煤矿开采方法(三)--采煤工作面开采工艺02.ppt

任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理（2 2）悬臂梁支架）悬臂梁支架 按照支柱与梁端的排列形式可分为齐梁式和错按照支柱与梁端的排列形式可分为齐梁式和错梁式，在炮采工作面一般采用齐梁直线柱布置梁式，在炮采工作面一般采用齐梁直线柱布置,主主要采用正悬臂进行支护较多要采用正悬臂进行支护较多 。图图128 128 炮采面使用炮采面使用单体支柱和单体支柱和铰接顶梁的铰接顶梁的支架布置形支架布置形式式a-a-正悬臂齐正悬臂齐梁直线柱布梁直线柱布置；置；b-b-正悬臂错正悬臂错梁三角柱布梁三角柱布置置（3 3）架设支柱时的安全注意事项）架设支柱时的安全注意事项任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理采煤工作面架设支柱时应严格按照作业采煤工作面架设支柱时应严格按照作业规程和安全质量标准化管理规定进行作业规程和安全质量标准化管理规定进行作业。在局部冒顶的地方架设支架和刹顶时在局部冒顶的地方架设支架和刹顶时,要防要防止顶板继续冒落伤人止顶板继续冒落伤人;在设有临时支护时在设有临时支护时,要遵循先支后回原则要遵循先支后回原则,回撤临时支护时要注回撤临时支护时要注意顶板和周围人员的安全意顶板和周围人员的安全;在煤层倾角比较在煤层倾角比较大或采高比较大时大或采高比较大时,要注意搭好脚手架要注意搭好脚手架,两两人配合作业人配合作业,不能冒险单独作业。不能冒险单独作业。炮采工作面各种特种支护形式炮采工作面各种特种支护形式丛柱、密集、木垛、斜撑丛柱、密集、木垛、斜撑任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理垮落法垮落法,充填法充填法,煤柱支撑法。煤柱支撑法。最常用的是全部垮落法。最常用的是全部垮落法。任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理二、采空区处理二、采空区处理(a)工作前最小控顶距；工作前最小控顶距；(b)第一次推进后；第一次推进后；(c)最大控顶距；最大控顶距；(d)放顶后恢复到最小控放顶后恢复到最小控顶距；顶距；相邻两次放顶间隔的距相邻两次放顶间隔的距离叫离叫放顶步距：放顶步距：2 2）采空区其他处理方法）采空区其他处理方法全部充填法：全部充填法：用充填材料将采空区全部用充填材料将采空区全部充填。充填。局部充填法局部充填法缓慢下沉法缓慢下沉法二、采空区处理二、采空区处理煤柱支撑法：煤柱支撑法：采煤工作面推进了一定距离采煤工作面推进了一定距离之后，留下适当宽度的煤柱支撑顶板。之后，留下适当宽度的煤柱支撑顶板。1 1采煤工作面支护规格选择采煤工作面支护规格选择 （1 1）坑木规格的选择）坑木规格的选择 采煤工作面用的坑木主要是指木支柱、耙采煤工作面用的坑木主要是指木支柱、耙板、背材。板、背材。极薄煤层工作面采高在极薄煤层工作面采高在1.2m1.2m以下的，支柱以下的，支柱长度和直径之比一般为长度和直径之比一般为1010：1 1，直径最小应在，直径最小应在0.08m0.08m以上。以上。耙板一般长耙板一般长0.3m,0.3m,宽宽0.10.10.15m,0.15m,厚厚0.05m0.05m。任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理三、采煤工作面支护设计三、采煤工作面支护设计（2 2）单体液压支柱规格的选择）单体液压支柱规格的选择 单体液压支柱的规格单体液压支柱的规格,要根据工作面采高及其变要根据工作面采高及其变化情况选择化情况选择,其次要根据顶板的下沉量其次要根据顶板的下沉量,使支架的可使支架的可缩量与顶板下沉量相适应。缩量与顶板下沉量相适应。单体液压支柱的最大、最小高度可用下式计算：单体液压支柱的最大、最小高度可用下式计算：L L大大M M大大-b-b；L L小小M M小小-S-S-b-b-。L L大大、L L小小支柱的最大、最小高度支柱的最大、最小高度,mm,mm；M M大大、M M小小工作面最大、最小采高工作面最大、最小采高,mm;,mm;b b顶梁厚度顶梁厚度,mm,mm；S S顶板在最大控顶距处的下沉量顶板在最大控顶距处的下沉量,mm,mm；活柱最小安全回柱行程活柱最小安全回柱行程,一般取一般取50mm50mm；任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理三、采煤工作面支护设计三、采煤工作面支护设计 2 2采煤工作面支架的支护密度采煤工作面支架的支护密度 确定采煤工作面的支护密度就是确定工作面支确定采煤工作面的支护密度就是确定工作面支柱的排距和柱距。柱的排距和柱距。排距要根据工作面通风、行人、采煤机以及运排距要根据工作面通风、行人、采煤机以及运输机的宽度来确定（也就是确定顶梁的长度）。输机的宽度来确定（也就是确定顶梁的长度）。柱距是工作面支护密度的关键，它主要取决于柱距是工作面支护密度的关键，它主要取决于顶板压力和支柱的最大工作阻力。当支柱型号确定顶板压力和支柱的最大工作阻力。当支柱型号确定后，其最大工作阻力在厂家提供的技术资料或国家后，其最大工作阻力在厂家提供的技术资料或国家产品质量标准中都可以查阅到。产品质量标准中都可以查阅到。顶板压力的大小，通常用顶板压力的大小，通常用支护强度支护强度来表示，也来表示，也就是指单位面积（就是指单位面积（m m2 2）所需的支撑力。）所需的支撑力。任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理三、采煤工作面支护设计三、采煤工作面支护设计 支护强度的确定方法：支护强度的确定方法：（1 1）统计分析法。）统计分析法。利用本矿井临近煤层工作面的矿压观测利用本矿井临近煤层工作面的矿压观测资料来确定支护强度。资料来确定支护强度。这是目前确定支护强度最有效的办法，这是目前确定支护强度最有效的办法，矿井应尽量获得这种资料，把工作面支护设矿井应尽量获得这种资料，把工作面支护设计建立在可靠的基础上。计建立在可靠的基础上。任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理三、采煤工作面支护设计三、采煤工作面支护设计 支护强度的确定方法：支护强度的确定方法：（2 2）标准定额法。）标准定额法。根据本矿井煤层顶板岩层分类，即确定根据本矿井煤层顶板岩层分类，即确定直接顶板属于哪一级。再通过查表来确定工直接顶板属于哪一级。再通过查表来确定工作面的最低支护强度。作面的最低支护强度。这种方法对于缓倾煤层工作面支护设计这种方法对于缓倾煤层工作面支护设计比较可靠。比较可靠。任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理三、采煤工作面支护设计三、采煤工作面支护设计 支护强度的确定方法：支护强度的确定方法：（3 3）估算法。）估算法。就是根据采煤工作面开采高度来估算工作面的就是根据采煤工作面开采高度来估算工作面的支护强度。支护强度。这是目前在没有矿压观测资料的情况下用来确这是目前在没有矿压观测资料的情况下用来确定支护强度常用的办法。定支护强度常用的办法。其估算公式如下：其估算公式如下：q=(4q=(48)hm(KN/m8)hm(KN/m2 2)（1T=9.81T=9.810103 3KNKN）式中式中qq支护强度，支护强度，KN/mKN/m2 2；hmhm工作面采高工作面采高,m,m；顶板岩石容重，顶板岩石容重，T/mT/m3 3;(4 (48)8)为计算顶板垮落高度的倍数，根据为计算顶板垮落高度的倍数，根据基本顶来压强度确定，周期来压不明显取小值。基本顶来压强度确定，周期来压不明显取小值。任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理三、采煤工作面支护设计三、采煤工作面支护设计 （3 3）估算法（续）。）估算法（续）。柱距的确定：柱距的确定：式中式中bb支柱柱距；支柱柱距；h hm m工作面采高；工作面采高；pp工作面所需支护阻力，工作面所需支护阻力，KN/mKN/m2 2;q q支护强度支护强度 n n1 1、n n2 2最大、最小控顶距时支柱的排距；最大、最小控顶距时支柱的排距；R R1 1、R R2 2最大、最小控顶距；最大、最小控顶距；kk支柱的安全系数单体液压支柱取支柱的安全系数单体液压支柱取1.21.21.31.3，木支柱取，木支柱取1.51.5；任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理三、采煤工作面支护设计三、采煤工作面支护设计 例谋矿开采煤层倾角为例谋矿开采煤层倾角为222257,57,煤层采高煤层采高1.6m1.6m1.8m1.8m，平均，平均1.7m,1.7m,采用走向长壁采煤法，工采用走向长壁采煤法，工作面采用单体液压支柱配绞接项梁支护作面采用单体液压支柱配绞接项梁支护,全部垮落全部垮落法控制顶板。法控制顶板。工作面支护选型工作面支护选型 采用采用DW18-300/100XDW18-300/100X（1800103518001035）外注式单体）外注式单体液压支柱配液压支柱配HDJA-1200HDJA-1200金属顶梁支护顶板金属顶梁支护顶板,“,“三三四四”排控顶排控顶,排距为排距为1200mm,1200mm,柱距为柱距为800mm800mm，最大控顶，最大控顶距距5.0m,5.0m,最小控顶距最小控顶距3.8m3.8m。全部垮落法控制顶板。全部垮落法控制顶板。1 1、目前矿井还没有煤层开采的矿压观测资料，、目前矿井还没有煤层开采的矿压观测资料，工作面支护强度计算现在按工作面支护强度计算现在按6 6倍采高顶板自重计算倍采高顶板自重计算支架支撑力支架支撑力,该矿大三煤层的采高取该矿大三煤层的采高取1.7m,1.7m,经计算采经计算采煤工作面支护强度为煤工作面支护强度为240kN/m240kN/m2 2。任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理三、采煤工作面支护设计三、采煤工作面支护设计 P=Nhm9.810P=Nhm9.8103 3 式中：式中：PP支架支护强度，支架支护强度，kN/mkN/m2 2；NN支架荷载相当于采高倍数支架荷载相当于采高倍数,取取N=6N=6；hmhm煤层平均采高煤层平均采高,m,m；顶板岩石平均容重顶板岩石平均容重,取取2.4t/m2.4t/m3 3；P=61.72.49.810P=61.72.49.8103 3240kN/m240kN/m2 2 2 2、单体液压支柱承载能力、单体液压支柱承载能力300kN/300kN/根，支柱承根，支柱承载不均匀系数取载不均匀系数取0.850.85，支柱实际承载能力，支柱实际承载能力P P按下按下式计算：式计算：W=300W=3000.85=255kN/0.85=255kN/根根3 3、工作面支护密度、工作面支护密度 PW=240255PW=2402550.940.94根根/m/m2 2 式中：式中：支柱密度，根支柱密度，根/m/m2 2；W W支护强度，支护强度，kN/mkN/m2 2；P P支柱实际承载能力，支柱实际承载能力，kNkN/根；根；4 4、顶梁长为、顶梁长为1.2m,1.2m,即排距为即排距为1.2m1.2m，则柱距为：，则柱距为：R=1/L=1/R=1/L=1/（1.20.941.20.94）=0.89m=0.89m 式中：式中：RR柱距，柱距，m m；L L排距，排距，m m；根据计算根据计算,支柱排距为支柱排距为1.2m,1.2m,柱距柱距0.8m0.8m；在开；在开采过程中采过程中,要根据工作面实际矿压观测资料要根据工作面实际矿压观测资料,适当适当调整支柱柱距。调整支柱柱距。5 5、工作面支柱数量的确定、工作面支柱数量的确定 采煤工作面长为采煤工作面长为100m,100m,倾斜长壁采煤法倾斜长壁采煤法,排距排距为为1.2m,1.2m,柱距为柱距为0.8m,0.8m,最大控顶距最大控顶距5.0m,5.0m,最小控顶最小控顶距距3.8m,3.8m,由此计算矿井采煤工作面需要支柱由此计算矿井采煤工作面需要支柱600600根。根。任务二任务二 炮采工作面支护和采空区处理炮采工作面支护和采空区处理根据采煤工作面的开采范围条件根据采煤工作面的开采范围条件,分析是分析是否采用爆破开采。如采用爆破开采否采用爆破开采。如采用爆破开采,根据开采根据开采工艺设计要求工艺设计要求,进行采煤工作面支护设备选型进行采煤工作面支护设备选型,确定工作面支护阻力确定工作面支护阻力,计算确定工作面支护规计算确定工作面支护规格。格。制定工作面支护质量管理措施和安全放顶制定工作面支护质量管理措施和安全放顶的注意事项。确定采煤工作面的最大控顶距的注意事项。确定采煤工作面的最大控顶距与最小控顶距。与最小控顶距。小小结结课题二课题二 普通机械化采煤工艺普通机械化采煤工艺知识要点知识要点技能目标技能目标普采工作面开采工艺过程普采工作面开采工艺过程熟悉采煤机的割煤方式熟悉采煤机的割煤方式熟悉采煤机的操作注意事项熟悉采煤机的操作注意事项普采工作面设备选型普采工作面设备选型普采工作面支护方式的选择普采工作面支护方式的选择根据不同条件选择合理的采煤机进刀方式根据不同条件选择合理的采煤机进刀方式能进行普采工作面端头支护方式的选择能进行普采工作面端头支护方式的选择普普采采工工艺艺方方式式用用机机械械化化方方法法破破煤煤、装装煤煤、刮刮板板输输送送机机运运煤煤和和单单体体支支柱柱支支护护顶顶板板的的采采煤煤工艺。工艺。我国主要采用滚筒采煤机破煤我国主要采用滚筒采煤机破煤课题二课题二 普通机械化采煤工艺普通机械化采煤工艺滚筒采煤机滚筒采煤机天府一矿刨煤机工作面天府一矿刨煤机工作面刨煤机中国矿产设备刨煤机中国矿产设备可弯曲刮板输送机可弯曲刮板输送机课题二课题二 普通机械化采煤工艺普通机械化采煤工艺一、普通机械化采煤工艺过程一、普通机械化采煤工艺过程采煤机进刀采煤机进刀割煤割煤挂梁挂梁推移输送推移输送机机支柱支柱回柱放回柱放顶等项工序。顶等项工序。某某矿矿普普采采面面主主要要设设备备序序号号设设 备备 名名 称称 型型 号号数量数量1 1 采煤机采煤机 MDYMDY1501501 12 2 输送机输送机SGBSGB6306301501501 13 3 乳化液泵乳化液泵 XRBXRB2B2B1 14 4 输送机移置器输送机移置器YQYQ1000C1000C25255 5 水煤电钻水煤电钻 MZMZ1.21.22 26 6 水泵水泵PBPB12012045451 17 7 绞车绞车JDJD11.411.42 28 8 单体液压支柱单体液压支柱 DW22DW22300300100010009 9 铰接顶梁铰接顶梁 HDJAHDJA1000100010001000课题二课题二 普通机械化采煤工艺普通机械化采煤工艺1 1采煤机的截割方式采煤机的截割方式 (1)(1)单向采煤单向采煤 单向采煤的特点是采煤机上行时割煤单向采煤的特点是采煤机上行时割煤,下行时装煤下行时装煤,往返一次只往返一次只进一刀。进一刀。(2)(2)双向采煤双向采煤 双向采煤的特点是采煤机往返一次进两双向采煤的特点是采煤机往返一次进两刀刀,所以又称为穿梭采煤。所以又称为穿梭采煤。2 2双双滚滚筒筒采采煤煤机机的的进进刀刀方式方式 课题二课题二 普通机械化采煤工艺普通机械化采煤工艺二、采煤机落煤与装煤二、采煤机落煤与装煤采煤机进刀方式推入式进刀斜切式进刀割三角煤斜切进刀留三角煤斜切进刀