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1、采矿生产技术第一章 爆破采煤技术,第一章 爆破采煤技术,采煤工艺采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。三种工艺：爆破采煤工艺，简称“炮采”，其特点是爆破落煤，爆破及人工装煤，机械化运煤，用单体支柱支护工作空间顶板。,爆破采煤工艺方式（炮采工艺方式）解放后至60年代初普通机械化采煤工艺方式 60年代初至70年代中期综合机械化采煤工艺方式 70年代中期以来,炮采工艺方式：长壁工作面用爆破方法破煤、爆破及人工装煤、刮板输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺。炮采工艺标志是爆破破煤。,第一节 爆破采煤工艺,爆破落煤包括钻眼、装药、封炮泥、联炮线、放炮等工序。钻眼爆破效果影响后续工序
2、的工作量、工作难度和安全。一、爆破落煤技术要求：保证规定进度、工作面平直、不留顶煤和底煤，不破坏顶板，不崩倒支柱和不崩翻工作面输送机，崩落煤炭高度和块度适中，尽量降低电雷管和炸药消耗。二、钻眼爆破参数根据爆破落煤所用电雷管不同，可分为：瞬发雷管爆破 毫秒雷管爆破（也称微差爆破）,第一节 爆破落煤,（一）瞬发雷管爆破1、常用炮眼布置有以下三种：单排眼：一般用于薄煤层或煤质软、节理发育的煤层。双排眼：有对眼、三花眼和三角眼等；一般用于采高较小的中厚煤层。三排眼（五花眼）：用于煤质坚硬或采高较大的中厚煤层。2、炮眼角度：A 炮眼与煤壁水平夹角为5080，软煤取大值，硬煤取小值；B 顶眼在垂直上向顶板
3、方向仰起510；C 底眼在垂直面上向低板方向保持1020的俯角。3、炮眼深度根据进尺而定，一般每次进度有0.8m、1.0m、1.2m三种,第一节 爆破落煤,炮眼布置图,炮眼排数:取决于煤层的厚度和煤层的硬度 单排 双排 三排 M 1m M=12.5m M 2.5m,4、钻眼、装药（1）钻眼设备：煤电钻、麻花钎子（电动）风煤钻（风动）（2）炸药与装药量：炸药煤矿许用炸药底眼 150600g顶眼 200g雷管 煤矿许用电雷管5、联线方式联线 用串联法联线炮眼爆破顺序为先爆底眼、后爆腰眼和顶岩。,第一节 爆破落煤,（二）毫秒电雷管爆破从顺发电雷管分段（次）发炮，发展到使用毫秒爆破一次多发炮，顶板震动
4、次数减少，在极短时间内爆破产生的震动波减轻了对顶板的震动，从而有利于顶板管理。1、爆破器材1）炸药：低瓦斯矿井选用二级煤矿许用炸药；高瓦斯矿井选用三级煤矿许用炸药；突出危险矿井选用三级煤矿含水炸药2）毫秒雷管：用15段毫秒雷管，桥丝电阻：5.56.0欧。3）其他器材：发爆器最大起爆能力为50100发,第一节 爆破落煤,2、爆破参数1）炮眼的平距煤层的硬度f=11.5顶梁长度一般12m工作面进度0.81.2m一般1.21.5m的钎杆为保护顶板，保护支护，不使煤崩到采空区，要合理装药,第一节 爆破落煤,2）炮眼角度：A 炮眼与煤壁水平夹角为5080，软煤取大值，硬煤取小值；B 顶眼在垂直上向顶板方
5、向仰起510；C 底眼在垂直面上向低板方向保持1020的俯角。3）炮眼深度一般根据进尺而定，一般进尺0.8m、1.0m、1.2m三种,第一节 爆破落煤,第一节 爆破落煤,3、确定合理的间隔时间和起爆顺序 合理的间隔时间，应大于弹性震动延续时间（一般为46ms），应大于煤（岩）开始移动到形成裂隙时间（一般为4.35.8ms）。4、毫秒爆破优点：1）安全2）有利于顶板控制3）缩短爆破时间，提高产量、效率4）爆堆集中，提高了爆破装煤率5）有利于单体液压支柱的正常使用,第一节 爆破落煤,毫秒爆破优点：6）提高工作面煤炭采出率7）降低炸材消耗8）有利于瓦斯、煤尘管理5、应用毫秒爆破的安全技术措施1）装药
6、使用与矿井瓦斯等级相适应的矿用许可炸药，合格的煤矿施用毫秒雷管，15段总延期量不超过130ms。2）爆破：炮眼间采用串联，爆前要检查爆破网路的导通情况，一个工作面只能同时使用一台发爆器。,第一节 爆破落煤,应用毫秒爆破的安全技术措施3）通风管理。工作面要有足够的风量，设好防尘水管，放炮前后都要洒水降尘。4）顶板控制。放炮前，支柱必须保质保量支设好。5）其他。不同厂家、一同发火参数的毫秒雷管不得混用。,（三）爆破的有关规定爆破工要分开存放炸药、雷管专用爆炸材料箱，加锁严禁将电雷管斜插入药卷中部或捆在药卷上，要由药卷顶部装入装药卷前要清除煤粉应用水炮泥严禁裸露煤爆破要有足够的封泥长度,第一节 爆破
7、落煤,（三）爆破的有关规定爆破母线必须挂在离电缆、信号线0.3m以外的地方，并不能与金属物体接触，不能从电气设备上通过，不能挂在淋水下面，以免受漏电或其它杂散电流的影响而引起意外爆炸。严格执行“一炮三检”和“三人联锁爆破”“一炮三检”即装药前、爆破前和爆破后必须分别检查风流瓦斯浓度，爆破地点附近20m范围内瓦斯浓度达到1%时，严禁装药和爆破。“三人联锁爆破制”：即爆破工联好线后，把“警戒牌”交给班组长，由班组长派人警戒，并检查顶板与支架情况，然后将自己携带的“爆破命令牌”交给瓦斯检查员，瓦斯检查员检查瓦斯煤尘合格后将自己携带的“爆破牌”交给爆破工，爆破工发出爆破口哨后进行爆破。,第一节 爆破落
8、煤,一、装煤1、爆破装煤可装煤3040%2、人工装煤人工装煤量主要有：刮板输送机与新煤壁之间松散煤安息角以下的煤；崩落或撒落到输送机采空侧的煤3、机械装煤在刮板输送机煤壁侧装铲煤板,第二节 装煤、运煤,刮板输送机封底，铲煤板调小角度加挡煤板炮采铲装,机械装煤示意图,第一节 爆破采煤工艺,二、运煤（一）运煤方式：1、自溜运输炮采面倾角2530采用搪瓷溜槽，大于30采用铸石溜槽自溜运煤。2、机械运输炮采面在煤层倾角25以下时，可采用普通刮板输送机或可弯曲刮板输送机。,第二节 装煤、运煤,装煤,机械装煤 刮板输送机的铲煤板,运煤,煤采面多用SGW-40或SGW-44型可弯曲刮板输送机功率有加大的趋势
9、,煤层倾角加大后自溜,（二）、刮板输送机的操作1、启动前要发出信号，先断续启动，隔几分钟后再正式启动。2、输送机运转时要空负荷启动。严禁超负荷启动和运转。3、无煤时应及时停止运转，禁止长时间空运转。4、在刮板输送机运转过程中要做到勤检查、勤加油、勤清理。5、刮板输送机的铺设要做到平、直、稳、高6、运行过程中发生故障应及时处理，尽快恢复生产。,第二节 装煤、运煤,三、刮板输送机的移置1、移置设备及方法（1）液压移置工作面中部每6m设1台液压千斤顶，机头机尾处安设23台液压千斤顶。移置时溜槽间的弯度不能大于34，弯曲段长度一般不小于15m。,第一节 爆破采煤工艺,三、刮板输送机的移置1、移置设备及
10、方法（2）机械移置机械移置方法及设备种类较多，如电钻移溜器，手动齿条移溜器等，其中电钻移溜器使用较为广泛。,第一节 爆破采煤工艺,2、移置时注意事项移置前应人工清理浮煤、对凸出的底煤、起伏的顶板应预先处理。不允许由两端向中间推移。推移工作宜在输送机运转时进行，以免给输送机再启动带来困难。推移时应保持输送机有不小于15m的弯曲长度。输送机推移后应成一条直线，铺放平稳，溜槽接头严密、平整无错口。,第二节 装煤、运煤,（四）倾斜煤层工作面运输的特点倾斜煤层工作面由于倾角较大（煤层倾角大于25以上），输送机容易下滑。可采取以下防滑措施：1、在输送机机头、机尾处设置防滑架，并用24根斜撑柱将其固定。2、
11、在回风平巷安设一台小绞车拉住机尾，防止输送机下滑。3、将输送机机头安装在回风巷、输送机倒拉。4、改变输送机的推移顺序,第二节 装煤、运煤,一、采煤工作面支架1、木支架：仅用于采煤工作面的特种支架2、摩擦式金属支架由摩擦式金属支柱和铰接顶梁组成,摩擦式金属支柱,第三节 工作面的支护,金属铰接顶梁,金属铰接顶梁,1接头；2梁体；3耳子；4销子；5调角楔；L中心距,顶梁的长度与工作面每次推进度相同或成整数倍。炮采工作面每次推进度为1m时，可选用1m的顶梁；普采采用采煤机采煤，当截深为0.6m、0.8m、1.0m的时可分别选用0.6m或1.2m、0.8m、1.0m的顶梁。,（三）单体液压支柱（70年代
12、中期）国营重点煤矿开始用单体液压支柱+金属绞接顶梁单体液压支柱为恒阻式支柱。按其结构可分为内注式 和外注式两种。,单体液压支柱,第三节 工作面的支护,(一)带帽点柱,帽厚50100mm，长0.3m 0.5m的木板或半圆木板制成。矩形布置 三角形布置,戴帽点柱支护的柱帽与顶板接触面积较小，适用于顶板完整稳定的条件,第三节 工作面的支护,（二）棚子支护棚子支护主要用于直接顶不稳定、较破碎或者直接顶为中等稳定的工作面。为保证直接顶不发生局部冒落，在棚梁之间应背以木板、竹芭、荆条等物。当顶板破碎时、应将背板背严。,三、悬臂支架支护悬臂支架由单体支柱和铰接顶梁组成。按顶梁的悬伸方向，可分为正悬臂和到悬臂
13、。,第三节 工作面的支护,正倒悬臂布置,正悬臂 顶梁在采空区方向短，在煤壁方向长对机道顶板支护好，顶梁不容易折断,倒悬臂布置,倒悬臂 顶梁在采空区方向长，在煤壁方向短支柱不易被采空区矸石埋住，回柱安全顶梁折断,三、工作面支架的支设,在支设单体液压支柱时，必须注意以下事项：1、使用的支柱每根都应保持完好状态，任何损坏的支柱不允许支设。2、不同性能的支柱不能混用。3、工作面支柱均应编号，防止丢失。4、新下井支柱或长期未使用的的支柱，第一次使用时应先升降12次，排净腔内空气后方可支设。5、外注式支设前，必须用注液枪冲洗注液体，防止煤粉等污物进入支柱内腔。,炮采工作面多采用齐梁齐柱布置方式,炮采工作面
14、齐梁齐柱布置,四、特种支架炮采工作面各种特种支护形式丛柱、密集、木垛、斜撑,第四节 全部垮落法处理采空区,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工作，就需要及时对采空区进行处理。,处理采空区方法：垮落法充填法煤柱支撑法最常用的是全部垮落法。,全部垮落法：当工作面从开切眼推进一定距离后，主动撤出采煤工作空间以外的支架，使直接顶自然垮落或强迫垮落。放顶：使采空区顶板有计划的自行垮落或强迫垮落的过程称为放顶。回柱：撤出放顶区的支柱称为回柱。,第四节 全部垮落法处理采空区,最大控顶距：放顶前采煤工作面沿走向的最大宽度称为最大控顶距。最小控顶距：放顶后采煤工作面沿走向的
15、最小宽度称为最小控顶距。放顶步距：相邻两次放顶间隔的距离放顶步距等于最大控顶距与最小控顶距之差。,第四节 全部垮落法处理采空区,采煤工作空间一般包括机道、行人道和材料道三个部分。常采用三、四排或三、五排控顶。,第四节 全部垮落法处理采空区,二、回柱（一）人工回柱一般需分段（每段15-25m）进行，每段由一个回柱组协作进行回柱。,第四节 全部垮落法处理采空区,（二）机械回柱采用回柱绞车回柱目前常用的回柱绞车主要有JH5、JH8和JH14型三种。JH5、JH8体积小、重量轻、挪移和安设方便。JH14功率及容绳量大，工作面使用一台绞车回柱时宜选用。回柱绞车的安设位置：1、安设在回风巷，绞车距工作面2
16、030m处。2、安设在工作面端部、靠采空区密集支柱一侧。3、安设在工作面内。回柱方法：主要采用小绳头法。,第四节 全部垮落法处理采空区,三、放顶（一）密集支柱放顶放顶前，首先在放顶线上的支柱内补打密集支柱。实用于直接顶比较稳定而基本顶来压又比较明显的工作面。（二）无密集支柱放顶当工作面顶板较松软易垮落，放顶线上不补打支柱，在放顶区回柱后，顶板仍能沿着放顶线垮落，这种方法称为无密集支柱放顶。（三）坚硬顶板人工强制放顶顶板岩层坚硬，回柱后顶板不能自行垮落，采空区形成大面积悬顶，严重威胁着采煤工作面安全，目前一般采用人工强制放顶，具体方法是：用爆破法崩落顶板；对顶板进行爆破，破坏顶板的完整性；对顶板
17、注高压水，软化顶板岩层等。,第四节 全部垮落法处理采空区,（1）对坚硬顶板预注高压水在工作面前方，预先打深钻孔，注高压水。（2）超前深孔爆破顶板预裂法在工作面的前方坚硬顶板中从区段平巷里预先打好平行工作面的长钻孔进行超前爆破。（3）对采空区顶板进行爆破爆破后直接将顶板崩落下来，被崩落的矸石能够充满或基本充满采空区。,第五节 采空区其它处理方法,一、全部充填法用填充材料将采空区全部充填满的管理方法，称为全部充填法。二、局部充填法利用人工砌筑矸石带来支撑采空区的顶板。矸石带宽度一般为46m，矸石带间距为822m。三、缓慢下沉法顶板具有一定的裂隙或韧性较大，弯曲而不易破碎，而且煤层又比较薄，当开采后
18、，采空区的顶板逐渐弯曲下沉，在未发生垮落前就已和底板接触。四、煤柱支撑法采煤工作面推进了一定距离后，留下适当宽度的煤柱支撑顶板。在煤柱另一侧再开切眼进行回采。煤柱的宽度和间距，根据顶板岩层的性质和煤质软硬，一般宽为410m，间距为4060m。,爆破煤壁平直不留底煤不破坏顶板不崩倒支柱不把煤崩到采空区,炮采工作面的基本点,装煤 装煤劳动量大，尽可能爆破装煤。安全 先支护，后装煤先敲帮问顶，清除危石处理拒爆炮（瞎炮）在距拒爆炮0.3m以外另打平行新炮眼，重装药。,炮采工作面的基本特点,回柱 由下向上 由采空区侧向煤壁侧（由里向外）近水平煤层回柱可以分段,炮采工作面的基本特点,炮采工作面机械化水平低人工劳动强度大（装煤、支柱）产量和效率低但对地质条件适应性强,炮采工艺的特点,
