矿山压力来源: (一)自重应力 (二)构造应力 (三)膨胀应力
在矿山压力作用下,围岩和支架所表现出来的力学宏观现象,如围岩变形,离层,破坏和冒落,支架受力变化和折损,煤(岩)突出,充填物产生压缩和地面塌陷等,称为矿山压力显现,简称矿压显现。
采煤工作面矿压显现的主要形式:
工作面顶板下沉、支架变形与折损、顶板破碎或大面积冒落、煤壁片帮、支柱插入底板、底板膨胀鼓起等。
顶板分类
伪顶:位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层,厚度一般0.3~0.5m以下;
直接顶:位于伪顶或直接位于煤层之上,具有一定稳定性,随移架或回柱放顶后能自行垮落的岩层;
基本顶:位于直接顶或煤层之上,厚而坚硬难垮落的岩层。
采煤工作面自切眼推进一段距离后,直接顶悬露达到一定跨度,就要对采空区顶板进行初次放顶,使直接顶垮落下来,这一过程称作直接顶的初次垮落。
随着采煤工作面的推进,基本顶“稳定-失稳-再稳定”现象,将周而复始地出现,使采煤工作面矿山压力周期性明显增大,这种基本顶的周期性破断失稳对工作面产生的周期性的来压显现,称为基本顶的周期来压。
基本顶两次周期来压间隔时间称为来压周期。
在来压周期内采煤工作面推进的距离称为周期来压步距。
根据岩层移动特征,可将煤层的上覆岩层分为冒落带、裂缝带、弯曲下沉带。
第六章 缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法采煤系统
一、按采区开采方式,分为上山采(盘)区准 备与下山采(盘)区准备
二、按采区上(下)山的布置位置,分为单翼采区、双翼采区和跨多上山采区准备 三、按煤层群开采时的联系方式,分为单层准备和联合准备
区段平巷布置方式:
1、双巷布置:上区段机巷与下区段风巷统一布置 双巷同时一次掘出,轨巷超前 双巷布置的优点: 1)掘进通风容易;
2)安全好 — 进出掘进面有两个出口,对回采也有避灾出口; 3)可超前勘探煤层变化,利于为机巷定向; 4)泄水方便;
5)易送物料到机巷(安装维修); 6)为上、下采面及时接替创造条件 。 双巷布置缺点:
1)下区段风巷受采动影响,维护时间长且困难; 2)若设备放在下区段风巷内,需重新移置电路和 油管等。
3)损失区段煤柱
2、单巷布置 设备在机巷,要求机巷大断面。
区段护巷方式: 1. 留煤柱护巷 2. 沿空留巷 3. 沿空掘巷
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采区上部车场形式
(一)采区上部平车场
顺向平车场—车辆进入储车线方向与提车线方向一致 优点:车辆运行顺利,调车方便
缺点:巷道端面大,易出现跑车现象
适用条件:运输量大,绞车房位置受限制时,采用顺向平车场 逆向平车场—车辆进入储车线方向与提车线方向相反 优点:不会跑车,操作安全性好。 缺点:调车时间长,通过能力小。 适用条件:绞车房位置与车场变坡点之间距离较大,另有采区回风石门与煤层阶段回风大巷相联系 。
(二)采区上部甩车场 (三)转盘车场
采区中部车场形式 (一)绕道式中部车场 (二)平巷式中部车场 (三)石门式中部车场
采区下部车场形式
按装车地点不同,采区下部车场可分为: 大巷装车式; 石门装车式; 绕道装车式。
按轨道上山的绕道位置不同,可分为: 顶板绕道式; 底板绕道式。
第七章 倾斜长壁采煤
倾斜长壁采煤法:回采工作面沿煤层走向布置,沿倾斜(仰斜或俯斜)推进采煤。
倾斜长壁采煤法按工作面推进方向分类:
1)仰斜开采 — 采面沿倾斜从下向上推进采煤。
特点:仰斜开采时,水可以自动流向采空区。工作面无积水,劳动条件好,机械设备不易受潮,装煤效果好。当煤层倾角小于 10°左右时,采煤机及输送机工作稳定性尚好。如倾角较大,采煤机在自重影响下,截煤时偏离煤壁减少了截深;输送机也会因采下的煤滚向溜槽下侧,易造成断链事故。
2)俯斜开采 — 采面沿倾斜自上向下推进采煤。
特点:在俯斜开采时,随着煤层倾角的加大采煤机和输送机的事故也会增加,装煤率降低。由于采煤机的重心偏向滚筒,俯斜开采将加剧机组的不稳定,易出现机组掉道或断牵引链的事故,并且采煤机机身两侧导向装置磨损严重。
倾斜长壁采煤法的优点:
(1)巷道布置简单,巷道掘进和维护费用低,准备时间短、投产快。 (2)运输系统简单,占用设备少,运输费用低。
(3)由于倾斜长壁采煤法工作面的回采巷道可以沿煤层掘进,有能够保持固定方向,可保持采煤工作面的长度不变,给工作面创造了优良的开采技术条件,有利于综合机械化采煤。 (4)通风线路短,通风构筑物少,漏风少,通风效果好。 (5)对地质条件的适应性较强。
(6)技术经济效果好,工作面单产、巷道掘进率、煤炭采出率、劳动生产率和吨煤成本等指标,都比走向长壁采煤法有明显的提高和改善。
倾斜长壁采煤法存在的问题:
长距离的倾斜巷道,使得掘进、辅助运输和行人比较困难;现有的采煤工作面设备都是按走向长壁工作面的开采条件设计和制造的,不能完全适应倾斜长壁工作面的生产要求;每2~4个分带布置一个煤仓与大巷联系,大巷装车点较多,特别是当同时开采的工作面数目较多时,相邻分带之间的大巷运输干扰较大;有时还存在着污风下行的问题。
倾斜长壁采煤法的适用条件:
1)倾斜长壁采煤法一般应用于煤层倾角小于12o的煤层。煤层倾角越小越有利。
2)当对采煤工作面设备采取较有效的技术措施之后,倾斜长壁采煤法可适用在12o~17o的煤层。
3)对于倾斜或斜交断层比较发育的煤层,在能大致划分成比较规则的带区情况下,可采用倾斜长壁采煤法或伪斜长壁采煤法。
4)对于不同开采深度、顶底板岩石性质极其稳定性、矿井瓦斯涌出量和矿井涌水量小的条件,均可采用倾斜长壁采煤法。
第八章 长壁采煤法采煤工艺
三种工艺:
爆破采煤工艺,简称“炮采”,其特点是爆破落煤,爆破及人工装煤,机械化运煤,用单体支柱支护工作空间顶板。
普通机械化采煤,简称“普采”,其特点是用采煤机同时完成落煤和装煤工序,而运煤、顶板支护和采空区处理与炮采工艺基本相同。 综合机械化采煤工艺,简称“综采”,即破、装、运、支、处五个生产工序全部实现机械化,因此综采是目前最先进的采煤工艺。
炮采常用炮眼布置有以下三种:
单排眼:一般用于薄煤层或煤质软、节理发育的煤层。
双排眼:有对眼、三花眼和三角眼等;一般用于采高较小的中厚煤层。 三排眼(五花眼):用于煤质坚硬或采高较大的中厚煤层。
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常采用三、四排或三、五排控顶。
炮采工作面各种特种支护形式:丛柱、密集支柱、木垛、斜撑支柱。
放顶步距:相邻两次放顶间隔的距离
放顶步距等于最大控顶距与最小控顶距之差。
爆破落煤技术要求:
保证规定进度、工作面平直、不留顶煤和底煤,不破坏顶板,不崩倒支柱和不崩翻工作面输送机,崩落煤炭高度和块度适中,尽量降低电雷管和炸药消耗。
爆破的安全技术措施
1)装药使用与矿井瓦斯等级相适应的矿用许可炸药,合格的煤矿施用毫秒雷管,1~5段总延期量不超过130ms。
2)爆破:炮眼间采用串联,爆前要检查爆破网路的导通情况,一个工作面只能同时使用一台发爆器。
3)通风管理。工作面要有足够的风量,设好防尘水管,放炮前后都要洒水降尘。 4)顶板控制。放炮前,支柱必须保质保量支设好。 5)不同厂家、不同发火参数的毫秒雷管不得混用。
滚筒的位置和旋转方向:前顶后底,前顺后逆。
采煤机的割煤方式
1.、双向割煤、往返一刀
2、“∞ ”字形割煤、往返一刀 3、单向割煤、往返一刀 4、双向割煤 ,往返两刀
采煤机的进刀方式 1、直接推入进刀 2、滚筒转入法进刀 3、中部斜切进刀
4、端部斜切割三角煤进刀 5、端部斜切留三角煤进刀。
普采工作面单体支架 (一)支架布置方式
1、齐梁直线柱布置 全正悬臂 2、错梁直线柱布置 正倒悬臂相间
(二)普采工作面端头支护
双钩、双楔铰接梁支护 迈步走向抬棚支护 基本支架加迈步走向抬棚支护
综采面液压支架的移架方式