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1.井下采煤
井下采煤主要分为水平开采和倾斜煤层开采。对于倾角10°以上的煤层,一般采用水平开采,每个水平分为若干采区,依次开采。开采近水平煤层时,先在井田中心开采靠近井筒的盘区,再开采较远的盘区。若有两层或两层以上煤层,先开采最上层的煤层,再自上而下开采其他煤层。
地下采煤的落煤技术方法有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种,其中机械落煤和爆破落煤统称为旱采,水力落煤称为水采。我国水采矿井占比仅为1.57%。旱采主要包括壁式采煤法和柱式采煤法,以壁式采煤法为主。壁式采煤法工作面长,一般100~200m,可容纳功率大、生产能力高的采煤机械,产量大、效率高。柱式采煤法工作面短,一般6~30m,由于工作面短,顶板易维护,减少了支护费用,但回采率低。
2.生产系统
生产系统包括采煤系统、掘进系统、通风系统、排水系统、供电系统、辅助运输系统和安全系统等。采煤系统负责工作面的落煤、装煤,将煤由工作面运往井底车场,提升至地面。掘进系统负责开掘新的工作面、采区和生产水平,以保证生产的持续进行。通风系统由进风井巷、回风井巷、通风机和井下通风设施构成。排水系统由巷道中的水沟、水仓、水泵硐室、水泵及排水管路组成。供电系统要求不得中断,以保安全,供电电流为双回路,电器设备必须采用矿用防爆型。辅助运输系统负责人员上下和材料、设备的运输。安全系统包括预防瓦斯爆炸、瓦斯突出,以及井下火灾和水灾所需的救治设备、设施、器材、仪表和监测系统。
3.采掘工作面
采煤工作面是地下采煤的工作场所,随着采煤的进行,工作面不断向前推进,原来的采场即成为采空区。长壁工作面采煤的工序为破煤、装煤、运煤、支护及控顶等五项;短壁工作面只有前四个工序。以滚筒式采煤机为主,组成长壁工作面综合机械化设备,可以完成五个主要工序,称为综合机械化采煤,简称综采,此工作面称综采工作面。
掘进工作面是井巷掘进的工作场所,分为岩巷、煤巷和半煤岩巷三种。掘进工序分破岩、装运和支护三项。掘进方法分两种,一为钻爆法,二为使用掘进机。前者应用范围广但机械化程度低,后者包括全断面岩巷掘进机及悬臂式掘进机两种。煤矿一般广泛使用悬臂式掘进机,包括掘进机、转载机、运输机和支护设备共同组成掘进综合机械化,完成三道主要工序,称为综掘。
4.采煤机械化分级
按中国煤矿的地质情况及实际生产状况,将机械化分为三级:普通机械化采煤(普采),高档普通机械化采煤(高档普采),综合机械化采煤(综采)。普采工作面装有采煤机、可弯曲链板输送机和摩擦式金属支柱、金属顶梁设备,可完成前三工序机械化,年产量15~20万t。高档普采工作面装有采煤机、可弯曲链板输送机、液压支柱和金属顶梁,可使前三工序机械化,年产量为20~30万t。综采工作面可完成五个工序的机械化,应用范围广泛,最高年产量达253万t。
采煤方法采煤方法基本知识涉及多个关键系统,包括采煤系统、运煤系统、通风系统、运料排矸系统、排水系统和供电排水系统。
采煤系统在矿井设计阶段和掘进工程施工前应充分考虑,确保采煤巷道的布置系统合理,避免采掘接续紧张和生产施工干扰问题。
运煤系统负责将煤炭从采场内运出,通过关联巷道、井硐最终送达地面,根据不同矿井开拓方式和采煤方法,运煤系统具有独特且完善的运输方法。
通风系统包括通风方法、通风方式和通风网络,通风方法分为抽出式、压入式和混合式三种,通风方式包括中央式、对角式和混合式三种,通风网络对通风系统进行抽象描述,包括串联风网、并联风网、角联风网。
运料排矸系统在煤矿井下负责材料设备的运输以及采煤工作面回收材料、设备和掘进工作面运出矸石的运输,运料排矸路线根据不同矿井和工作地点而异。
排水系统是保证井下安全生产的关键,负责处理自然涌水、工程废水等,由排水沟、井底水仓、排水泵、排水管路组成,其容量和排水量需根据具体水文地质条件确定,以备应对突发涌水。
供电排水系统是矿井生产的重要组成部分,确保各种机械、设备正常运转。一般采用双回路供电,对于供电要求严格的矿井,可能采用双电源双回路供电方式,以确保生产安全。
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