采煤工藝過(guò)程
由于煤層的自然條件和采用的機(jī)械不同,完成回采工作各工序的方法也就不同,并且在進(jìn)行的順序、時(shí)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(nèi)按照一定順序完成各項(xiàng)工序的方法及其配合,稱為采煤工藝。在一定時(shí)間內(nèi),按照一定的順序完成回采工作各項(xiàng)工序的過(guò)程,稱為采煤工藝過(guò)程。
工藝類型
機(jī)械化采煤工藝
(1)普通機(jī)械化采煤工藝:簡(jiǎn)稱“普采”,其特點(diǎn)是用采煤機(jī)械同時(shí)完成落煤和裝煤工序,而運(yùn)煤、頂板支護(hù)和采空區(qū)處理與炮采工藝基本相同。普通機(jī)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(jī)或刨煤機(jī)與單體支柱配套進(jìn)行采煤的工藝系統(tǒng)。它與綜采工藝的差別是支護(hù)、放頂工序需人工進(jìn)行。因此,這種工藝系統(tǒng)的體力勞動(dòng)量較大,在技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果上,以及安全程度上都遠(yuǎn)不及綜采工藝系統(tǒng)好。
在一般機(jī)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(shí),通常稱為普通機(jī)械化采煤工藝,簡(jiǎn)稱為普采工藝。使用液壓支柱時(shí),與摩擦支柱相比,其力學(xué)性能,支護(hù)與控制頂板的效果都較好,而且往往配用大功率的采煤機(jī)和輸送機(jī),是一種高檔次的普通機(jī)械化。所以亦俗稱為高檔普采采煤工藝。無(wú)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(jī)械化采煤工藝:簡(jiǎn)稱“綜采”,它是指回采工作面中采煤的全部生產(chǎn)工序如破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)和管理頂板等過(guò)程都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。此外,順槽中的運(yùn)輸也實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)地機(jī)械化,以便充分發(fā)揮綜采設(shè)備的生產(chǎn)效能。綜合機(jī)械化采煤工作面是指用采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)和自移液壓支架等主要設(shè)備組合配套,進(jìn)行生產(chǎn)的回采工作面。
炮采工藝
爆破采煤工藝:簡(jiǎn)稱“炮采”,炮采工藝系統(tǒng)的特點(diǎn)是采用打眼放炮方法進(jìn)行破煤(爆破破煤)。此時(shí),裝煤變成了一項(xiàng)單獨(dú)的工藝,可用機(jī)械裝置或人工方法完成。在這種工藝系統(tǒng)中體力勞動(dòng)工作量和強(qiáng)度都大大地增加了,產(chǎn)量和效率也相應(yīng)地降低了,一般平均月產(chǎn)在9000t左右。但是,它所采用的設(shè)備簡(jiǎn)單,對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。因此,在我國(guó)仍大量采用,其產(chǎn)量占總產(chǎn)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(chǎn)過(guò)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(jìn)度,煤塊破碎均勻,保持工作面煤壁平直,不留頂?shù)酌海黄茐捻敯?,不崩倒棚子和崩翻輸送機(jī)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(wú)壓水力運(yùn)輸”方法運(yùn)到煤水倉(cāng)中,再由井底煤水倉(cāng)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(chǎn)工藝流程圖。顯然,水力采煤使一般機(jī)械化采煤的多工序、多環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過(guò)程得到了簡(jiǎn)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(yùn)到采區(qū)煤水倉(cāng)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng),簡(jiǎn)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(jì)發(fā)展的不平衡,我國(guó)長(zhǎng)壁工作面的采煤工藝主要有爆破采煤工藝、普通機(jī)械化采煤工藝和綜合機(jī)械化采煤工藝三種,其中綜合機(jī)械化采煤工藝是目前采煤技術(shù)發(fā)展的方向。在我國(guó)煤礦中,國(guó)有重點(diǎn)煤礦以綜采為主,地方國(guó)營(yíng)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(diǎn)
普采工藝特點(diǎn):普采將采煤和裝煤這兩道工序改為由淺截式滾筒采煤機(jī)或刨煤機(jī)來(lái)完成,使工作面采煤工作實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化,產(chǎn)量有了較大的提高,而且與綜采相比,設(shè)備投資減少了2/3;但支架的架設(shè)和回撤工作仍為繁重的人工勞動(dòng),在頂板管理方面還顯得比較薄弱。
綜采工藝特點(diǎn):綜采是采煤技術(shù)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(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。尤其是近年來(lái)研制出了大功率、大滾筒采煤機(jī)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(jìn)行放頂煤開采,其適用范圍越來(lái)越廣,簡(jiǎn)化了礦井的生產(chǎn)系統(tǒng),便于集中管理。其主要特點(diǎn)是:高產(chǎn)、高效、安全、低耗。
炮采工藝特點(diǎn):由于炮采工作面采煤和支護(hù)這兩項(xiàng)主要工序基本上依靠的是繁重的人工勞動(dòng),所以工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、支護(hù)工作不安全、日產(chǎn)量及勞動(dòng)生產(chǎn)率低、材料消耗量大。但在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)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(diǎn):水力采煤使一般機(jī)械化采煤的多工序、多環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過(guò)程得到了簡(jiǎn)化。它具有流程單一,設(shè)備簡(jiǎn)單,勞動(dòng)強(qiáng)度低,效率高,安全性好等顯著優(yōu)點(diǎn),還有煤損大,電耗高等缺點(diǎn)。
工序安排
合理的工序安排對(duì)循環(huán)時(shí)間、晝夜循環(huán)次數(shù)、循環(huán)產(chǎn)量、勞動(dòng)組織、各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)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(jié)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(shí)間和空間上如何配合才能充分利用時(shí)間和空間,這些都是在工序形式中應(yīng)當(dāng)正確解決的問(wèn)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(guān)系和各自需要的時(shí)間,找出起主導(dǎo)作用并且占用工時(shí)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(hù)線、回柱放頂線、作缺口線等。各次要矛盾線內(nèi)部各工序之間,一般也是順序關(guān)系。而各矛盾線之間,則是平行關(guān)系。
(3)根據(jù)工序之間的制約關(guān)系和各自需要的工作時(shí)間,確定各矛盾線之間、各工序之間在時(shí)間和空間上的配合關(guān)系。
最后,用簡(jiǎn)單明了的符號(hào)繪成工藝流程圖,把一個(gè)循環(huán)的整個(gè)采煤工藝過(guò)程明確地表示出來(lái)。