采煤工藝是由于煤層的自然條件和采用的機械不同,完成回采工作各工序的方法也就不同,并且在進行的順序、時間和空間上必須有規(guī)律地加以安排和配合的一種工藝。我國最常用的典型采煤工藝系統(tǒng)包括:機械化采煤工藝、炮采采煤工藝和水力采煤工藝系統(tǒng)。

中文名

采煤工藝

外文名

Coal mining process

工藝種類

機械化、炮采和水力采煤工藝

特點

實現(xiàn)機械化

性質

一種工藝

限制

經(jīng)濟發(fā)展的不平衡

目的

采煤

采煤工藝過程

由于煤層的自然條件和采用的機械不同,完成回采工作各工序的方法也就不同,并且在進行的順序、時間和空間上必須有規(guī)律地加以安排和配合。這種在采煤工作面內按照一定順序完成各項工序的方法及其配合,稱為采煤工藝。在一定時間內,按照一定的順序完成回采工作各項工序的過程,稱為采煤工藝過程。

工藝類型

機械化采煤工藝

(1)普通機械化采煤工藝:簡稱“普采”,其特點是用采煤機械同時完成落煤和裝煤工序,而運煤、頂板支護和采空區(qū)處理與炮采工藝基本相同。普通機械化采煤工藝系統(tǒng)是指在回采工作面中,利用滾筒式采煤機或刨煤機與單體支柱配套進行采煤的工藝系統(tǒng)。它與綜采工藝的差別是支護、放頂工序需人工進行。因此,這種工藝系統(tǒng)的體力勞動量較大,在技術經(jīng)濟效果上,以及安全程度上都遠不及綜采工藝系統(tǒng)好。

在一般機械化工作面中,單體支柱可使用金屬摩擦支柱或單體液壓支柱。使用金屬摩擦支柱時,通常稱為普通機械化采煤工藝,簡稱為普采工藝。使用液壓支柱時,與摩擦支柱相比,其力學性能,支護與控制頂板的效果都較好,而且往往配用大功率的采煤機和輸送機,是一種高檔次的普通機械化。所以亦俗稱為高檔普采采煤工藝。無論是在哪種普采工作面中,單體支柱的布置形式很多,可以因頂板條件不同而異。

(2)綜合機械化采煤工藝:簡稱“綜采”,它是指回采工作面中采煤的全部生產工序如破煤、裝煤、運煤、支護和管理頂板等過程都實現(xiàn)了機械化。此外,順槽中的運輸也實現(xiàn)了相應地機械化,以便充分發(fā)揮綜采設備的生產效能。綜合機械化采煤工作面是指用采煤機、可彎曲刮板輸送機和自移液壓支架等主要設備組合配套,進行生產的回采工作面。

炮采工藝

爆破采煤工藝:簡稱“炮采”,炮采工藝系統(tǒng)的特點是采用打眼放炮方法進行破煤(爆破破煤)。此時,裝煤變成了一項單獨的工藝,可用機械裝置或人工方法完成。在這種工藝系統(tǒng)中體力勞動工作量和強度都大大地增加了,產量和效率也相應地降低了,一般平均月產在9000t左右。但是,它所采用的設備簡單,對復雜地質條件適應性強。因此,在我國仍大量采用,其產量占總產量的45%左右。

炮采工作面支架布置形式與普采工作面支架布置形式基本相同,爆破破煤的生產過程包括;打眼、裝藥、填炮泥、聯(lián)炮線和起爆等工序。通常,在爆破中要求:保證進度,煤塊破碎均勻,保持工作面煤壁平直,不留頂?shù)酌?,不破壞頂板,不崩倒棚子和崩翻輸送機等。

水力采煤工藝

水利采煤工藝流程圖

水力采煤是利用水槍射流破煤,借助于一定的坡度使碎煤隨水從采垛(采面)中流出,沿巷道以“無壓水力運輸”方法運到煤水倉中,再由井底煤水倉用煤漿泵把煤與水混合而成的煤漿提升到地面。圖示為水采礦井的生產工藝流程圖。顯然,水力采煤使一般機械化采煤的多工序、多環(huán)節(jié)的生產過程得到了簡化。水力采煤工藝系統(tǒng)是指由采垛(回采工作面)破煤,將煤漿運到采區(qū)煤水倉的生產工藝系統(tǒng),簡稱為水采工藝系統(tǒng)。

由于開采條件和煤礦所有制的多樣性以及地區(qū)資源賦存條件和經(jīng)濟發(fā)展的不平衡,我國長壁工作面的采煤工藝主要有爆破采煤工藝、普通機械化采煤工藝和綜合機械化采煤工藝三種,其中綜合機械化采煤工藝是目前采煤技術發(fā)展的方向。在我國煤礦中,國有重點煤礦以綜采為主,地方國營煤礦以普采和炮采為主,而鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦則以炮采為主。

工藝特點

普采工藝特點:普采將采煤和裝煤這兩道工序改為由淺截式滾筒采煤機或刨煤機來完成,使工作面采煤工作實現(xiàn)了機械化,產量有了較大的提高,而且與綜采相比,設備投資減少了2/3;但支架的架設和回撤工作仍為繁重的人工勞動,在頂板管理方面還顯得比較薄弱。

綜采工藝特點:綜采是采煤技術發(fā)展史上的一次重大變革,它使采煤工作面的采煤與頂板管理等各工序都實現(xiàn)了機械化。尤其是近年來研制出了大功率、大滾筒采煤機和大采高液壓支架,使綜采可在厚度5.0 m左右的煤層中一次采全高以及在特厚煤層中進行放頂煤開采,其適用范圍越來越廣,簡化了礦井的生產系統(tǒng),便于集中管理。其主要特點是:高產、高效、安全、低耗。

炮采工藝特點:由于炮采工作面采煤和支護這兩項主要工序基本上依靠的是繁重的人工勞動,所以工人勞動強度大、支護工作不安全、日產量及勞動生產率低、材料消耗量大。但在地質構造復雜區(qū)域仍需使用,因此,其使用范圍較為廣泛。

水力采煤工藝特點:水力采煤使一般機械化采煤的多工序、多環(huán)節(jié)的生產過程得到了簡化。它具有流程單一,設備簡單,勞動強度低,效率高,安全性好等顯著優(yōu)點,還有煤損大,電耗高等缺點。

工序安排

合理的工序安排對循環(huán)時間、晝夜循環(huán)次數(shù)、循環(huán)產量、勞動組織、各項技術指標及安全都有很大影響。工序的安排形式一般有流水作業(yè)、平行作業(yè)以及流水作業(yè)和平行作業(yè)相結合等幾種。采煤工作面的工藝流程中,究竟哪些工序必須流水作業(yè),哪些工序可以平行作業(yè),各工序在時間和空間上如何配合才能充分利用時間和空間,這些都是在工序形式中應當正確解決的問題。工序安排的具體方法是:

(1)找出主要矛盾線:根據(jù)工序之間的關系和各自需要的時間,找出起主導作用并且占用工時最多的矛盾線以及主要矛盾線上的主要工序。一般以采煤工作為主要工序。

(2)找出次要矛盾線:如支護線、回柱放頂線、作缺口線等。各次要矛盾線內部各工序之間,一般也是順序關系。而各矛盾線之間,則是平行關系。

(3)根據(jù)工序之間的制約關系和各自需要的工作時間,確定各矛盾線之間、各工序之間在時間和空間上的配合關系。

最后,用簡單明了的符號繪成工藝流程圖,把一個循環(huán)的整個采煤工藝過程明確地表示出來。