每孔装药量为 750g ,爆破说明书 如下表。 强制放顶爆破说明书 序 项 号 目 内 容 伪 顶 厚 度 单位 M 数 量 0.1~0.15 挑 顶 眼 布 置 图 a 、仰视平面图 1 顶 板 b 、走向剖面图 ②深孔爆破法强制放顶 沿切顶线边缘向顶板钻孔、 平巷内钻平行工作面深孔爆破放顶、 地面钻孔爆破放顶。 ( 3 )超前深孔预爆破松动煤体或预裂顶板 在采煤工作面前方按一定间距向坚硬顶板或煤体内打钻孔进行预爆破松动,使坚硬 岩层或煤体在某区域内受到破坏,形成裂缝,达到降低顶板来压强度的目的。 2 . 4 倾斜分层下行垮落采煤法采煤工艺特点 1 .再生顶板及假顶 ( 1 )再生顶板 ( 2 )人工假顶:竹笆假顶、荆笆假顶、金属网假顶。 2 .假顶的铺设 ( 1 )竹笆、荆笆假顶的铺设 在上分层回柱放顶前,沿倾斜由下而上铺设竹笆假顶,见下图所示。 竹笆假顶的铺设及结构 a ——铺设; b ——结构尺寸 1 ——走向笆片; 2 ——倾斜笆片 ( 2 )金属网假顶的铺设 金属网的铺设方法有铺底网与挂顶网两种。 铺底网:铺单层网(网片垂直工作面煤壁);铺双层网,可采用上下片分别垂直和 平行工作面,或两层网头互相错开。 铺底网的缺点:空顶时间长,支回临时柱工作量大;在上下顺槽铺设底网困难,如 铺网不严,下分层开采至该处时易发生冒顶,影响出口畅通。 挂顶网:网片长边平行工作面,一般采用单层网。 挂顶网的优点:及时支护破碎顶板,防止漏顶,减少冒顶,使支柱受载均匀,并可 减少刹顶、柱鞋等坑木消耗,增加网下浮煤的回收,提高煤质及假顶质量。 3 .假顶下采煤工作的特点 应对悬露的假顶及时支护,减少假顶的下垂量,保持其完整性,否则就会发生假顶 破坏和漏矸冒顶事故;应采用小进度采煤,每次进度小于 1.0m ;为了避免破坏假 顶和发生局部冒顶,顶眼应与假顶至少保持 0.5~ 0.6m 的距离,不需仰角;采用无 密集放顶,也可以在放顶线上架设加强抬棚或斜撑支柱。 2 . 5 炮采工作面循环组织 1 .循环方式和作业形式 ( 1 )浅进度、昼夜三循环、三班采煤、边采边准 ( 2 )浅进度、昼夜单循环、两班采煤、一班准备 2 .工序安排和劳动组织形式 ( 1 )流水作业各工序依次进行:昼夜三循环,三班采煤、班内先采后准,其循环 作业图的形式如下图所示; 炮采工作面循环作业图 ( 2 )分段放炮,放炮与出煤交替进行:单循环、两班采煤、一班准备,其循环作 业图的形式如下图所示; 循环作业图 ( 3 )集中打眼放炮,采支分段包干: 炮采工作面循环作业图 3 .人员配备与工人出勤表 工人的配备都要按劳动效率定员,如打眼工、攉煤工、支柱工、移溜工、回柱工等。 定额完成系数是为考虑工人多干活多得工资而设的系数,一般可取 0.8~0.9 。 劳动组织表 工种 打眼工 放炮工 攉煤工 支柱工 看溜工 装车工 维修工 班长 合计 班次 1 2 1 16 2 4 2 2 1 30 2 2 1 16 2 4 2 2 1 30 3 2 1 16 2 4 2 2 1 30 计 6 3 48 6 12 6 6 3 90 一班 8 16 24 8 二班 三班 在考虑工作面在籍人数时,应考虑替休人数和出勤率两个因素。在册人数按下式计 算: 全工作面的出勤人数确定以后,应根据三个班的需要,把工人分到三个班去,并把 人员的配备情况用劳动组织表表示出来。每日三循环,三班出煤,一般准备的劳动 组织如表所示。 4 .技术经济指标 循环产量=工作面长度×采高×循环进度×煤的容重×工作面采出率 月循环数=日计划循环数×月工作日数×正规循环率 月产量=循环产量×月循环数 平均日产量=月产量÷月工作日数 采煤工效率=平均日产量÷日出勤人数 工作面月进度=循环进度×月循环数 工作面可采期=工作面可采储量÷月产量 技术经济指标表 顺序 指 标 名 称 单 位 指 标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 煤 层 厚 度 煤 层 倾 角 煤 的 容 重 工作面长度 采 高 循 环 进 度 循 环 产 量 月工作日数 正规循环率 月 循 环 数 月 产 量 平均日产量 工作面月进度 火 药 消 耗 雷 管 消 耗 坑 木 消 耗 在 籍 人 数 日出勤人数 采煤工效率 直 接 成 本 工作面可采储量 工作面可采期 m (°) t/m 3 m m m t 个 % 个 t/ 月 t/ 日 m/ 月 g/t 个 /t m 3 人 人 t/ 工 元 /t t 月 2 . 6 炮采工作面安全技术措施 1 .工作面正常生产时的安全技术措施 ( 1 )各工序进行时的重要安全技术措施 ①打眼时的安全注意事项 ②放炮时的安全注意事项 ③攉煤时的安全注意事项 ④支柱时的安全注意事项 ⑤回柱放顶时的注意事项 ( 2 )灾害处理 ①灾害的种类:瓦斯、煤尘、水、火、冒顶等; ②非常仓库设置地点 ③采煤工作面及矿井的安全出口:通常用箭头表示。如: 工作面上出口→回风材料道→采区上山→总排风道→付井→地面 工作面下出口→进风溜子道→采区上山→水平运输大巷→付井→地面 ④避灾路线示意图:一般只画工作面附近的巷道,如图所示。 避灾路线示意图 ( 5 )信号发出:发现各种灾害后班组长或发现人,立即用喊话、传话或扩音电话 等各种方式,通知所有人员,按避灾路线避灾;发生冒顶事故时,人员到回风道待 避,听从指挥。 ( 6 )处理方法:灾害发生后,立即向矿调度及有关领导汇报,清点人数,按领导 指示有组织、有措施的进行处理。 救水灾路线: 要从工作面的上出口进入出事地点进行处理, 规程中应写出具体路线。 救火灾路线: 要从工作面的下出口进入出事地点进行处理, 规程中应写出具体路线。 2 .特殊条件下的开采措施 当采煤工作面处于搬迁阶段或遇到地质变化、 过老巷、 发生冒顶事故等特殊情况时, 为保证矿井产量及生产安全,应采取严密的安全技术措施。 ( 1 )工作面的初采 工作面的回采巷道掘完后,要安装输送机等机电设备。如掘进时已铺设输送机,也 要加以调整,以使工作面一开始就保证“三直两平”。三直包括:“煤壁、输送机、 支柱直”三项。其中,首先是输送机要铺直铺平,才能做到煤壁与支柱直;其次, 将开切眼的支架改为适应工作面推进时的支架形式,改好后,开始落煤,并对输送 机等进行全负荷启动试车。如运转正常,工作面呈伪斜,则先采成正倾斜,而后开 始推进。这一套工作称为“初采”。 ( 2 )工作面的末采 工作面采至停采线后,要将全部设备和支架回收干净,这项工作称为“末采”。 ( 3 )采煤工作面在周期来压时的开采措施 周期来压时,容易造成顶板严重破碎甚至使工作面发生大冒顶。 措施:掌握周期来压规律;在来压前,要加强支架管理,增加密集支柱的数量,缩 小基本支架的距离;放顶时支好戗棚,顶板破碎时要架设木垛,并有专人观察。 ( 4 )采煤工作面过断层 ①过断层的方法 工作面内有落差大于采高的走向断层,可以断层为界,将工作面分为两段,沿断层 掘进中巷,上段工作面的煤经下段工作面运出; 对落差大的倾斜断层,则常需另掘开切眼; 对落差大致等于或小于煤厚的断层,一般使工作面平推硬过。 ②过断层的措施 根据顶底板的强度、断层的情况进行挑顶或卧底;在局部区域打锚杆锚固顶板;压 注聚胺脂固化顶板;泡沫材料封闭;地质构造复杂的工作面,控制顶板要进行预测; 对于厚煤层倾斜分层开采,可调整分层采高以通过断层。 ( 5 )采煤工作面过褶曲和火成岩 ①过褶曲:对褶曲的处理方法与过断层相似; ②过火成岩:火成岩侵入有时呈岩脉、岩床状,有时呈散珠如“串珠”状。对前者 处理办法类似与过断层,若为走向或斜交时,视其范围大小,可重开切眼或缩短工 作面。若呈散珠状,则常采取超前爆破加以处理; ③过空巷 过本层老巷:采取“斜过”方式; 过穿层石门:先加固石门支架。 2 . 7 炮采工作面冒顶的防治 1 .局部冒顶事故的防治 ( 1 )镶嵌型顶板局部冒顶事故的防治 尽可能查明是否有镶嵌型顶板结构,以便在制定作业规程和操作规程,以及选择支 架形式时,制定出有针对性的措施和作出有针对性的设计;选定能及时支护、超前 支护的支架形式;不得在无支护区工作。 ( 2 )局部空顶(空洞)冒落冲击造成的局部冒顶事故的防治 从支护方法上采取措施防止漏顶空顶;对漏顶采取封堵措施;对已形成的空洞应采 取防冒落冲击的措施。 ( 3 )端头冒顶事故的防治 ①冒顶的原因:两巷预先潜伏着围岩变形、两巷的支护是无初撑力的支护、端头区 域是受支撑压力影响最严重的区域; ②端头冒顶的几种形式:复合顶板端头推垮型冒顶、端头大面积悬顶、断裂压垮型 冒顶、移工作面输送机机头时压垮型冒顶、端头区域空洞冒落冲击冒顶、端头区域 顶板台阶下沉冒顶; ③防治端头冒顶事故的措施:采用“十字”梁端头支护、提高支护强度、端头的局 部区域采用锚杆混合支护。 2 .大型冒顶事故的防治 ( 1 ) 复合型顶板条件下的冒顶事故的防治 ①工作面布置时应注意的问题:要正确选择工作面的推进方向,严禁仰斜开采;工 作面下运输道不得挑复合顶掘进;开切眼采用锚杆和单体液压支柱混合支护。 ②采煤工作面复合顶的安全控制:提高支柱的初撑力; 初次放顶期间,沿工作面倾 斜方向,分段布置锚杆。 ( 2 )坚硬顶板冒顶事故防治 ①进行顶板观测,摸清顶板运动规律 ②减少每次的放顶距离 ③人工强制放顶 3 .冒顶处理 ( 1 )撞楔套棚法,见下图所示; ( 2 )窝梁开帮,见下图所示; ( 3 )开绕道法。 冒顶处理 a ——撞楔套棚; b ——窝梁开帮(沿走向剖面) 第三章 普采工作面采煤工艺技术 本章主要介绍: ( 1 )普采工作面的落煤、装煤和运煤,包括:落、装、运煤设备的选型与配套; 滚筒采煤机落、装煤;普采工作面运煤; ( 2 )普采工作面顶板管理,包括:概述、普采工作面支护设计、; ( 3 )普采工作面循环工作组织,包括:循环方式和作业形式、劳动组织、循环图 表; ( 4 )普采工作面安全技术措施,包括:普采工作面正常开采时的安全技术措施、 特殊条件下的安全技术措施; ( 5 )普采在其他条件下的采煤工艺特点,包括:倾斜煤层采煤工艺特点、普采在 倾斜长壁工作面的采煤工艺特点、普采在分层开采假顶下采煤工艺的特点、薄煤层 普采采煤工艺特点、薄煤层刨煤机机采工艺特点。 3 . 1 普采工作面的落煤、装煤和运煤 1 .落、装、运煤设备的选型与配套 落、装、运煤设备主要包括采煤机、工作面刮板输送机和顺槽运输设备等。 ( 1 )采煤机的合理选型:根据煤层顶底板性质、煤质软硬、煤的结构、采高等具 体条件进行综合分析,以保证选择的采煤机合理; ( 2 )工作面刮板输送机选型:输送机的选型应根据采煤机的型号进行选择; 顺槽运输设备选型:采用桥式转载机和可伸缩胶带输送机,常用的有:桥式转载机 为 SZQ — 140 型或 SZB — 630/30 型;可伸缩胶带输送机为 SPJ — 800 型或 SD — 800 型。 2 .滚筒采煤机落、装煤 ( 1 )滚筒割煤的特点 ①滚筒的直径 单滚筒采煤机的滚筒直径( D )应按煤层的最小厚度(采高)选择,即 D=M 小 - K ( m ) 式中: K 为留顶煤的厚度, 一般为 0.1~ 0.2m , 如煤易冒落不粘顶时, 可取 K= 0.4~ 0.5m 。 双滚筒采煤机的两个滚筒的直径之和应略大于工作面的最大采高。 ②滚筒的位置:使用单滚筒割煤时,截割部一般位于采煤机下放,这时右工作面采 煤机应用左螺旋滚筒,左工作面则用右螺旋滚筒,这样出煤方向才正确; ③采煤机的牵引方式:有三种类型:钢丝绳牵引、锚链牵引和无链牵引; ( 2 )截深选择与产量计算 ①合理截深的选择:应考虑顶板条件、采高、支架形式、采煤机和输送机的能力, 以及循环工作组织等因素; ②割一刀煤的产量计算 Q = L · m · S · r · C 式中 Q ——每割一刀煤的产量,( t ); L ——工作面长度,( m ); m ——采高,( m ); S ——截深,( m ); r ——煤的密度,( t/m 3 )。 C ——工作面采出率,(%)。 ( 3 )采煤机的截割方式 概念:采煤机截割煤壁的方法及割煤与其他工序之间的配合关系,称为截割方式。 ①单向采煤,见图示; 特点:采煤机上行时割煤,下行时装煤,往返一次只进一刀; ②双向采煤,见图示; 特点:采煤机往返一次进两刀,所以又称为穿梭采煤; 单向割煤 双向割煤 a ——上行割煤; b ——下行装煤 a ——上行割煤、移溜; b ——下行割煤、移 溜 分段单向采煤方式:也称为“半工作面”采煤方式,见图示; ( 4 )采煤机的进刀方式 概念:采煤机沿工作面全长每截割一刀,工作面煤壁就向前推进一个截深的距离。 ①推入式进刀方式:采用预先开缺口,如图所示; ②斜切式进刀方式: 留三角煤进刀方式: 割三角煤进刀方式: 优缺点及适用条件:适用于双向采煤,不需预做缺口,不需推移采煤机,但采煤机 在进刀过程中要多次往复运行翻转挡煤板,所以,较费工时。 分段单向割煤 a ——下行割煤; b ——上行装煤; c ——上行割煤; d ——下行装煤、进刀 推入式进刀方 留三角煤进刀方式 a ——推入缺口前; b ——推入缺口后 割三角煤进刀方式 ( 5 )开缺口及放震动炮 当使用单滚筒采煤机落煤时,下缺口比输送机机头稍长,一般为 3~ 5m ;上缺口还 要增加采煤机机身长加电缆架长度,一般为 8~ 10m 。使用双滚筒采煤机落煤时, 上、下缺口的长度一般都为 3~ 5m 。 预开缺口时,每次爆破的开帮进度一般为截深的 1~2 倍,当截深为 0.8~ 1.0m 时, 每次爆破的深度等于截深;当截深为 0.5~ 0.6m 时,每次爆破的深度一般等于截深 的 2 倍。 ( 6 )滚筒采煤机装煤 滚筒采煤机基本上是依靠螺旋叶片将破碎的煤装入溜槽,其装煤率约为 60%~70% 。 为了提高装煤率,在滚筒后方加挡煤板,可将装煤率提高到 90 %; 为了提高装煤率,除了从设备结构方面采取措施外,在使用中应尽量使出煤口加大 些,挡煤板与滚筒的间隙应适当; 加大牵引速度和滚筒转速都有利于提高装煤率,但是提高割煤效率与装煤效率有矛 盾时,原则上应先满足割煤效率的要求; 采煤机下行的装煤效果比上行装煤好,随着煤层倾角加大,上行装煤率下降; 双向采煤时,由于冒顶、片帮等原因产生的余煤,会影响截割工作,应借助其它辅 助方法加以清理,如人工装煤、在采煤机后方挂装煤犁或在输送机上装铲煤板等。 ( 7 )滚筒式采煤机的操作 合理掌握采煤机的牵引速度、严格掌握工作面工程质量、防止采煤机掉道、防止拉 断牵引链。 3 .普采工作面运煤 ( 1 )普采工作面输送机移置:采用液压千斤顶移置; ( 2 ) 可弯曲刮板输送机常见故障及处理办法 ①底链出槽 底链出槽的原因:刮板过稀、底链过松;输送机过度弯曲,内外链条松紧不一致, 张力不同;链子一根已断,刮板被拉斜,链子被拉出等; 做法:先把机头过渡槽上的中部槽上链送开,取出第一节中部槽,接上链;用钢丝 绳一头钩住刮板,另一头分成两股钩住上部溜槽,开正车将上部溜槽逐节下拉,直 到掉底链处为止;使底链入槽后,加中部槽接上链后,紧链试运转。 ②断链 断链的原因:链环磨损、老化;链环与刮板接口螺丝脱落;溜槽脱节,卡住连接环 等。 处理办法:把要断的上链,转到机头处更换;断下链也可用上述倒茬法处理。 ③溜槽脱节 溜槽脱节的原因:主要是连接销损坏或溜子弯曲过大引起。 处理办法:连接销损坏后,可用长螺杆临时作为销子,待检修班更换。 ④溜子不能启动 原因:可能是电气线路损坏或传动部减速器连接节的故障,但经常是由于溜子负荷 过大引起。 处理办法:除加强机电维修外,在输送机启动前,应设法减轻其负荷,并尽量避免 频繁启动。 3 . 2 普采工作面顶板管理 1 .普采工作面支护设计 ( 1 )支柱类型的选择:同炮采。 ( 2 )工作面支架形式的选择 普采工作面的支护形式分为以下几类: ①齐梁式支护 又称直线式,即悬梁端沿工作面相齐,支柱排成直线状。根据截深、梁长和柱距关 系,又可分为三种形式: 截深、顶梁长、排距均相等,如图所示。采煤机截深一般为 0.8m 和 1.0m ,并采 用相同长度顶梁,每进一刀,沿工作面全长挂一次梁,支一次柱,顶梁一般采用正 悬臂。这种方式的优点是,支架形式简单,规格质量容易掌握,工序单一,便于组 织管理。其缺点是,挂梁及支柱工作量比较集中。这种布置方式一般适用于顶板比 较稳定,煤质较软或采煤机功率较大的条件。 截深为顶梁长的一半,进两刀挂一次梁,支一次柱,如图所示。这种布置方式的特 点是,机道上方顶板悬露时间长、面积大,适用于顶板稳定,压力较小的工作面。 截深为顶梁长一半,一梁二柱,如图所示。这种布置方式适用于顶板压力较大的工 作面。 齐梁式布置 a ——截深等于梁长; b ——截深为梁长的一半,一梁一柱; c ——截深为梁长的一半,一梁二柱 ②错梁式支护 这种布置方式的截深是顶梁长度的一半,每进一刀隔一架棚挂一根梁,顶梁交错向 前。这样可使每刀悬露的顶板面积小,且能及时支护,每次挂梁数少,故追机速度 快。支柱可以直线状布置,也可成交错状。 错梁直线柱布置 顶梁交错使用正倒悬臂,但支柱成直线,如图所示。进一刀后一般 要间隔打临时柱,进第二刀后支正式柱,回临时柱。这种方式的支柱排成直线,易 于管理,放顶线支柱排列整齐,便于挡矸。但支柱工作量大,其倒悬臂伸入采空区, 顶梁易损坏。适用于顶板比较破碎的工作面。 错梁错柱布置 又称为交错柱或三角柱布置,如图所示。顶梁均为正悬臂布置,割一 刀后均间隔挂梁打柱。这种布置方式的支架工作量均匀,密度适宜,但支柱交错排 列,规格质量不易掌握;行人、运料、铺假顶等均不方便。放顶线上支柱密度小, 受力大,不利于挡矸。一般由于顶板比较稳定的工作面。 ( 3 )最小和最大控顶距的确定 ①最小控顶距的确定:应根据顶板岩石性质和工作面所需空间而定。一般包括三个 部分,即机道、人行道和材料道。 当采用单滚筒采煤机时,机道宽度一般为 1.2m ;当采用双滚筒采煤机时,机道宽 度一般在 1.4m 以上。 人行道和材料道的宽度一般等于支柱的排距。而支柱的排距与截深和支架的布置形 式有关,通常等于( 1~2 )倍的截深。 ②放顶步距的确定:与炮采相同。 错梁式布置 ( 4 )支柱密度确定:同炮采。 ( 5 )工作面端头支架 ①十字铰接顶梁支护: SJ600 型十字铰接顶梁是单体支柱工作面上、 下端头的专用 支架,适用于各类顶板,尤其适用于煤层地质构造复杂、顶板破碎、工作面上、下 出口支护困难的工作面。 布置形式: “半十”字顶梁形式,全“十”字梁形式,如图所示。 十字顶梁支护形式 ②长铰接顶梁端头支护:用 1.6m 长铰接顶梁支护工作面端头。主要优点是:架设 方便及时,开缺口后能立即铰接挂梁支护;使用该顶梁,移机头时只回撤机头前面 的一排支柱,有利于顶板维护;铰接顶梁支设不需要整体移动,轻便、工作量小。 用 1.6m 长铰接顶梁支护工作面端头,如图所示。 错梁齐柱布置平面图 长梁支护齐柱布置方式,如图所示。 端头迈步长梁支护:即采用 4 对 8 根 11# 工字钢或 Π 钢长梁支护,使端头保持 一梁三柱,交错迈步前移。 ( 7 )特种支架 切顶支柱是与单体支柱配合使用的一种特殊支护设备。 它排列在工作面放顶线一侧, 起支撑与切断顶板的作用。 ( 8 )支柱使用量计算:同炮采。 ( 9 )强制放顶 当顶板坚硬较难放落时,可采取浅孔爆破、深孔爆破或高压预注水等措施,其工艺 过程同炮采。 ( 10 )工作面布置图:与炮采基本相同,但需画上采煤机。 单体液压支柱的支设、回撤与管理同炮采。 3 . 3 普采工作面循环工作组织 1 .循环方式和作业形式 ( 1 )两班采煤,一班准备,昼夜单循环 ( 2 )两班半采煤,半班准备,昼夜单循环 ( 3 )采煤,两班准备,昼夜两个循环 ( 4 )三班采煤,边采边准。每班一循环,昼夜三循环 2 .劳动组织 ( 1 )人员配备:普采工作面的人员配备与炮采相同; ( 2 )劳动组织形式 ①专业工种追机作业; ②综合工种分段作业; ③分段接力追机作业。 3 .循环图表 某采煤工作面走向长度 700m ,倾斜长度 160m ,金属网下开采。采高 2.0m ,煤 层倾角 12 ° ~18 °,平均 15 °,煤层硬度 f=2 ,容重 1.4t/m 3 。有 0.2~ 0.6m 厚的炭质页岩伪顶。直接顶为页岩、砂页岩,厚度 1~ 3m 左右,层理与节理发育, 层间还夹有煤线和粘泥。老顶为中粒砂岩,厚 5~ 7m ,为下软上硬的复合顶板,易 下沉、破碎、离层而冒落。底板为炭质页岩。沼气相对涌出量 17m 3 /t 。为高沼 气矿井,煤尘有爆炸危险,无自然发火倾向。 采用倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法。