
• 成组整体依次顺序式：支架分组，每组2～3架。组内联动，整体移架，组间顺序前移。移架快，质量不易保证，要求顶底板条件好。

三、综采面工序配合方式

割煤后，按推移输送机与移架的先后关系，分：

• 及时支护：先移架，后推移输送机；
• 滞后支护：先推移输送机，后移架。

两者由设备结构及尺寸决定，使用时不能改动。

四、综采面循环图表

可采用：

• 四六制：三采一准
• 三八制：
  • 二采一准
  • 两班半采煤，半班准备