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第一節(jié) 我國(guó)薄煤層開采現(xiàn)狀
一、我國(guó)薄煤層開采現(xiàn)狀
我國(guó)的煤炭資源豐富，儲(chǔ)存量大，且賦存多樣化，根據(jù)我國(guó)煤層厚度劃分，厚度0.8～1.3m屬于薄煤層，小于0.8m屬于極薄煤層。我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量中薄煤層的可采儲(chǔ)量約為60多億ｔ，約占全國(guó)煤炭總儲(chǔ)量的18%。然而據(jù)1996年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)薄煤層的產(chǎn)量只占全國(guó)煤炭總產(chǎn)量的7.32%，而且這個(gè)比例還在呈逐步下降的趨勢(shì)。
我國(guó)薄煤層的開采經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段。20世紀(jì)50年代薄煤層開采主要使用炮采工藝。60年代開始使用深截煤機(jī)掏槽，爆破落煤；70年代薄煤層機(jī)組得到較大發(fā)展，分別研制出不同類型的刨煤機(jī)，包括鋼絲繩牽引刨煤機(jī)、全液壓驅(qū)動(dòng)刨煤機(jī)和刮斗刨煤機(jī)等。
目前，我國(guó)薄煤層開采的機(jī)械化程度還比較低，大多還是采用炮采，產(chǎn)量低、事故多、工人的工作環(huán)境惡劣。薄煤層采煤機(jī)作為薄煤層開采機(jī)械，由于受其本身結(jié)構(gòu)的限制，0.8ｍ已是其開采下限，而且維修、操作不便，工人需在極低的工作面條件下跟機(jī)作業(yè)。1974年研制成功BM-100型薄煤層滾筒采煤機(jī)。在20世紀(jì)80～90年代，我國(guó)曾研制了多種型號(hào)的刨煤機(jī)（包括滑行刨煤機(jī)和拖鉤刨煤機(jī)），以解決薄煤層的開采問題，并在一些局礦的使用中取得了不俗的成績(jī)。
90年代，天府礦務(wù)局和徐州礦務(wù)局，分別從俄羅斯和烏克蘭引進(jìn)了螺旋鉆采煤機(jī)，2003年新汶礦業(yè)集團(tuán)也引進(jìn)了2臺(tái)三鉆頭的螺旋鉆采煤機(jī)，用于薄與極薄煤層的開采，使一些用傳統(tǒng)采煤工藝不能開采的薄煤層、極薄煤層得到有效開采利用。然而由于推廣的力度不夠大，以及用戶對(duì)這種形式的采煤機(jī)種也有一個(gè)逐步認(rèn)識(shí)的過程，因此國(guó)內(nèi)使用刨煤機(jī)的工作面還不多。
近年來，刨煤機(jī)技術(shù)的開發(fā)取得了很大的進(jìn)展，國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)在一些局礦的成功使用以及采用德國(guó)DBT公司生產(chǎn)的刨煤機(jī)主機(jī)與國(guó)內(nèi)設(shè)備配套使用，在我國(guó)鐵法、晉城、西山等地取得的一些成功經(jīng)驗(yàn)，使國(guó)內(nèi)同行對(duì)采用刨煤機(jī)開采薄煤層有了許多新的認(rèn)識(shí)。
二、 滾筒采煤機(jī)
1、種類
煤層的開采先后出現(xiàn)了多種多樣形式的采煤機(jī)。如今采煤機(jī)大都向適應(yīng)能力強(qiáng)，自動(dòng)化程度高的方向發(fā)展，并取得了很大的成就。當(dāng)前適合于薄煤層開采的采煤機(jī)有下列四種：
第一種是MDY—150型采煤機(jī)，此機(jī)適采高為1.2~2.5m，煤質(zhì)中硬（f=2-3），頂板穩(wěn)定的煤層，并且煤質(zhì)較軟，傾角在0-25·之間；
第二種為BM—100型采煤機(jī)，它的適應(yīng)高度為0.9-1.3m，f≤2.5，頂板中等穩(wěn)定的煤層，傾角也在0-25·之間；
第三種為MLS3P—170矮型雙滾筒采煤機(jī)，該機(jī)適合采高為1.2-2.2m，f=2-3之間，頂板中等穩(wěn)定，底板不能過于松軟，傾角在0-30·之間；
第四種是K—103型爬底板式薄煤層采煤機(jī)，該機(jī)適應(yīng)與0.6-1.2m厚薄煤層的開采，煤質(zhì)中等穩(wěn)定以下，傾角小于35·。
2、滾筒采煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
滾筒采煤機(jī)與其他采煤機(jī)相比具有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：
a.適應(yīng)能力強(qiáng)，尤其是煤層厚度變化較大的工作面；
b.對(duì)煤層頂、底板起伏變化適應(yīng)能力強(qiáng)，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，可以通過大的裝機(jī)功率強(qiáng)行通過；
c.適用于含有夾矸的煤層回采，煤層中若含有矸石滾筒采煤機(jī)可以直接切割矸石回采，不影響回采的時(shí)間和產(chǎn)量；
d.對(duì)工作面的長(zhǎng)度要求較低，尤其與刨煤機(jī)相比更為突出。
總之滾筒采煤機(jī)具有適應(yīng)能力強(qiáng)、切割效益高、對(duì)地質(zhì)條件要求不高等特點(diǎn)，特別適用薄煤層自動(dòng)蝦工作面開采，尤其是當(dāng)煤層賦存條件變化大、斷層多時(shí)，滾筒采煤機(jī)的優(yōu)勢(shì)更為明顯，它可以直接切割頂、底板強(qiáng)行通過，免去了搬家的工序，提高了回采效益。
3、滾筒采煤機(jī)的缺點(diǎn)
滾筒采煤機(jī)的系統(tǒng)復(fù)雜，一般都是采用液壓控制，制造困難，造價(jià)高，維修不方便，工人不容易掌握；
工作面的煤塵大，塊煤產(chǎn)出率低，經(jīng)濟(jì)效益不高，同時(shí)工作面設(shè)備多，通風(fēng)阻力大，嚴(yán)重影響著工人的身心健康。
工作空間小。
三、刨煤機(jī)的特點(diǎn)和適用范圍
刨煤機(jī)是以刨頭為工作機(jī)構(gòu)，采用刨削方式破煤的采煤機(jī)械，可用在長(zhǎng)壁采煤工作面實(shí)現(xiàn)破煤、裝煤和運(yùn)煤。刨頭由安裝在采煤工作面兩端的驅(qū)動(dòng)裝置通過刨鏈在工作面全長(zhǎng)上往復(fù)牽引，刨刀以給定的刨削深度將煤從煤壁上刨落下來，通過刨頭的犁形斜面將刨落下來的煤裝入輸送部，然后由輸送部將煤運(yùn)出采煤工作面。刨煤機(jī)通?？煞譃?個(gè)基本部分，即：刨煤部、輸送部、液壓系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、電氣控制裝置和輔助裝置。
1、刨煤機(jī)的特點(diǎn)
近年來，刨煤機(jī)得到了不斷改進(jìn)和發(fā)展，性能日益完善。歸納起來，現(xiàn)代刨煤機(jī)具有以下的特點(diǎn)：
1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作和維護(hù)方便；
2）人員不必跟機(jī)移動(dòng)作業(yè)，改善了工人的安全條件及勞動(dòng)強(qiáng)度，這對(duì)于薄煤層開采尤其重要；
3）采出的原煤塊率較高，粉塵量少；
4）充分利用地壓采煤，能耗較低；
5）采用淺截深開采，煤層中的瓦斯釋放均勻，尤其適用于有瓦斯突出可能的煤層開采；
6）易于實(shí)現(xiàn)工作面自動(dòng)化管理。
2、刨煤機(jī)的適用范圍
在比較穩(wěn)定的地質(zhì)條件下，開采薄煤層或1.8～2.0ｍ以下煤層，刨煤機(jī)是一種相當(dāng)經(jīng)濟(jì)和有效的采煤機(jī)械。這一點(diǎn)，無論從西德、美國(guó)等國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，還是根據(jù)我國(guó)使用刨煤機(jī)的情況來看都得到了充分的證明。
比較穩(wěn)定的地質(zhì)條件，是指煤層中沒有較大的斷層構(gòu)造，煤層的傾角一般在25°以下，工作面沒有太大起伏，煤不粘頂?shù)?。刨煤機(jī)不僅可以成功地用于薄煤層開采，而且中厚煤層的開采也有不少高產(chǎn)的例子。例如德國(guó)在1.5～1.8ｍ的煤層中使用刨煤機(jī)開采，平均日產(chǎn)原煤在2312～4899ｔ之間。在較厚的煤層中，刨煤機(jī)工作面的最高工效可達(dá)37ｔ/工。我國(guó)的新汶礦業(yè)集團(tuán)華豐煤礦在大傾角厚煤層傾斜分層開采中采用國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)開采，平均采高2.1ｍ，煤層平均傾角31º，5個(gè)月共產(chǎn)煤11.84萬ｔ，平均月產(chǎn)超過2萬ｔ。
目前，全世界已經(jīng)有20多個(gè)國(guó)家的煤礦在使用刨煤機(jī)，刨煤機(jī)的總使用臺(tái)數(shù)已超過1000臺(tái)，日產(chǎn)萬噸的刨煤機(jī)工作面也不乏其例。近年來，隨著刨煤機(jī)功率的不斷增大，以及大規(guī)格、高強(qiáng)度礦用圓環(huán)鏈的采用，刨煤機(jī)刨削硬煤的能力得到不斷提高。德國(guó)的刨煤機(jī)功率已達(dá)2×400ｋＷ和2×800ｋＷ，刨鏈直徑可達(dá)Φ38ｍｍ和Φ42ｍｍ，這就使得刨煤機(jī)的適用范圍不斷擴(kuò)大，隨著技術(shù)的進(jìn)步，刨煤機(jī)開采硬煤和極硬煤層已不再是困難的事情。
3、刨煤機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
近年來，國(guó)外刨煤機(jī)技術(shù)有了較大的發(fā)展。刨煤機(jī)的主要結(jié)構(gòu)型式有拖勾刨、滑行刨、拖勾滑行刨、緊湊式刨煤機(jī)等。
（1）工作面向自動(dòng)化和無人化方向發(fā)展
目前，國(guó)外全自動(dòng)刨煤機(jī)工作面最高日產(chǎn)原煤已達(dá)萬噸以上，全自動(dòng)刨煤機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的刨煤機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)相比，開機(jī)率提高到70%以上，產(chǎn)量增加約60%。
4、刨煤功率朝大功率的方向發(fā)展
目前，德國(guó)DBT公司研制刨煤機(jī)的刨煤功率一般可達(dá)2×315KW和2×400KW，新型的GH42型滑行刨，刨煤功率達(dá)到了2×800KW，目前正在德國(guó)一個(gè)煤礦400m長(zhǎng)的工作面開采硬煤。刨煤機(jī)刨頭的重量也在增加，由原來的2t增加至5～6t，最重的可達(dá)9t。功率的提高還帶來了刨速的提高。目前，德國(guó)刨煤機(jī)基本上都采用快速刨，刨頭速度可達(dá)2.25～2.4m/s，3m/s刨速也已經(jīng)出現(xiàn)。刨鏈的直徑也在相應(yīng)增大，由Φ38mm增大到Φ42mm。
四、選擇
實(shí)現(xiàn)薄煤層安全高效的開采，關(guān)鍵在于裝備自動(dòng)化設(shè)備的高低程度，歷年來的經(jīng)驗(yàn)證明，綜合機(jī)械化采煤是薄煤層長(zhǎng)壁工作面高效高產(chǎn)的唯一途徑。目前，薄煤層自動(dòng)化綜采成套設(shè)備主要有兩種較為成熟：一種就是滾筒采煤機(jī)配套機(jī)組；另一種就是刨煤機(jī)配套機(jī)組。這兩種設(shè)備在不同的環(huán)境下所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也是大不相同的。德國(guó)通過多年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出了他們各自適用的條件（如圖3—所示）。
第二節(jié) 無人工作面采煤概述及分類
一.無人工作面采煤概念
什么叫無人工作面采煤
工人不長(zhǎng)時(shí)間在工作面跟機(jī)操作，而是在巷道或其它地點(diǎn)控制或操縱工作面機(jī)械，完成采煤、裝煤、運(yùn)煤、頂板管理及采空區(qū)處理等工序的一種采煤方法。簡(jiǎn)稱無人采煤或無人開采。
二、發(fā)展無人工作面采煤技術(shù)的必要性
1．生產(chǎn)的需要
綜采對(duì)采煤工藝和煤炭生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。但煤層厚度小于0.7m時(shí)，工人很難操作，故障很難排除，炮采、普采工人的勞動(dòng)條件也十分艱苦，因此必須把工人從繁重的體力勞動(dòng)和惡劣的作業(yè)環(huán)境中解放出來，發(fā)展了人不進(jìn)工作面的無人采煤法
2．安全的需要
工作面頂板裸露面積大,頂板事故多，難處理，人不進(jìn)工作面對(duì)安全有利。
3．科技發(fā)展的趨勢(shì)
無人采煤目前已發(fā)展到中厚煤層和厚煤層，程控采煤機(jī)、支架、閉路電視監(jiān)測(cè)，機(jī)器人處理機(jī)械故障已在發(fā)達(dá)國(guó)家開始研制和開發(fā)。因此無人采煤技術(shù)是標(biāo)志一個(gè)國(guó)家煤炭發(fā)展技術(shù)的尺度，是技術(shù)密集型的產(chǎn)物，是代替勞動(dòng)力密集型的好方法之一，世界各國(guó)都十分重視，并相繼投入了大批的人力、物力、財(cái)力來從事這一領(lǐng)域的研究。
美國(guó)、前西德、在50年代初就開始研制有關(guān)設(shè)備
前蘇聯(lián)50年代末開始研制，70年代以后大力發(fā)展無人采煤技術(shù)，目前也正在不斷提高，89年召開了全蘇無人開采的全國(guó)性學(xué)術(shù)大會(huì)，對(duì)中厚、厚煤層都有方案，對(duì)設(shè)備也有很好的想法。
三、我國(guó)無人采煤技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展新技術(shù)的迫切性及趨勢(shì)
1．我國(guó)現(xiàn)狀
60年代我國(guó)在江西、徐州、廣東等地試驗(yàn)過煤鋸采煤，原始的無人采煤。由于設(shè)備可靠性差，頂板管理問題沒有解決，仃止了。
2. 我國(guó)發(fā)展無人采煤技術(shù)的迫切性
無人開采目前主要適用于薄煤層中，重點(diǎn)解決工人的勞動(dòng)環(huán)境問題，我國(guó)薄煤層約占總儲(chǔ)量的20%左右，而產(chǎn)量只占10.4%，而且產(chǎn)量有逐年下降的趨勢(shì)。我國(guó)的薄煤層開采一直不景氣。
全國(guó)86個(gè)統(tǒng)配礦務(wù)局586處礦井中，有80個(gè)局455處賦存有薄煤層。雙鴨山局、雞西、七臺(tái)河、淄博比重較大，峰峰、焦作、西山也有相當(dāng)比重，徐州、兗州、大同、新汶、棗莊及華北、華東的許多地區(qū)都賦存有薄煤層。研究薄煤層開采是具有戰(zhàn)略意義的課題，我們?cè)谶@方面應(yīng)趕上世界發(fā)展水平，也是每個(gè)采礦工作者的義不容辭的任務(wù)。
四.無人工作面采煤方法的分類
采煤方法是回采巷道布置和回采工藝的組合，分類應(yīng)考慮各種因素在內(nèi)，包括落煤、運(yùn)煤、支護(hù)、礦壓控制，工作面推進(jìn)方向，開采方式和有無改變煤的聚集狀等，這樣比較全面。
第三節(jié) 煤鋸無人工作面采煤
一. 煤鋸采煤及其裝置
（一）、煤鋸的產(chǎn)生及發(fā)展
1910年首先在德國(guó)出現(xiàn)，開采急傾斜煤層，獲得成功
30年代末前蘇聯(lián)第一次實(shí)驗(yàn)，50年代擴(kuò)大應(yīng)用
我國(guó)50年代末60年代初先后在四川魚田堡煤礦、京西大臺(tái)煤礦、廣東曲仁煤礦、江西樂平礦務(wù)局、徐州的旗山等地進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，取得了一些經(jīng)驗(yàn)
（二）、煤鋸的結(jié)構(gòu)
煤鋸種類繁多，但工作原理大致相近。一般都是由雙向割煤的碎煤刀組成，碎煤刀每0.5~1m安裝一組，碎煤刀上有截齒、截齒鉗有合金鋼片，在鋼絲繩或鋼鏈的牽引下，由上下絞車驅(qū)動(dòng)，往復(fù)切割煤壁破煤。一般在煤壁下方拉出一個(gè)橫溝，隨橫溝的加深，在礦山壓力和自重的作用下垮落，靠自重遇運(yùn)出工作面。如圖2-3所示 ,煤鋸結(jié)構(gòu)圖
（三）、煤鋸采煤法的種類
分為 ： 走向長(zhǎng)壁—工作面較長(zhǎng) 40~130m
傾斜長(zhǎng)壁—工作面較短 10~40m
二. 走向長(zhǎng)壁煤鋸無人工作面采煤
（一）．巷道布置：如圖2-1所示
特點(diǎn)：
①采區(qū)布置同急傾斜的上山采區(qū)，布置大致相同。
②上山也一般為三條： 溜煤、運(yùn)料、行人、也可四條
③區(qū)段高（斜長(zhǎng)）40~130m
④區(qū)段巷道可采用單巷或雙巷布置，運(yùn)輸巷一般有超前平巷
⑤采用U型通風(fēng)系統(tǒng)
（二）．回采工藝系統(tǒng)如圖所示2—2
1. 設(shè)備布置 : 上下平巷各一部絞車，在10m外，并有導(dǎo)向滑輪;
工作面安裝煤鋸，由鋼絲繩牽引，或鏈牽引,
煤鋸長(zhǎng)3~7m。
2．回采工藝過程
①先鋸工作面下方1~3m，再鋸上端1~3m，使工作面成弧形；
②正常割煤；
③采空區(qū)不支護(hù)；
④ 當(dāng)工作面推進(jìn)到接近頂板垮落步距時(shí)，仃采留下2~3的小煤柱，搬到新開切眼內(nèi)采煤，頂板管理采用刀柱式管理。
(三)實(shí)例 江西樂平礦務(wù)局涌山礦煤鋸采煤
條件 ： α=55～62°，平均56°，m=1.8～2.4m,不粘頂，頂板10m厚的細(xì)砂巖,瘦煤,煤中有夾矸0.2m，高沼氣，有煤和瓦斯突出危險(xiǎn)。上下2~5m開有輔助平巷，解決瓦斯超限，工作面長(zhǎng)33~38m，每20~25m開一新開切眼，煤鋸長(zhǎng)7m，碎煤刀為六角十二刃形式，小煤柱為3m，上下平巷安裝有電聲訊號(hào)，三班出煤。
工作面主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)為：
采高 2m
傾角 58°
工作面長(zhǎng)度 33～38m
日推進(jìn)度 2m
日產(chǎn)量 224t/天
月推進(jìn)度 56m
月產(chǎn)量 6720t
回采工效 4.51t/工
坑木消耗 51.4m3/萬t
（四）效果及評(píng)價(jià)
優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備簡(jiǎn)單，便于管理，容易操作， 體力勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)環(huán)境良好，材料消耗少，成本低，效果良好。
缺點(diǎn)： 對(duì)頂?shù)装暹m應(yīng)性差，斷繩處理困難， 煤損大，采區(qū)回采率底。
三.傾斜長(zhǎng)壁煤鋸無人工作面采煤
（一）巷道布置如圖2—5所示
特點(diǎn)：
1.先劃區(qū)段再劃條帶；
2.在條帶頂部布置回風(fēng)巷,在條帶下部布置運(yùn)輸巷；
3.條帶兩側(cè)設(shè)回采斜巷（或大直徑鉆孔眼）；
4.運(yùn)輸巷頂部設(shè)放煤口，將工作面的煤放出外運(yùn)；
5.條帶斜長(zhǎng)、條帶寬度與煤層頂?shù)装鍡l件有關(guān)。
（二）回采工藝系統(tǒng)
1．首先完成條帶準(zhǔn)備，ДГИ鉆機(jī)鉆透上下平巷；
2．在靠近運(yùn)輸巷處開開切眼，安裝好放煤口；
3．安裝設(shè)備進(jìn)行采煤；
4．工作面采空區(qū)不支護(hù)。
此采煤方法在前蘇聯(lián)廣泛使用，頓巴斯、別丘爾、庫(kù)茲巴斯等礦區(qū)使用，效果較好。
（三）條帶采煤放煤方式
1.采空區(qū)儲(chǔ)存煤炭，利用破碎下來的煤控制頂板，將煤逐漸放出，類似倉(cāng)諸采煤法。對(duì)控制頂板有利。如圖2—6所示
2.采煤的同時(shí)煤炭直接通過采空區(qū)放出，工作面無任何支護(hù)。當(dāng)工作面推進(jìn)一定距離后，對(duì)放煤口沖擊太大，不易控制。如圖2—7所示
3．利用笨溜槽等專門設(shè)備放煤，不太成功 。 圖示2—8所示
第一種方法較好，使用較多，對(duì)控制頂板有利。
四. 對(duì)煤鋸采煤的評(píng)價(jià)
1.優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單,造價(jià)低 ,工人易操作 ,勞動(dòng)強(qiáng)度小,
材料消耗少，工人作業(yè)環(huán)境好 ,巷道內(nèi)操作機(jī)械，曾一度廣泛被采用。
2.存在問題：
煤鋸工作性能差，可靠性低，常出現(xiàn)斷繩、卡繩現(xiàn)象,處理事故困難。
關(guān)鍵問題是頂板管理沒解決，除頂板冒落外，底板也會(huì)滑落。煤拄支撐法煤損較大，開切眼開切工作量大，仰斜條帶也是如些。
3.適用條件
煤厚0.3~5m，圍巖穩(wěn)定，α＞35°,
煤層較軟，煤層節(jié)理裂隙發(fā)育，不粘頂。
發(fā)展方向:
高效、可靠、強(qiáng)動(dòng)力煤鋸，解決斷繩問題。
大直徑、大功率鉆機(jī)用于開開切眼。
新型支護(hù)設(shè)備的發(fā)展，如氣垛支架等。
第四節(jié) 螺旋鉆機(jī)無人工作面采煤
一．螺旋鉆機(jī)無人工作面采煤概述
1、起源與發(fā)展
最早發(fā)展的是美國(guó)卡爾托克斯單軸螺旋鉆機(jī)，回收房間煤柱，在50年代初。隨后是原西德也研制出單軸螺旋鉆機(jī)。
前蘇聯(lián)58年以后第一次在井下使用，70年以后大量使用，年產(chǎn)500多萬噸，從單軸到雙軸到多軸。
2、特點(diǎn)
①是比較成熟的一種方法；
②可采出用其它方法不能采出的煤炭；
③徹底改善和解放了工人的勞動(dòng)環(huán)境和條件，安全大有改善；
④向更完善的方向發(fā)展，與刨煤機(jī)、水采聯(lián)合使用，向綜合技術(shù)發(fā)展。
（一）螺旋鉆機(jī)的種類
1.按結(jié)構(gòu)分：?jiǎn)屋S螺旋鉆機(jī) ：如 美國(guó)的卡普頓，奧蓋爾馬依溫爾；
多軸螺旋鉆機(jī) 如 蘇БYГ-3，БШУ多軸螺旋鉆機(jī)；
圖形3-1，3-2，3-5， 3-6所示
2.按切削方式分：
鉆削式: 美奧蓋爾—馬依涅爾,蘇БYГ-3，БШУ ;
切削式 : 美國(guó)卡普頓
3.按工作方式分：
單向鉆進(jìn)式 : 蘇ΑШΚ
雙向鉆進(jìn)式 :БШУ
(二)螺旋鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理
1.結(jié)構(gòu)
鉆頭 ， 螺旋節(jié)式鉆桿，鉆機(jī) ， 電機(jī)，減速器 ， 液壓部等；
千斤頂 ， 單軌吊， 運(yùn)輸機(jī)等組成。還有附屬設(shè)備等。
圖3-2是美國(guó)的奧蓋爾馬依涅爾單軸鉆機(jī)
1.鉆頭 2.螺旋葉片 3.導(dǎo)向架4.導(dǎo)向座 5.千斤頂 6.液壓部 7.電機(jī) 8.減速器 9.鉆桿
2.工作原理及過程
①鉆頭破煤鉆進(jìn);
②螺旋鉆桿不斷接長(zhǎng)，推進(jìn)鉆頭鉆采，煤由鉆桿自動(dòng)運(yùn)出；
③千斤頂可調(diào)整角度和穩(wěn)固鉆機(jī) ； 圖3-6
④單軌吊為接長(zhǎng)鉆桿和撤出鉆桿服務(wù)，鉆桿放在鉆桿倉(cāng)內(nèi)或巷道內(nèi)；
⑤鉆孔的煤由運(yùn)輸巷內(nèi)的輸送機(jī)運(yùn)出；
⑥鉆機(jī)移動(dòng)可用絞車或 自動(dòng)行走（履帶或邁步滑靴等）；
⑦工人在巷道內(nèi)操縱機(jī)器即可鉆進(jìn)采煤。
如圖3-3所示
3、螺旋鉆機(jī)目前的發(fā)展?fàn)顩r
①美國(guó)奧蓋爾—馬依涅爾 單軸鉆機(jī)；卡普頓鉆機(jī)，可向兩幫鉆進(jìn)采煤，履帶行走，功率大，鉆進(jìn)深度可達(dá)25～38M；
②美國(guó)安捷爾哥勞德,奧蓋爾—馬依涅爾鉆機(jī)；
③蘇БУГ系列鉆機(jī)，基洛夫機(jī)械廠制造；
④ БШУ 鉆機(jī)更好，性能優(yōu)越。
趨勢(shì)：?jiǎn)屋S 雙軸 多軸；大功率,自動(dòng)行走,性能更可靠,擴(kuò)鉆孔,長(zhǎng)鉆進(jìn)。
⑤目前在烏克蘭頓巴斯已使用更為先進(jìn)的三軸螺旋鉆機(jī)，型號(hào)為：БЗМ，可以充填矸石，自動(dòng)行走，單機(jī)產(chǎn)量1噸/分鐘。由鉆機(jī)本身自帶的局扇通過風(fēng)筒向鉆孔內(nèi)送風(fēng)。如圖1-12和1-13所示。
三． 螺旋鉆機(jī)采煤的開采方案
（一）形式
在同一條回采巷道內(nèi)常用的有以下幾種方式：
1、單機(jī)單向鉆進(jìn)后退式開采 ； 圖3-7a上
2、單機(jī)雙向鉆進(jìn)后退式開采； 圖3-7b
3、雙機(jī)單向鉆進(jìn)后退式開采， 雙機(jī)錯(cuò)開一定距離同時(shí)后退；
4、單機(jī)單向鉆進(jìn)混合式（前進(jìn)、后退混合式）；圖3-7a上下
5、分段作業(yè)式 。 圖 3-10
（二）分析
1、單機(jī)單向鉆進(jìn)后退式開采（一般上下平巷各一臺(tái)單向鉆進(jìn)）
工作單一，比較簡(jiǎn)單，設(shè)備少；
設(shè)備利用率低，但巷道維護(hù)量大，需保留區(qū)段平巷，維護(hù)費(fèi)高。
2、單機(jī)雙向鉆進(jìn)后退式（西德 瓦里祖姆礦使用此方法）
工作復(fù)雜，設(shè)備較多，需經(jīng)常換向開采；
但巷道不需維護(hù)。
3、雙機(jī)單向鉆進(jìn)后退回采
設(shè)備多，兩臺(tái)運(yùn)輸機(jī)，前后兩機(jī)有干擾；
產(chǎn)量高，巷道維護(hù)量小，只維護(hù)一段。
4、單機(jī)單向鉆進(jìn)混合式，同第一種。
5、分段作業(yè)方式
產(chǎn)量高，生產(chǎn)集中，設(shè)備多，利用率高；
巷道維護(hù)量稍大，但一般薄煤巷道好維護(hù)。
（三）鉆機(jī)在平巷中的設(shè)置
有兩種方式：
①鉆架車朝向采空區(qū)方向，輔助設(shè)備在煤體方向，不影響撤鉆桿，生產(chǎn)效率高，工序影響少，較多采用。
②鉆架車朝向煤體方向，后方撤支架時(shí)可采用這種方式。
四、螺旋鉆機(jī)采煤的通風(fēng)系統(tǒng)
局扇通風(fēng)—無瓦斯礦井和瓦斯涌出量小的礦井，回收煤柱等。
全礦井負(fù)壓通風(fēng)—瓦斯涌出量大的礦井，可用U型通風(fēng)，鉆孔內(nèi)可用風(fēng)筒通風(fēng)。
五、螺旋鉆機(jī)采煤的巷道形狀及支護(hù)
形狀：可采用拱型，且較為多用，需臥底和挑頂；巷道斷面一般為6.5-7.2m2 。如圖3-6,圖3-4
支護(hù)：①支護(hù)：注意棚距與鉆孔尺寸的匹配，相同或成倍數(shù) ② 最好用錨桿支護(hù)
六、螺旋鉆機(jī)采煤鉆孔間的煤柱形狀及尺寸
1.煤柱的作用：
控制頂板，控制礦山壓力，代替支架；便于運(yùn)煤，防止煤涌向舊鉆孔；保證鉆機(jī)的正常鉆進(jìn)，不夾鉆。圖3-11，圖3-9
（二）煤柱的形狀及尺寸
1、形狀:工字形，實(shí)際是矩形，雙軸之間不連續(xù)。圖3-7，圖3-11
2、煤柱尺寸
①影響因素：煤層厚度、煤體的硬度、頂?shù)装鍘r性、鉆孔的形狀等。
②尺寸：每一特定條件下煤柱有其最佳尺寸，煤損小，又能支撐和控制頂板，保證鉆機(jī)的正常鉆進(jìn)采煤。
雙軸雙孔的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：煤厚0.5～0.7m，煤柱最窄部分0.15～0.25m.
煤厚0.8m，煤柱最窄部分0.2～0.3m . 圖3-9
單軸單孔的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù):煤柱尺寸還可再小些。
③鉆機(jī)鉆進(jìn)深度:30～40m，ВЗМ三軸鉆機(jī)可達(dá)60m.
④回采率：60～70%
（三）擴(kuò)鉆孔技術(shù)
為了提高煤炭采出率，降低煤炭損失，世界各國(guó)都在應(yīng)用擴(kuò)鉆孔技術(shù)。
擴(kuò)鉆孔一般有三種形式：
1、先鉆小直徑的基本孔，然后擴(kuò)孔：小鉆孔鉆進(jìn)，后退擴(kuò)孔（換鉆頭）；兩臺(tái)鉆機(jī)，有專門擴(kuò)孔機(jī)。 圖3-11
2、沿煤層厚度擴(kuò)鉆孔，西德鉆機(jī)螺旋葉片上安有刀具，先向上擴(kuò)再向下擴(kuò)。 圖3-12
3、沿煤層層面擴(kuò)孔
在鉆到預(yù)定深度后，采用遠(yuǎn)距離控制，將端頭鉆桿向一側(cè)（兩側(cè)雙軸）偏轉(zhuǎn)一定角度，在回程式中將鉆孔間的煤柱采出。圖3-13
七、螺旋鉆機(jī)采煤法頂板管理與礦山壓力控制
1、煤柱支撐頂板,0.15～0.35.在周期來壓時(shí)留大煤柱控頂板;
2、用矸石充填采空區(qū)（鉆孔）：可減少矸石提升量；
充填可使有效鉆進(jìn)深度提高；
提高回采率，留大煤柱充填后再鉆采。
圖3-14 掘進(jìn)用矸石風(fēng)力充填鉆孔，沿平巷布置80M。較復(fù)雜，有干擾。
采用專門鉆頭，后退時(shí)將矸石填入鉆孔。
八．螺旋鉆機(jī)采煤法的適用條件及評(píng)價(jià)
（一）、適用條件
1、a≤15°；
2、煤層厚度0.45～1.5m；
3、煤的切割阻力≤250KN/m；
4、煤層不會(huì)黃鐵礦結(jié)核；
5、煤層無自燃、無突出危險(xiǎn)，無沖擊地壓危險(xiǎn)；
6、頂板條件隨意；
7、正常布置工作面采煤，回收邊角煤、各種煤柱，三下采煤。
（二）、評(píng)價(jià)
優(yōu)點(diǎn)： 該方法為薄煤層開采創(chuàng)出了一條新路；
為薄和極薄煤層開采開辟了廣闊的前景；
改善了工人的勞動(dòng)條件，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率；
多回收地下資源，提高了人類開發(fā)資源的能力，延長(zhǎng)了礦井服 服務(wù)年限；用人少，效益好，省掉工作面支架、運(yùn)輸機(jī)，經(jīng)濟(jì)效益顯著；
缺點(diǎn)： 巷道掘進(jìn)率高，有一定的煤損（但總比不采出好），巷道臥底挑頂出矸量大。
第五節(jié) 刨煤機(jī)無人工作面采煤
一． 刮刨機(jī)刀柱式無人工作面采煤
（一）、刮刨機(jī)簡(jiǎn)介
薄煤層厚度、空間小，無法安裝運(yùn)輸機(jī)，刮刨機(jī)是一種采煤、運(yùn)煤為一體的采煤機(jī)械，形狀似耙斗裝巖機(jī)的耙斗，截齒朝向煤壁，上下巷道設(shè)牽引裝置驅(qū)動(dòng)，沿煤壁往返運(yùn)行采煤，并將煤運(yùn)出。
（二）、巷道布置 如圖4-1所示
上有回風(fēng)平巷，下有進(jìn)風(fēng)運(yùn)輸平巷，從開切眼安裝刮刨機(jī)；
頓巴斯真理報(bào)煤管局應(yīng)用情況：
工作面長(zhǎng)：100～120m;
頂板砂頁(yè)巖:8～9m;
采空區(qū)跨距：13～20m;
煤柱：3～5m , 還試驗(yàn)了從開切眼向兩個(gè)方面開采的方案，可減少開切眼工作量.
（三）、效果
工作面日產(chǎn)：150T；
工作面效率：12T/工。
二． 螺旋鉆機(jī)—刮刨機(jī)聯(lián)合采煤
（一）、問題的提出
1、螺旋鉆機(jī)孔間小煤柱丟煤；
2、刮刨機(jī)開切眼工作量大，為克服以上缺點(diǎn)，提出鉆刮聯(lián)合采煤方案。
（二）、巷道布置
如圖4-2所示
工作面上有回風(fēng)平巷:安裝一臺(tái)螺旋鉆機(jī)，刮刨機(jī)動(dòng)力鉆，輸送機(jī)，回風(fēng)；
工作面下有運(yùn)輸平巷:安裝一臺(tái)螺旋鉆機(jī)，刮刨機(jī)動(dòng)力鉆，運(yùn)輸機(jī) , 進(jìn)風(fēng);
開切割眼:工作面采用U型通風(fēng)系統(tǒng)，工作面長(zhǎng)為兩臺(tái)鉆機(jī)的有效鉆進(jìn)長(zhǎng)度。
（三）、回采工藝
1、上下螺旋鉆機(jī)錯(cuò)開一定距離，相向鉆進(jìn)采煤，運(yùn)輸巷鉆機(jī)稍滯后一定距離；
2、根據(jù)頂板來壓及煤柱壓酥情況，滯后鉆機(jī)10-15m，安裝刮刨機(jī)采出孔間煤柱，刮刨機(jī)可雙向采煤，雙向運(yùn)煤；
3、工作面不支護(hù)，頂板緩慢下沉；
4、 沿空留巷，一巷兩次使用。
（四）、重要參數(shù)的確定
1、根據(jù)礦壓觀測(cè)，在不同條件下，確定刮刨機(jī)的滯后距離；
2、鉆孔間的煤柱尺寸；
3、煤柱的殘余高度，與刮刨機(jī)的正常工作空間相適應(yīng)，
一般不小于0.4～0.5m；
三.刮刨機(jī)—楔型支架無人工作面采煤
（一）、刮刨機(jī)采煤存在的主要問題
頂板管理方法采用無支護(hù)：頂板管理困難；
有支護(hù)：一次性支架 楔形支架；
工作面的移動(dòng)的支架—氣垛,移動(dòng)困難。
（二）、楔形支架的結(jié)構(gòu)
如圖4—3所示:有上楔塊、下楔塊、木墊塊
以中間木塊實(shí)現(xiàn)可縮，楔形支架材料：水泥十矸石、粉煤灰等。
（三）、楔形支架的安裝
利用支架安裝機(jī)從回風(fēng)巷下放，由下向上，順序安裝；
①安裝步距依頂板壓力而定， 一般工作面推進(jìn)1~1.5m后安裝 ；
②安裝要求:成排 ， 有一定的初撐力，安裝支架時(shí)不采煤。
支架安裝機(jī)如圖4—5
（四）、楔形支架的應(yīng)用
①極薄煤層；
②刨煤機(jī)采煤機(jī)工作面都可以用；
③傾角大時(shí) ：自動(dòng)下滑。 雙滾筒絞車牽引，工作面下部設(shè)滑輪。
四.刮刨機(jī)氣垛支架綜合機(jī)組無人工作面采煤
（一）、設(shè)備
采煤: 刮刨機(jī) ；
運(yùn)煤: 刮刨機(jī)；
支護(hù): 氣垛支架 ， 兩排， 交錯(cuò)布置 ， 超前間距0.2m ， 支架間用鋼絲連接； 長(zhǎng)1340 mm, 寬740 mm, 高600~700mm; 繞在導(dǎo)內(nèi)器的繩輪上.氣壓800Kpa 工作阻力:450KN。
（二）、巷道布置：
走向長(zhǎng)壁 ，設(shè)上下順槽。 如圖4-6所示
（三） 回采工藝
1．刮刨機(jī)沿工作面往返采煤 采下的煤靠刮刨機(jī)運(yùn)出工作面；
2．煤壁推進(jìn)0.4m后，把導(dǎo)向架的卡箍連在刮刨機(jī)的側(cè)幫上；
3．后排支架放氣,刮刨機(jī)沿工作面運(yùn)動(dòng),把導(dǎo)向器拉向煤壁，放氣后的氣垛隨之前移；
4.充氣支撐頂板,撤掉卡箍， 刮刨機(jī)正常采煤。
（四）、應(yīng)用實(shí)例
頓巴斯礦 ： h2煤層 ， 煤厚0.42~0.55m，
α=3~4°， 頂板8~9砂頁(yè)巖。
存在問題：移架力不足 ， 氣垛漏氣 ， 中間空頂距加大，1.7~2.2（2.4）m。
五．我國(guó)刨煤機(jī)綜合機(jī)械化無人工作面采煤發(fā)展現(xiàn)狀
刨煤機(jī)液壓支架綜合機(jī)械化無人工作面采煤在鐵法煤業(yè)集團(tuán)公司小青礦實(shí)驗(yàn)成功，在中國(guó)實(shí)現(xiàn)了無人工作面開采技術(shù)歷史性突破。
(一)綜采設(shè)備及工藝
1.工作面簡(jiǎn)況
703B刨煤機(jī)無人工作面位于該井田西部的WE采區(qū)，工作面走向長(zhǎng)度905m,傾斜面長(zhǎng)150m,回采推進(jìn)625m后，面長(zhǎng)變?yōu)?95m。煤層厚度1.00~1.58m,平均厚度1.3m,煤層傾角5~8°，局部起伏變化比較頻繁，巷道為錨桿支護(hù)。兩順槽之間有邊切巷道，并與WE采區(qū)煤倉(cāng)相連，構(gòu)成運(yùn)煤系統(tǒng)，采區(qū)運(yùn)輸方式為3噸底卸式礦車單軌運(yùn)輸，運(yùn)輸能力為150萬t/a；運(yùn)輸順槽通過WE進(jìn)風(fēng)行人斜巷與西翼—425m回風(fēng)石門相連，構(gòu)成回風(fēng)系統(tǒng)。如圖1-30所示
2.工作面主要設(shè)備技術(shù)特征
該工作面的按自動(dòng)控制的隸屬關(guān)系，設(shè)備分為兩類：
第一類為自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)備：即PROMOS系統(tǒng)和VRT32系統(tǒng)，分別由德國(guó)PROMOS公司、德國(guó)DBT公司制造并提供。它們分別與所對(duì)應(yīng)的受控設(shè)備有著復(fù)雜的智能聯(lián)系。在人工指令下或在接受受控設(shè)備反饋信息的過程中，自動(dòng)監(jiān)控工作面設(shè)備的工作狀況。
第二類為受控設(shè)備：即PROMS系統(tǒng)和VRT32系統(tǒng)的控制下自動(dòng)工作設(shè)備，它們分別向所對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)連續(xù)反饋工作狀態(tài)及條件信息。受控設(shè)備主要有：德國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)1臺(tái)，額定生產(chǎn)能力900t/h；德國(guó)產(chǎn)工作面輸送機(jī)1部，額定生產(chǎn)能力900t/h，刨頭滑行軌道可彎曲角度：水平1.10,垂直6.00；國(guó)產(chǎn)ZY6400-0.9/2.0液壓支架135架；國(guó)產(chǎn)SZZ-764/160轉(zhuǎn)載機(jī)1部；國(guó)產(chǎn)PEM650×1000破碎機(jī)一部等 。
3.回采工藝
工作面采煤由刨煤機(jī)完成，刨煤機(jī)采用Z型進(jìn)刀方式，采高1.3m。刨煤機(jī)上行刨深120mm，刨速1.76m/S.。下行刨深70mm，刨速0.88m/S。
刨煤機(jī)在PROMOS的控制下，沿刨頭的滑行道自動(dòng)往返刨煤，刨削的煤塊自動(dòng)落進(jìn)溜槽運(yùn)走；工作面運(yùn)輸機(jī)的推移和支架的動(dòng)作分別受PROMOS和PM4控制，尾隨刨煤機(jī)同步向煤壁方向推移，推移量等于刨煤機(jī)刨深。液壓支架每三架由一套PM4控制，并接受PROMOS傳輸?shù)呐兕^當(dāng)前位置信息，結(jié)合自身傳感元件使支架完成推溜、降柱、拉架、升柱等功能。刨煤機(jī)工作期間的電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)的冷卻及跟蹤刨體定長(zhǎng)噴霧，由PROMOS系統(tǒng)監(jiān)控。刨煤機(jī)工作面的技術(shù)配置真正實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化控制，在正常工作狀態(tài)下，工作面實(shí)現(xiàn)了無人作業(yè)。操作人員在控制室對(duì)MCU主控臺(tái)、PM4服務(wù)器、PROMOS控制器及控制盤進(jìn)行監(jiān)控，遙控現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。設(shè)備布置如圖1-32所示。
4.故障處理
在設(shè)備出現(xiàn)故障和遇到設(shè)備不適應(yīng)條件時(shí)，須人工停機(jī)，并派人到工作現(xiàn)場(chǎng)處理，使之符合采、運(yùn)、支、移自動(dòng)化條件。
在刨煤機(jī)刨煤過程中，遇到底板縱向起伏大，需指令停機(jī)，派工作面巡檢員和有關(guān)技術(shù)人員，到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工作面輸送機(jī)上的調(diào)斜千斤頂進(jìn)行調(diào)整，及時(shí)調(diào)整刨削參數(shù)以適應(yīng)新的工作條件。
（二）技術(shù)突破
鐵法刨煤機(jī)綜合機(jī)械化無人工作面開采的成功，實(shí)現(xiàn)了無人開采三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破與創(chuàng)新，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，推動(dòng)了中國(guó)無人開采技術(shù)的發(fā)展。
1.頂板管理與控制技術(shù)突破與創(chuàng)新
鐵法刨煤機(jī)綜合機(jī)械化無人工作面使用了由北京煤機(jī)廠生產(chǎn)的ZY6400——0.9/2.0D型薄煤層掩護(hù)式液壓支架與德國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)和德國(guó)產(chǎn)工作面運(yùn)輸機(jī)配套,工作面共安裝液壓支架135架.每三架支架為一組,受一套PM4控制,，而PM4接受PROMOS傳輸?shù)呐兕^當(dāng)前位置，在自身的傳感元件控制與操縱下自動(dòng)實(shí)現(xiàn)推溜、降架、拉架、升架、支撐頂板等功能，有效地控制了工作面頂板，防止冒頂事故發(fā)生，保證了工作面機(jī)械的正常運(yùn)行。因此它是實(shí)現(xiàn)刨煤機(jī)綜合機(jī)械化無人采煤成功的關(guān)鍵保證，在頂板管理與控制技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破與創(chuàng)新。
2．采、運(yùn)、支、移設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)的突破
工作面的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)控制，體現(xiàn)了機(jī)、電、智能一體化。在正常狀態(tài)下，刨煤機(jī)在PROMOS的控制下，沿刨頭滑行軌道自動(dòng)往返刨煤，采用Z型進(jìn)刀方式，刨削的煤塊由工作面運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)運(yùn)出工作面，工作面運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)推移和支架的動(dòng)作分別受PRDMOS和PM4控制，隨刨煤機(jī)采煤向煤壁方向同步進(jìn)行。操作人員在控制室對(duì)MCU主控臺(tái)、PM4服務(wù)器、PROMOS控制器及控制盤監(jiān)控，工作面無人，設(shè)備可靠性好，運(yùn)行正常，一切按設(shè)計(jì)程序進(jìn)行，達(dá)到了無人開采的技術(shù)要求，在自動(dòng)控制上實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破。
3．實(shí)現(xiàn)了薄煤層無人工作面高產(chǎn)高效技術(shù)的突破
該刨煤機(jī)綜合機(jī)械化無人工作面管理水平高，職工隊(duì)伍全部由大、中專畢業(yè)生組成，綜合素質(zhì)高，生產(chǎn)效率高，平均日產(chǎn)3417t，最高日產(chǎn)5300t，達(dá)到了年產(chǎn)120~150萬t的薄煤層高產(chǎn)高效水平，創(chuàng)中國(guó)薄煤層單產(chǎn)最高紀(jì)錄。并且工作面用人少，設(shè)備故障率低，開機(jī)率高，配件、油耗、材耗少，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)九個(gè)月創(chuàng)直接經(jīng)濟(jì)效益1700多萬元，為薄煤層高產(chǎn)高效開辟了廣闊前景。
（三）．中國(guó)無人開采技術(shù)的展望
中國(guó)在無人開采技術(shù)方面一直在不停的努力發(fā)展和積極探索試驗(yàn)。鐵法刨煤機(jī)綜合機(jī)械化無人開采的成功，給中國(guó)無人開采帶來了希望，推動(dòng)了中國(guó)無人開采技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了煤炭開采技術(shù)的發(fā)展，為改善煤礦工人的勞動(dòng)環(huán)境、勞動(dòng)條件提供了機(jī)會(huì)與可能，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分巨大，使人們?cè)絹碓街匾暠∶簩拥拈_采問題。同時(shí)為縮小中國(guó)與世界先進(jìn)開采技術(shù)的差距起到了積極作用。目前西山、晉城、兗州等礦區(qū)都在準(zhǔn)備或已經(jīng)上馬刨煤機(jī)無人開采。
同時(shí)頂板管理與控制技術(shù)的突破，以及采、支、運(yùn)設(shè)備的高度自動(dòng)化與自動(dòng)控制技術(shù)為無人開采向中厚煤層和厚煤層發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。相信液壓支架、滾筒采煤機(jī)無人工作面開采不久將在中國(guó)問世，無人開采技術(shù)將會(huì)在中國(guó)更上一個(gè)新臺(tái)階，會(huì)有更大發(fā)展，更好地推動(dòng)世界煤炭開采技術(shù)的發(fā)展。
第六節(jié) 綜合機(jī)械化無人工作面采煤
一．緩傾斜煤層短壁綜合機(jī)械化無人采煤
蘇制KTΠ綜合機(jī)組采煤 圖5—1
1．設(shè)備組成
采煤機(jī)：兩個(gè)垂直煤層頂?shù)装宓臐L筒，可以向兩側(cè)擴(kuò)展，帶有擋煤板。
輸送機(jī)：節(jié)式螺旋輸送機(jī)，運(yùn)煤 ， 把采煤機(jī)送往工作面，傳動(dòng)力矩給采煤機(jī)。
導(dǎo)向臺(tái)：安裝螺旋輸送機(jī)。
轉(zhuǎn)載機(jī)： 運(yùn)煤。
2．采煤工藝
從平巷向兩側(cè)采煤，房式采煤法， 留煤柱支撐頂板。
①采煤機(jī)滾筒合擾，前進(jìn)采煤；
②不斷接長(zhǎng)螺旋轉(zhuǎn)送機(jī) ；
③到達(dá)預(yù)定距離后，放下?lián)趺喊澹归_滾筒后退擴(kuò)寬煤房；
④到達(dá)下平巷前幾米收攏滾筒，撤出采煤機(jī)；
⑤煤房不支護(hù)。
3．工作指標(biāo)
m=0.45~0.9m ， α=18~20°。
0.6m 厚時(shí)： 日產(chǎn)615t 效率20t/工，
煤損22% ， 煤柱寬 0.5m，
前進(jìn)采煤房寬1.24m ，后退 2.64m；
煤房長(zhǎng)50m。
二．傾斜煤層綜合機(jī)械化無人工作面采煤
（一）蘇ΚБВ機(jī)組
1.設(shè)備：
采煤機(jī)兩臺(tái),一臺(tái)工作,一臺(tái)準(zhǔn)備； 水平滾筒兩個(gè)；
螺旋輸送機(jī),給采煤機(jī)傳動(dòng)動(dòng)力,送采煤機(jī)到工作面；
傳動(dòng)導(dǎo)向臺(tái),控制方向， 供給動(dòng)力。
2.回采工藝 圖5-4
一臺(tái)鉆進(jìn);
一臺(tái)擴(kuò)孔采煤;
螺旋輸送機(jī)運(yùn)煤.
3.指標(biāo)
鉆進(jìn) 75m ， 煤房擴(kuò)寬到3m ， 煤柱 0.3~0.5m，
α=35°以下，m=0.6M，日產(chǎn)450t 效率＞15.5t/工。
（二）蘇金捷克綜采機(jī)組
1.設(shè)備 圖5-5
鉆機(jī)
采煤機(jī)
螺旋輸送機(jī)
2.工藝
①先鉆進(jìn)；
②鋼絲繩通過鉆孔牽引采煤機(jī)采煤；
③螺旋輸送機(jī)把煤運(yùn)到平巷；
④螺旋輸送機(jī)傳送力炬給采煤機(jī)；
⑤到回風(fēng)巷輔加滾筒，上行1.2米,下行2.4米.；
⑥改進(jìn)運(yùn)輸機(jī),可彎曲90度。
3.指標(biāo)
m=0.8m,日產(chǎn)570噸，效率46噸/工。
4．改進(jìn)后的金捷克2k型 圖5-6
從平巷向兩個(gè)方向采煤 , 日產(chǎn)800~1200t 效率20~30t/工,
利用輸送機(jī)頂梁支撐頂板;
輸送機(jī)帶膠輪, 頂部帶托滾,用于支撐頂板.
三．急傾斜煤層短壁綜合機(jī)械化無人工作面采煤
（一）、設(shè)備КМД機(jī)組 圖5-7
采煤機(jī)， 傳動(dòng)桿，每10m一個(gè)支撐連接器，保證方向，并給煤機(jī)傳送動(dòng)力；
受煤倉(cāng)帶閘門， 控制臺(tái)。
（二）、采煤工藝
①設(shè)備定位；
②向煤房?jī)?nèi)采煤 ， 可達(dá)120m ， 采寬1.2m;
③透到回風(fēng)平巷后安裝擴(kuò)寬器,自上而下擴(kuò)寬煤房到3.6m~4.2m;
④回收設(shè)備，移動(dòng)地點(diǎn),重新采煤.
(三)、工藝系統(tǒng) 圖5-8
①留 0.8m煤柱 , 煤損17.5~20%;
②矸石充填 , 提高回采率。
（四）、應(yīng)用
頓巴斯 、 庫(kù)茲巴斯 ， 整機(jī)性能良好，方向性好；
圍巖中等穩(wěn)定以上，M=0.45~1.2m ， 日產(chǎn)580~600t。
四．有支架的急傾斜煤層綜合機(jī)械化無人工作面采煤
（一）、蘇КБК綜采機(jī)組 圖5—9
1．設(shè)備
隔離型支架；
刨煤機(jī)—鋼鏈牽引；
平巷機(jī)站—牽引、動(dòng)力裝置 ， 支架支點(diǎn)；
千廳頂—用來移動(dòng)工作站；
2．回采工藝
①刨煤機(jī)沿工作面往返采煤；
②把隔離型支架和刨煤機(jī)移向煤壁；
③采空區(qū)自行垮落
3．實(shí)用
在盧門捷夫礦、 耶娜基也夫斯卡婭 礦使用；
存在問題 ： 支架不穩(wěn)定，向煤壁傾倒，影響刨煤機(jī)通過，上下出口支護(hù)不好；下口堵煤，通風(fēng)不暢。
（二）、蘇КБТ機(jī)組 圖5—10
1.設(shè)備 ： 采煤機(jī) ， 滾筒截深900mm,絞車牽引;
支架安裝機(jī), 楔型支架.
2.工藝：
①工作面人工開下缺口；
②采煤機(jī)單向采煤 , 從下缺口開始；
③采煤機(jī)割兩刀后,支架安裝機(jī)安裝支架，在自重的作用下， 由下向上安裝支架；
④安裝支架時(shí)采煤工作仃止；
⑤支架安裝排距1.8m,上下出口排距0.9m；
⑥工作面是正偽斜 。
3.使用
煤厚0.3~0.5m；
日產(chǎn)250~300t；
效率17~20t/工；
對(duì)底板要求平穩(wěn)；
楔形支架初撐力不足。
五．采煤機(jī)-氣垛支架長(zhǎng)壁無人采煤
（一）2K ЭБ 機(jī)組 圖5－11
1.設(shè)備
采煤機(jī);
氣垛支架;
絞車三部 ： 一部牽引采煤機(jī);
一部下放支架;
一部回采絞支架;
工作面兩排主要支架：
煤壁排支架
由運(yùn)輸巷供風(fēng);
放頂排支架
輔助排支架——由回風(fēng)巷供風(fēng);
氣垛支架采用撤回到回風(fēng)巷重新安裝的方式， 此時(shí)采煤機(jī)位于上出口附近。
2.回采工藝
①滾筒采煤機(jī)單向采煤，從下缺口開始；
②支架安裝；
安裝順序：
a.首先把氣垛與鋼絲繩連上，氣垛滑靴也與采煤機(jī)鋼絲繩連上；
b.利用采煤機(jī)自重下滑支架，把支架引向工作面；
到達(dá)一個(gè)支架安裝步距步距后仃車，把第二組氣垛連上鋼絲繩，滑靴與采煤機(jī)鋼絲繩連上再下放，該項(xiàng)工作依次進(jìn)行，直到工作面全部安裝完氣垛，采煤機(jī)到達(dá)下缺口。
c.第一排支架安裝完，摘掉滑靴，充氣；
d.采煤上行采煤；
e.采夠一個(gè)排距后，安裝第二排，乃至第三排；
f.到達(dá)最大控頂距后，把輔助排和放頂排支架的鋼絲繩連上，先放輔助排，上拉，放頂排順序放氣，轉(zhuǎn)180度回撤。
工序：
采煤—下放采煤機(jī)—輔助排支架卸載—放頂排支架順序卸載—支架撤回到回風(fēng)巷—下放支架—支撐頂板。
3.應(yīng)用
阿爾諾尼斯基局;
阿里哈娃茲卡亞礦應(yīng)用;
拆除工作量大，氣垛軟管易壞。
（二）、涅瓦綜合機(jī)組 圖5—12 列寧革勒礦業(yè)學(xué)院研制
1．設(shè)備 采煤機(jī)探索—2型， 氣垛兩排， 四聯(lián)桿相互鏈接。
2．應(yīng)用：斯達(dá)漢諾夫礦
煤厚0.85m，應(yīng)用成功。
小 結(jié)
1.無人采煤方法很多,如水采、氣化、液化、重液采煤、液壓脈沖采煤等，因時(shí)間關(guān)系，就不再介紹。可參考《無人工作面采煤》一書,劉過兵編著,煤炭工業(yè)出版社,1993年。
2．我國(guó)在刨煤機(jī)綜合機(jī)械化采煤方面已有突破，應(yīng)繼續(xù)發(fā)展和完善；并向中厚、厚煤層采煤機(jī)綜合機(jī)械化無人工作面方向進(jìn)展，盡快實(shí)現(xiàn)突破。
3.各位應(yīng)積極支持新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)和開發(fā)研究，不斷創(chuàng)新，為煤炭科技發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
謝 謝！
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發(fā)表評(píng)論 
