综采工艺

综采工艺主讲：赵四江2018.023、高效综合机械化采煤成套装备技术2、长壁综采面采煤系统内容概要:1、长壁综采面采煤工艺长壁综采面采煤工艺与系统长壁综采面采煤工艺一、综采工艺概述1．综采的概念综采是综合机械化采煤工艺的简称，是利用采煤机落煤和装煤，利用可弯曲刮板输送机运煤，利用自移液压支架进行支护和采空区处理的一种采煤工艺。综采是在炮采、普采的基础上逐步发展而来的，炮采、普采、综采是在长壁采煤机械化发展三个重要阶段的产物，目前在我国炮采、普采和综采三种工艺并行，分别用于不同煤层条件、不同经济条件和不同规模的矿井。综采是长壁采煤方法中机械化程度最高的一种采煤工艺，是采煤工艺进一步发展的基础。2．综采面主要装备及布置最常见的综采面布置形式如图3所示。3．综采面采煤工作（1）落煤与装煤。由采煤机落煤，依靠采煤机滚筒装煤。（2）运煤。由可弯曲刮板输送机运煤。（3）支护与回收支架。由自移式液压支架支护顶板和切顶（空区采用全部垮落法处理）。4．综采面采煤工艺过程综采面采煤机简称为割煤；移刮板机简称为移溜；升降和移动液压支架简称为移架。因此综采面的五项采煤工作被简化为割煤、移溜和移架三项作业。这三项作业按一定顺序进行就形成了综采面的采煤工艺过程。常见的采煤工艺过程有以下两种安排方式：（1）按照割煤→移架→移溜的顺序安排，即及时支护。（2）按照割煤→移溜→移架的顺序安排，即滞后支护。新疆煤炭工业安全技术培训中心一运输平巷；2一胶带输送机；3一转载机；4一破碎机；5一电缆车；6一机电列车；7一泵站；8一回柱绞车；9—丛柱；10—刮板输送机；11一液压支架；12—采煤机；13一回风平巷；14一超前支护综采工作面平面布置端头液压支架液压支架采空区刮板输送机双滚筒采煤机桥式转载机带式输送机轨道平巷运输平巷二、综采面采煤工艺技术1．双滚筒采煤机割煤方式通常把采煤机沿工作面将煤层全厚割完一次称为进一刀。将一刀割煤的深度称为截深。把采煤机在工作面往返行走时的状态与割煤效果（刀数）相结合称为割煤方式。常用的割煤方式有以下两种，影响因素有：（1）采煤机滚筒数和直径；（2）煤层厚度、倾角；（3）顶板条件。（1）单向割煤。采煤机上（下）行割煤，滞后采煤机2～3个液压支架进行移架，直至端头；采煤机下（上）行清理浮煤，滞后采煤机10～l5m进行移溜，采煤机往返一次进一刀，工作面推进了一个截深。单向割煤方式适用于以下条件：①煤层倾角大，只能自下而上移架或自下而上移溜的综采面；②煤层厚度大，采煤机不能一次采全高的综采面；③采煤机装煤效果差的综采面。图4综采面双滚筒采煤机割煤（2）双向割煤。采煤机上（下）行割煤，滞后采煤机2～3个液压支架进行移架，滞后采煤机10～15m进行移溜，直至端头；采煤机在端头进刀后，下（上）行割煤、移架、移溜。往返一次进两刀，工作面推进了两个截深。这种割煤方式多用于煤层赋存稳定、倾角较缓和厚度适合于采煤机一次采全高的条件。2．采煤机进刀方式把采煤机割完一刀煤后，滚筒重新进入煤体的过程称为进刀，把完成这个过程的方式叫进刀方式。常用的采煤机进刀方式有斜切进刀、钻入进刀、预做缺口推入进刀等。综采面双滚筒采煤机多采用斜切进刀方式，常用的斜切进刀方式有以下两种：（1）端部割三角煤斜切进刀。其进刀过程如图5所示。采用端部斜切进刀、双向割煤时，要求工作面上、下顺槽要有足够宽度，能使刮板机机头、机尾尽量伸向顺槽内，以保证采煤机能在无人工缺口的情况下割通工作面。（2）中部斜切进刀。其进刀过程如图6所示。其特点是：刮板机的弯曲段在工作面中部，左半段割煤时右半段移溜；右半段割煤时左半段移溜。与端部斜切进刀相比，可减少进刀作业时间，但只能是单向割煤；当采煤机空行速度快时，可实现工作面高产，因此在一些先进矿井目前应用比较普遍。图5综采工作面割三角煤斜切进刀过程（a）起始；（b）上行切入煤壁并移直输送机；（c）下行割三角煤；（d）上行准备正常割煤1—双滚筒采煤机；2一刮板输送机图6综采面中部斜切进刀过程（a）采煤机向左割煤至左端；（b）采煤机空返至工作面中部后切入煤壁；（c）采煤机向右正常割煤至右端头，同时将左半段刮板机移近煤壁；（d）采煤机空返至中部后向左割煤至左端，同时将右半段刮板机移近煤壁3．液压支架的支护方式在综采面，把移架与移溜操作的配合方式叫支护方式。及时支护——先移架，后移溜。能够保证在采煤后对暴露的顶板进行及时支护，适用于煤层顶板条件较差的工作面。要实现及时支护，支架必须有特殊的结构。滞后支护——先移溜，后移架。顶板会悬空较长时间，适用于煤层顶板条件较好的工作面。4．移架方式移架方式指移架的顺序和每一次同时移架的数目。按同时移动的液压支架数目和顺序，液压支架的移架方式可分为依次顺序式、分组交错式和成组整体顺序式三种方式。（1）依次顺序式。按顺序依次移动支架，每次移动一台。这种方式操作简单，质量容易保证，但移架速度慢，适用于采煤机割煤速度慢的工作面。（2）分组交错式。将3～5台支架分为一组，组内支架按顺序移动，组间平行前移。这种移架方式速度快，适应于顶板较稳定的高产工作面。（3）成组整体顺序式。将2～3台支架分为一组，组内支架同时前移，组间顺序前移。这种方式移架速度快，对移架技术要求高，适用于顶底板条件好的工作面。5．端头支护工作面端头是指工作面与顺槽连接处附近的区域，这个区域是人员与设备出入工作面的出入口。一般端头设备和人员集中、控顶面积大、矿山压力复杂，而且随工作面推进，需要不断在这里拆除和更新顺槽中的支护，作业量大。端头支护即指这个区域的支护。端头支护是工作面顶板管理的重要内容之一，对工作面安全生产和设备能力的发挥有很大影响。常用的综采工作面端头支护方式有以下三种：（1）用单体支柱与长钢梁组成迈步抬棚支护。（2）用专用的自移式端头液压支架支护。（3）用与工作面相同的液压支架支护。长壁综采面采煤系统一、采煤系统的构成采煤工作面的采煤系统由直接为工作面服务的巷道系统、煤炭运输系统、辅助运输系统、通风系统、排水系统、供电系统、行人系统等组成。图7所示为一基本的走向长壁综采面采煤系统。二、采煤系统布置要求采煤系统的布置，主要是巷道系统的布置。巷道系统布置是按照煤炭运输、辅助运输、通风、排水等主要生产系统布置的要求进行的。1．巷道系统布置要求顺槽的坡度：顺槽的方位：顺槽的断面：图7（同图1）走向长壁综采面采煤系统图1—绞车房回风斜巷；2—采区回风石门；3—绞车房；4—采区上部车场；5—采区中部车场；6—联络巷；7—区段运输顺槽；8，10—区段回风顺槽；9—开切眼2．生产及辅助系统布置要求煤炭运输、辅助运输、通风、排水、供电等生产与辅助系统均布置在巷道之中，是巷道系统功能的实现。选择装备和布置这些系统时应该充分考虑巷道空间特点，按照巷道系统设计时的要求进行设备选型和安装。1）煤炭运输系统布置要求2）辅助运输系统布置要求（1）轨道运输系统布置要求。（2）无轨胶轮车运输系统布置要求。3）通风系统布置要求4）排水系统布置要求高效综合机械化采煤成套装备技术一、高效综合机械化采煤成套装备技术进入21世纪以来，以长壁高效综采为代表的煤炭井工开采技术取得前所未有的新进展。高效综采发展主要体现在以下三方面：一是综采工作面生产能力大幅度提高，采区范围不断扩大，出现了“一矿一面”年产数百万吨煤炭的高产高效和集约化生产模式；二是高效综采装备和开采工艺不断完善，推广使用范围不断扩大，中厚煤层开采、厚煤层一次采全高开采和薄煤层全自动化生产等技术和工艺取得巨大成功；三是高效综采装备的研制开发取得新的技术突破，年生产能力已经达到10Mt，并实现了综采工作面生产过程自动化，大型综采矿井技术经济指标已经达到大型先进露天矿水平。（一）实现高产高效开采的主要技术途径综采工作面成套装备是高产高效矿井的核心，工作面参数的合理性、成套装备的可靠性及合理配套是实现矿井高效开采的关键因素。1、加大工作面的倾斜长度及开采长度加大工作面的倾斜长度及开采长度不但可以提高采区的回采率、降低巷道的掘进量，还可以缔短综采工作面端头作业影响时间、减少综采工作面的搬家次数，为矿井的高产高效开采提供前提条件。从国内外厚煤层高产高效综采工作面情况看，工作面长度普遍达到225～305m，工作面推进长度普遍在2500m以上，最高达到6000m。2、加大采煤机的截深国外高产高效综采工作面采煤机截深普遍达到0.8～1.Om，个别达到1.2m。我国综采工作面经过几十年的发展，仍然大多采用0.6m截深。近几年，随着高产高效工作面的发展，采煤机的截深逐渐加大到了0.8--0.9m，有效提高了综采工作面单刀煤的产量。3、提高成套装备的可靠性通过合理的设备选型和配套，在保证综采成套装备设计制造质量的前提下，提高综采成套装备的可靠性，减少机电事故，提高综采面的开机率，是提高工作面单产的关键因素之一。综采面采煤工艺设备指采煤机、刮板机和液压支架，称为“三机”。为了保证“三机”在工作面有限的空间内相互配合、协调运转、最大限度的发挥各自能力，并取得最好的整体效果，必须认真分析地质条件，做好每一个设备的选型工作，并应保证所选各设备在空间几何尺寸和生产能力等方面按一定要求配套。4、加快工作面的推进速度提高采煤机的牵引速度及工作面支架的推溜、移架速度，是提高工作面单产的最直接的措施。随着采煤机功率的不断提高，采煤机的牵引速度也越来越快，经过近几年的发展，综采工作面采煤机的平均牵引速度已经由以前的平均3m／min提高到目前的5～6m／min，国外进的采煤机的牵引速度甚至达到了29m／min，配备电液控制系统液压支架，大大加快了工作面的推进速度。5、保证合理的工作面配套能力综采工作面设备配套能力是制约工作面产量的重要因素之一，因此选择能力适当的工作面配套设备，保证将采煤机割下的煤及时运出是非常必要的。综采工作面设备生产能力应形成由里向外的“喇叭口”状，设备生产能力应以1.1～1.2倍为基数逐渐增大。6．提高操作水平通过加强技术管理和不断改进劳动组织，提高操作能力，减少事故并不断提高快速处理事故的水平，是提高工作面产量的有力保证。（二）主要设备选型及总体配套原则目前，我国高产高效综采工作面设备的配套主要有下列三种类型：(1)采用国内研制的全套国产新型综采设备装备的综采工作面，年产300万～600万吨以上。(2)引进部分关键综采设备，如电牵引采煤机、重型刮板输送机等，配以国产液压支架和大运量带式输送机装备的大功率综采工作面，年产400万～800万吨以上。(3)全套引进国外大功率综采设备装备的综采工作面。综合国内外高产高效工作面的特点，工作面主要设备的选型应遵循下列原则：(1)综采设备的选型。在注重设备高可靠性的同时，也应注重设备的技术先进性。采煤机的发展趋势是以电牵引逐步取代液压牵引，向多电机、大功率、机电一体化方向发展，既提高了牵引速度和截深，大幅度提高单产，又增强了运行可靠性，且操作简易、安全、维修方便；刮板运输机向高可靠性、大功率方向发展，并栗用操作简便的交叉侧卸连接方式；液压支架朝高工作阻力、掩护式液压支架发展，并配备电液控制系统。(2)提高综采装备的配置。在保证各零部件生产质量的同时，更要注重外购件的质量。尽量选用国际上著名品牌且质量过关的产品，如：密封件、轴承、减速器、各类阀、控制系统等。(3)综采成套装备必须满足高产、高效、高回收率的要求，各设备的生产能力要留有足够的富裕系数。(4)各主要设备的技术性能不但要满足工作面设计年产量的要求，而且相互之间协调与配合应科学合理，使其发挥最佳的生产效能。(5)采煤机、运输机、转载机、可伸缩胶带输送机的生产能力必须逐渐递增，形成“喇叭口”状，支架的推进速度必须满足采煤机割煤速度的要求。(6)设计科学合理的端头支护是保证工作面快速推进的前提条件。（三）工作面工艺参数的确定1、采高的确定(1)一次采全高工作面的采高一般应与煤层厚度一致，以最大限度地提高回采率和煤质为原则。特厚煤层分层开采时，根据煤层总厚度合理分层。(2)放顶煤开采工作面机采高度的