采煤工艺方式毕业论文 6采煤方法 6.1采煤工艺方式 6.1.1 盘区煤层特征及地质条件 工作面地层总的趋势是以极缓的坡度向北西倾斜的单斜构造，局部有起伏，倾角0.5°左右，后生构造裂隙发育。2-2#煤层属简单结构煤层，回采围煤层厚度平均5.2米，黑色，以半亮煤为主，夹少量半暗煤、透镜状丝碳，弱沥青光泽，参差状段口。条带状结构，赋存稳定，容重1.4t/m3。原生裂隙发育.工作面充水主要为基岩裂隙水，用类比法预测切眼地段初次垮落时的涌水量为20m3/h，工作面正常回采涌水量18m3/h。经计算，区导水裂隙带高度为37m，工作面上覆基岩厚度在20-110m,最薄处为大伙盘沟，上覆基岩厚度55左右m，希回采时加强工作面顶板管理和塌陷区填埋工作，防止发生压架事故及雨季沟谷地带洪水道入工作面发生水害事故。预计工作面最大涌水量28m3/h，正常涌水量18m3/h。
6.1.2确定采煤工艺方式 根据盘区地质条件及煤层特征，可选择分层综采工艺、放顶煤工艺和一次采全高回采工艺，各有优缺点，下面进行比较： （1）分层综采工艺 优点：分层综采工艺技术成熟，设备类型齐全性能完好，操作方便，管理简单，可选出适应各种条件的采煤设备；液压支架及配套的采煤机设备小、轻便，回采工作面搬家方便。采高一般为2.0~3.5m，回采工作面煤壁增压小，煤壁稳定，生产环节良好；工作面采出率高，可达到93~97%以上。 缺点：巷道掘进较多，万吨掘进率低；工作面单产低，单产提高困难；开采投入高，分层开采人工铺网劳动强度大，费用大；加剧接替紧的矛盾，需要等到再生顶板稳定后才可采下分层。 （2）放顶煤工艺 优点：有利于合理集中生产，实现高产高效，单产和效率高，具有显著的经济效益；巷道掘进较少，减少了巷道的维护工程量，同时生产也相对集中；工作面搬家次数少；对地质条件、煤层赋存条件有更大的适应性； 缺点：煤损多，工作面回收率低；煤尘大，放煤时煤和矸石界线难以区别，使得煤炭含矸率提高，影响煤质；自然发火、瓦斯积聚隐患较大，“一通三防”难度大。 （3）一次采全高工艺 优点：工作面产量和效率高；巷道掘进较少，减少了巷道的维护工程量，同时生产也相对集中；万吨掘进率高；工作面搬家次数少，节省搬迁费用，增加了生产时间；材料消耗少。 缺点：煤炭损失大，对于煤厚比采高大的煤层，一次不能采完；控顶较困难，煤壁容易偏帮，支架易倾斜、滑倒；采高固定，适应条件单一。 比较上述3种回采工艺的特点，分层开采综合经济效益差，不利于矿井实现高产高效，初步选择放顶煤开采工艺或一次采全高工艺，又因为本矿井煤质较硬，放煤比较困难，且放顶煤工艺回采率低，再加上矿井平均煤厚为5.2 m，赋存稳定，因此选择一次采全高较合理。 6.1.3回采工作面参数 影响工作面长度的因素有设备、煤层地质条件、瓦斯涌出量及生产技术管理的难度等。设备是影响工作面长度的主要因素之一。我国生产的工作面刮板输送机大都按150～220m的铺设长度设计的。另外，煤层地质条件是影响工作面长度的又一重要因素，地质构造、煤层厚度、倾角、顶板条件都会影响工作面长度的选择。 从高产高效、一井一面、集中生产的综采发展趋势要求出发，增大工作面设计长度，加大截深，选用能切割硬煤的大功率采煤机组，提高割煤速度，相应地提高液压支架的移架速度，与大运量、高强度的工作面输送机的相匹配，运输巷道也必须采用长距离、大运量的带式输送机。从设备技术性能要求出发，所选综采机械设备必须是技术先进、性能优良、可靠性高，同时各设备间要相互配套性好，保持采运平衡，最大限度地发挥综采优势。 根据前面开拓、准备的巷道布置，采用盘区式布置工作面，回采工作面沿倾向布置，沿走向推进；工作面长度为200m，煤厚5.2m。 盘区区段运输平巷和区段回风平巷均为5.0m宽 , 3.0m高，本区段进风平巷和下区段回风平巷之间留设10m的保护煤柱。工作面配套设备见表6-1-1：
表6-1-1工作面配套设备表 设备名称 采煤机 液压支架 刮板输送机 型号 SL500 DBT-Schitd255/550 2×4319 PF4-1132
6.1.4回采工作面采煤机、刮板输送机选型 结合本矿井的年产量1.5Mt/a，煤层厚度5.2m，选择SL500型采煤机，具体参数如表6-1-2所示。 表6-1-2 采煤机技术参数 项目 单位 数目 型号 SL500 制造厂家 德国艾克夫公司 采高 m 2.7-5.3 截深 m 0.865 滚筒直径 m 2.7 截割功率 kW 2×750 牵引方式 电牵引 牵引速度 m/min 0～31.8 牵引功率 kW 2×90 机面高度 mm 2200 卧底量 mm 625
工作面刮板输送机选型需满足三个方面的要求，即运输能力与采煤机生产能力相适应；外形尺寸和牵引方式与采煤机相匹配；运输机长度与工作面长度相一致。根据上述要求，选用德国DBT公司生产的PF4-1132型输送机，输送机具体技术参数如表6-1-3所示： 表6-1-3 刮板输送机技术参数 项目 单位 数目 型号 PF4-1132 制造厂家 德国DBT公司 链条型式 中双链式 运输机长度 m 215 生产能力 t/h 2500 总装机功率 kW 1400 刮板链速 m/s 1.28 中部槽尺寸 （长*宽*高） mm 1756×1332×353
经常采用的进刀方式有中部斜切进刀，端部斜切进刀。具体特点如下： 中部斜切进刀： 优点：1.采放互不干扰，有利于实现采放平行，能有效均匀运输煤量； 2.跑空刀清浮煤，有利于实现工作面“三平两直”； 3.控制程序编制和操作简单，便于及时维修，有利于提高生产效率； 4.与两头作业互不干扰、互不等待。 缺点：1.跑空刀增加了循环作业时间； 2.支架无法及时拉超前，不利于顶板维护； 3.跑空刀清浮煤有可能加重煤壁片帮程度。 4.如果发生端面冒顶，本工艺无法正常执行。 端部斜切进刀双向割煤： 优点：1.循环作业时间相对较短； 2.能及时、有效维护顶板； 缺点：1.与两头作业相互影响； 2.控制程序编制、操作较复杂； 3.会存在采放等待现象。 本矿井采用不留三角煤端部斜切进刀。 进刀方法：（1）采煤机割煤至端头后，前滚筒降下割底煤，后滚筒升起割顶煤，采煤机反向沿刮板输送机弯曲段斜切入煤壁；（2）采煤机机身全部进入直线段且两个滚筒的截深全部达到一个截深后停机；（3）将支架拉过并顺序移刮板输送机至端头后调换前后滚筒位置向端头割煤；（4）割完三角煤后，再次调换前后滚筒位置，向直线端割煤，开始下一个循环的割煤，割过煤后及时拉架、顶机头（机尾）、移溜。机组进刀总长度控制在50 m左右，进刀方式如图6-1-1所示。
(a)(b)(c)(d)
AAAAAAAA122112
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A-AA-AA-AA-A 图6-1-1 采煤机斜切进刀示意图 6.1.5采煤工作面支护方式 （1）支架选型及布置 回采工作面支护采用液压掩护式支架支护，依据工作面顶底板岩性及煤层厚度、采高等条件，选用德国DBT生产的掩护式支架。非留巷巷道端头支护方式采用端头支架和单体柱联合支护，留巷巷道的端头支护采用单体柱支护，从工作面机头到机尾分别布置端头架6架，中间架124架，共计130架，采用支架技术具体参数见表6-1-4。 表6-1-4 液压支架技术参数 项目 单位 数目 型号 DBT-Schitd255/550 2×4319 型式 二柱支撑掩护式 支撑高度 m 2.5～5.5 支架宽度 m 1.61～1.82 中心距 mm 1750 初撑力 kN 2×2944 工作阻力 kN 8638 支护强度 MPa <=1.1 泵站压力 MPa 31.5～35.7 支架重量 t 27.5 支架最大长度 mm 7515 制造厂家 德国DBT 表6-1-5 乳化液泵站技术参数 项目 单位 技术特征 型号 RB125/31.5 流量 L/min 125 柱塞数量 个 3 电动机功率 kW 75 电压等级 V 1140 质量 kg 1440 泵总成尺寸 mm×mm×mm 2088×810×875 储液箱 L 1000
表6-1-6 喷雾及冷却泵技术参数 项目 单位 技术特征 型号 WPZ320/6.3 流量 L/min 320 压力 Mpa 6.3 电动机功率 kW 45 转速 r/min 1470 质量 kg 1800 外形尺寸 mm×mm×mm 2500×890×958 （2）支架高度的确定及支护强度的验算 最大高度：
maxmax1HhS（6-4）
式中：
maxH——支架最大支护高度，m；
maxh——煤层最大采高，m；
1S——伪顶或浮煤冒落厚度，m。
maxH=5.2+0.2=5.4m
最小高度： minmin2HhSab（6-5）
式中： minH——支架最小支护高度，m；
hmin——煤层最小采高，m；
2S——顶板最大下沉量，取200 mm；
a——支架移架所需最小下降量，取50 mm。
b——浮煤厚度，取50 mm。