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1、薄煤层开采新技术薄煤层开采新技术XXX学院XXX第一节第一节 我国薄煤层开采现状我国薄煤层开采现状一、我国薄煤层开采现状一、我国薄煤层开采现状我我国国的的煤煤炭炭资资源源丰丰富富，储储存存量量大大，且且赋赋存存多多样样化化，根根据据我我国国煤煤层层厚厚度度划划分分，厚厚度度0.80.81.3m1.3m属属于于薄薄煤煤层层，小小于于0.8m0.8m属属于于极极薄薄煤煤层层。我我国国煤煤炭炭储储量量中中薄薄煤煤层层的的可可采采储储量量约约为为6060多多亿亿，约约占占全全国国煤煤炭炭总总储储量量的的18%18%。然然而而据据19961996年年统统计计，我我国国薄薄煤煤层层的的产产量量只只占占全全
2、国国煤煤炭炭总总产产量量的的7.32%7.32%，而而且且这这个个比比例例还还在在呈呈逐逐步步下下降降的的趋势。趋势。我我国国薄薄煤煤层层的的开开采采经经历历了了几几个个发发展展阶阶段段。2020世世纪纪5050年年代代薄薄煤煤层层开开采采主主要要使使用用炮炮采采工工艺艺。6060年年代代开开始始使使用用深深截截煤煤机机掏掏槽槽，爆爆破破落落煤煤；7070年年代代薄薄煤煤层层机机组组得得到到较较大大发发展展，分分别别研研制制出出不不同同类类型型的的刨刨煤煤机机，包包括括钢钢丝丝绳绳牵牵引引刨刨煤煤机、全液压驱动刨煤机和刮斗刨煤机等。机、全液压驱动刨煤机和刮斗刨煤机等。目前，我国薄煤层开采的机械
3、化程度还比较目前，我国薄煤层开采的机械化程度还比较低，大多还是采用炮采，产量低、事故多、低，大多还是采用炮采，产量低、事故多、工人的工作环境恶劣。薄煤层采煤机作为薄工人的工作环境恶劣。薄煤层采煤机作为薄煤层开采机械，由于受其本身结构的限制，煤层开采机械，由于受其本身结构的限制，0.80.8已是其开采下限，而且维修、操作不便，已是其开采下限，而且维修、操作不便，工人需在极低的工作面条件下跟机作业。工人需在极低的工作面条件下跟机作业。19741974年研制成功年研制成功BM-100BM-100型薄煤层滚筒采煤机。型薄煤层滚筒采煤机。在在2020世纪世纪80809090年代，我国曾研制了多种型年代，
4、我国曾研制了多种型号的刨煤机（包括滑行刨煤机和拖钩刨煤机）号的刨煤机（包括滑行刨煤机和拖钩刨煤机），以解决薄煤层的开采问题，并在一些局矿，以解决薄煤层的开采问题，并在一些局矿的使用中取得了不俗的成绩。的使用中取得了不俗的成绩。9090年年代代，天天府府矿矿务务局局和和徐徐州州矿矿务务局局，分分别别从从俄俄罗罗斯斯和和乌乌克克兰兰引引进进了了螺螺旋旋钻钻采采煤煤机机，20032003年年新新汶汶矿矿业业集集团团也也引引进进了了2 2台台三三钻钻头头的的螺螺旋旋钻钻采采煤煤机机，用用于于薄薄与与极极薄薄煤煤层层的的开开采采，使使一一些些用用传传统统采采煤煤工工艺艺不不能能开开采采的的薄薄煤煤层层、
5、极极薄薄煤煤层层得得到到有有效效开开采采利利用用。然然而而由由于于推推广广的的力力度度不不够够大大，以以及及用用户户对对这这种种形形式式的的采采煤煤机机种种也也有有一一个个逐逐步步认认识识的的过过程程，因因此此国国内内使使用用刨刨煤煤机的工作面还不多。机的工作面还不多。近近年年来来，刨刨煤煤机机技技术术的的开开发发取取得得了了很很大大的的进进展展，国国产产刨刨煤煤机机在在一一些些局局矿矿的的成成功功使使用用以以及及采采用用德德国国DBTDBT公公司司生生产产的的刨刨煤煤机机主主机机与与国国内内设设备备配配套套使使用用，在在我我国国铁铁法法、晋晋城城、西西山山等等地地取取得得的的一一些些成成功功
6、经经验验，使使国国内内同同行行对对采采用用刨刨煤机开采薄煤层有了许多新的认识。煤机开采薄煤层有了许多新的认识。二、二、滚筒采煤机滚筒采煤机1 1、种类、种类煤煤层层的的开开采采先先后后出出现现了了多多种种多多样样形形式式的的采采煤煤机机。如如今今采采煤煤机机大大都都向向适适应应能能力力强强，自自动动化化程程度度高高的的方方向向发发展展，并并取取得得了了很很大大的的成就。当前适合于薄煤层开采的采煤机有下列四种：成就。当前适合于薄煤层开采的采煤机有下列四种：第第一一种种是是MDY150MDY150型型采采煤煤机机，此此机机适适采采高高为为1.22.5m1.22.5m，煤煤质质中中硬硬（f=2-3f
7、=2-3），顶顶板板稳稳定定的的煤煤层层，并并且且煤煤质质较较软软，倾倾角角在在0-250-25之间；之间；第第二二种种为为BM100BM100型型采采煤煤机机，它它的的适适应应高高度度为为，f2.5f2.5，顶顶板板中中等稳定的煤层，倾角也在等稳定的煤层，倾角也在0-250-25之间；之间；第第三三种种为为MLSMLS3 3P170P170矮矮型型双双滚滚筒筒采采煤煤机机，该该机机适适合合采采高高为为，f=2-3f=2-3之之间间，顶顶板板中中等等稳稳定定，底底板板不不能能过过于于松松软软，倾倾角角在在0-300-30之间；之间；第第四四种种是是K103K103型型爬爬底底板板式式薄薄煤煤层
8、层采采煤煤机机，该该机机适适应应与与厚厚薄薄煤煤层的开采，煤质中等稳定以下，倾角小于层的开采，煤质中等稳定以下，倾角小于3535。2 2、滚筒采煤机的优点、滚筒采煤机的优点滚筒采煤机与其他采煤机相比具有它独特的优势：滚筒采煤机与其他采煤机相比具有它独特的优势：a.a.适应能力强，尤其是煤层厚度变化较大的工作面；适应能力强，尤其是煤层厚度变化较大的工作面；b.b.对对煤煤层层顶顶、底底板板起起伏伏变变化化适适应应能能力力强强，在在复复杂杂的的地质条件下，可以通过大的装机功率强行通过；地质条件下，可以通过大的装机功率强行通过；c.c.适适用用于于含含有有夹夹矸矸的的煤煤层层回回采采，煤煤层层中中若
9、若含含有有矸矸石石滚滚筒筒采采煤煤机机可可以以直直接接切切割割矸矸石石回回采采，不不影影响响回回采采的的时间和产量；时间和产量；d.d.对对工工作作面面的的长长度度要要求求较较低低，尤尤其其与与刨刨煤煤机机相比更为突出。相比更为突出。总总之之滚滚筒筒采采煤煤机机具具有有适适应应能能力力强强、切切割割效效益益高高、对对地地质质条条件件要要求求不不高高等等特特点点，特特别别适适用用薄薄煤煤层层自自动动虾虾工工作作面面开开采采，尤尤其其是是当当煤煤层层赋赋存存条条件件变变化化大大、断断层层多多时时，滚滚筒筒采采煤煤机机的的优优势势更更为为明明显显，它它可可以以直直接接切切割割顶顶、底底板板强强行行通
10、过，免去了搬家的工序，提高了回采效益。通过，免去了搬家的工序，提高了回采效益。3 3、滚筒采煤机的缺点、滚筒采煤机的缺点滚滚筒筒采采煤煤机机的的系系统统复复杂杂，一一般般都都是是采采用用液液压压控控制制，制制造造困困难难，造造价价高高，维维修修不不方方便便，工工人不容易掌握；人不容易掌握；工工作作面面的的煤煤尘尘大大，块块煤煤产产出出率率低低，经经济济效效益益不不高高，同同时时工工作作面面设设备备多多，通通风风阻阻力力大大，严严重影响着工人的身心健康。重影响着工人的身心健康。工作空间小。工作空间小。三、刨煤机的特点和适用范围三、刨煤机的特点和适用范围刨刨煤煤机机是是以以刨刨头头为为工工作作机机
11、构构，采采用用刨刨削削方方式式破破煤煤的的采采煤煤机机械械，可可用用在在长长壁壁采采煤煤工工作作面面实实现现破破煤煤、装装煤煤和和运运煤煤。刨刨头头由由安安装装在在采采煤煤工工作作面面两两端端的的驱驱动动装装置置通通过过刨刨链链在在工工作作面面全全长长上上往往复复牵牵引引，刨刨刀刀以以给给定定的的刨刨削削深深度度将将煤煤从从煤煤壁壁上上刨刨落落下下来来，通通过过刨刨头头的的犁犁形形斜斜面面将将刨刨落落下下来来的的煤煤装装入入输输送送部部，然然后后由由输输送送部部将将煤煤运运出出采采煤煤工工作作面面。刨刨煤煤机机通通常常可可分分为为6 6个个基基本本部部分分，即即：刨刨煤煤部部、输输送送部部、液
12、液压压系系统统、喷喷雾系统、电气控制装置和辅助装置。雾系统、电气控制装置和辅助装置。1 1、刨煤机的特点、刨煤机的特点近近年年来来，刨刨煤煤机机得得到到了了不不断断改改进进和和发发展展，性性能能日日益益完善。归纳起来，现代刨煤机具有以下的特点：完善。归纳起来，现代刨煤机具有以下的特点：1 1）结构简单，操作和维护方便；）结构简单，操作和维护方便；2 2）人人员员不不必必跟跟机机移移动动作作业业，改改善善了了工工人人的的安安全全条条件件及劳动强度，这对于薄煤层开采尤其重要；及劳动强度，这对于薄煤层开采尤其重要；3 3）采出的原煤块率较高，粉尘量少；）采出的原煤块率较高，粉尘量少；4 4）充分利用
13、地压采煤，能耗较低；）充分利用地压采煤，能耗较低；5 5）采采用用浅浅截截深深开开采采，煤煤层层中中的的瓦瓦斯斯释释放放均均匀匀，尤尤其其适用于有瓦斯突出可能的煤层开采；适用于有瓦斯突出可能的煤层开采；6 6）易于实现工作面自动化管理。）易于实现工作面自动化管理。2 2、刨煤机的适用范围、刨煤机的适用范围在在比比较较稳稳定定的的地地质质条条件件下下，开开采采薄薄煤煤层层或或1.81.82.02.0以以下下煤煤层层，刨刨煤煤机机是是一一种种相相当当经经济济和和有有效效的的采采煤煤机机械械。这这一一点点，无无论论从从西西德德、美美国国等等国国外外经经验验，还还是是根根据据我我国国使使用用刨刨煤煤机
14、机的的情况来看都得到了充分的证明。情况来看都得到了充分的证明。比比较较稳稳定定的的地地质质条条件件，是是指指煤煤层层中中没没有有较较大大的的断断层层构构造造，煤煤层层的的倾倾角角一一般般在在2525以以下下，工工作作面面没没有有太太大大起起伏伏，煤煤不不粘粘顶顶等等。刨刨煤煤机机不不仅仅可可以以成成功功地地用用于于薄薄煤煤层层开开采采，而而且且中中厚厚煤煤层层的的开开采采也也有有不不少少高高产产的的例例子子。例例如如德德国国在在1.51.51.81.8的的煤煤层层中中使使用用刨刨煤煤机机开开采采，平平均均日日产产原原煤煤在在2312231248994899之之间间。在在较较厚厚的的煤煤层层中中
15、，刨刨煤煤机机工工作作面面的的最最高高工工效效可可达达3737/工工。我我国国的的新新汶汶矿矿业业集集团团华华丰丰煤煤矿矿在在大大倾倾角角厚厚煤煤层层倾倾斜斜分分层层开开采采中中采采用用国国产产刨刨煤煤机机开开采采，平平均均采采高高2.12.1，煤煤层层平平均均倾倾角角3131，5 5个个月月共共产煤产煤11.8411.84万，平均月产超过万，平均月产超过2 2万。万。目目前前，全全世世界界已已经经有有2020多多个个国国家家的的煤煤矿矿在在使使用用刨刨煤煤机机，刨刨煤煤机机的的总总使使用用台台数数已已超超过过10001000台台，日日产产万万吨吨的的刨刨煤煤机机工工作作面面也也不不乏乏其其例
16、例。近近年年来来，随随着着刨刨煤煤机机功功率率的的不不断断增增大大，以以及及大大规规格格、高高强强度度矿矿用用圆圆环环链链的的采采用用，刨刨煤煤机机刨刨削削硬硬煤煤的的能能力力得得到到不不断断提提高高。德德国国的的刨刨煤煤机机功功率率已已达达24002400和和28002800，刨刨链链直直径径可可达达3838和和4242，这这就就使使得得刨刨煤煤机机的的适适用用范范围围不不断断扩扩大大，随随着着技技术术的的进进步步，刨刨煤煤机机开开采采硬硬煤煤和和极极硬硬煤煤层层已已不不再再是是困困难难的的事情。事情。3 3、刨煤机的发展现状、刨煤机的发展现状近近年年来来，国国外外刨刨煤煤机机技技术术有有了
17、了较较大大的的发发展展。刨刨煤煤机机的的主主要要结结构构型型式式有有拖拖勾勾刨刨、滑滑行行刨刨、拖勾滑行刨、紧凑式刨煤机等。拖勾滑行刨、紧凑式刨煤机等。（1 1）工作面向自动化和无人化方向发展）工作面向自动化和无人化方向发展目目前前，国国外外全全自自动动刨刨煤煤机机工工作作面面最最高高日日产产原原煤煤已已达达万万吨吨以以上上，全全自自动动刨刨煤煤机机生生产产系系统统与与传传统统的的刨刨煤煤机机生生产产系系统统相相比比，开开机机率率提提高高到到70%70%以上，产量增加约以上，产量增加约60%60%。4 4、刨煤功率朝大功率的方向发展、刨煤功率朝大功率的方向发展目目前前，德德国国DBTDBT公公
18、司司研研制制刨刨煤煤机机的的刨刨煤煤功功率率一一般般可可达达2315KW2315KW和和2400KW2400KW，新新型型的的GH42GH42型型滑滑行行刨刨，刨刨煤煤功功率率达达到到了了2800KW2800KW，目目前前正正在在德德国国一一个个煤煤矿矿400m400m长长的的工工作作面面开开采采硬硬煤煤。刨刨煤煤机机刨刨头头的的重重量量也也在在增增加加，由由原原来来的的2t2t增增加加至至5 56t6t，最最重重的的可可达达9t9t。功功率率的的提提高高还还带带来来了了刨刨速速的的提提高高。目目前前，德德国国刨刨煤煤机机基基本本上上都都采采用用快快速速刨刨，刨刨头头速速度度可可达达2.252
19、.252.4m/s2.4m/s，3m/s3m/s刨刨速速也也已已经经出出现现。刨刨链链的的直直径径也也在在相相应增大，由应增大，由38mm38mm增大到增大到42mm42mm。四、选择四、选择实实现现薄薄煤煤层层安安全全高高效效的的开开采采，关关键键在在于于装装备备自自动动化化设设备备的的高高低低程程度度，历历年年来来的的经经验验证证明明，综综合合机机械械化化采采煤煤是是薄薄煤煤层层长长壁壁工工作作面面高高效效高高产产的的唯唯一一途途径径。目目前前，薄薄煤煤层层自自动动化化综综采采成成套套设设备备主主要要有有两两种种较较为为成成熟熟：一一种种就就是是滚滚筒筒采采煤煤机机配配套套机机组组；另另一
20、一种种就就是是刨刨煤煤机机配配套套机机组组。这这两两种种设设备备在在不不同同的的环环境境下下所所产产生生的的经经济济效效益益也也是是大大不不相相同同的的。德德国国通通过过多多年年来来的的实实践践经经验验得得出出了了他他们们各各自自适适用用的的条条件件（如如图图33所示）。所示）。第二节第二节 无人工作面采煤概述及分类无人工作面采煤概述及分类一一.无人工作面采煤概念无人工作面采煤概念什么叫无人工作面采煤什么叫无人工作面采煤工人不长时间在工作面跟机操作，而是在工人不长时间在工作面跟机操作，而是在巷道或其它地点控制或操纵工作面机械，巷道或其它地点控制或操纵工作面机械，完成采煤、装煤、运煤、顶板管理及
21、采空完成采煤、装煤、运煤、顶板管理及采空区处理等工序的一种采煤方法。简称无人区处理等工序的一种采煤方法。简称无人采煤或无人开采。采煤或无人开采。二、发展无人工作面采煤技术的必要性二、发展无人工作面采煤技术的必要性 1生产的需要生产的需要综采对采煤工艺和煤炭生产技术发展起了综采对采煤工艺和煤炭生产技术发展起了很大的推动作用。但煤层厚度小于很大的推动作用。但煤层厚度小于0.7m时，时，工人很难操作，故障很难排除，炮采、普工人很难操作，故障很难排除，炮采、普采工人的劳动条件也十分艰苦，因此必须采工人的劳动条件也十分艰苦，因此必须把工人从繁重的体力劳动和恶劣的作业环把工人从繁重的体力劳动和恶劣的作业环
22、境中解放出来，发展了人不进工作面的无境中解放出来，发展了人不进工作面的无人采煤法人采煤法 2安全的需要安全的需要工作面顶板裸露面积大工作面顶板裸露面积大,顶板事故多，难处顶板事故多，难处理，人不进工作面对安全有利。理，人不进工作面对安全有利。3科技发展的趋势科技发展的趋势 无人采煤目前已发展到中厚煤层和厚煤层，程控采无人采煤目前已发展到中厚煤层和厚煤层，程控采煤机、支架、闭路电视监测，机器人处理机械故障煤机、支架、闭路电视监测，机器人处理机械故障已在发达国家开始研制和开发。因此无人采煤技术已在发达国家开始研制和开发。因此无人采煤技术是标志一个国家煤炭发展技术的尺度，是技术密集是标志一个国家煤炭
23、发展技术的尺度，是技术密集型的产物，是代替劳动力密集型的好方法之一，世型的产物，是代替劳动力密集型的好方法之一，世界各国都十分重视，并相继投入了大批的人力、物界各国都十分重视，并相继投入了大批的人力、物力、财力来从事这一领域的研究。力、财力来从事这一领域的研究。美国、前西德、在美国、前西德、在50年代初就开始研制有关设备年代初就开始研制有关设备前苏联前苏联50年代末开始研制，年代末开始研制，70年代以后大力发展无年代以后大力发展无人采煤技术，目前也正在不断提高，人采煤技术，目前也正在不断提高，89年召开了全年召开了全苏无人开采的全国性学术大会，对中厚、厚煤层都苏无人开采的全国性学术大会，对中厚
24、、厚煤层都有方案，对设备也有很好的想法。有方案，对设备也有很好的想法。三、我国无人采煤技术现状和发展新技术三、我国无人采煤技术现状和发展新技术的迫切性及趋势的迫切性及趋势 1我国现状我国现状60年代我国在江西、徐州、广东等地试验过煤年代我国在江西、徐州、广东等地试验过煤锯采煤，原始的无人采煤。由于设备可靠性差，锯采煤，原始的无人采煤。由于设备可靠性差，顶板管理问题没有解决，仃止了。顶板管理问题没有解决，仃止了。2.我国发展无人采煤技术的迫切性我国发展无人采煤技术的迫切性无人开采目前主要适用于薄煤层中，重点解决无人开采目前主要适用于薄煤层中，重点解决工人的劳动环境问题，我国薄煤层约占总储量工人的
25、劳动环境问题，我国薄煤层约占总储量的的20%左右，而产量只占左右，而产量只占10.4%，而且产量有逐，而且产量有逐年下降的趋势。我国的薄煤层开采一直不景气。年下降的趋势。我国的薄煤层开采一直不景气。全国全国86个统配矿务局个统配矿务局586处矿井中，有处矿井中，有80个个局局455处赋存有薄煤层。双鸭山局、鸡西、处赋存有薄煤层。双鸭山局、鸡西、七台河、淄博比重较大，峰峰、焦作、西七台河、淄博比重较大，峰峰、焦作、西山也有相当比重，徐州、兖州、大同、新山也有相当比重，徐州、兖州、大同、新汶、枣庄及华北、华东的许多地区都赋存汶、枣庄及华北、华东的许多地区都赋存有薄煤层。研究薄煤层开采是具有战略意有
26、薄煤层。研究薄煤层开采是具有战略意义的课题，我们在这方面应赶上世界发展义的课题，我们在这方面应赶上世界发展水平，也是每个采矿工作者的义不容辞的水平，也是每个采矿工作者的义不容辞的任务。任务。四四.无人工作面采煤方法的分类无人工作面采煤方法的分类采煤方法是回采巷道布置和回采工艺的组采煤方法是回采巷道布置和回采工艺的组合，分类应考虑各种因素在内，包括落煤、合，分类应考虑各种因素在内，包括落煤、运煤、支护、矿压控制，工作面推进方向，运煤、支护、矿压控制，工作面推进方向，开采方式和有无改变煤的聚集状等，这样开采方式和有无改变煤的聚集状等，这样比较全面。比较全面。第三节第三节 煤锯无人工作面采煤煤锯无人
27、工作面采煤一一.煤锯采煤及其装置煤锯采煤及其装置（一）、煤锯的产生及发展（一）、煤锯的产生及发展1910年首先在德国出现，开采急倾斜煤层，年首先在德国出现，开采急倾斜煤层，获得成功获得成功30年代末前苏联第一次实验，年代末前苏联第一次实验，50年代扩大年代扩大应用应用我国我国50年代末年代末60年代初先后在四川鱼田堡年代初先后在四川鱼田堡煤矿、京西大台煤矿、广东曲仁煤矿、江煤矿、京西大台煤矿、广东曲仁煤矿、江西乐平矿务局、徐州的旗山等地进行了实西乐平矿务局、徐州的旗山等地进行了实验，取得了一些经验验，取得了一些经验（二）、煤锯的结构（二）、煤锯的结构煤锯种类繁多，但工作原理大致相近。一煤锯种类
28、繁多，但工作原理大致相近。一般都是由双向割煤的碎煤刀组成，碎煤刀般都是由双向割煤的碎煤刀组成，碎煤刀每每0.51m安装一组，碎煤刀上有截齿、截安装一组，碎煤刀上有截齿、截齿钳有合金钢片，在钢丝绳或钢链的牵引齿钳有合金钢片，在钢丝绳或钢链的牵引下，由上下绞车驱动，往复切割煤壁破煤。下，由上下绞车驱动，往复切割煤壁破煤。一般在煤壁下方拉出一个横沟，随横沟的一般在煤壁下方拉出一个横沟，随横沟的加深，在矿山压力和自重的作用下垮落，加深，在矿山压力和自重的作用下垮落，靠自重遇运出工作面。如图靠自重遇运出工作面。如图2-3所示所示 ,煤锯煤锯结构图结构图分为分为：走向长壁走向长壁工作面较长工作面较长 40
29、130m 倾斜长壁倾斜长壁工作面较短工作面较短 1040m（三）、煤锯采煤法的种类（三）、煤锯采煤法的种类二二.走向长壁煤锯无人工作面采煤走向长壁煤锯无人工作面采煤（一）巷道布置：如图（一）巷道布置：如图2-1所示所示特点：特点：采区布置同急倾斜的上山采区，布置大致采区布置同急倾斜的上山采区，布置大致相同。相同。上山也一般为三条：上山也一般为三条：溜煤、运料、行人、溜煤、运料、行人、也可四条也可四条区段高（斜长）区段高（斜长）40130m区段巷道可采用单巷或双巷布置，运输巷区段巷道可采用单巷或双巷布置，运输巷一般有超前平巷一般有超前平巷采用采用U型通风系统型通风系统（二）回采工艺系统如图所示（
30、二）回采工艺系统如图所示221.设备布置设备布置:上下平巷各一部绞车，在上下平巷各一部绞车，在10m外，外，并有导向滑轮并有导向滑轮;工作面安装煤锯，由钢丝绳牵引，或链牵引工作面安装煤锯，由钢丝绳牵引，或链牵引,煤锯长煤锯长37m。2回采工艺过程回采工艺过程 先锯工作面下方先锯工作面下方13m，再锯上端，再锯上端13m，使工，使工作面成弧形；作面成弧形；正常割煤；正常割煤；采空区不支护；采空区不支护；当工作面推进到接近顶板垮落步距时，仃采留当工作面推进到接近顶板垮落步距时，仃采留下下23的小煤柱，搬到新开切眼内采煤，顶板管的小煤柱，搬到新开切眼内采煤，顶板管理采用刀柱式管理。理采用刀柱式管理。
31、(三三)实例实例 江西乐平矿务局涌山矿煤锯采煤江西乐平矿务局涌山矿煤锯采煤条件条件：=5562，平均，平均56，m=1.82.4m,不粘顶，不粘顶，顶板顶板10m厚的细砂岩厚的细砂岩,瘦煤瘦煤,煤中有夹矸煤中有夹矸0.2m，高沼气，高沼气，有煤和瓦斯突出危险。上下有煤和瓦斯突出危险。上下25m开有辅助平巷，解决瓦开有辅助平巷，解决瓦斯超限，工作面长斯超限，工作面长3338m，每，每2025m开一新开切眼，开一新开切眼，煤锯长煤锯长7m，碎煤刀为六角十二刃形式，小煤柱为，碎煤刀为六角十二刃形式，小煤柱为3m，上，上下平巷安装有电声讯号，三班出煤。下平巷安装有电声讯号，三班出煤。工作面主要经济技术
32、指标为：工作面主要经济技术指标为：采高采高 2m 倾角倾角 58 工作面长度工作面长度 3338m 日推进度日推进度 2m 日产量日产量 224t/天天 月推进度月推进度 56m 月产量月产量 6720t 回采工效回采工效 4.51t/工工 坑木消耗坑木消耗 51.4m3/万万t（四）效果及评价（四）效果及评价优点：优点：设备简单，便于管理，容易操作，设备简单，便于管理，容易操作，体力劳动强度小，生产环境良好，材料消体力劳动强度小，生产环境良好，材料消耗少，成本低，效果良好。耗少，成本低，效果良好。缺点：缺点：对顶底板适应性差，断绳处理困难，对顶底板适应性差，断绳处理困难，煤损大，采区回采率底
33、。煤损大，采区回采率底。三三.倾斜长壁煤锯无人工作面采煤倾斜长壁煤锯无人工作面采煤（一）巷道布置如图（一）巷道布置如图25所示所示特点：特点：1.先划区段再划条带；先划区段再划条带；2.在条带顶部布置回风巷在条带顶部布置回风巷,在条带下部布置运在条带下部布置运输巷；输巷；3.条带两侧设回采斜巷（或大直径钻孔眼）；条带两侧设回采斜巷（或大直径钻孔眼）；4.运输巷顶部设放煤口，将工作面的煤放出运输巷顶部设放煤口，将工作面的煤放出外运；外运；5.条带斜长、条带宽度与煤层顶底板条件有条带斜长、条带宽度与煤层顶底板条件有关。关。（二）回采工艺系统（二）回采工艺系统1首先完成条带准备，首先完成条带准备，钻
34、机钻透上下平钻机钻透上下平巷；巷；2在靠近运输巷处开开切眼，安装好放煤口；在靠近运输巷处开开切眼，安装好放煤口；3安装设备进行采煤；安装设备进行采煤；4工作面采空区不支护。工作面采空区不支护。此采煤方法在前苏联广泛使用，顿巴斯、别此采煤方法在前苏联广泛使用，顿巴斯、别丘尔、库兹巴斯等矿区使用，效果较好。丘尔、库兹巴斯等矿区使用，效果较好。（三）条带采煤放煤方式（三）条带采煤放煤方式1.采空区储存煤炭，利用破碎下来的煤控制顶板，将煤逐渐放出，类采空区储存煤炭，利用破碎下来的煤控制顶板，将煤逐渐放出，类似仓诸采煤法。对控制顶板有利。如图似仓诸采煤法。对控制顶板有利。如图26所示所示2.采煤的同时煤
35、炭直接通过采空区放出，工作面无任何支护。当工作面推采煤的同时煤炭直接通过采空区放出，工作面无任何支护。当工作面推进一定距离后，对放煤口冲击太大，不易控制。如图进一定距离后，对放煤口冲击太大，不易控制。如图27所示所示3利用笨溜槽等专门设备放煤，不太成功利用笨溜槽等专门设备放煤，不太成功。图示图示28所示所示第一种方法较好，使用较多，对控制顶板有利。第一种方法较好，使用较多，对控制顶板有利。四四.对煤锯采煤的评价对煤锯采煤的评价 1.优点：设备相对简单优点：设备相对简单,造价低造价低,工人易操作工人易操作,劳动强度小劳动强度小,材料消耗少，工人作业环境好材料消耗少，工人作业环境好 ,巷道内操作机
36、械，曾一巷道内操作机械，曾一度广泛被采用。度广泛被采用。2.存在问题：存在问题：煤锯工作性能差，可靠性低，常出现断绳、卡绳现象煤锯工作性能差，可靠性低，常出现断绳、卡绳现象,处理事故困难。处理事故困难。关键问题是顶板管理没解决，除顶板冒落外，底板也会关键问题是顶板管理没解决，除顶板冒落外，底板也会滑落。煤拄支撑法煤损较大，开切眼开切工作量大，滑落。煤拄支撑法煤损较大，开切眼开切工作量大，仰斜条带也是如些。仰斜条带也是如些。3.适用条件适用条件 煤厚煤厚0.35m，围岩稳定，围岩稳定，35,煤层较软，煤层节理裂隙发育，不粘顶。煤层较软，煤层节理裂隙发育，不粘顶。发展方向发展方向:高效、可靠、强动
37、力煤锯，解决断绳问题。高效、可靠、强动力煤锯，解决断绳问题。大直径、大功率钻机用于开开切眼。大直径、大功率钻机用于开开切眼。新型支护设备的发展，如气垛支架等。新型支护设备的发展，如气垛支架等。第四节第四节 螺旋钻机无人工作面采煤螺旋钻机无人工作面采煤 一螺旋钻机无人工作面采煤概述一螺旋钻机无人工作面采煤概述1、起源与发展、起源与发展 最早发展的是美国卡尔托克斯单轴螺旋钻机，回收房间最早发展的是美国卡尔托克斯单轴螺旋钻机，回收房间煤柱，在煤柱，在50年代初。随后是原西德也研制出单轴螺旋钻机。年代初。随后是原西德也研制出单轴螺旋钻机。前苏联前苏联58年以后第一次在井下使用，年以后第一次在井下使用，
38、70年以后大量使用，年以后大量使用，年产年产500多万吨，从单轴到双轴到多轴。多万吨，从单轴到双轴到多轴。2、特点、特点是比较成熟的一种方法；是比较成熟的一种方法；可采出用其它方法不能采出的煤炭；可采出用其它方法不能采出的煤炭；彻底改善和解放了工人的劳动环境和条件，安全大有改善；彻底改善和解放了工人的劳动环境和条件，安全大有改善；向更完善的方向发展，与刨煤机、水采联合使用，向综合向更完善的方向发展，与刨煤机、水采联合使用，向综合技术发展。技术发展。（一）螺旋钻机的种类（一）螺旋钻机的种类 1.按结构分：单轴螺旋钻机按结构分：单轴螺旋钻机：如：如 美国的卡普美国的卡普顿，奥盖尔马依温尔；顿，奥盖
39、尔马依温尔；多轴螺旋钻机多轴螺旋钻机 如如 苏苏Y-3，多轴螺旋钻多轴螺旋钻机；机；图形图形3-1，3-2，3-5，3-6所示所示2.按切削方式分：按切削方式分：钻削式钻削式:美奥盖尔美奥盖尔马依涅尔马依涅尔,苏苏Y-3，;切削式切削式:美国卡普顿美国卡普顿3.按工作方式分：按工作方式分：单向钻进式单向钻进式:苏苏 双向钻进式双向钻进式 :(二二)螺旋钻机的结构和工作原理螺旋钻机的结构和工作原理1.结构结构 钻头钻头，螺旋节式钻杆，钻机螺旋节式钻杆，钻机，电机，电机，减速器减速器，液压部等；液压部等；千斤顶千斤顶，单轨吊，单轨吊，运输机等组成。还有运输机等组成。还有附属设备等。附属设备等。图图
40、3-2是美国的奥盖尔马依涅尔单轴钻机是美国的奥盖尔马依涅尔单轴钻机 1.钻头钻头 2.螺旋叶片螺旋叶片 3.导向架导向架4.导向座导向座 5.千千斤顶斤顶 6.液压部液压部 7.电机电机 8.减速器减速器 9.钻杆钻杆2.工作原理及过程工作原理及过程钻头破煤钻进钻头破煤钻进;螺旋钻杆不断接长，推进钻头钻采，煤由钻杆自螺旋钻杆不断接长，推进钻头钻采，煤由钻杆自动运出；动运出；千斤顶可调整角度和稳固钻机千斤顶可调整角度和稳固钻机；图图3-6单轨吊为接长钻杆和撤出钻杆服务，钻杆放在钻单轨吊为接长钻杆和撤出钻杆服务，钻杆放在钻杆仓内或巷道内；杆仓内或巷道内；钻孔的煤由运输巷内的输送机运出；钻孔的煤由运
41、输巷内的输送机运出；钻机移动可用绞车或钻机移动可用绞车或 自动行走（履带或迈步滑靴自动行走（履带或迈步滑靴等）；等）；工人在巷道内操纵机器即可钻进采煤。工人在巷道内操纵机器即可钻进采煤。如图如图3-3所示所示3、螺旋钻机目前的发展状况、螺旋钻机目前的发展状况美国奥盖尔美国奥盖尔马依涅尔马依涅尔 单轴钻机；卡普顿钻机，单轴钻机；卡普顿钻机，可向两帮钻进采煤，履带行走，功率大，钻进深可向两帮钻进采煤，履带行走，功率大，钻进深度可达度可达2538M；美国安捷尔哥劳德美国安捷尔哥劳德,奥盖尔奥盖尔马依涅尔钻机；马依涅尔钻机；苏苏系列钻机，基洛夫机械厂制造；系列钻机，基洛夫机械厂制造；钻机更好，性能优越
42、。钻机更好，性能优越。趋势：单轴双轴多轴；大功率趋势：单轴双轴多轴；大功率,自动自动行走行走,性能更可靠性能更可靠,扩钻孔扩钻孔,长钻进。长钻进。目前在乌克兰顿巴斯已使用更为先进的三轴螺目前在乌克兰顿巴斯已使用更为先进的三轴螺旋钻机，型号为：旋钻机，型号为：，可以充填矸石，自动行，可以充填矸石，自动行走，单机产量走，单机产量1吨吨/分钟。由钻机本身自带的局扇分钟。由钻机本身自带的局扇通过风筒向钻孔内送风。如图通过风筒向钻孔内送风。如图1-12和和1-13所示。所示。三三 螺旋钻机采煤的开采方案螺旋钻机采煤的开采方案（一）形式（一）形式在同一条回采巷道内常用的有以下几种方式：在同一条回采巷道内常
43、用的有以下几种方式：1、单机单向钻进后退式开采、单机单向钻进后退式开采 ；图图3-7a上上2、单机双向钻进后退式开采；、单机双向钻进后退式开采；图图3-7b3、双机单向钻进后退式开采，、双机单向钻进后退式开采，双机错开一定距双机错开一定距离同时后退；离同时后退；4、单机单向钻进混合式（前进、后退混合式）；、单机单向钻进混合式（前进、后退混合式）；图图3-7a上下上下5、分段作业式、分段作业式。图图 3-10（二）分析（二）分析1、单机单向钻进后退式开采（一般上下平巷各一台单向、单机单向钻进后退式开采（一般上下平巷各一台单向钻进）钻进）工作单一，比较简单，设备少；工作单一，比较简单，设备少；设备
44、利用率低，但巷道维护量大，需保留区段平巷，维护设备利用率低，但巷道维护量大，需保留区段平巷，维护费高。费高。2、单机双向钻进后退式（西德、单机双向钻进后退式（西德 瓦里祖姆矿使用此方法）瓦里祖姆矿使用此方法）工作复杂，设备较多，需经常换向开采；工作复杂，设备较多，需经常换向开采；但巷道不需维护。但巷道不需维护。3、双机单向钻进后退回采、双机单向钻进后退回采 设备多，两台运输机，前后两机有干扰；设备多，两台运输机，前后两机有干扰；产量高，巷道维护量小，只维护一段。产量高，巷道维护量小，只维护一段。4、单机单向钻进混合式，同第一种。、单机单向钻进混合式，同第一种。5、分段作业方式、分段作业方式 产
45、量高，生产集中，设备多，利用率高；产量高，生产集中，设备多，利用率高；巷道维护量稍大，但一般薄煤巷道好维护。巷道维护量稍大，但一般薄煤巷道好维护。（三）钻机在平巷中的设置（三）钻机在平巷中的设置有两种方式：有两种方式：钻架车朝向采空区方向，辅助设备在煤体方向，不影响钻架车朝向采空区方向，辅助设备在煤体方向，不影响撤钻杆，生产效率高，工序影响少，较多采用。撤钻杆，生产效率高，工序影响少，较多采用。钻架车朝向煤体方向，后方撤支架时可采用这种方式。钻架车朝向煤体方向，后方撤支架时可采用这种方式。四、螺旋钻机采煤的通风系统四、螺旋钻机采煤的通风系统 局扇通风局扇通风无瓦斯矿井和瓦斯涌出量小的矿井，回收
46、煤柱无瓦斯矿井和瓦斯涌出量小的矿井，回收煤柱等。等。全矿井负压通风全矿井负压通风瓦斯涌出量大的矿井，可用瓦斯涌出量大的矿井，可用U型通风，钻型通风，钻孔内可用风筒通风。孔内可用风筒通风。五、螺旋钻机采煤的巷道形状及支护五、螺旋钻机采煤的巷道形状及支护 形状：可采用拱型，且较为多用，需卧底和挑顶；巷道断形状：可采用拱型，且较为多用，需卧底和挑顶；巷道断面一般为面一般为2。如图。如图3-6,图图3-4 支护：支护：支护：注意棚距与钻孔尺寸的匹配，相同或成倍支护：注意棚距与钻孔尺寸的匹配，相同或成倍数数 最好用锚杆支护最好用锚杆支护六、螺旋钻机采煤钻孔间的煤柱形状及尺寸六、螺旋钻机采煤钻孔间的煤柱形
47、状及尺寸1.煤柱的作用：煤柱的作用：控制顶板，控制矿山压力，代替支架；便于运煤，防止煤涌向旧钻孔；保证钻控制顶板，控制矿山压力，代替支架；便于运煤，防止煤涌向旧钻孔；保证钻机的正常钻进，不夹钻。图机的正常钻进，不夹钻。图3-11，图，图3-9（二）煤柱的形状及尺寸（二）煤柱的形状及尺寸1、形状、形状:工字形，实际是矩形，双轴之间不连续。图工字形，实际是矩形，双轴之间不连续。图3-7，图，图3-112、煤柱尺寸、煤柱尺寸影响因素：煤层厚度、煤体的硬度、顶底板岩性、钻孔的形状等。影响因素：煤层厚度、煤体的硬度、顶底板岩性、钻孔的形状等。尺寸：每一特定条件下煤柱有其最佳尺寸，煤损小，又能支撑和控制顶
48、板，尺寸：每一特定条件下煤柱有其最佳尺寸，煤损小，又能支撑和控制顶板，保证钻机的正常钻进采煤。保证钻机的正常钻进采煤。双轴双孔的经验数据：煤厚双轴双孔的经验数据：煤厚0.50.7m，煤柱最窄部分，煤柱最窄部分0.150.25m.煤厚煤厚0.8m，煤柱最窄部分，煤柱最窄部分0.20.3m.图图3-9单轴单孔的经验数据单轴单孔的经验数据:煤柱尺寸还可再小些。煤柱尺寸还可再小些。钻机钻进深度钻机钻进深度:3040m，三轴钻机可达三轴钻机可达60m.回采率：回采率：6070%（三）扩钻孔技术（三）扩钻孔技术为了提高煤炭采出率，降低煤炭损失，世界各国都在应用扩钻孔技术。为了提高煤炭采出率，降低煤炭损失，
49、世界各国都在应用扩钻孔技术。扩钻孔一般有三种形式：扩钻孔一般有三种形式：1、先钻小直径的基本孔，然后扩孔：小钻孔钻进，后退扩孔（换钻头）；两台、先钻小直径的基本孔，然后扩孔：小钻孔钻进，后退扩孔（换钻头）；两台钻机，有专门扩孔机。钻机，有专门扩孔机。图图3-112、沿煤层厚度扩钻孔，西德钻机螺旋叶片上安有刀具，先向上扩再向下扩。、沿煤层厚度扩钻孔，西德钻机螺旋叶片上安有刀具，先向上扩再向下扩。图图3-123、沿煤层层面扩孔、沿煤层层面扩孔在钻到预定深度后，采用远距离控制，将端头钻杆向一侧（两侧双轴）偏转一在钻到预定深度后，采用远距离控制，将端头钻杆向一侧（两侧双轴）偏转一定角度，在回程式中将钻
50、孔间的煤柱采出。图定角度，在回程式中将钻孔间的煤柱采出。图3-13七、螺旋钻机采煤法顶板管理与矿山压力七、螺旋钻机采煤法顶板管理与矿山压力控制控制1、煤柱支撑顶板、煤柱支撑顶板,0.150.35.在周期来压在周期来压时留大煤柱控顶板时留大煤柱控顶板;2、用矸石充填采空区（钻孔）：可减少矸、用矸石充填采空区（钻孔）：可减少矸石提升量；石提升量；充填可使有效钻进深度提高；充填可使有效钻进深度提高；提高回采率，留大煤柱充填后再钻采。提高回采率，留大煤柱充填后再钻采。图图3-14 掘进用矸石风力充填钻孔，沿平巷掘进用矸石风力充填钻孔，沿平巷布置布置80M。较复杂，有干扰。较复杂，有干扰。采用专门钻头，