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第四章采煤方法- - 33 - -第四章 采煤方法第一节 采煤方法的概念及分类 一、采煤方法的概念为了全面理解采煤方法及其生产过程，需首先了解有关采煤方法的一些基本概念。采煤工作面 进行采煤作业的场所，是由煤壁至采空区边缘的采煤工作空间。煤壁 在采煤工作面中，直接进行采掘的煤层暴露面。每次落煤的煤壁高度，称为采高。采煤工作 在采煤工作面内为开采煤炭所进行的各项工作，例如落煤、装煤、运煤、支护工作空间和采空区处理等。这些采煤工作所采用的方法、设备及其在时间和空间上进行的顺序及其相互配合关系，就形成了工作面的采煤工艺。图4-1 长壁工作面布置图a-走向长壁 b、c倾斜长壁1区段运输平巷 2区段回风平巷 3采煤工作面 4回风斜巷 5运料斜巷采煤系统 在采区（盘区）或条带等开采单元内，准备、采煤巷道的布置以及按其建立的运输、通风等生产系统的总称。采煤方法 采煤工艺与采煤系统及其在时间上、空间上的相互配合。不同的采煤系统与采煤工艺相结合，就形成了不同的采煤方法。而且两者是相互影响和制约的，不同的采煤系统，必须要有相适应的采煤工艺；同样，不同的采煤工艺也要有与其相适应的采煤系统。所以随着采煤机械化的发展，采煤工艺过程发出变化，就要求采煤系统随之进行变革。二、采煤方法的分类由于煤层的赋存状态和开采技术的不同，形成了种类繁多的采煤方法。按其主要的开采技术特征，首先有露天开采和井工开采之分，本书所讨论的开采方法专指井工开采，井工开采大体上可分为壁式体系采煤法与柱式体系采煤法两大类。1、壁式体系采煤法壁式体系采煤法，一般以具有较长的工作面为其基本特征。根据采煤工作面长度不同，又分为长壁式与短壁式两种。壁式采煤法根据煤层厚度不同，可分为整层开采与分层开采。若一次开采煤层全厚时，称为单一长壁式；将厚煤层划分为若干分层后依次开采时，称为分层长壁式。长壁工作面沿煤层倾向布置，沿走向方向推进的称为走向长壁（图4-la)；工作面沿煤层走向布置，沿倾斜方向推进的称为倾斜长壁（图4-lb，c）。2、柱式体系采煤法柱式体系采煤法包括房式与房柱式等采煤法，它与壁式体系采煤法相比，最显著的特点是采煤工作面短。它是采用大量巷道将煤层切割成若干块段，煤柱间用联络巷连通，构成煤房采煤生产系统。如果先采煤房，后回收煤柱（或部分回收煤柱），称为房柱式采煤法；若只采煤房，不回收煤柱，则称为房式采煤法。壁式体系与柱式体系采煤法相比，工作面产量高，巷道掘进率低，煤炭损失少，采煤系统简单，安全生产条件好。但壁式体系采煤法工艺比较复杂，组织管理水平要求高。目前，世界主要产煤国家除美国、印度、澳大利亚等国因地质条件简单而采用柱式体系采煤法外，大多数国家采用壁式体系采煤法。我国煤层赋存比较复杂，是世界上采煤方法最多的国家，煤炭产量的90以上是由壁式体系采煤法采出的。但是，在近些年有一些矿井开始引进柱式体系采煤技术与设备（如寺河矿），进行井下试验与推广应用，并取得了较好的效果。综上所述，采煤方法的种类很多，由于分类标准不同，分类方法也很多。现根据采煤方法的开采特点进行如下分类：第二节 采煤系统一、缓斜薄及中厚单一煤层走向长壁采煤法采煤系统 这种采区巷道布置有双面采区和单面采区两种方式。图4-2为双面采区的巷道布置示例。（一）、采区巷道布置和生产系统1、采区巷道布置 图42所示的情况，采区内划分3个阶段，一区段在回采，二区段在准备。在采区石门接近煤层处，开掘下部车场。由下部车场沿煤层开掘轨道上山和运输上山，两条上山相距2025 m，以上部车场与采区回风石门连通。从中部车场，用双巷掘进法，开掘一区段的运输平巷和二区段的回风平巷。回风平巷超前运输平巷100150 m，沿走向每隔80100 m开掘联络眼。当回风平巷和运输平巷掘到采区边界后，就可开掘开切眼进行回采。随着一区段的回采，应及时准备出二区段。2、运输系统工作面采出的煤，经区段运输平巷、运输上山、采区煤仓装车外运。材料自下部车场，经轨道上山、上部车场、区段回风平巷运至工作面或由采区回风石门，经区段回风平巷运至工作面。3、通风系统新风从采区运输石门进人采区，经下部车场、轨道上山、中部车场，分两翼经区段回风平巷、联络眼到工作面。乏风经区段回风平巷和上部车场进人采区回风石门。（二）、区段平巷布置区段平巷直接与回采工作面联通，为工作面服务。它沿煤层掘进，因此容易掘进，但受工作面采动影响大，维护困难。特别是距工作面前、后方50120 m的巷道，受采动影响最大。当煤层采动后，在区段巷道煤柱上，形成支承压力。区段运输平巷下部为未采煤层，受一侧工作面采动影响，煤柱受一侧支承压力作用，而区段回风平巷，受两侧工作面采动影响，煤柱受两侧支承压力作用。所以回风巷比运输巷维护更为困难。故区段平巷布置须选择适当的位置，使其处于支承压力较小的地点。区段平巷的布置通常有：留护巷煤柱，沿空留巷，沿空送道。1、留护巷煤柱长期以来普遍采用保留煤柱的方法维护区段平巷。根据煤层的厚度和顶板岩石的性质， 煤柱的尺寸沿倾斜方向的宽度一般为815 m.开采薄及中厚煤层，用保留煤柱方法维护巷道时，只需在上区段回采工作面的运输平巷与下区段回采工作面的回风平巷之间，保留一定尺寸的煤柱即可。为了减少煤炭损失，下区段回采时应尽量回收这部分煤柱。 2、沿空留巷即保留和维护上区段的运输平巷，作为下区段的回风平巷。这种方法可以少掘1条巷道，减少区段煤柱损失，而且巷道处于减压区，易于维护。保留和维护巷道的方法有：靠采空区一侧砌矸石带（图6-4)，带宽46m。石料取自垮落的顶板，这种方法砌带工作量大，一般用于采高为1.5-2.0m的煤层；靠采空区一侧， 随着工作面推进，及时打双排排柱或木垛（图6-5），这种方法支撑顶板及时，强度较大。此外，还有采用预制混凝土支座、硬石膏充填带来维护巷道的上帮，这些方法一般费用都比较高。3、沿空送道即沿上区段采空区边缘掘进下区段的回风平巷。这种方法虽没有减少区段平巷数目，但不留煤柱，减少了区段平巷间的联络巷。它适用于顶板压力较大、沿空留巷难以维护的缓斜、倾斜的厚煤层。沿空送道必须在采空区顶板活动稳定后开始掘进，一般情况下，应在工作面回采后46个月，个别情况810个月开始沿空掘进。回采工作面与掘进工作面的间距，一般不小于80100 m。巷道支护，最好也采用可缩拱形金属支架。二、厚煤层倾斜分层开采的采区巷道布置开采缓斜和倾斜厚煤层，常采用倾斜分层采煤法。所谓倾斜分层，就是沿煤层倾斜，把煤层分为若干个厚度相当于中厚煤层的分层，每个分层分别进行回采。用顶板垮落法，先采顶分层，再依次回采以下各分层。（一）、分层同采的采区巷道布置分层同采的巷道布置比较复杂，因为除了各分层工作面要求的分层运输平巷和分层回风平巷外，还要有区段集中运输平巷和区段集中回风平巷。图6-6是这种采煤法的采区巷道布置示例。1、采区巷道布置和生产系统、采区巷道布置在采区走向的中部阶段运输大巷处，开掘采区下部车场，由下部车场向上开掘岩石输送机上山和岩石轨道上山，直至采区上部边界。轨道上山以平甩式车场，运输上山以回风石门与阶段回风大巷相通。上述上山是为各分层服务的，称为集中上山，两者距煤层一般不小于15 m，轨道上山比输送机上山距煤层近2m左右，2条上山相距一般为2025 ma然后，在第一区段下部开掘中部车场和区段石门，并由此分别在煤层底板约lom处开掘岩石集中运输巷，和顶分层超前于集中运输巷掘进集中轨道巷。每隔一定距离（一般为1台刮板输送机的长度）开掘岩石溜煤眼和联络眼。至采区边界后，由联络眼掘进顶分层超前运输平巷和顶分层开切眼（掘进出煤由溜煤眼至集中运输巷）。与此同时，在采区上部边界不再另掘区段集中回风巷，利用阶段回风大巷掘进回风石门和顶分层超前回风平巷，各回风石门的间距为100 m左右。综采时，为了减少设备搬迁次数，先在采区一翼准备好的工作面，采用后退式进行回采，跨越上山后，再用前进式推进采区另一边界。在开掘上述各巷道的过程中，同时开掘采区变电所、绞车房、中部溜煤眼和采区煤仓。随着分层的推进，继续掘进上、下超前平巷，超前距离一般应保持工作面前至少有两个溜煤眼和回风石门分别与集中平巷和阶段回风大巷相通。待顶分层回采工作面采过一定距离后，即可由联络眼（靠近采区边界的），在假顶下开掘中分层的超前运输平巷和中分层切割眼。同时，从回风石门开掘中分层的超前回风平巷。随中分层回采工作面的推进，按上述要求的距离，继续掘进中分层超前平巷，从而实现厚煤层在同一区段内和倾斜分层下行垮落法一般同采2个分层，第三分层可作为顶分层的接续面。采区内各区段的开采顺序是，先采一区段，而后依次开采二、三区段。因此，在一区段采完之前，应及时准备出二区段的巷道。一区段的集中运输巷道，将作为二区段的集中回风巷道使用，二区段的运输巷道布置和掘进顺序，完全和一区段相同。、运输系统工作面采出的煤，分别在各超前运输平巷内用刮板输送机运到溜煤眼，经区段集中运输平巷的带式输送机，再经区段溜煤眼转至输送机上山的带式输送机，最后到采区煤仓装车外运。采区所需的器材，由下部车场运来，经轨道上山、上部车场、阶段回风大巷回风石门、顶分层和中分层超前回风平巷，分别送到一区段顶分层和中分层工作面。也由阶段回风大巷，经上部车场运人。顶分层和中分层超前运输平巷所需的器材，从轨道上山经区段石门和中部车场、集中轨道平巷、联络眼运进。岩石集中平巷所需的材料，从轨道上山经中部车场运进。、通风系统新风由阶段运输大巷进人轨道上山下部甩车场和行人联络眼，沿轨道上山和输送机上山而上。为了不使风流短路，在输送机上山的上端和轨道上山的上部车场处安设风门，在绞车房的通道内安设调节风窗，使新风进人区段石门、中部车场和中部行人联络眼。由此，一部分新风沿集中运输平巷、溜煤眼、至超前运输平巷。另一部分新风沿集中轨道平巷、经联络眼到顶分层和中分层超前运输平巷，然后一起进入回采工作面。清洗工作面的乏风，由顶分层和中分层回风道，经回风石门，进入阶段回风大巷。采区内掘进巷道所需的风量，是由局部通风机供给。（二）、分层分采的采区巷道布置分层分采的采区巷道布置，没有共用的区段集中平巷，每一分层的区段平巷都是单独准备的。分层平巷不是利用集中平巷随着采煤工作面推进超前掘进的，而是当上分层采完后采空区垮落基本稳定之后，才在第二分层层位沿着上分层铺设好的假顶（或再生顶板）下掘出第二分层的区段平巷。厚煤层各分层采用联合开采的方式，其上（下）山一般布置在煤层底板岩层中，上（下）山通过采区车场及石门、斜巷或立眼与各分层平巷联系。分层开采的优点是，采区巷道布置简单，取消了岩石区段集中平巷及联络巷等岩石巷道，工程量少，有利于减少掘进率和加快掘进速度，缩短采区和区段的准备时间。由于上、下分层工作面采煤间隔时间较长，有利于形成再生顶板，有利于下分层巷道的掘进和维护。厚煤层分层分采，其各个分层的采煤和掘进工作面都具有独立通风系统，通风系统简单，有利于通风管理，采掘相互干扰少，运输环节少。分层分采在工作面单产较低的情况下，存在一下缺点：不能实现同一区段内上下分层同采，开采强度底。为了在上分层顶板垮落稳定的采空区下掘进下分层巷道，同一区段内下分层工作面不能及时接替上分层工作面。尤其是当采区内有两个以上工作面采煤时，相邻区段之间难以及时接替必须采用两翼倒替或区段间隔“跳采”才能保证工作面的正常接替，因而造成采掘工作分散，生产不集中，采掘设备搬迁距离远等问题由于上下分层采煤间隔时间长，容易造成人工假顶材料腐朽，不利于下分层的掘进和采煤。如果煤层自燃发火期短，则增加了煤炭自燃的危险。沿煤层走向开掘的分层平巷，必须一次性掘出巷道全长，巷道维护长度大，维护时间长，维护费用高。随着高产高效综合机械化采煤的发展，采煤工作面单产不断提高，采区内只需一、两个工作面生产即可达到产量的要求。同时综采工作面推进速度较快，使分层巷道维护时间有所缩短，近几年巷道支护和维护技术的发展，使得分层巷道维护的问题基本得以解决。目前，随着采煤机械化工艺和矿井防灭火技术的不断发展，分层分采的优越性越来越明显，厚煤层分层分采的开采技术得到进一步推广和发展。三、缓斜薄及中厚单一煤层倾斜长壁采煤法采煤系统倾斜长壁采煤法的特点是在开采水平（主要大巷）两侧分带沿煤层倾斜向上和向下掘进工作面的运输斜巷和回风斜巷，一直掘进到水平的上、下边界后，掘开切眼进行回采。回采工作面沿走向布置，沿倾斜向上或向下推进。根据工作面推进的特点，有以下几种开采方式。1、.仰斜开采和俯斜开采回采工作面，按推进方向可分为仰斜开采和俯斜开采。工作面沿倾斜从下向上推进的称为仰斜开采；工作面沿倾斜从上向下推进的称为俯斜开采。2、前进式、后退式及混合式开采根据工作面推进的方向与大巷的相互位置，可分为前进式、后退式及混合式开采。当工作面自水平大巷向水平（井田）边界推进，其运输斜巷和回风斜巷随工作面推进而向前掘进，并在采空区中维护时，称为前进式回采。这种方式工作面投产早，出煤快，但采空区维护巷道困难、费用高；工作面漏风及瓦斯涌出量大；采掘同时进行，互相干扰；难以掌握工作面前方煤层的变化，不利于正常持续生产。当工作面自水平（井田）边界向水平大巷推进，其运输斜巷和回风斜巷预先掘进，并在煤层中维护时，称为后退式回采。这种方式，由于工作面投产前需把运输斜巷和回风斜巷开掘完毕，故初期巷道掘进工程量大，准备时间长。但对通风和运输斜巷有利；有利于探明工作面前方煤层的变化。随着掘进机械化程度的提高，后退式回采的比重将不断增加。当工作面自水平大巷推进到水平（井田）边界后，反向再从水平边界向水平大巷推进，这种连续开采方式即为混合式回采。混合式回采是，为了减少回采巷道工程量和不在回采前掘进巷道。就是说，前进式回采时的沿空留巷为后退式回采所用。在开采水平内，分带一般采用前进式回采，即由井筒开始，沿煤层走向向井田边界方向推进。3、单工作面回采和对拉工作面回采倾斜长壁工作面可采用单工作面和对拉工作面回采。用两条斜巷（通风和运输）保证一个工作面生产的称为单工作面回采；用三条斜巷（1条运输巷，2条回风巷）保证两个工作面同时生产的称为对拉工作面回采。通常多使用对拉工作面回采。只有在受地质或技术条件限制的情况下，才考虑采用单工作面回采。4、 倾斜长辟采煤法的实质是工作面沿走向布置，沿倾斜推进(分为仰斜和俯斜开采两种)，它与走向长壁采煤法相比具有生产系统简单、工作面搬迁次数少、掘进率低等优点，因此其应用越来越广，目前，我国已有100多个矿井采用了这种方法，是我国煤炭工业重点推广的开采技术。 仅介绍单一薄及中厚煤层倾斜长壁采煤法采煤系统 单一薄及中厚煤层采用倾斜长壁采煤法时，巷道系统十分简单。图9-12所示为俯斜推进的倾斜长壁采煤法巷道布置系统示意图。 （1）巷道布置及掘进顺序 自运输大巷1开掘下部车场和行人进风斜巷7、煤仓6，然后在煤层中沿倾斜掘回采斜巷，其中一条是工作面的运煤斜巷4，另外两条是工作面的回风及运料斜巷5，这些回采斜巷掘至井田上部边界以后，即可沿煤层掘出对拉工作面的开切眼，形成回采系统。 每个工作面长度为100150m，甚至可达200m，工作面推进距离等于沿上山或下山的阶段斜长，可达10001500m。 倾斜长壁采煤方法同样可以采用留煤柱护巷或无煤柱护巷的方法。如果采用煤柱护巷，则在相邻工作面之间留8-12m宽的煤柱，再掘相邻工作面的回风巷。采用无煤柱护巷时，沿空掘进回风斜巷或沿空留巷。 （2）生产系统 各生产系统如图所标示。 （3）生产系统分析 倾斜长壁采煤方法工作面可以按单工作面布置，也可以按对拉工作面布置。单工作面置时，每个工作面有两条回采巷道。对拉工作面布置是两个工作面布置三条回采巷道，其中运输巷为两个工作面共用，如图9-12所示。 由于工作面近似沿煤层走向呈水平状布置，不存在走向长壁时向下运煤和向上拉煤的问题，两个工作面可以等长布置。工作面风流不存在上行与下行问题，两个工作面的通风状况都同样良好。由于对拉工作面减少了一条运煤巷道和有关联络巷道，降低了巷道掘进工程量，节省了一套运输设备，相对来说生产比较集中。所以，顶板较好的薄及中厚煤层，特别是采用炮采和普通机械化采煤工艺时，一般都采用对拉工作面并取得了较好的技术经济效果。5、优缺点和适用条件倾斜长壁采煤法与走向长壁采煤法比较具有下列优点：(1)巷道布置简单、掘进量少，投产早。工作面两端经工作面斜巷直接与阶段大巷相连，取消了采区上（下）山、联络巷、上中部车场的掘进，从而降低了吨煤成本，缩短了准备时间，有利于采掘接续。(2)运煤系统简单、占用设备少，因取消了区段平巷运输环节，从而提高了运输效率，降低了运输成本。(3)仰斜回采时，工作面没有淋水，改善了劳动条件；由于进风简单、设施少，减少了漏风。工作面向回风大巷方向推进，有利于工作面的通风。(4)生产比较集中，机动灵活。因为布置对拉工作面，中间设带式输送机斜巷，两工作面进行生产，既能联系，又能独立，如一工作面发生故障，即可转人另一工作面生产。(5)能适应综采需要。因为工作面两侧的运输、通风斜巷沿煤层倾斜方向掘进，能保证工作面长度基本不变；工作面为水平布置。根据某些矿井实践表明：采用倾斜长壁采煤法，可降低成本12，提高效率20左右。它的主要缺点是：回采巷道为斜巷，掘进比较困难；如采用下山仰斜回采时，斜巷掘进需要提升和排水设备，影响掘进速度护目前尚缺乏辅助提升的有效设备；上山俯斜回采时，回风斜巷运料有一定的困难；存在下行通风的问题，尤其是对瓦斯含量较大的矿井，更为突出。影响这种采煤法使用的主要问题是，采、掘机械设备使用的合理性有待提高；长距离斜巷的辅助运输和行人比较困难。在当前的采、掘机械设备类型条件下，只适用于120以下的煤层，特别是薄及中厚煤层，多数用于60以下的近水平煤层，技术经济效果最为显著。 第三节 采煤工艺当采区巷道工程、设备安装工程已经完成，具备了生产条件之后，工作面即可进行回采。回采的基本工序有：破煤、装煤、运煤、支护和采空区处理。辅助工序有：移输送机、设备维修、材料运输等。上述采煤工作面各工序所用的方法、设备及其在时间、空间上的相互配合，称为采煤工艺，又称回采工艺。不同的采煤方法有不同的回采工艺。对于缓斜、倾斜、薄及中厚煤层，多采用走向长壁采煤法。至于缓斜、倾斜厚煤层及煤层群，也多采用走向长壁采煤法。因此，本章所介绍的回采工艺都适用于走向长壁采煤法。倾斜长壁采煤法的回采工艺与走向长壁采煤法的回采工艺基本相同。一、爆破采煤工艺 在长壁工作面用爆破方法破煤和装煤、人工装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺叫做爆破采煤，简称炮采。炮采工作面的工艺过程有：破煤、装煤、运煤、顶板支护、回柱放顶（采空区处理）等工序。炮采劳动强度大、产量和生产效率低，是一种较落后的回采方式。但这种回采工艺设备简单，对复杂的地质条件适应性强。因此，在积极发展机械化生产的过程中，在一些地质条件比较复杂或不适宜机械化采煤的地区，仍然要采用炮采。 （一）、爆破概述 1、煤矿爆破器材 炮采所使用的爆破器材主要是炸药和起爆器材。 煤矿井下多采用铵锑炸药，这类炸药的热感度和机械感度都不大，但易潮解变质。近年来，研制了抗水浆状铵锑炸药。 引起炸药爆炸的设备和材料称为起爆器材。煤矿主要采用电雷管和发爆器起爆炸药。 根据通电后电雷管起爆的时间可分为：瞬发电雷管、秒延期电雷管（段发电雷管）、毫秒延期电雷管（毫秒电雷管）。各种电雷管的使用范围见表9-1 电雷管对热和机械作用都很敏感，使用时应特别注意。 电雷管的引爆电源，通常使用防爆晶体管电容式放炮器。在特殊情况下，经批准在无瓦斯（煤尘）爆炸危险的工作面，也可采用电压不超过220 V的交流电源。 2、爆破方法 煤矿中使用的爆破方法有普通炮眼爆破法和深孔爆破法。 普通炮眼爆破法，就是在煤（岩）层内钻眼，一般眼深为1. 22. 0 m、直径3840 mm，在炮眼内装药进行爆破，这种爆破法使用最广。 深孔爆破法，就是把炸药装在孔深412 m，直径5570 mm的炮孔内进行爆破，这种爆破法通常用于强制放顶。 （二）、破煤工序 爆破落煤的工序包括：钻眼、装药、填泥、联炮线、放炮等。长壁采煤工作面的钻眼爆破工作，在保证达到预定开帮进度的前提下，必须做到：煤层破碎均匀，没有需要二次破碎的大块煤，不过分抛散，便于人工装煤；煤壁平直整齐，不留顶煤和底煤；不破坏顶、底板岩层，便于支护、移输送机等工序的操作；不崩倒支架，不崩翻或压住输送机；节省爆破材料。图4-1 炮眼布置图 为了满足上述要求，应根据所采煤层的具体条件，确定合理的爆破参数（炮眼排数、间距、角度、深度、每个炮眼的装药量等）。 1、炮眼布置 根据采高、煤的软硬及顶板条件，常采用以下几种炮眼布置方法（图4-1）。 单排眼 一般用于薄煤层，或煤软、节理发育的中厚煤层。 双排眼 用于采高较小的工作面，煤质中硬时用对眼，煤质软时用三花眼。 五花眼 用于采高大或煤质坚硬的工作面。 炮眼间距根据煤质软硬，一般为1. 01. 6 m. 炮眼角度 炮眼与煤壁的夹角，根据煤质软硬而定，一般为650800，软煤取大值，硬煤取小值。当机采时，因煤质太硬需要放震动炮松动煤层时，角度一般为900。总之，炮眼角度的选择应以能把煤层崩酥，块度适宜、爆破装煤率高为原则。 顶眼一般为仰角，底眼为俯角，使顶底煤都获得较好的爆破效果，且不破坏顶底板的完整性。顶眼的仰角约为50100，使眼底与顶板保持0. 10. 5 m的距离，距离的大小取决于煤质的软硬度及粘顶情况。底眼的俯角与顶眼大致相似。炮眼深度取决于工作面一次的进度，一般与炮眼角度无关。工作面一次进度一般为1. 0l. 2 m。小进度爆破有利于顶板控制及提高爆破装煤率，同时还可利用煤壁前方支承压力的作用，提高爆破效果，降低炸药和雷管的消耗。 2、炮眼装药量图4-2a单排炮串联线图4-2b 双排眼串联法图4-2c 三排眼串联法图4-2d三排眼串联法图4-2 炮眼布置图炮眼装药量主要决定于煤层硬度和结构，但炮眼间距、爆破顺序、矿山压力也影响炮眼装药量。图4-3炮采工作面装煤方式当顶煤较硬且顶板松软，或底煤较硬又不易崩酥，可缩小炮眼间距，增加炮眼数目，减少每个炮眼的装药量，防止崩坏顶板或输送机。当煤的硬度或结构有局部变化，或因某种原因须改变炮眼角度或炮眼间距，就不应强求每个炮眼的装药量都一样，而由放炮员具体掌握。工作面的矿山压力也会影响爆破条件的变化，在初次放顶前，煤层较坚硬，而当初次来压或周期来压时，或因工作面循环不正常、工作面推进度较慢时，煤壁因矿山压力的作用而变得松软，装药量就应少些。总之，生产过程中的情况是千变万化的，必须根据具体情况，灵活掌握每个炮眼装药量。3、爆破方法爆破顺序一般有三种：顶、底眼同时爆破，先爆破底眼后爆破顶眼，先爆破顶眼后爆破底眼。前两种爆破顺序适用一般炮采，后一种爆破顺序适用于爆破装煤。先爆破顶眼后爆破底眼的顺序的优点：可提高爆破装煤率，减少人工装煤量；可及时挂梁维护顶板，尤其是松软顶板；不易崩、挤输送机。这种爆破顺序现场应用较多。在炮采工作面，应采用一次引爆较多炮眼，以缩短落煤时间，提高劳动生产率。但应注意以下几点：同时爆破的炮眼数，特别是顶眼，应在顶板悬露面积允许的范围内。因此，小进度爆破为一次引爆较多炮眼创造了有利条件；一次引爆较多炮眼会使大量煤压在输送机上，为便于输送机起动，在爆破前，可预先在运输溜槽上铺盖板或在安全的条件下采用开机放炮。一次引爆较多炮眼，通常采用串联法连炮，使用50100发的放炮器。联线如图4-2所示。（三）、装煤与运煤1、工作面装煤方式爆破装煤炮采工作面大多采用可弯曲刮板输送机运煤，在摩擦式金属支柱或单体液压支柱及铰接顶梁所构成的悬臂支架掩护下，输送机贴近煤壁，有利于爆破装煤，如图4-3所示，爆破装煤率可达3137。人工装煤炮采面人工装煤量主要由两部分构成：输送机与新煤壁之间松散煤安息角线以下的煤（图4-3)；崩落或撒落到输送机采空侧的煤。因此，浅进度可减少煤壁处人工装煤量；提高爆破技术水平，也可以减少人工装煤量。机械装煤图4-4 移置输送机示意图1、2轴 3螺母 4丝杆5套筒目前使用最多的是在输送机煤壁侧装上铲煤板，放炮后部分煤自行装人输送机，然后工人用锹将部分煤扒人输送机，余下的部分底部松散煤靠大推力千斤顶的推移用铲煤板将其装人输送机。2、运煤工作面运煤是炮采面实现机械化的唯一工序，运煤工序中较为关键的一环是输送机的移置。输送机移置器多为液压式推移千斤顶，其布置如图4-4a所示。工作面内每6m设1台千斤顶，输送机机头、机尾各设3台千斤顶。某些装备水平较低的炮采面，可使用电钻改装的机械移置器（图44）。移置输送机时，应从工作面的一端向另一端依次推移，以防输送机槽拱起而损坏。（四）、炮采工作面支护和采空区处理1、炮采工作面支护图4-5 炮采面支架布置方式丛柱 密集支柱 木垛 斜撑图4-6 特种支架支护方式目前，我国部分炮采工作面仍有采用金属摩擦支柱和铰接顶梁支护的，国有重点煤矿及部分地方煤矿已采用单体液压支柱，其布置形式如图9-5所示。其布置主要有2种：正悬臂齐梁直线柱（图9-5a)和正悬臂错梁三角柱（图9-5b)，但后者现在采用较少。落煤时，爆深应与铰接顶梁长度相等。最小控顶距时应有3排支柱，以保证有足够的工作空间，最大控顶距时一般不宜超过5排支柱。通常推进一或两排柱放一次顶，即三四排或三五排控顶。在有周期来压的工作面中，当工作空间达到最大控顶距时，为了加强对放顶处顶板的支撑作用，回柱之前常在放顶排处另外架设一些加强支架，称为工作面的特种支架。特种支架的形式很多，有丛柱、密集支柱、木垛、斜撑图4-7 全部跨落法回柱放顶工序支架（图4-6)。2、采空区处理随着采煤工作面不断向前推进，顶板悬露面积越来越大，为了工作面的安全和正常生产，就需要及时对采空区进行处理。由于顶板特征、煤层厚度和保护地表的特殊要求等条件不同，采空区有多种处理方法，但最常用的是全部垮落法。全部垮落法，通常适用于直接顶易于垮落或具有中等稳定性的顶板。其方法是，当工作面从开切眼推进一定距离后，主动撤除采煤工作空间以外的支架，使直接顶自然垮落。以后随着工作面推进，每隔一定距离就按预定计划回柱放顶。这样，不仅可以及时减少工作面的控顶面积，而且由于顶板垮落后破碎岩石体积膨胀而充填采空区，从而减轻工作面压力和防止对工作面产生不良影响。其主要工序是配合工作面推进定期进行回柱放顶工作。如图4-7所示，当工作面推进一次或二次之后，工作空间达到允许的最大宽度，即最大控顶距，应及时回柱放顶，使工作空间只保留回采工作所需要的最小宽度，即最小控顶距。如果不放顶，工作面继续向前推进，就会使顶板悬露过宽而顶板压力过大、占用支柱和顶梁过多。最小控顶距一般为3排支柱，最大控顶距为4排或5排支柱。最大控顶距与最小控顶距之差即为放顶步距。当工作面使用木支柱时，采用回柱绞车回撤支柱。当工作面使用金属摩擦支柱或单体液压支柱时，通常用人工回柱，有时支柱钻底或被垮落碎矸埋住，则需辅以拔柱器。回柱应按由下而上、由采空区向煤壁方向的顺序进行，并应遵守煤矿安全规程的各项规定，发保证回柱放顶工作的安全。采用全部垮落法处理采空区简单可靠，费用少，所以，凡是条件合适时均应尽可能采用这种方法。我国开采薄及中厚煤层和大部分煤层时，几乎都采用全部垮落法。二、普通机械化采煤工艺普通机械化采煤简称普采，是用机械方法破煤和装煤、输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺。普采工作面的配套设备为：单滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、金属摩擦支柱或单体液压支柱和铰接顶梁支护顶板、回柱绞车回柱、液压千斤顶移溜器移置输送机。为了通风、行人和移置输送机的机头和机尾，在工作面两端开有切口。此外，若使用单体液压支柱，还在工作面运输巷设有泵站，供给工作面单体液压支柱乳化液。（一）、普采工作面单滚筒采煤机的工作方式采煤机的工作方式是指在采煤工作面内采煤机的运转、截割和进刀（开切口）的方法。1、滚筒的位置和旋转方向普采面单滚筒采煤机的滚筒一般位于机体靠近工作面运输巷一端，这样可缩短工作面下切口的长度，使煤流尽量不通过机体下方，有利于工作面技术管理。滚筒的旋转方向对采煤机运行中的稳定性、装煤效果、煤尘产生量及安全生产影响很大。单滚筒采煤机的滚筒旋转方向与工作面方向有关。当我们面向工作面回风巷站在工作面时，若煤壁在右手方向，则为右工作面；反之为左工作面。右工作面的单滚筒采煤机应安装左螺旋滚筒，割煤时滚筒逆时针旋转；左工作面安装右螺旋滚筒，割煤时顺时针旋转。这样的滚筒旋转方向，有利于采煤机稳定运行。当采煤机上行割顶煤时，其滚筒截齿自上而下运行，煤体对截齿的反力是向上的，但因滚筒的上方是顶板，无自由面，故煤体反力不会引起采煤机震动。当采煤机下行割底煤时，煤体反力向下，也不会引起震动，并且下行时负荷小也不易产生“啃底”现象。这样的转向还有利于装煤，产生煤尘小，煤块也不会抛向采煤机司机的位置。2、单滚筒采煤机的割煤方式采煤机的截割和其他各工序的配合关系称为采煤机的割煤方式。单滚筒采煤机的割煤方式分为：单向割煤、双向割煤往返进一刀、双向割煤往返进两刀三种方式。单向割煤如图4-8所示，采煤机上行割煤，下行装煤（或空放），往返进一刀。其工艺过程是：采煤机沿底板上行割底煤，追机挑顶煤、挂梁，必要时打临时支柱。采煤机至上切口后，翻转挡煤板，下行装煤，并在采煤机后15 m左右的地方按顺序推移输送机，接着打固定支柱，直至下切口。适用条件：顶板较稳定，采高较大，采煤机滚筒不可调高；煤的粘顶性较强，截割后顶板不能及时垮落；顶板较硬或煤层中含有较厚的夹石，需要专门放炮处理，顶煤下落后，人工装煤量较大等。双向割煤往返进一刀如图4-9所示，采煤机上行割顶煤，同时追机挂梁。至上切口后，下降摇臂，翻转挡煤板，开始下行割底煤，并清理浮煤，顺序推移输送机、支柱，直至下切口。采煤机往返一次进一刀。适用条件：顶板较差、采高较大、煤的粘顶性较大的工作面。另外，还有一种“”字形双向割煤往返进一刀的方式，其割煤过程如图4-10所示。采煤机由工作面中部进刀，上行割顶煤，挂梁，至上切口下降摇臂，翻转挡煤板，下行割底煤，同时清理浮煤、移输送机和支柱；至工作面中部时再升高摇臂，下行割顶煤，挂梁；至下切口时再下降摇臂，翻转挡煤板，上行割底煤，并清理浮煤。采煤机割完下部底煤后，再从中部向下顺序推移输送机、支柱。因此，在工作面形成“”字形的割煤方法。这种割煤方式，实质上是将工作面分成上下两段进行顺序截割。适用条件：采高较大、工作面较长，煤的粘顶性强或分层假顶的工作面。双向割煤往返进两刀如图4-11所示，采煤机一般沿顶板上行割煤，同时追机挂梁、清浮煤、推移输送机、支柱至上切口完成第一刀。然后翻转挡煤板，采煤机沿底板下行割煤，并重复上行割煤的各工序至下切口完成第二刀。采煤机往返一次进两刀，故又称为穿梭式割煤。当采高与滚筒直径相适应或采高大于滚筒直径，但煤不粘顶时，最适合这种割煤方式。如果采高较大煤又粘顶，可预放震动炮松动顶煤，然后采煤机沿底板割煤，并在弧形挡板后面拖带装煤犁进行二次装煤，或人工跟机清理顶煤。双向割煤往返进两刀的割煤方式，能充分发挥采煤机效能，提高工时利用率，有利于实现多循环多刀作业；还能及时支护顶板；工序紧凑，工作量均匀。这种割煤方式，采煤进度快，各工序必须协调配合，要求有较高的生产管理水平。当煤层较厚时，清理浮煤量大，且不安全，如采用装煤犁二次装煤，又增加了生产环节。3、单滚筒采煤机的进刀方式滚筒采煤机每割一刀煤之前，必须使其滚筒进人煤体，这一过程称之为进刀。滚筒采煤机以输送机机槽为轨道，沿工作面运行割煤，其自身无进刀能力，只有与推移输送机工序相结合才能进刀。采煤机的进刀方式，也是影响采煤机的效率和工作面单产的因素之一。一些高产机采队，往往是通过改进进刀方式而提高产量的。一个好的进刀方式应适应工作面顶、底板条件，进刀时间短，人工开切口工作量少。采煤机的进刀方式有：直接进切口、预开切口、割三角煤、留三角煤、超前移机头。本章仅介绍割三角煤、留三角煤进刀方式。 (1) 割三角煤进刀。这种进刀方式又称斜切式进刀，如图9-16所示，采煤机下行割煤至下切口后，即反向上行，沿着输送机的弯曲段逐渐进刀，直至滚筒全部切人煤壁。随后移输送机头，并把输送机移直，采煤机再下行把留下的三角煤割掉，最后再上行正常割煤。三角煤的斜长为采煤机长和输送机弯曲段之和。在单向割煤和双向割煤往返进一刀时，只在下切口进刀。双向割煤往返进两刀时，则上、下切口都需进刀。这种进刀方式被广泛采用，其优点是：不需其他设备，靠采煤机本身来完成进刀工作；不做切口，减少了工作量；单独移运输送机阻力小，比较轻便。缺点是：往返割三角煤，增加了工序和辅助工作时间。 (2)留三角煤。如图413所示，这种进刀方式与割三角煤的方式不同，但也属斜切进刀方式的一种。当采煤机切人煤壁后就一直向上割煤，随后移输送机。工作面下部所留下的一段三角煤，待采煤机下行装煤时再割掉。这种进刀方式比较简单，但只适用于单向割煤。二）、普采工作面的装煤方式普采工作面的装煤，主要是靠采煤机的滚筒螺旋叶片和弧形挡煤板把大部分的煤装进工作面输送机，余下的浮煤或底煤则要由人工清理。为了提高机械装煤率和保证工作的安全，在条件适宜时，还可利用装煤犁进行二次装煤。1、螺旋滚筒的使用在使用螺旋滚筒装煤时，应注意滚筒螺旋线的方向。由于滚筒转向是使截齿从上向下切人煤壁，所以在左工作面时，须配右螺攀滚筒；在右工作面时，须配左螺旋滚筒。只有这样配合，滚筒上的螺旋叶片才能将煤推人输送机。但对“上推下拉”式的工作面，则应使用左工作面配左螺旋滚筒，右工作面配右螺旋滚筒的采煤机。2、弧形挡煤板的使用据测定，一般螺旋滚筒的装煤率只达60%70，其余的煤则要由装在滚筒后面的弧形挡煤板完成，两者装煤率可达90%95，最后剩下的50%10的浮煤还要由人工清理。（三）、普采工作面的支护与采空区处理普采工作面采空区的处理与炮采工作面无本质上的不同，在此只重点介绍对普采工作面适用性强的主要顶板管理方法。图415 单体支架正悬臂、 图