综合机械化采煤工艺

综合机械化采煤工艺 一、概述 综合机械化采煤是指采煤工作面的破煤、装煤、运煤、支护、顶板管理等基本工序都实现机械化作业。这样的工作面叫综合机械化采煤工作面，简称综采工作面。 综采工作面设备是指工作面和平巷生产系统中的机械和电气设备，其中包括滚筒采煤机（刨煤机）、液压支架、可弯曲刮板输送机、桥式转载机、可伸缩带式输送机、乳化液泵站、供电设备、集中控制设备、单轨吊车以及其他辅助设备等。 综采工作面区段巷道布置有以下主要特点： 1．平巷断面尺寸较大 工作面运输平巷、回风平巷断面尺寸应按安装设备和运送设备的最大尺寸进行设计。由于综采设备一般由运输平巷运入工作面，故其断面尺寸主要以液压支架最大部件的外形尺寸确定。目前，回风平巷的净断面为8m²－10m²。运送较大的支架时，回风平巷净断面可达12m²以上。 运输平巷除铺设转载机、可伸缩胶带输送机外，还要铺高轨道，以便供安装随工作面移动的供、配电点设备以及泵站和平巷支架的回收与运输之用。为了使设备集中，便于生产和管理，移动方便，通常采用单巷平面布置方式。其巷净宽一般在4m以上，净断面为10m²－12m². 2．平巷掘进取直 在采煤工作面开采过程中，为了避免增加或减少液压支架的数量和输送机长度，必须使工作面长度保持不变。因此，在运输平巷、回风平巷掘进时，应严格按走向保证运输平巷、回风平巷平行施工。当煤层走向不太稳定时，为保证巷道不出现负坡积水，运输平巷、回风平巷应采取微坡走向平向施工的方法。 3．加大工作面推进长度 综采工作面的设备多、吨位重，设备的安装和拆移需要耗费大量的人力和工时。因此，在布置巷道时，应适当增加工作面的连续推进长度，尽可能地减少工作面搬家的次数。 二、综采工作面的采煤与运输 （一）综采工作面采煤 1.采煤机的进刀方式 当采煤机沿工作面割完一刀后，需要重新将滚筒切入煤壁，推进一个截深，这一过程称为“进刀”。常用的进刀方式有端部斜切法和中部斜切法两种。 1）端部斜切法 采煤机在工作面两端约25m－30m的范围内斜切进入煤壁的进刀方式称为端部斜切法。当采煤机割煤接近工作面上端，前滑靴移动到输送机的过渡槽上时，将前滚筒逐渐降低，后滚筒逐步升高，以保持其正常的截割。 前滚筒进入平巷后，将采煤机稍微后退，并翻转挡煤板，然后使前滚筒一边转动一边下降到底板，后端滚筒升起，采煤机开始反向割煤，此进前滚筒把上一刀的底板余煤割净。当采煤机继续向下割煤即可顺着输送机弯曲段斜切入煤壁，直到前后滚筒完全切入煤壁时（距回风平巷一般为25m－30m），才停止牵引采煤机;而后，将输送机直线段和弯曲段推至煤壁，翻转采煤机挡煤板，后滚筒边转动边下降，前滚筒提起，使采煤机反向牵引割三角煤，直到前滚筒进入回风平巷，采煤机的上缺口即完全做好。这时再将采煤机稍微后退，翻转两个挡煤板，并调换两滚筒上、下位置，便可开始第二循环的采煤。在采煤机割到运输平巷时，也用同样的方法进刀。 2）中部斜切法 采煤机在工作面中部斜切进入煤壁的进刀方式称为中部斜切法）。洒煤机由工作面下端向上跑空刀，随后进行移架，推输送机。当洒煤机到工作面中部时，利用输送机弯曲段曲段斜切进刀，随即向上割煤直至运输平巷。然后停机换向，下行空放，当采煤机到工作面中部时，割去三角煤，接着向下割煤直至运输平巷平巷后即完成一个循环。 2．滚筒采煤机的割煤方式 滚筒采煤机的割煤方式可分为单向割煤和双向割煤两种。 1）单向割煤 采煤机沿工作面全长往返一次只进一刀的割煤方式叫做单向割煤。单向割煤一般用在煤层厚度小于或等于采煤机采高的条件下。 2）双向割煤 骑座输送机溜槽的双滚筒采煤机工作时，运动前方的滚筒割顶部煤，后随着滚筒割底部煤。“爬底板”采煤机则相反，应是前滚筒割底部煤，后滚筒割顶部煤。割完工作面全长后，需要调换滚筒的上下位置，并把挡煤板翻转180⁰，然后进行相反方向的割煤行程。这种采煤机沿工作面牵引一次进一刀，返回时双进一刀的割煤方式叫做双向割煤。 3．采煤机的装煤方式 在综采工作面，主要靠采煤机滚筒上的螺旋叶片把大部分碎落的煤炭装入刮板输送机，同时靠滚筒后面的挡煤板来提高装煤效果。输关机铲煤板将余留的浮煤推挤到溜槽中。 必须指出，为了使滚筒割落下的煤能装入输送机，滚筒上螺旋叶片的螺旋方向必须与滚筒旋转方向相适应：对顺时针旋转（采空区侧看）的滚筒，螺旋叶片方向必须右旋；对逆进针旋转的滚筒，螺旋叶片方向必须左旋。 （二）综采工作面运输 1．运输设备 采煤机构割下的煤，由工作面可弯曲刮板输送机经平巷转载机和可伸缩带式输送机运到采区煤仓。一般来说，综采工作面运输设备主工包括：工作面可弯曲刮板输送机、平巷载机和可伸缩带式输送机。 2．运输方式 目前，我国综采工作面均为后退式回采，综采工作面推进速度较快，因此，要求平巷输关机也能较快地缩短。为了不经常移动平巷中的带式输送机，并使工作面输送机中的煤顺利地转动到带式输送机上，则必须使用平巷转载机。它可随工作面的推进而及时前移。 3．综采工作面运输的一般要求 （1）保持输送机的平、直; （2）保持足够的输送机弯曲段长度; （3）调整好刮板链的松紧度; （4）推移输送机必须在其运转的情况下进行； （5）防止输送机下滑。 三、综采工作面支护 （一）综采工作面矿压显现特点 1．板下沉时和下沉速度与割煤、移架间的关系 在综采工作面中，顶板下沉是矿山压力表现的主工形式。生产实践表明，顶板下沉时是由采动影响（指采煤和放顶工序的影响）阶段和相对稳定阶段的两部分下沉时组成。在综采工作面的采动影响阶段（主要是移架期间），直接顶板活动强烈;在相对稳定阶段，顶板的活动趋向稳定。 2．距煤壁不同距离处的顶板下沉时和下沉速度 煤壁内距煤壁近处顶板的下赏赐地大于距煤壁远处顶板的下沉时，其下沉速度离煤壁近的要比离煤壁远的高得多。在每次移架操作中，降架时顶板下沉速度达到高峰，而升架时变为负值。 3．综采工作面支护强度的变化 液压支架的额定工作阻力与其支护顶板面积之比称为支架的额定支护强度。支架在刚采过煤、新暴露顶板、支护面积增加时，支护强度减少;移架时立柱卸载，其支护强度减小到零;当支架重新支撑后，支执强度又由零逐渐增高，直至在额定支执强度下工作。 （二）液压支架 1．类型 液压支架的顶梁、底座与支柱是连为一体的整体结构，它以液压为动力，能实现支设、回撤及移输送机等一系列工序的机械化操作。根据液压支架与围岩的相互作用方式，液压支架可分为支撑式、掩护式和支撑护式三种基本类型。 2．液压支架的工作方式 由于液压支架的型式、结构、移步方式和支护条件等的不同，其工作方式也不一样。液压支架的工作方式大致有两：立即支护方式和非立即支护方式。 1）立即支护方式 立即支护方式又称超前支护方式。它是在采煤机割煤后，先移支架，再移输送机。这种方式能及时支护刚刚暴露出的顶板，缩短暴露顶板未支护的时间，最少可缩短到2min左左右，从而避免了顶板的严重下沉，保持顶板的完整性，给安全生产创造了有利条件。因此，在实际生产中应首先考虑采用这种工作方式。　 采用立即支护方式的支架一般具有较长的前探梁，其长度应超过输送机宽度与支架移架步距之各。 2）非立即支护方式 非立即支护方式又称滞后支护方式。它是在采煤机割煤后，先移输送机，再移支架。采用这种工作方式的支架，一般在前梁下都有立柱，载荷在顶梁上的分布也比较均匀。由于这种支护方式是在采煤机割煤之后要隔一段时间才进行移架支护新暴露的顶板，故使新暴露的顶板在支架支护之前就可能遭到严重下沉甚至冒落，从而妨碍生产的正常进行。因此，这种方式多用于顶板比较稳定的煤层。 3．液压支架移步方式及支护速度 1）液压支架在工作面的移步方式在综采工作面，液压支架的移步方式通常分为顺序移步和交错移步两种。在采煤机割煤时，支架主要采用顺序移步跟机支护，只有在顶板稳定的条件下，才能使用交错移步。用交错移步，工作面可以达到更快的支护速度。 2）液压支架的支护速度通常把沿工作面长度方向上推移支架节的速度叫做液压支架的支护速度。就及时有效地控制顶板而言，支护速度快是有利的。它与单位时间内能向煤壁推移的支架数目和相邻支架间的安设间距有关。而单位时间内能向煤壁推移的支架数目，又取决于泵站的生产能力、推移千斤顶工作腔面积的支架的推移步距等。 应当指出，支架的支护速度还必须考虑操作中的辅助时间和支架距泵站的远近等因素，即距泵站越远的支架，推移千斤顶中压力液的压降也越大，其推力减小则移架的时间就长。因此，为了提高支护速度，除应增加泵站能力外，移架前必须做好准备工作，采取少降柱、快拉架，也能收到好的效果。冯支护速度跟不上采煤机牵引速度时，也要用交错移架方式来保证追机支护。 4．移架步距 液压支架的移架步距应该和采煤机截深及输送机的推移步距一致。当煤壁留有探头煤或因采煤机飘刀而留有底煤时，往往会使输关机和支架移不够规定的步距，会使煤壁前的空顶距离加大，这时就可能造成顶板破碎、掉矸甚至局部冒顶事故。因此，在生产中要采用适当措施，以防止上述现象发生。 四、综采工作面生产技术管理 （一）循环作业与劳动组织 综合机械化采煤产量大，效率高，机械设备多，工序紧凑且相互之间制约性强，如工序的某一环节失调，将影响整个生产的正常进行。因此，必须要有一种科学、严密的循环工作组织与之相适应。 工作面循环作业，即是完成破煤、装煤、运煤、支护、顶板管理等基本工序并周而复始地进行的作业过程。在一般条件下综合机械化采煤的顶板管理工作大大简化，因此采煤机割煤、移支架、移输送机就成为综采工作面生产中的三个主要工序，沿工作面全长完成这三个工序，也就成了一个循环。由于综采工作实行随采随移，液压支架设速度快，故在正常条件下基本上适应了采煤机牵引速度的要求。因此，采煤机割煤刀数和移架次数将是一致的，均可作为循环的标志。由于综采工作面每昼夜的割煤刀数较多（从几刀到十几刀），所以综采工作面的循环方式为多循环。 1．作业形式 工作面的作业形式，就是一昼夜内采煤班和准备班的配合形式。它应该与全矿的工作制度相适应。综采工作面合理作业形式的选择，应当满足：在时间上最大限度地提高机械设备的利用率，使生产时间集中，避免设备的轻载或空载运转；要有足够的检修时间，保证设备良好，以达到连续运转和不影响生产。 我国综采工作面的作业形式，基本上有以下几种： （1）三班作业，三班出煤，班内检修。 （2）三班作业，二班出煤，一班检修。 （3）三班作业，二班出煤，一班检修并出煤。 （4）四班交叉作业，三班出煤，一班检修。 第一种作业形式，工时利用充分，设备利用率高，推进速度快，也有利于顶板的维护。但由于没有专门的检修班，所以设备检修问题比较突出。为此除班内要随时进行小修外，　在交接班时还得占用一部分间检修，并每隔1d－3d有一班固定的检修。 第二种作业形式，有较充分的准备和检修时间，但设备利用率不高，设备效能不能充分发挥。一般适用于准备工作量较大，或地质条件差以及操作技术不很熟练、检修力量比较薄弱、管理经验也较少的初次使用综采设备的工作面。 第三种作业形式，除了两班出煤外，另外一个班可根据设备维护状况和松检修力量分为：半个班出煤，半个班检修;2h出煤（割一刀），6h检修；多半个班出煤，少半个班检修。这种作业形式介于第一、第二种作业形式之间。 第四种作业形式，工作面三班出煤，一班检修，这样既保证出煤时间长，又有充裕的检修准备时间。这咱作业方式充分利用了交接班时间，提高了设备利用率与工作面单产，有利于加强班与班之间的团结协作等。但须有较高的生管理水平，龙其在交叉时间内工作更要安排合适。综采工作面应尽量采用这种作业形式。 2．劳动组织 劳动组织的主要任务：一是合理地确定劳动力配备;二是选择符合工作面生产工世要求的劳动组织形式。 由于综采的设备多，技术要求也较复杂，所以综采工作面的劳动组织，应按设备、工种定员，组成专业工种，以便有利于掌握和不断提高操作技术水平。同时综采工作面是以采煤几的割煤工序为中心，组织移架和输送机，所在以具体的组织形式上，应采用追机作业方式，以充分利用工时，发挥设备效能，达到高产商效。若顶板条件较差、支护复杂、辅助工作量多，或生产管理和操作技术水平较低、追机作业有困难时，可将移架工、移输关机工沿工作面全长分段安排和管理。若顶板条件好，采煤机割煤速度快，为使移架工能及时跟上，也可采用分组移架接力追机作业形式，每组10架左右，同时移架数不超过两组，两组降柱、升柱时间应当交错开。 综采工作面的工人，既要实行专业分工，又要搞好工种间的协作。对综采工作面人员配备的要求是： （1） 选拔建制过硬的采煤队，按岗位一次配齐配好; （2） 加强技术培训，不断提高技术水平。应使综采队人员对所有操作的设备达到四懂（懂采煤工世、懂设备的结构、懂设备的原理、懂设备的性能）、四会（会操作。会检查、会维修、会排除故障）的要求： （3） 注意配备老工人，特别是具有设备维修和顶板管理经验的老工人，充分发挥他们的作用，以保证生产的正常进行。 （二）设备管理 综采工作面由于设备多，机械化水平高，故加强设备的管理工作是生产管理工作中的一个十分重要的内容。设备管理工作做得好，就能便设备经常保持完好和正常动转，保证工作面的稳产和商产，同时也有利于延长设备的使用寿命，降低材料消耗。所以对设备管理工作要有严格的要求。 （1）加强设备的检查和维护。设备的检查和维护是设备管理工作的首要内容，要经常教育职工，人人爱护设备，人人维护设备，认真执行以预防为主的维修方针。对于设备的日检、周检、月检以及季检等工作，应把日常检查和维护作为重点，只有及时地检查，有效地维护，才能防患于未然，把事故消灭在萌芽状态。 （2）加强备品、配件管理工作，只有做好备品、配件的准备、供应和管理工作，才能保证设备及时有效的检修。综采队一般应配一各队干部主管此项工作。 （3）建立健全设备技术档案制度。应记录设备验收、配件器格消耗、事故和检修等情况。各设备还应填写工作日志，作为交接班内容之一。 （三）质量管理 综采氏作面质量管理工作的好坏，直接关第着能否实现安全生产和机械设备效能的发挥。质量管理的内容包括工作面的工程质量和设备维修质量两个方面，二老互相制约、互相影响。为了抓好工作面的质量管理工作，必须贯彻“质量第一”的方针，不断提高综采人员对工程质量重要性的认识，培养严谨、细致的作风，严格质量标准，同进要采取有效的技术组织措施，如建立健全作业规程、牌板制、工种岗位责任制、质量检查验收制，开展质量活动分析等，以确保工作面实现优质、高效和安全生产。 思考题 1． 试述刨煤机的分类及特点。 2． 试述刨煤机的优缺点及适用条件。 3． 试述滚筒采煤机的工作原理。 4． 我国对煤的软硬度有何规定？ 5． 试述滚筒采煤机的特点。 6． 什么是综合机械化采煤工作面？ 7． 综采工作面液压支架的类型有哪几种？ 8． 什么叫采煤机“进刀”？常用的进刀方式有哪几种？