煤矿综合机械化采煤工艺研究.pdf

2 0 1 4年第 2期 童 鹾蕉 舛技 2 7 煤矿综合机械化采煤工艺研究 贾金虎 山西汾 西矿 业集团中兴煤 业， 山西 交城0 3 0 5 0 0 摘要随 着工业 自动化技 术的迅速发展 ， 在煤矿 中， 机 电自动化的应 用范围不断扩 大， 对于现代矿 井建设 来说 ， 综合机械 化 采煤技术对改造小煤窑、 小煤矿提供 了技术 支持 ， 提高 了开采技 术水平， 保证 的采 出率。本文主要针对煤矿 综合机械化采 煤工 艺进行研 究与分析。 关键词煤矿综合机械 化 井下开采液压 支护 中图分类号T D 8 2 3 ． 9 7 文献标 识码 C d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ． 2 0 1 4 ． 0 2 ． 1 3 Co a l M i ne Co mpr e he ns i ve M e c h a ni z e d M i ning Te c h no l o g y St ud y J i a J i n - h u S h a n x i F e n X i C o a l M i n i n g G r o u p Z h o n g x i n g C o a l I n d u s t r y ， S h a n x i J i a o c h e n g 0 3 0 5 0 0 Ab s t r a c t W i t h t h e r a p i d d e v e l o p me n t o f i n d u s t r i al a u t o ma t i o n t e c h n o l o g y i n c o a l mi n e me c h a n i c a l a n d e l e c t r i c a l a u t o ma t i o n a p p l i c a t i o n s c o p e e x p a n d s u n c e a s i n g l y，f o r t h e mo d e r n mi n e c o n s t r u c t i o n，t h e c o mp r e h e n s i v e me c h a n i z e d c o a l mi n i n g t e c h n o l o gy t o p r o v i d e t h e t e c h n i c a l s u p p o f o r t r a n s f o r ma t i o n s ma l l mi n e s ，t h e s ma l l c o al mi n e，i mp r o v e t h e l e v e l o f t h e mi n i n g t e c h n o l o gy ，t o e n s u r e p r o d u c t i o n r a t e ． T h i s p a p e r r e s e a r c h e d a n d a n a l y z e d i n v i e w o f t h e c o mp r e h e n s i v e me c h a n i z e d c o a l mi n i n g t e c h n o l o gy ． Ke y wo r d s c o a l mi n e c o mp r e h e n s i v e me c h a n i z a t i o n u n d e r g r o u n d mi n i n g h y d r a u l i c s u p p o r t 煤矿综 合 机械 化开 采在 高强 度 、 大 功 率机 械设 备的应用中， 提高了单产效率， 保障了矿井建设 以及 安全开采。本文主要针对综合配套设备以及采煤工 艺进行简单的分析， 对我国煤矿生产中经常采用的 几种采煤方法进行简单介绍。 1 综采主要配套设备 1 ． 1 采 煤机 在采煤工作面， 主要包含刨煤机和滚筒式采煤 机两种落煤机械 。在我 国 比较常见 的是能够 调高 的 双滚筒采煤机 ， 其动作与结构原理和普采工作面采 煤机是类似的， 不同的是在生产能力及功率等技术 参数方面， 要比普采工作面的采煤机大很多。 1 ． 2输 送机 综合开采面要求输送机的铺设长度长、 运输能 力大 、 结构强度高， 因此采用可弯曲刮板输送机， 该 输送机不但是 运煤 机械 ， 同时也 是移 动液 压 支架 的 支点和采煤机运行的导轨。 1 ． 3 液 压 支架 综采面所 采用 的液 压 支架 为 自动式 液 压支 架 ， 通过高压液体 的施 加顶力 ， 对 顶板进行 支护 、 推 移输 送机、 前移支架及采空区处理等工序。此外， 还有专 用 的锚 固支架 ， 作用是 防止机 尾及机 头的滑 动 ， 主要 用于下出口、 工作面 、 机尾机头端头的液压支架中。 1 ． 4转载机 转载机一 端与 工作 面输 送 机连 接 ， 一端 与 带式 输送机连接 ， 安装在工作面下 出口部位 ， 成为桥式刮 板输送机 ， 将工作 面采 出的煤 ， 从 巷道底 板抬 升转运 到 带式输送机 ， 随着 工作面 的推进 ， 转 载机通 过推进 装 置也 向前推进 。 1 ． 5 带式输送机 在区段运输巷 中， 可伸缩带式输送机是重要的 设备之一 。随着 工作 面 的推 进 ， 输 送机 的长度 可 以 由贮带装置进行缩短或伸长的调节。一般可伸缩式 输送机能够贮存 5 0 m至 l O O m的贮带， 满足工作面推 进 2 5 m至 5 0 m距离 。 2 液压支架组成 收稿 日期2 0 1 3 0 9 2 9 作者简介贾 金虎 1 9 8 l 一 ， 男， 山 西 I{ 人， 中 共 党员， 大 专学 历。 目前 ， 应用的液压支架有很多种 ， 但是其基本构 28 五堪燕 科技 2 0 1 4 年 第 2 期 成是 相 同的 ， 都 包含 支柱 、 底座 、 顶梁 、 千 斤顶 、 液压 阀及挡矸装置等， 液压支架系统的工作原理如图 1 所示。根据各组成部分的功能区别， 可 以将其划分 为 四个部分 。 1一立柱； 2一安全 阀； 3一液控单 向阀； 4一换 向阀 图 1 液压 支架系统原理 图 2 。 1 承载部 分 顶梁主要承 受 的是来 自顶板 的压 力 ， 和煤 层 是 直接接触的， 并将承载力通过立柱传递到底座， 因此 该部分主要包含立柱 、 顶梁、 底座以及掩护梁等。顶 梁的前端应该最大限度的靠近煤壁， 与顶板加大接 触面。顶梁通常由多个区段构成 ， 可以做成伸缩部 分 ， 前 段为前 探梁 。掩护 梁 的 主要 功 能 是为 了阻 挡 采煤空间 冒落的矸石 ， 其 上部 和顶 梁相互 铰接 ， 下 部 与底座铰接。底座和底板直接接触承受立柱传递下 来 的全部荷 载 。底 座 的主要 功 能包 含 为掩 护梁 、 立 柱 提供连接点 ， 此外 ， 各种 推移千 斤顶也要 安装在 底 座上 。在底 座 与顶 粱 之 间 ， 立 柱是 主要 承 载 部 件 。 所以 ， 必须保证 立柱要有 足够 的支撑力 ， 根 据支架 的 型号来确定支柱 的数量 ， 一般 为 2至 6根 ， 其工 作原 理及结构和千斤顶类似 。 2 ． 2 液压千斤顶 液压千斤顶的主要 作用是调整支架方 向、 控制输 送机及液压支架的移动、 控制前梁的起落。所以必须 保证液压千斤顶要有足够的定型 、 张度 、 拉力及推力。 2． 3 液 压 阀 包含操纵阀与控制 阀， 操作阀将来 自泵站的高 压液体分配到液压缸内， 同时， 将液压缸排出的液体 回流到油箱 ， 完成立柱、 千斤顶 的伸缩动作 ； 对千斤 顶及立柱的伸缩主要 由控制阀来控制 ， 保证其在工 作时具备一定的阻力。 2 ． 4 辅 助装 置 除上述 部件 以外的其 它液压支 架部件 全部成 为 辅助装置 ， 包含护帮、 复位 、 挡矸 、 防倒滑等设施。 3 综合机械化采煤工艺 随着装机功率与综采设备 性能的提升 ， 当前的综 采机械化工艺在采煤范围及工作面长度方面都有了很 大的变化 ， 现有长壁综采工艺根据设备能力 ， 不断增加 推进的长度和工作 面的长度。此外 ， 在短 工作 面中采 用短壁综合机械化采煤工艺 的应用也逐渐增多 。 3 ． 1 长壁 综合机 械 化开 采 通 常 ， 综采工作 面长度 的增加 ， 主 要通过 增加采 煤切割一 J 的煤量实现， 也可 以降低工作面斜切及 端 头作业 时所耗 费 的时 间 ， 能够有 效 的提 高煤 的产 量。一般通过 l 二 作面 日产量最多或成本最低来确定 工作面的长度， 长度的增加也减少了工作面搬家的 次数。回采 巷道 的支护 、 掘进 、 输送机 铺设 长度及 采 场的地质特点决定了工作面的长度。为了提高每刀 的产量 ， 可以 通过增加采煤机截深 、 缩小采煤机切割 牵引速度 、 减少端头作业 辅助工 序等方 法来实 现 ， 保 证割煤 速度与 支护 速度 的 匹配 ， 从 根 本 上提 高工 作 面的效率和产量。 3 ． 2短壁 综合 机械 化 开采 该 开 采方 法 在 顶 板 支 护 、 巷 道 布 置 、 运 输 、 通 风 等方 面与 长壁 综 采 体 系类 似 。首 先 ， 工 作 面 长 度 在 3 0～8 0 m 之 间 ； 其 次 ， 双滚 筒 采 煤 机 工 作 面 采用 单 向割 煤 、 中部 斜 切进 刀方 式 ， 单滚 筒 采 煤 机 工作面采用 自开切 口往返切割一刀； 第三 ， 单机头 刮板 输 送 机 采 用 直 角 拐 弯 、 侧 卸 、 端 卸 布 置 等 方 式 ； 第四 ， 采煤工作面 中的机 械设 备轻巧 ， 设 备的 搬 家 与安装 速 度 较 快 。该 采 煤 工 艺在 应 用 时 ， 要 满 足 回采 巷道 机械 化 掘进速 度 快 和 工 作 面上 下 端 头 作业 速度 快 的特 点 。 3 ． 3 液压 支架放顶煤 开采 在 开 采时 ， 如 果煤 层 的厚 度 比较 大 ， 在 开 采 推 进 过程 中 ， 开 采 距 离 不 能 过 大 ， 要 在 一 定 距 离 后 ， 将支架上方 的顶煤放落， 由输送机送 出， 这种方法 称 之 为放 顶煤 采煤 。该采 煤 方 法首 先 是 沿着 煤 层 底 板 工作 面 开采 ， 利 用 矿 山压 力 以 及 人 工 方 法 将 工作面上方的顶煤压破碎 ， 采煤面推进 的同时 ， 工 作 面后 方 ， 顶 煤 自动 垮 落 到 输 送 机 ， 运 送 出 工 作 面 。通 常 ， 厚 煤层 的厚 度 在 6 m至 1 2 m 之 间 ， 最 厚 煤 层 可 以达 到 2 0 m。 在开采 中， 工作面 内的采煤机首 先要进行割煤 和 移煤 ， 输送 机 自动 向前推 移 ， 进 行一 定 时间 的推进 以 后 ， 停止割煤， 将支架顶部的放煤窗口打开， 进行放顶 煤作业。连续放顶煤直到矸石出现后停止， 反复操作 直到顶煤全部放完， 这个过程被称为一次放煤。完成 以后， 开采工作面继续向前推移进行普采。 1 放顶煤液压支架的特点。由于放顶煤液压支 2 0 1 4年第 2期 膏崩蒺 舛技 2 9 架有 自身的特点 ， 其功能方面与一般支架相 同， 不同的 是还具备放顶煤的功能 。因此在支架的要求方面也多 了一些要求 ， 其后部的空间要求比较大， 方便后位铺设 输送机 以及放顶煤作业的实施。在设 备应用方面 ， 我 国自行研制的双输送机开天窗四连杆铰接液压支架 的 应用 ， 效果与支撑掩护式液压支架相同， 不同的是在掩 护梁部位增加了放煤结构， 这部分主要构成包含开关 装置 、 控制系统 、 二次破碎设备及输送机等 。 2 放顶煤方法 。在放顶煤 开采方式 的选择上 ， 主要根据煤层 与 围岩 的存在 方式 来定 ， 一 般包 含一 次采全厚 、 分层放顶煤 、 开 采顶分层及 开采 中分层等 开采方法 。常用的主要是 开采顶分层 及一 次采全厚 两种采煤方式。 ①开采顶分层方式。在开采前 ， 沿着煤层顶板 ， 将普通采煤工作面布置好 ， 开采过程中， 沿着工作面 底板将金属隔层布置好。分层工作面推进一段距离 以后 ， 在煤层 底板 位 置布 置放 顶煤 工作 面 。与普采 工作面 同步前进 ， 如图 2所示。这种开采方式放顶煤 中混入大量 的 杂质 ， 对 煤 的质 量产 生影 响 。而 在开 采效率方面该方法有效的提高了开采率， 在危险的 煤层或是瓦斯 含量 高 的煤层 ， 有效 的起 到 保护 的作 用 。该开采方式 的劣势 在 于需 要 消耗 一定 的材料 ， 而且在开采前要进行准备工作， 而且顶煤放落时也 受一次破碎作用的影响。该方法适合于煤层厚且比 较破碎的煤层 。 图 2 开采顶分层方 法示意 图 ②一次采全厚 方法 。该方 法是将沿 着煤层 底板 布置放顶煤工作面， 开采面推进一段距离以后 ， 开始 进行放顶煤作业。这种开采方法主要的优势在于前 期准备工作少， 缺点是杂质混入量大， 影 响煤 的质 量 。一般在厚度为 6 m至 1 2 m 的煤 层 比较适 用。该 方式主要的优势在于产量比较高、 操作方法简单 、 准 备工作少 、 开采成本低 、 适应煤层厚度变化的能力比 较强 。但是 由于煤 质 及采 出率 都会 受 到影 响 ， 而且 也 比较容 易引 起井 下 火灾 。通 常在 瓦 斯含 量低 、 且 没有 自燃危险 的倾斜煤层应用 比较多 。 4 结语 随着我国煤矿开采逐渐走 向机械化 、 规模化和 集约化， 在矿井建设中， 煤矿企业必须重视对高产高 效 的加强 ， 可持 续 的进行 发 展 。综合 机 械化 采煤 工 艺推动了现代采煤朝着高产高效的方向发展， 是煤 矿企业获得 良好的社会效益和经济效益的重要途 径 ， 因此值得推广。 【 参考文献】 [ 1 ] 静玉涛． 浅议对新世纪煤矿采煤工艺的选择[ J ] ． 中 小企业 管理与科技 ， 2 0 1 1 1 2 ． [ 2 ] 刘中海， 李岩松， 王启佳． 综采成套设备的配套原则 分析[ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 1 2 8 ． [ 3 ] 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