第一章 薄煤层开采技术.

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1、本门课讲授采矿有关方面较新技术，32学时，主要为前七章内容。成绩构成：平时成绩40%，期末成绩60% 平时成绩：10次左右考勤+中间开卷测试 期末考核：开卷考试，只准带教科书一本煤炭是不可再生资源。v由于持续不断地开采和机械化程度的提高,煤炭的厚煤层及中厚煤层储量减少,薄煤层的开采技术成为世界各国争相研究的采矿前沿课题。v薄煤层的厚度小(1.5m),在正常倾角下煤层的铅直高度大大低于人的身高,人工开采或人工操作开采难度很大,甚至不可能。所以发达国家普遍采用成套全自动采煤设备进行薄煤层无人操作开采。引 言薄煤层采煤分类 有支架支护和无支架支护有支架支护和无支架支护水力采煤、水力采煤、刨煤机采刨煤

2、机采煤、钻机煤、钻机采煤等采煤等 支护分类支护分类 采煤设备采煤设备 煤的聚集状态煤的聚集状态引 言有人工作面有人工作面无人工作面无人工作面 人员状况人员状况地下气化（气体）、传统开采（固体）地下气化（气体）、传统开采（固体）引 言无人工作面采煤是指工人不出现在回采工作面内，而是在回采工作面以外的地点操作和控制机电设备，完成工作面内的破煤、装煤、运煤、支护和处理采空区等各种工序。v无人工作面采煤最大特点是使工人摆脱了较危险的工作地点，使一些用普通方法无法开采或很难开采的煤层得到开发，提高资源使用率。薄煤层采煤方法薄煤层采煤方法3煤锯开采煤锯开采机械化程度、开采效率逐步提高机械化程度、开采效率逐

3、步提高21螺旋钻螺旋钻机开采机开采刨煤机综合刨煤机综合自动化开采自动化开采薄煤层滚筒薄煤层滚筒采煤机开采采煤机开采4第一节第一节 煤锯无人工作面开煤锯无人工作面开采采支护支护煤锯煤锯每0.5-1米安装一组碎煤刀,煤锯与牵引钢丝绳相连,使钢丝绳压紧煤壁,做往复切割运动,煤锯拉出一个槽沟,随着槽沟加深,煤壁在矿山压力的作用下,自行垮落破碎,然后靠煤炭自溜运出工作面。采用气垛支架气垛支架，该支架是由几个具有弹性的加固橡胶囊组成，充入压缩空气后使其紧贴煤层顶底板，支撑力0.5Mpa左右。从德国先行应用，我国主要在四川、广东等南方煤矿应用。1m1m刮板链上每刮板链上每0.5-1m0.5-1m焊接扇形截齿

4、作为碎煤刀焊接扇形截齿作为碎煤刀气垛支架七台河东风煤矿等七台河东风煤矿等第二节第二节 薄煤层螺旋钻机综采技术薄煤层螺旋钻机综采技术螺旋钻采煤工艺是在巷道布置一台或多台钻机，由钻头旋转落煤，螺旋叶片旋转将落煤导入刮板输送机运出。第二节第二节 薄煤层螺旋钻机综采技术薄煤层螺旋钻机综采技术 美国卡姆普顿美国卡姆普顿单轴螺旋钻机单轴螺旋钻机 美国奥盖尔美国奥盖尔-马依涅尔马依涅尔单轴单轴螺旋钻机螺旋钻机 按结构分：单轴式和多轴式从乌克兰引从乌克兰引进的进的BSHK-BSHK-2DM2DM型型薄煤薄煤层用层用双轴螺双轴螺旋钻采煤机旋钻采煤机 第二节第二节 薄煤层螺旋钻机综采技术薄煤层螺旋钻机综采技术单轴

5、式侧单轴式侧面钻进面钻进螺螺旋钻机旋钻机正面钻正面钻进进螺旋螺旋钻机钻机双轴式侧双轴式侧面钻进螺面钻进螺旋钻机旋钻机采煤主要设备采煤主要设备-螺旋钻机，美国、前苏联螺旋钻机，美国、前苏联均研制和采用综合螺旋钻机均研制和采用综合螺旋钻机 带有一个钻杆 垂直煤壁正面带有二个钻杆按工作方式分：正面钻进和侧面钻进；单向钻进和双向钻进螺旋钻采煤工艺可以分为单向钻进或双向钻进两种，在螺旋钻采煤工艺可以分为单向钻进或双向钻进两种，在采用单向钻进采煤方式时，钻机沿回采平巷的一侧钻进采用单向钻进采煤方式时，钻机沿回采平巷的一侧钻进回采，在本侧采完后再退回回采平巷另一侧的煤炭；也回采，在本侧采完后再退回回采平巷另

6、一侧的煤炭；也可以向平巷的两侧钻进采煤。可以向平巷的两侧钻进采煤。 沿煤层厚沿煤层厚度扩孔度扩孔同心扩孔同心扩孔沿煤层沿煤层层面扩孔层面扩孔扩钻孔采煤形式扩钻孔采煤形式提高煤炭采出率，降低煤炭损失提高煤炭采出率，降低煤炭损失。螺旋钻机采煤法适应条件螺旋钻机采煤法适应条件螺旋钻机采煤法为开采薄和极薄煤层开辟了广阔的前景，适用于倾角15以下，厚度0.51.5m的煤层，煤的切割阻力不大于250kN/m。螺旋钻机还可以用来开采边角煤和回收各种煤柱。尽管螺旋钻机采煤巷道掘进率高，丢煤较多，但用人少，效益较好，同时还可以使一些平衡表外的储量得到开采，提高了工业储量，多回收了地下资源，延长了矿井的服务年限。

7、 单轴单轴双轴双轴多轴；多轴； 大功率，自动行走，性大功率，自动行走，性 能更可靠；能更可靠； 扩钻孔，长钻进扩钻孔，长钻进。发展趋势发展趋势新汶矿业集团新汶矿业集团引进薄煤层螺旋钻机，在消化吸收的基础上配套国产运输设备，在井下成功完成了薄煤层螺旋钻无人开采技术研究。一、螺旋钻采煤机的特点一、螺旋钻采煤机的特点螺旋钻采煤机钻头为（1）三轴联动式，两边轴为可旋转的螺旋两边轴为可旋转的螺旋钻杆，用于向外排煤，中间轴为不可旋转的通风管道钻杆，用于向外排煤，中间轴为不可旋转的通风管道，用于向钻孔内通风、供水,实现向钻孔内通风及内喷雾降尘降温，提高钻头截齿的使用寿命，安全可靠，可在高瓦斯矿井使用。与单钻

8、杆相比，三轴钻杆的刚性、稳定性和定向性好，侧向不易钻偏，钻孔截面大，采煤回收率高。该机一次采宽2m，采深上采85m，下采45m，适用于0.61.0m煤层倾角15以下的各种硬度薄煤层，单机设计日产可达250350吨。(2)钻杆连接为内卡环式结构，换装钻杆时能实现机械化操作，拆、接钻杆时间短，减少了辅助时间，提高了生产效率；钻杆前部装有微调装置，可适用于煤层倾角度的起伏变化;(3)钻机、液压泵钻、电控装置等为分体式，在巷道内形成链式布置，对巷道的适应性强。二、薄煤层螺旋钻无人开采技术的显著成效二、薄煤层螺旋钻无人开采技术的显著成效1.该采煤方法具有“二无”、“五高”、“五少”的特点。即工作面无人员

9、、无设备;相对0.61.0m煤层其它采煤工艺回收率高、效益高、效率高、安全保障系数高、投资回收率高;系统环节少、用人少、掘进率少、设备配置少、材料消耗少。2.实现了薄煤层单巷前进式开采。在一条巷道中前面掘进，螺旋钻机组滞后前进式的采煤方法，并且不用布置工作面回风巷，降低了巷道掘进率，有利于采掘接续。3.实现了煤层洁净开采。钻采过程中遇到断层时退出钻杆，减少了矸石采出量，提高了煤质。4.实现了回采工艺的单一化。螺旋钻机无人工作面开采工艺过程简单，将传统的回采工艺的破、装、运、支、处五大工序合并，由螺机钻采完成。第三节第三节 薄煤层刨煤机综采技术薄煤层刨煤机综采技术刨煤机工作时，刨头在无级圆环链（

10、即刨链）的牵引刨煤机工作时，刨头在无级圆环链（即刨链）的牵引下，沿着安装在输送机中部槽上的导轨（即滑架）运下，沿着安装在输送机中部槽上的导轨（即滑架）运行，利用刨刀对煤壁形成的静压力将煤刨落行，利用刨刀对煤壁形成的静压力将煤刨落 ，刨落的，刨落的煤在刨头和犁形斜面导轨的作用下被装入输送机运出煤在刨头和犁形斜面导轨的作用下被装入输送机运出工作面。工作面。 无极链条刨头机头机尾煤壁刨煤机系统组成刨煤机系统组成刨煤机系统刨煤机系统主要由刨头、刨头驱动部、刨头运行导轨及驱动、刨头水平调节系统、液压支架及其PM4电液控制系统、工作面监测和控制系统、紧链装置和端部成组锚固系统等部分组成。 刨煤机系统的核心

11、技术核心技术： 刨煤机刨煤机 电气自动化控制系统电气自动化控制系统刨煤机需要向着大功率、快速度、高强度方向发展。刨煤机需要向着大功率、快速度、高强度方向发展。 包括包括PROMOS控制系统和控制系统和PM4液压支架控制系统液压支架控制系统 ，其中其中PROMOS控制系统是整个自动化工作面的控制核心控制系统是整个自动化工作面的控制核心 包括编程控制器、系统控制台、传感监控系统、故障检包括编程控制器、系统控制台、传感监控系统、故障检测闭锁系统、双工通讯系统、信息查询系统、冷却系统、测闭锁系统、双工通讯系统、信息查询系统、冷却系统、喷雾降尘系统。喷雾降尘系统。 监控系统控制图 刨头在工作面的往返自动