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1、煤矿新技术新工艺、新设备 新材料张风春肥矿技师学院 20142 一、教学目的通过对掘进、采煤新技术、新工艺、新设备新材料的运用，提高生产效率、保证安全生产、节约生产成本的目的。二、教学重点掘进锚、网、喷技术实现快速掘进。综采放顶煤技术的运用与实施三、教学难点锚索支护放顶煤步距四、教学方法讲授。五、教学用具板书、幻灯片。六、课时分配第一部分掘进新技术新工艺6 课时。第二部分综采液压支架在特殊情况下的处理4 课时。第三部分综采放顶煤工艺流程及技术4 课时七、教学内容第一部分掘进新技术新工艺综掘机在半煤岩巷道中的快速掘进，巷道支护是制约掘进速度的大问题，如何才能在保证支护安全可靠的前提下快速的安设巷
2、道支护，半煤岩巷道复合顶板是巷道支护技术的一个重点，也是影响矿井的正常生产和安全的主要方面之一，因此，综掘机怎样在半煤岩巷道中的快速掘进具有非常重要的现实意义。采用锚杆、锚网、锚索联合支护的施工方案有效控制了半煤岩巷道复合顶板的稳定和变形，一次进巷成功，避免了施工后由于压力显现的返修，顶板及两帮采用等强螺纹钢锚杆和金属网，根据围岩特性，合理选择支护参数，降低了成本投入，节约了支护材料和劳动力，获得了较好的经济效益。锚杆、锚网、锚索联合支护的施工技术方案不仅在技术上可行，安全上可靠，经济上合理，为综掘机在半煤岩巷道快速掘进，提供了一条行之有效的技术途径。结合矿井的具体条件，依靠科技进步，坚持“安
3、全第一、预防为主、综合治理”的原则，认真贯彻执行国家和地方的煤矿安全生产法律法规，建立精简高效的矿井安全管理机构，完善矿井安全技术措施、设施、装备，按照高产高效现代化矿井模式，力争把平禹凤翅山矿建设成为安全设施齐备，抗灾能力强、安全高效的现代化矿井。根据半煤岩复合顶板巷道变形破坏机理，21100机巷顶板以深灰色砂质泥岩、泥岩为主，厚1.509.00m，局部有炭质泥岩伪顶0.300.50m。底板为深灰色泥岩、砂质泥岩为主，厚510m。结合综掘机施工特性，设计采用矩形断面结构，全断面实施“三锚”联合支护，两顶角和底角打75倾斜锚杆加固，以改善底板和两帮岩体的承载能力。巷道施工步骤：进刀巷道成型前移
4、前探梁检查迎头积渣量打顶锚杆挂网打顶锚索打两帮锚杆挂网。锚索施工时，一般滞后掘进工作面25m，与上述工序平行作业。支护结构及参数选择：巷道断面规格：净宽净高=3.8m 2.3m，荒断面为宽高=4m 2.4，巷道支护采用“三锚”复合结构，加打锚索补强加固。锚杆选用直径 20mm、2000mm长的等强锚杆（每排14 根），排距：700 700mm，托盘为碟形，直径为 100mm，用 10mm厚钢板压制成弧形。树脂锚固剂直径为23mm，每根长度为350mm，锚杆均使用配套标准螺母紧固，锚固剂型号为2335#，锚杆外露长度为3050 毫米，每根锚杆锚固力不小于80kN。顶网采用规格为4.4 0.9m
5、的钢丝网；上帮网采用规格为2.40.9m 的钢丝网，下帮网采用规格为 2.4 0.9m 的钢丝网。锚索及时跟进工作面支护，锚索间、排距为 1600 2000mm，当巷道顶板岩性较好时，可以适当放宽锚索间排距。锚索采用鸟巢式锚索，直径15.24mm、长为 6000mm的钢绞线配合锁头、托盘制作；其中锚索有效长度为5900mm，外露部分为 100mm；每孔使用不少于 5 卷23mm、长为 350mm的锚固剂固定，锚固力不低于 200KN/根；锚盘用长 500mm长的工字钢制作，并在上面钻一个直径不小于15.24mm的孔。锚固长度不小于 1200mm，锚固剂型号为 2335#，锚索与工作面的距离不大
6、于5m。EBZ160 二代掘进机的特点：1EBZ160 二代掘进机由截割部、铲板部、第一运输机、本体部、行走部、后支撑、液压系统、水系统、润滑系统、电气系统10 部分构成，具有可靠性高、作业效率高、智能化程度高、适用范围广、机构合理可维修性好等特点。EBZ160 二代掘进机的技术参数：EBZ-160 二代掘进机总体长度为9m,总体宽度为 2.9m，总体高度 1.8m，总重 45T，总功率 246KW,经济/最大截割硬度 60/80MPa，对地压强 0.14MPa，最大爬行坡度 18，最大截割高度 4.8m，最带截割宽度 5m，最大截割面积 24。掘进工艺流程交接班安全检查校中线画巷道轮廓线定截
7、割位置开机检查掘进机切割掘进（自动出岩、喷雾洒尘）敲帮问顶前移临时支护打锚杆挂网支护安全检查进入下循环1、EBZ160II 掘进机的掘进要求：（1）掘进机切割程序是首先在工作面进行掏槽，掏槽一般在工作面下部。开始时机器逐步向前，截割头切入工作面（岩石或煤）一定深度（切深），然后停止机器移动，以铲板紧贴工作面底板为前支点，机尾后支撑也同样紧贴底板为后支点，以提高机器在切割过程中的稳定性。最后在由下往上，左右摆动悬臂，截割头切落整个巷道的岩石和煤。（2）EBZ160II 悬臂式掘进机截割头的最佳切割深度应根据所切割的煤、岩的性质，巷道顶板情况，支护距离的规定，以及通过落煤效果和切割一米巷道所耗时间
8、最短来确定，切岩时，本机一般推荐0.3 米。（1）图中的箭头表示切割方向，进刀深度一般以0.3m 为宜，待截割完毕且打设完锚杆后，再进行下一个循环，往复进行。（2）岩性较硬时，截割头深入岩壁不得超过200，扩窝后，再依照上图箭头所示的截割方式进行切割。在掘进机切割前进的同时，利用截割头的上下、左右移动截割，可截割出初步的断面形状，如此截割的断面与实际所需要的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次修整，已达到断面尺寸的要求。（3）当掘进底板时，应将铲板降至最低位置。（4）当岩性较软时，可直接采用上图所示的截割方法进行割煤（岩），所破落煤（岩）经掘进机自动出岩到伸缩皮带再到胶带输送机，掘进机切割一个循
9、环后停机，掘进机向后退，支护顶板，进入下个循环。第二部分综采新工艺新技术液压支架是煤矿综采工作面的重要设备，在生产过程及易出现自动降架、倒架、死架等事故，其中死架事故一旦发生经常是几架，甚至十几架，处理起来难度大，时间长，严重制约着安全生产。凤翅山矿工作面开采的煤层比较薄，顶板比较破碎，地质构造比较复杂，对支架防死架管理带来了一定的困难，对五221090综采工作面ZY4000 10/20型液压支架死架的原因进行了分析，并采取相应的处理措施。ZY4000 10/20型液压支架防死架技术在五221090 综采工作面应用，没有出现支架死架现象，工程质量月月达标，施工环境得到极大改善，单产水平不断提高
10、，效益大大增高，为今后凤翅山矿全面推行综采机械化，有较强的指导意义，发挥了巨大的经济效益和社会效益。平禹煤电公司凤翅山综采工作面使用ZY4000 10/20 型支架支撑顶板，在生产过程易出现自动降架、倒架、死架等事故，其中死架事故一旦发生经常是几架，甚至十几架，处理起来难度大，时间长，严重制约着安全生产。通过一系列行之有效（方案）的支架死架处理与预防，平禹凤翅山矿采煤战线的安全生产、质量标准化、单产水平、生产效益、材料消耗等得到进一步得到极大改善。保障了安全，降低了劳动强度，提高了产能，为平禹凤翅山矿下一步安全生产奠定了坚实的基础，具有良好的社会效益。ZY4000 10/20 型液压支架的主要
11、技术参数：（1）、额定初撑力：3082KN。（2）、额定工作阻力：4000KN。（3）、支架高度：1000mm 2000mm（4）、支架中心距：1500mm（5）、支架重量：9450kg（6）、支护强度：0.580.67Mpa（7）、支架重量：9450kg（8）、底板比压（前端）：1.671.97Mpa（9）、操作方式：本架操作（10）、泵站压力：31.5Mpa（11）、支架结构示意图结合工作面现场实际，可以从几方面着手，预防死架现象的发生。（1）、针对不同的顶板情况选好架型，采面架设支架的目的在于平衡顶板压力，而不是抗顶板压力，所以选择的架型不但有一定的支撑力，而且应有一定的可缩量，这个可缩
12、量和老顶形成的“砌体梁”的弯曲下沉相适应，只有这样，才能减少附加载荷，使支架发挥良好的支撑作用。（2）、工作面遇到地质构造时，应提前采取措施，加快推进速度，当工作面煤层变薄时，应破顶或割底回采，当采煤机割不动时，应该适当放震动炮崩落顶或底，以满足支架的最小高度，同时应该加快采面推进速度，时刻注意周期来压，以便顺利通过薄煤带。（3）、加强工作面工程质量管理，严格控制采高，不得随意留顶、底煤。（4）、加强对液压系统的管理，保证乳化液浓度及泵站压力，发现有跑、漏、滴现象要及时处理。（5）、加强矿压监测，提高工作面周期来压预测预报水平，在工作面周期来压之前加快工作面推进速度，减少矿压对工作面顶板破坏程
13、度，以防“死架”。（6）、坚持正规循环作业，确保工程质量，发现局部超前或滞后，要及时调整。（7）、加强上、下端头支护，尽量减少上部岩石的变形，从而减少顶板对支架的压力。（8）、当工作面通过煤柱时，要加强采面支护，必要时在煤壁侧打帮柱，增加支护强度，防止支架压死。液压支架死架的处理根据回采过程中处理支架死架的教训，得出以下处理液压支架死架的方法：（1）、首先处理好顶板，适时加快开帮进度，以保持顶板的完好性。（2）、加设移架千斤顶。在死架受力不大，但本架移不动时，可在死架两侧增设临时移架千斤顶，用锚链与死架底座固定，然后几个千斤顶同时移架，这样，就可能把死架拉出。（3）、增大支撑法。用几根备用单体
14、柱支在被压死支柱的顶梁下，同时向备用支柱和被压死的支柱供液，进行反复升柱，在加大支撑力的作用下，顶板可逐渐松动，使被压支柱产生少量的行程，降柱后就可以向前移架。（4）、挑顶法。在顶板条件许可下，可采用放小炮挑顶的方法处理死架，放炮要分次进行，每次装药量不宜过大，只要能使顶板松动，支柱稍微升起，即可进行移架，严禁不打炮眼，而将炸药和雷管直接放在支架与顶板空隙中放炮崩顶。（5）、卧底法。在顶板条件比较破碎而不适宜于挑顶时，可采用卧底的方法，在支架底座的前方，向底座下的底板打浅眼，装小药进行放炮，放炮后将崩碎的石块掏出，使底座下降，当支柱有少量行程时就可以移架。（6）、松顶松底法。当支架上部岩石非常
15、破碎或底座下面垫有较大的浮煤时，可不采用放炮方法进行挑顶卧底，而是将顶板碎渣和底座下的浮煤支接挖出，使支柱有少量行程后进行移架。以上 ZY4000 10/20 型液压支架防死架技术在五221090 综采工作面应用，没有出现支架死架现象，工程质量月月达标，施工环境得到极大改善，单产水平不断提高，效益大大增高，为今后凤翅山矿全面推行综采机械化，有较强的指导意义，发挥了巨大的经济效益和社会效益。第三部分综采工作面放顶煤采煤工艺流程一、回采工艺流程采煤机采用端头斜切进刀，双向割煤，液压支架及时支护顶板。采煤机上端头斜切进刀正常下行割煤移架放顶煤拉后部刮板输送机采煤机返刀上行清浮煤（采煤机割煤至机头后）
16、推前部刮板输送机上端头斜切进刀进入下一循环。（一）、采煤机割煤综放工作面采用端部斜切进刀单向割煤，其工序如下：采煤机下行割煤,右滚筒割顶煤,左滚筒割底煤,行至工作面刮板机头割通煤壁,将右滚筒降下割底煤.反向将采煤机机身部底煤割尽,空刀上返清理浮煤,行至上部刮板机弯曲段,采煤机左滚筒升高割顶煤,右滚筒割底煤,斜切进刀,待采煤机进入直线段后,将刮板机推直,采煤机割透煤壁后,将左滚筒降下割底煤,右滚筒升起割顶煤,采煤机下行开始下一个循环割煤。（二）、移架由于工作面前后输送机采用机头平行布置方式，因而在工作面两端各设 4 架过渡支架，而过渡支架不能做到及时支护，即采煤机割煤后，过渡架必须在前部输送机机
17、头推移后才能移架，因而造成工作面的基本支架和过渡架不能顺序前移，使得移架工序变得复杂，现将移架顺序描述如下（采煤机端部斜切进刀单向割煤）：（1）采煤机斜切进刀割透煤壁下行时，将机头两架过渡支架的支架护帮板挑起；采煤机下行完成割底煤进入正常割煤，滞后采煤机左滚筒（此时应滞后采煤机前滚筒2 架将支架护帮板挑起）3 架，顺序将基本架移一个步距，移架时应先收护帮板；直到工作面下端最后一架基本架。当采煤机返机右滚筒到达距第一过渡架7 米时，即将前部输送机机头推向煤壁（应保证逐架同时推）。（2）机头推移后，将工作面下端过渡架（14#架）拉一个步距，移架的顺序为：先移2、3#架，后移 1#架，再移 4#架；
18、（3）与此同时，当采煤机斜切进刀直线段时，前部输送机已经全长自下而上（或自上而下）推向煤壁，采煤机割透上端煤壁后，将上端 4 架过渡支架的护帮板挑起，及时支护顶煤。采煤机下行割煤后顺序将机尾处四架过渡架向前移一个步距，移架的顺序为：先移中间两架过渡架，后移最后1 架过渡架，再移前第四架过渡架，待采煤机出斜切进刀段后将刮板机机尾推至煤壁为下一个循环段斜切进刀做准备；过渡支架的移设是按上述移架顺序在特定时间内完成的；而基本支架的移设是由采煤机的割煤位置控制的。即在采煤机正常割煤的情况下，滞后采煤机左滚筒3 架进行移架（或滞后采煤机右滚筒2 架支架将支架的护帮板挑起，临时支护顶板，等滞后采煤机左滚筒
19、3 架时再进行移架）。移架的动作如下：收护帮板收伸缩梁降柱(保持一定压力)移架(擦顶移架)升柱(保持初撑力)打出护帮板。二、放顶煤工作面初次来压后必须再向前推进10 个循环方可进行放煤作业。利用矿山压力、支架反复支撑、尾梁上、下摆动和预松动爆破等综合方式预裂顶煤，支架收回插板，下摆尾梁进行放煤。本工作面放煤采用两轮顺序放煤，循环放煤步距0.8m。为有利于端头管理，机头、机尾各 4 个过渡支架原则上不考虑放煤，为提高顶煤回收率，当顶煤冒落块度较小且块度均匀时，基本支架侧的过渡支架可适量进行放煤。(一)、放煤工序采煤机下行割煤时，第一人先从机尾第1 中间支架开始放煤，放单号支架顶煤。第二人滞后第一
20、人68 架进行放煤，放双号支架顶煤。第一人在放煤口放煤量明显减小的情况下，关闭支架放煤口，进行下一单号支架的放煤工作。第二人按双号支架顺序放煤。第三人滞后第二人 68 架进行补放，直至放到机头与基本架相邻的过渡支架为止。依次进行，并见矸(出矸量大于 1/3)时关闭放煤口。(二)、放顶煤工艺要求1、放顶煤工作在采煤机割煤并移架后进行，滞后距离为5 架，采放平行作业，放煤步距保持0.8m；2、放煤时，先收回支架放煤插板，并操作尾梁千斤顶，使尾梁摆到适当位置，以便能使顶煤直接流入后部输送机；放煤时，可多次反复摆动尾梁使大块煤破碎，便于放净；放煤时如遇大块煤，应用尾梁、插板进行破碎；见矸(出矸量大于
21、1/3)时停止放煤，并伸出插板封住放煤口，完成放煤工作；3、放煤时，必须注意控制放煤量，保证后部输送机不过载；4、放煤时，支架后喷雾必须打开，无喷雾或喷雾不完好不准放煤。三、拉后部输送机1、拉移时必须单向顺序进行，且应滞后放煤支架15m拉后部输送机，按割煤方向自下而上拉移一个步距(0.8m)，同时要求相邻 5 个支架顺序逐步动作，并确保其弯度段不小于15m。严禁从两头向中间进行。2、拉刮板输送机前，若前面浮煤较多，应进行清理，确保拉移到位。3、拉移时，应在输送机正常运转时进行。4、拉移完成后，应保证输送机平、直、稳。5、其它注意事项同推移前部刮板输送机。四、推移前部输送机(一)推移前部输送机分
22、两个阶段单向顺序进行。1、在采煤机从工作面下端反向跑空刀清浮煤到达工作面上部斜切进刀段以前，前部输送机头必须推向煤壁。2、在采煤机进行端部斜切进刀时，将前部输送机按顺序自下而上依次推向煤壁。(二)推移前部输送机的要求：1、每次推进应保证 0.8m 的推进度，并与煤壁保持平行成一直线，其直线误差在 50mm 以内；2、在推移输送机时，必须保持滞后采煤机长度不得小于15m(滞后采煤机右滚筒 10 台支架)；3、推移输送机时必须单向顺序进行，严禁从两头向中间或从中间向两头进行推移；4、停机时严禁推刮板输送机，以防卡死输送机；移机头需停机作业；5、为保证在推移时操作顺利，不致发生飘底、啃底现象，应保证
23、至少使用 3 台支架一起推；6、在完成推移输送机后，必须将散落在电缆槽、输送机与支架间等处的浮煤一起装入输送机内。六、运输顺槽内设备的推移转载机的移设在后部输送机前移后，开始推移转载机。落煤方法一、落煤方式采用 MG400 930-WD二象限交流变频电牵引双滚筒采煤机机组割煤，循环步距 0.8m；采煤机下行割煤时，右(前)滚筒割顶煤，左(后)滚筒割底煤，上行清浮煤。顶煤经过松动后，通过矿山压力的作用，经过支架尾梁插板反复摆动放出，一刀一放，放煤步距0.8m。二、工作面进刀方式（附图）该工作面采用端头斜切进刀自开缺口，单向割煤，即下行割煤，上行扫浮煤、装煤；斜切进刀段长度36m（24 架支架）。
24、三、采煤机割煤质量要求(1)严格控制割煤高度，最高不超过3.2m，最低不低于 2.9m，最低采高应使支架后部有足够的过煤空间并保证支架的过人空间；(2)控制采煤机割煤速度，防止压死输送机，保持割煤过程中的顶底板平整；(3)当采放工序不平衡时，可通过及时调整采煤机割煤速度或采取增加放煤口，以实现采放平行作业；（4）煤壁平直，与顶底板垂直。伞檐：伞檐长度超过1m时，其最大突出部分不超过200mm，伞檐长度在1m以下时，其最大突出部分不超过 250mm。四、装煤及运煤方式：（1）装煤方式：利用采煤机滚筒截割落煤、装煤。（2）运煤方式：前部输送机运机采煤，后部输送机装运放顶煤，前后两部输送机平行运煤集中到转载机和顺槽皮带输送机中运出。（附采煤机斜切进刀及割煤示意图）