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采煤机械化 采煤机械化eoal mining meehanization 采煤工作面采煤的5个主要工序破煤、装煤、运煤、 支护和控顶都用机械来完成。广义的采煤机械化还包 括煤矿其他重要生产环节，如煤炭井下运输和提升，掘 进和辅助运输等的机械化。 采煤机械采煤工作面机械通常分为旱采和水采 两类。 ①长壁采煤机械主要包括采煤机、链板输送机和 液压自移支架。采煤机的作用是破煤和装煤，即把煤壁 上的煤破碎、下落，并把它装在链板运输机的槽板上。 采煤机完成破煤和装煤两道繁重工序，是采煤工作面 的主要设备。长壁工作面主要采用滚筒式采煤机，也有 的采用刨煤机。现在，滚筒式采煤机向大功率、高能力 和坚固可靠方向发展，装机功率最高达l000kW左 右，牵引速度采煤机移动速度6.512m/min。链 板输送机的作用是把煤运出采煤工作面，经转载机卸 在采区胶带输送机上运出采区。机械化采煤工作面一 般都采用可弯曲链板输送机，其运输能力高的达到 15003000t/h。液压自移支架见彩图插页第11页 的作用是支护顶板和控顶，还承担推移链板运输机的 工作。现在，液压自移支架向高初撑力和快速移设发 展。以使采煤工作面顶板在维护期间尽量减少下沉，减 少变形和塌落。 ②短壁采煤机械主要包括连续采煤机、梭车和锚 杆打眼安装机。连续采煤机是一台带有悬臂式破煤机 构和装车机构的履带行走机械设备。能够完成从煤壁 上破煤，并把煤装人梭车，由梭车把煤运出采区。由于 短壁采煤的矿井、巷道绝大部分为煤巷，因此连续采煤 机既是主要的采煤机械，又是巷道掘进的主要机械。梭 车是短壁采煤矿井的井下主要运输设备。既可以运煤， 又用以运送器材设备和人员。梭车的动力有用防爆内 燃机的，也有用防爆电机的。锚杆打眼安装机具有打锚 杆眼和安装锚杆的功能。短壁采煤机配套设备具有采 煤和掘进的双重功能，而且机动灵活，可以快速地在采 煤工作面和掘进工作面之间调动。 ③水枪水采的采煤工作面机械。水枪是一台高压 水射流方向控制器，高压水射流由远距离的离心式高 压水泵供给。水枪喷射的高压水射流从煤壁上破煤，利 用煤层底板的倾斜角度、溜槽和水流的冲刷将破碎的 煤炭运出。水采的采煤工作面没有维护顶板和控制顶 板垮落的机械设备。 各国概况欧洲和亚洲的主要产煤国曾主要发展 长壁采煤机械，美国和澳大利亚主要发展短壁采煤机 械。2。世纪70年代以来，美国引进了长壁采煤机械， 并对其进行了重大改进，使综合采煤设备生产能力大 为增加，性能更为可靠。一个采煤工作面，装备一套综 合采煤机械设备，年产量可达到200万t以上，采煤工 作面工效达ZO0t左右。技术经济效能明显超过原有的 短壁采煤机械。 1992年，德国和英国长壁采煤综合机械化程度达 99.9，波兰92.5，日本86.2。美国1991年长壁 采煤综合机械化产量达14243万t，占矿井产量的 38.27，比1980年3 860万t增长了2.7倍。短 壁采煤在矿井产量的比重则同长壁采煤相反，有了明 显下降。澳大利亚也同美国呈现同样的发展趋势。 中国采煤机械化的分级中国煤矿数量多，煤层 地质条件多种多样，煤矿规模相差悬殊。采煤机械化的 发展程度和适应范围也有很大差异。为了鼓励煤矿根 据本矿的生产条件和财力状况，尽可能实现不同程度 的采煤机械化，中国通常把采煤机械化分为3级，并规 定了不同的产量和效率标准。 ①普通机械化采煤简称普采。采煤工作面装有采 煤机、可弯曲链板输送机和摩擦式金属支柱、金属顶梁 配套设备，使采煤工作面破煤、装煤和运煤工序机械 化。但支护和控顶的操作仍很繁重和危险、这套配套设 备的采煤机功率比较小，大都在1。。kw或以下，可弯 曲链板输送机的能力也比较低，一般年生产能力15一 20万t。 ②高档普通机械化采煤简称高档普采。采煤工作 面装备采煤机、可弯曲链板输送机、液压支柱和金属顶 梁配套设备，使采煤工作面破煤、装煤和运煤工序机械 化。由于采用了液压支柱，顶板维护状况好，支护和控 顶工序为手工操作，但劳动强度大为减轻，危险程度减 少。这套配套设备的采煤机功率较大，一般为150kw 或更大。可弯曲链板输送机的能力也较高，一般年生产 能力2030万t。 ③综合机械化采煤见彩图插页第9页简称综 采。综采设备自问世以来，性能不断改善，能力不断增 大，操作日益简化，使用范围日益扩大。中国现有的综 采设备，采煤机功率大都在3ookW或以上;可弯曲链 板输送机能力大都在700t/h以上;液压自移支架具有 多种类型，以适应不同煤层条件的开采。 无论哪种采煤机械配套设备，其适应范围都是有 限的。3级采煤机械化设备的适应范围是煤层倾斜角 度一般在15“以下;煤层厚度在lm以上并比较稳定。 超过这些范围，采煤设备生产能力下降或难以使用。 1993年，中国国有重点煤矿采煤机械化程度达到 7214，采出煤量258.97Mt。其中综采占43.8; 高档普采占24.85;普采占1.92;水采占1.56。 1993年，年产Mt以上的综采采煤队为46个。平 均月产量综采工作面52 339认高档普采工作面 19 739t;普采工作面12 444t;非机采工作面9 962t。综 采工作面的当年最高纪录潞安矿务局王庄矿综采一 队，年产煤253万t开采特厚煤层，采用放顶煤，最高 日产量为15 186t1993年7月;晋城矿务局古书院矿 综采一队年产煤200万t。 岳翰王振铎 梭车 SUOChe 梭车s huttle car在地下水平巷道中运送矿 岩的特种车辆，其车箱底部装有供装载和卸载用的运 输机。按输送机类型梭车分为板式、刮板式和带式，其 中以刮板式应用最广泛;按原动机及传动方式分为气 动机械式、电动机械式和电动液压式，在井下作业条件 下，电动机械式梭车比较经济可靠;按搭接方式分升起 搭接式、穿套搭接脱开运输式和穿套搭接不脱开运输 式，后两种用量较多。 20世纪60年代中国开始研制梭车，定型的系列 化产品于1979年投产，车箱容积主要有4、6、8、12、 14n、3等、轨距有600、762、gO0mm三种。 工作原理一个长而大的车箱体置于两个转向车 架上，车箱底板上装有舌.J板输送机及其传动系统。当装 岩机将矿岩装到车箱一端时，开动刮板输送机便可将 矿岩输送到另一端，从而使矿石均匀装满车箱。梭车可 以搭接转载，穿套搭接式梭车每个车箱装载端均加宽， 同时车体具有倾斜角，使一个车箱的卸载端可以伸入 到另一个车箱的装载端。这样，刮板输送机就可以将矿 岩从一个车箱输送到另一个车箱。如果搭接车箱的数 量与一次爆破矿岩量相适应，则可一次将爆破矿岩连 续装完。重载梭车由电机车牵引到卸载溜井或卸载场 后，开动刮板输送机把车箱中的矿岩卸出。 基本构造梭车由车箱、刮板输送机、转向架和牵 引杆等组成。 车箱由前车体和后车体用联接板联成一体构 成，它是梭车的装载容器，其两侧板和底板都用钢板焊 接成型，车箱两侧外部纵向和横向用箱形筋板加强，车 箱内底部及两侧装设可更换的锰钢衬板，在刮板输送 机链条的上方焊有盖板，用以保护链条和使刮板与底 板保持接触。为了减小矿岩运动阻力，保持矿岩和刮板 运动同步，车箱断面高宽比取0.6一0.8。 刮板输送机由从动链轮组、主动链轮组、链条、 刮板等组成。从动链轮组安装在车箱装载端;主动链轮 组安装在车箱卸载端;两根链条绕过主动链轮、从动链 轮，并经车箱下部导轨、车箱底板环绕闭合;刮板安装 在两根链条之间。动力自电动机经链传动组、万向传动 轴、蜗轮减速器传至主动链轮。 转向架由行走机构、上横梁、下横梁组成。行走 机构与下横梁铰接，二者可以相对摆动，以保持四个车 轮与轨道同时接触;上横梁与下横梁可相对转动，以便 梭车顺利通过弯道。 牵引杆用钢板冲压成形并焊接而成。是梭车与 梭车，梭车与电机车之间的联接装置。 张之铎 锚杆 anehora只e bar一种支护结构的材 料。多用于隧洞和地下厂房工程，一般用20号锰硅钢或 5号钢制成，按放射状打进围岩的钻孔中，使围岩达到 稳定。 锚杆的效能有四种①悬吊作用。把因爆破而造 成的松动岩块固定在稳定的岩层上，防止崩落;②增 强作用。锚杆的张拉作用给地层施加了预应力，增大 了节理面或层理面间的摩擦力，使已破碎的地层具有 整体性，并保持稳定;③形成梁的作用。拱形隧道一 般不考虑这个作用，而对于水平成层围岩中的矩形隧 道应予以考虑;④内压作用。锚杆的张力通过连系件 或喷射混凝土传递给壁面形成内压，这是松软笔 隧道稳定性所考虑的主要性能。锚杆锚头型式主 楔缝式、涨壳式和粘结式三种。楔缝式锚头是在 一端设一切槽，把楔子卡在切槽中再将此带楔子 杆插入钻孔，用风钻等冲击锚杆，到孔底后在棒 用下，使切口张开而卡紧钻孔壁。涨壳式锚头注 或两个内侧具有锥形槽的帽组成的涨壳和有与之 锥度的锥形体组成。当旋转锚杆时，锥形体向洲 移动并使涨壳张开而固定。粘结式是用粘结剂仪 固定在钻孔中，粘结剂可用水泥沙浆沙浆锚杆 可用聚酷树脂、环氧树脂树脂锚杆。粘结式锐 用于不宜采用机械式锚头楔缝式、涨壳式的以 弱的地质条件。枯结式与机械式不同，虽在锚f 后不能立即紧固，但却具有锚固部分岩石不会产 大的局部应力，锚头滑动较少等特点。粘结式棍 沿锚杆全长和从孔底到需要的一定长度进行农 种。前者一般不需紧固。 锚杆直径一般为16一25毫米，钻孔孔径比卞 8一15毫米。系统锚杆锚入深度为1.5一3.5米，丰 为锚入深度的二分之一，且不大于1.5米。单根棍 固力不低于5吨。施工机械主要有锚杆钻孔安 顶板锚杆钻车等。施工质量检查包括孔位、孔 径、孔深、洗孔质量、浆液性能、灌入密实度禾 头外露长度等。锚杆锚固力一般采用抽样检查， 率不少于1，其平均值不低于设计值，任意一红 的平均值不低于设计值的90。袁荣 中有的锚作个应内杆也适软入较有两 己右更干内子一旧七可苗汗︸友雷主干法书 径大 间距 汗锚 夏机、 ]、孔 瞄杆 ha样 试件 卜 meihuicai gongyi 煤回采工艺 coal winning technology 在回采工作面内，为采出煤炭所进行的落煤、装煤、运煤、工作面支护和采空区处理等工序叫回采；按一定顺序回采，并在空间和时间上合理安排、有机配合，称回采工艺。落煤是把煤从煤壁上破落下来，主要有打眼放炮落煤、机械割煤和水力落煤等方式。装煤是把落下的煤装入输送机，主要有人工装煤、机械装煤和爆破装煤等方式。运煤是把采下来的煤运出工作面，倾角小于25□时工作面铺设输送机，大于25□时可改用溜槽。工作面支护是支护控顶区内的顶板,防止冒顶,减少顶板下沉量，以保证工作面安全回采。在急倾斜煤层中有时还要支护底板。工作面支护主要有木柱、棚子、金属支柱或单体液压支柱配合铰接顶梁组成的悬臂支架以及自移式液压支架等。回采后不再支护的空间称采空区。为减少工作面压力而对采空区顶板加以管理的方法叫采空区处理，顶板管理是工作面支护与采空区处理的合称。中国多数矿区采用全部垮落法将采空区支架撤回，使采空区顶板下部垮落并利用其碎胀性支撑上部顶板。少数矿区采用全部充填法将采空区用充填材料填满，不让顶板垮落；极少数矿区则采用煤柱支撑法或局部充填法管理顶板。 50年代初，中国煤矿大力推广壁式采煤法，并采用了输送机。使回采工艺改进很大，大体上经历了以炮采、机采、综采为主要标志的三个发展阶段。 炮采 打眼放炮落煤方式的简称。回采工艺过程是打眼放炮、人工或机械法装煤和刮板输送机运煤。工作面推进后用人工移设输送机,也称人工移溜,用木柱、棚子或金属支架支护工作面，回柱放顶或回柱充填等。炮采的设备和技术简单,对复杂的地质条件很能适应,目前在中国仍占总产量的60％。但炮采劳动强度大，人工装煤和移设输送机费工费时,工作面月产量仅万吨左右,工作面效率每工约4吨。 机采 落煤、装煤和运煤等回采工序实现普通机械化，简称普采。50年代中国采用深截式采煤机（即康拜因）采煤。这种机械的结构复杂，需要专门机道，割煤后顶板悬露的面积大。60年代初期，中国开始推广了浅截式机组采煤。工作面的装备有浅截式采煤机，滚筒采煤机（或刨煤机）,可弯曲刮板输送机,金属摩擦支柱或单体液压支柱与铰接顶梁组成的悬臂支架。这种回采工艺过程主要是机械采煤、液压千斤顶移设输送机、人工支护（使割煤后悬露出的顶板能及时得到支撑）和回柱放顶或回柱充填。机采使工作面回采工艺简化，劳动强度减轻；工作面单产和工效比炮采提高了一倍。目前中国机采产量已达总产量的20％以上。 综采 综合机械化采煤的简称。回采工作面的落煤、装煤、运煤、支护和顶板管理等基本工序全部实现机械化。中国在70年代初开始推广这种方法。在综采工作面内的设备包括滚筒采煤机或刨煤机、可弯曲刮板输送机、自移式液压支架以及其他一些附属设备。在运输巷道内装设有转载机和可伸缩带式输送机（见矿井运输）；在回风巷道内装设单轨吊车或双轨平板车，供输送材料和设备等使用。 采煤方式 有单向和双向两种①单向采煤,上行进一刀（0.6～0.8m）割煤,下行装煤,即往返只进一刀;②双向采煤，往返各进一刀（0.6～0.8m）2，即往返都割煤、装煤，又称穿梭式采煤。采煤时，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤。装煤是借助滚筒的螺旋叶片和挡煤板将割下的煤装进输送机。一般应采用双向采煤的方法。 推移输送机 采煤机采过10～15m后,用液压千斤顶将输送机顶推到煤壁。推移时要保持弯曲段有一定长度，不使输送机过度弯曲。 移架 采煤机采过后，要前移支架维护新露出的顶板。移架方式有两种①及时移架,采煤机采过5m后,先移支架，后推输送机，又称及时支护；②滞后移架，采煤机采过10～15m后，先推输送机，后移支架,又称滞后支护。应根据工作面顶板稳定性选择移架方式。 综采改善了劳动条件，使工作面产量和效率比机采提高了一倍，工作面安全，顶板事故大为减少，是煤炭工业的发展方向；但综采设备昂贵，技术性很强，对地质条件要求严格。到80年代初，中国综采产量仅占统配煤矿产量的15％左右。在地质条件简单、煤层赋存稳定的矿区，应优先采用综采。