普通机械化采煤工艺

普通机械化采煤工艺（一）单滚筒采煤机普采工作面配套设备有：单摇臂滚筒采煤机、刮板输送机单体液压支柱及金属铰接顶梁。沿工作面6m的间距设置一个用于推移输送机的的千斤顶，这些液压千斤顶可用乳化液泵提供的压力进行控制。普通机械化采煤（简称普采）工作面一般采用单滚筒采煤机（少数条件下用双滚筒采煤机或刨煤机）落煤和装煤，可弯曲大型刮板输运机运煤，单体液压支柱铰接顶梁（或∏型长钢梁对棚或悬移液压支架等）支护、液压推移器移溜。普采工作面上、下区段平巷断面不大，刮板输送机的机头、机尾通常都设在工作面内，故工作面上、下两端需要用人工打眼爆破开切口（又称机窝），上切口长为6～10m，下切口为3～4m。普通机械化采煤（简称普采）工作面一般采用单滚筒采煤机（少数条件下用双滚筒采煤机或刨煤机）落煤和装煤，可弯曲大型刮板输运机运煤，单体液压支柱铰接顶梁（或∏型长钢梁对棚或悬移液压支架等）支护、液压推移器移溜。（一）、滚筒的位置和旋转方向普采工作面单滚筒采煤机的滚筒一般位于机体靠近输送机平巷一端。这样可缩短工作面下切口的长度，使煤流尽量不通过机体下方，有利于工作面技术管理。右工作面安装左螺旋滚筒，割煤时滚筒逆时针旋转；左工作面安装右螺旋滚筒，割煤时顺时针旋转。（二）、采煤机的割煤方式普采工作面的生产是以采煤机为中心的。采煤机割煤以及与其他工序的合理配合，称为采煤机割煤方式。1.双向割煤、往返一刀采煤机沿工作面倾斜由下而上割顶煤，随机挂梁（或π型梁迈步前伸或伸悬移支架前探梁），到工作面一端后，采煤机翻转弧形挡煤板，下放滚筒由上而下割底煤，清理浮煤，机后10～15m推移输送机，支柱（或收回前探梁前移悬移支架），直至下部切口，采煤机往返一次，煤壁推进一个截深，挂一排顶梁（或π型梁迈一次步），打一排支柱（或悬移支架前移一次）。双向割煤、往返一刀割煤方式适应性强，在煤层顶、厚度变化较大的工作面均可采用，无须人工清浮煤。但割顶煤时无立柱控顶（即只挂上顶梁或π型梁迈步前移而无立柱支撑）时间长，不利于控顶；实行分段作业时，工人的工作量不均衡，工时不能充分利用。（三）、单滚筒采煤机的进刀方式1.直接推入法进刀采煤机向上运行时升起摇臂，滚筒沿顶板割煤，并利用滚筒螺旋及弧形挡煤板装煤。工人随机挂梁（或π型梁迈步前伸或伸悬移支架前探梁），托住刚暴露的顶板。采煤机运行至工作面上切口后，翻转弧形挡煤板，将摇臂降下，开始自上而下运行，滚筒割底煤并装余煤。采煤机下行时负荷较小，牵引速度较快。滞后采煤机10～15m，依次开动千斤顶推移输送机，与此同时，输送机槽上的铲煤板清理机道上的浮煤。推移完输送机后，开始支设单体液压支柱（或悬移支架前移）。当采煤机割底煤至工作面下切口时，支设好下端头处的支架，移直输送机，采煤机滚筒直接推入下切口进入新的位置，以便重新割煤，如下图所示。直接推入法进刀方式（a）推入切口前（b）推入切口后2.斜切进刀斜切进刀可分为工作面端部和中部斜切进刀，端部斜切进刀又有割三角煤和留三角煤两种方式。（1）中部斜切进刀“∞”字形割煤时，采煤机沿工作面中部输送机弯曲段斜切进入煤层，完成进刀，这种进刀方式有利于端头作业和顶板支护，如下图所示。（2）端部斜切进刀①割三角煤进刀。现以采煤机上行割顶煤、下行割底煤的割煤方式为例说明斜切进刀割三角煤进刀的具体过程，如下图：在图（a）状态采煤机割底煤至工作面下端部；由图（b）状态采煤机返向沿输送机弯曲段运行，直至完全进入输送机直线段，当其滚筒沿顶板斜切进入煤壁达到规定截深时便停止运行；从图（c）状态推移输送机机头及弯曲段，使其成一直线；至图（d）状态采煤机返向沿顶板割三角煤直至工作面下端部；到图（e）状态采煤机进刀完毕，上行正式割煤，开始时滚筒沿底板割煤，割至斜切终点位置时，改为滚筒沿顶板割煤。这种进刀方式有利于工作面端头管理，输送机保持成一条直线，但比较费时，采煤机要在工作面端部20～25m行程内往返一次，并要等待移机头和重新支护端头支架。割三角煤端部斜切进刀工作面支架布置方式1.单体液压支柱和金属铰接顶梁一般均采用单体液压支柱与铰接顶梁组成的悬臂支架。按悬臂顶梁与支柱的关系，可分为正悬臂与倒悬臂两种，如图所示。炮采和普采工作面支架布置方式主要有齐梁直线柱和错梁直线柱两种，如下所示图。（a）正悬臂（b）倒悬臂齐梁直线柱的布置特点梁端沿煤壁方向对齐，支柱排成直线。落煤时，工作面一次进度（爆深或截深）应与铰接顶梁长度相等。每次落煤后沿工作面全部挂梁、支柱，一般全部为正悬臂支架。这种支架形式简单，规格质量容易掌握，放顶线整齐；工序较简单，便于组织和管理。错梁直线柱布置的特点工作面一次进度（爆深或截深）为顶梁长度的一半；正倒悬臂支架相间布置；每次落煤后间隔挂梁，顶梁交错向前移动；工作面全长完成第一次落煤时，支临时支柱，工作面全长完成第二次落煤煤时，临时支柱改为永久支柱，工作面全长完成二次落煤工作面增加一排控顶距，该布置方式机道上方顶板悬露窄，支护及时；工作面全长完成一次落煤挂梁、支柱数量少，工作量均衡；支柱成直线，行人、运料方便；在切顶线处支柱不易被埋住，因此为现场多用。但是，对切顶不利，倒悬臂梁易损坏。最小控顶距时应有３排支柱，以保证有足够的工作空间最大控顶距时一般不宜超过5排支柱。通常推进一或两排柱放一次顶，即三四排或三五排控顶。在有周期来压的工作面中，当工作空间达到最大控顶距时，为了加强对放顶处顶板的支撑作用，回柱之前常在放顶处另外架设一些加强支架，称为工作面的特种支架。特种支架的形式很多，有丛柱、密集支柱、木垛、斜撑支架以及切顶墩柱等。（a）丛柱（b）密集支柱（c）木垛（d）斜撑支架2.单体液压支柱和π型长钢梁组成的迈步抬棚如图所示，这种支架布置的控顶形式一般为三四排控顶。梁的长度为机道宽度和两个排距之和，每架棚子由两根梁组成，两根梁相距0.2m，前后相错一次进度长，梁端距煤壁0.2m～0.3m，两架棚子相距0.6m～0.8m。随工作面每次落煤，每架棚子中滞后的顶梁前移，这样两根顶梁交错前移。3.悬移液压支架悬移液压支架是炮采和普采最新出现支护方式，其顶梁和单体液压支柱联接在一起，顶梁由贯穿工作面全长的方形梁承托。随工作面落煤，液压支柱回缩柱根提起，顶梁和液压支柱一起向前移动工作面一次进度的距离后，液压支柱伸长柱根落向底板支撑顶梁。悬移液压支架按照顶梁的宽窄有分体顶梁、整体顶梁和复合顶梁三种类型；按照刮板输送机的位置和数量又有前部单输送机、中部单输送机和前部中部双输送机三种类型（如图）。前部单输送机适用于单一薄及中厚煤层的开采，中部输送机和前部中部双输送机适用于厚煤层放顶煤开采。整体顶梁液压支架复合顶梁液压支架工作面端头支护工作面上下端头是工作面和平巷的交会处，此处控顶面积大，设备人员集中，又是人员、设备和材料出入工作面的交通口。因此，搞好工作面端头支护极为重要。端部出口的安全；支架跨度要大，不影响输送机机头、机尾的正常运转，并要为维护和操纵设备人员留出足够活动空间；要能够保证机头、机尾的快速移置，缩短端头作业时间，提高开机率。①单体支柱加铰接顶梁支护如图所示，为了在跨度大处固定顶梁铰接点，可采用双钩双楔梁，或将普通铰接顶梁反用，使楔钩朝上。②用4～5对长梁加单体支柱组成的迈步走向抬棚支护超前支护工作面运输和回风顺槽靠近工作面的20m左右，有时可达到30m的范围内，由于工作面前方移动支承压力和顺槽两侧固定支承压力的共同作用，而使该范围内顺槽压力很高，如果仍然采用正常巷道支护方式，很难达到支护目的，有时甚至发生事故而影响工作面正常生产，为此应加强该范围内顺槽支护。在生产实践中，工作面顺槽断面形状和支护方法各异。所以，应在矿山压力观测的基础上，充分考虑煤层及其顶底板岩层的性质，结合顺槽断面形状和支护方式，确定超前支护距离和支护方式。（a）工字钢梯形棚巷道（b）锚（或锚网）梯形巷道（c）锚（或锚网）矩形巷道（d）锚（或锚网）拱形巷道（e）拱形U钢巷道1—工字钢棚梁；2—工字钢棚腿；3—π钢长梁；4—单体支柱；5—π钢棚梁；6—U钢棚子；7—锚杆。采空区处理随着采煤工作面不断向前推进，顶板悬露面积越来越大，为了工作面的安全和正常生产，就需要及时对采空区进行处理。由于顶板特征、煤层厚度和保护地表的特殊要求等条件不同，采空区有多种处理方法，但最常用的是全部垮落法。方法：当工作面从开切眼推进一定距离后，主动撤除采煤工作空间以外的支架，使直接顶自然垮落。以后随着工作面推进，每隔一定距离就按预定计划回柱放顶。特点：简单可靠、费用少；凡是条件合适时均应尽可能采用这种方法。适用：直接顶易于垮落或具有中等稳定性的顶板。主要工序：配合工作面推进定期进行回柱放顶工作，（a）b）第一次推进后支架形式；（c）放顶前（最大控顶距）支架形式；（d）放顶后恢复到最小控顶状态。当工作面推进一次或二次之后，工作空间达到允许的最大宽度，即最大控顶距，应及时回柱放顶，使工作空间只保留回采工作所需要的最小宽度，即最小控顶距。如果不放顶，工作面继续向前推进，就会使顶板悬露过宽而顶板压力过大，占用支柱和顶梁过多。最小控顶距一般为3排支柱，最大控顶距为４排或５排支柱。最大控顶距与最小控顶距之差即为放顶步距。工作面使用单体液压支柱时，通常用人工回柱，有时支柱钻底或被垮落碎矸埋住，则需辅以拔柱器。回柱应按由下而上、由采空区向煤壁方向的顺序进行，并应遵守安全规程的各项规定，以保证回柱放顶工作的安全。“三、四”排放顶“三、五”排放顶