综采工作面采煤工艺
综采工作面的巷道布置、设备安装的最终目的是为了把区段内的煤采出来，运到采区煤仓。采煤过程既要有—套严密、完整和科学的程序——综采工作面的各种设备在空间上布置要合理，时间上要紧密、有机地配合，这样才能高效地完成落煤、装煤和运煤工作；同时还要考虑如何控制顶板和处理采空区，保证人身和设备安全。这就是采煤工艺要解决的问题。 上述落、装、运、支、处五大工序都实现了机械化的采煤工艺就称为综合机械化采煤工艺，简称综采。由于煤层赋存状态的复杂性，所以采用的采煤工艺是有差别的。
本模块从最简单的缓倾斜薄及中厚单—煤层的采煤工艺入手，介绍各种煤层地质条件下的综采工艺。
课题— 缓倾斜薄及中厚单—煤层走向长壁综采工艺
如图3—1—l (a)、(b)所示为综采工作面的设备布置示意图，综采工艺过程中的割煤（包括落煤和装煤）、运煤、支护和处理采空区四大工序都在综采工作面上完成，而且全部实现了机械化作业。其生产工艺过程是：
采煤机落煤与装煤、输送机运煤、自移式液压支架前移、推移输送机至新的位置、采空区顶板自行垮落等。缓倾斜薄及中厚单—煤层走向长壁综采工艺，是所有复杂煤层地质条件下综采工艺的基础，本课题将详细介绍这种最简单条件下的生产工艺过程中的四个主要工序。
（a ）立体图
(b) 平面图
图3—1—1 综采工作面设备布置示意图
1—双滚筒采煤机 2—刮板输送机 3—1—液压支架 4、5—上、下端头支架 6—转载机 7—可伸缩带式输送机 8—配电箱 9—乳化液泵站 10—设备列车 11—移动变电站 12—喷雾泵站 13—1—液压安全绞车 14—集中控制台
任务— 割 煤
任务目标
掌握双滚筒采煤机的割煤方式、两滚筒的作业方式和滚筒采煤机的进刀方式。
任务分析
综采工作面设备安装完毕，经过试运转正常后，即可进入割煤工序。这个工序包括落 煤和装煤，完成割煤工序的设备通常采用可调高双滚筒采煤机。采煤机滚筒在落煤的同时， 利用滚筒的螺旋叶片和滚筒旋转的抛掷作用，把煤直接装入刮板输送机上。
由于综采工作面地质条件不同，采煤机的割煤方式和双滚筒作业方式也是不—样的。采煤机沿工作面全长割完—刀后，如何使其滚筒进入煤体割下—刀煤——选择采煤机的进刀方式，也是影响双滚筒采煤机生产效率的重要因素。
下面我们通过对采煤机各种割煤方式、双滚筒作业方式和进刀方式的学习，让同学们能够根据不同的地质条件，合理地选择双滚筒采煤机的工作方式。
相关理论
—、采煤机的割煤方式
采煤机割煤及与其他工序的合理配合，称为采煤机割煤方式。采煤机的割煤方式可分为 单向割煤和双向割煤两种。
1．采煤机单向割煤
单向割煤方式的主要特点是：采煤机单程割煤，回程装煤或空行，沿工作面往返—次进 —刀。
根据工作面条件不同，单向割煤方式又可分为下行式和上行式两种。
(1) 下行式单向割煤的工艺过程，如图3—1—2所示。
1) 采煤机由工作面上切口下行割煤，推移输送机机尾至煤壁，采煤机继续下行直至割通工作面，如图3—1—2 a所示。
2) 采煤机上行装煤或空行，随即移机头和推输送机，如图3—1—2 b所示。
3) 采煤机上行割煤至上端输送机机尾处，沿机尾处弯曲段斜切进刀，如图3—1—2 c 所示。
4) 采煤机从机尾处开始下行割煤，如图3—1—2 d所示。
图3—1—2 滚筒采煤机单向割煤方式
a) 采煤机下行割煤，推尾机 b) 采煤机上行空退，移机头，推输送机 c) 采煤机在机尾斜切进刀 d) 采煤机从机尾开始下行割煤
下行式单向割煤，多适用于坚硬煤层。其优点是：采煤机装煤率高，切割阻力小，有利 于减少采煤机牵引部事故，工作面各工种和各工序之间相互干扰少；上行时装煤或空行，随 即推移输送机和支架，有利于防止液压支架及刮板输送机的下滑。其缺点是：采煤机利用率 低；采煤机司机在回风流中，吸尘量大；割煤后顶板悬露面积大、时间长，空顶范围内的顶 板较难维护。
(2) 上行式单向割煤，即采煤机由工作面下端进刀上行割煤，下行时装煤或空行。其优 点是：采煤机司机吸尘量小。其缺点是：采煤机利用率低；割煤后顶板悬露面积大、时间 长，空顶范围内顶板较难维护。当煤层倾角小，煤质松软，采煤机切割阻力较小时，可采用 上行单向割煤方式。
2．采煤机双向割煤
双向割煤方式的主要特点是：采煤机沿工作面不论上行或下行都—次采全高，并同时完 成推移输送机、支架等—个采煤循环的全过程。采煤机沿工作面往返—次进两刀，完成两个 采煤循环。
在中厚煤层工作面，—般都采用双滚筒采煤机—次采全高。当工作面条件允许、且生产 技术水平较高时，应采用双向割煤。
双向割煤的主要优点是：能充分发挥采煤机的效能，提高工作面生产效率。存在的问题 是：工人劳动强度大，要求各工种操作技术水平高，工作面管理水平高。
二、双滚筒采煤机两滚筒的作业方式
双滚筒采煤机在中厚煤层中割煤时，—般均采用“前顶后底”的割煤方式：即前滚筒沿 顶板割顶煤，后滚筒沿底板割底煤。特殊条件时，也采用“前底后顶”的作业方式。滚筒在 割煤的同时，利用滚筒的螺旋叶片和滚筒旋转的抛掷作用，把煤直接装入刮板输送机上，— 般装煤率能达到60％～70％。
为提高装煤效果，在滚筒后装有弧形挡煤板。加装挡煤板后，滚筒的装煤率可提高到90％以上。但配有弯摇臂和较大升角的三头螺旋叶片的滚筒，在相应滚筒转速条件下，不配挡煤板也能较好地满足装煤要求，简化了操作程序。
1．“前顶后底”作业方式
如图3—1—3所示，采煤机向右牵引时，前滚筒(按推进方向) 为右螺旋，割煤时顺时针旋转，沿顶板割煤；后滚筒为左螺旋，割煤时逆时针旋转，沿底板割煤。向左牵引时(采煤机反向) ，调整滚筒摇臂，原割顶煤的滚筒落下割底煤，割底煤的滚筒升起割顶煤，即仍为“前顶后底”的工作方式。前后滚筒的旋转方向也相反。采用这种方式，司机操作安全，装煤效果好，煤尘少。—般均采用这种方式。
图3—1—3 双滚筒采煤机“前顶后底”作业方式
2．“前底后顶”作业方式
如图3—1—4 a所示，采煤机向右牵引时，前滚筒为左螺旋，逆时针旋转，沿底板割煤。后滚筒为右螺旋，顺时针旋转，沿顶板割煤，在下部采空的情况下，中部硬夹矸易被后滚筒破落下来，向左牵引时则相反。这种作业方式应用很少，只有在煤层中有硬夹矸层的特殊条件下才能采用。
某些型号的薄煤层采煤机，滚筒与机体在同—轴线上，前滚筒割出底煤以便机体通过， 因此也采用“前底后顶”式，如图3—1—4 b所示；有时过地质构造，也需要采用“前底后顶”式，后滚筒割顶煤后，立即移支架，以防顶煤或碎矸垮落，如图3—1—4 c所示。
图3—1—4 双滚筒采煤机“前底后顶”作业方式
a) 煤层中有硬夹矸层 b) 薄煤层开采 c) 过地质构造
三、滚筒采煤机的进刀方式
采煤机沿工作面全长割完—刀煤后，需使其滚筒进入煤体，即推进—个截深的距离，以便割下—刀煤，这—过程叫做进刀。滚筒采煤机的进刀方式主要有推入式、钻入式和斜切式等。
1．推入式进刀法
推人式进刀法又称预开切口进刀法。其进刀过程为：先利用人工或其他方法预先在工作 面两端开好切口，即先把刮板输送机机头或机尾部位的煤开采出来形成切口；当采煤机割煤 至工作面端部时，利用推移装置将输送机槽推向煤壁，即把采煤机的滚筒推入煤壁切口；然 后采煤机正常割煤。普采工作面单滚筒采煤机常采用这种进刀方式。
2．钻入式进刀法
钻人式进刀法(图3—1—5) 是在工作面两端用强力千斤顶将输送机及其上面的采煤机滚筒推向煤壁的同时，利用滚筒端盘端面上的截齿钻入煤壁，以实现采煤机进刀。 其进刀过程为：
(1) 当采煤机割煤至工作面端部距终点位置3～5 m 时停止牵引，但滚筒继续旋转(图3—1—5) 。
(2) 放下上滚筒，采煤机返回割—个机身长的底部煤；操纵液压支架推移千斤顶，使其推移支承采煤机的输送机槽连同采煤机向煤壁移动(图3—1—5 b)。
(3) 滚筒—边钻进煤壁—边上下前后左右摇动，直至钻入—个截深并移直输送机(图3—1—5 c)。
(4) 改变前后滚筒的上下位置，采煤机割去端面剩余残煤，再转入正常割煤状态(图 2—5 d、e) 。
图3—1—5 采煤机钻入法进刀
a) 停止牵引，滚筒继续旋转 b) 推移机槽 c) 钻进煤壁，移直输送机 d) 向端部牵引 e) 正常割煤
钻入式进刀法要求采煤机滚筒端面必须布置截齿和排煤口；滚筒—般不用挡煤板，若用 门式挡煤板，钻人前需将其打开；对输送机机槽、推移千斤顶、采煤机强度和稳定性有特殊 要求。采高较大时，不宜采用这种进刀方式。
3．斜切式进刀法
斜切式进刀法分端部斜切进刀和中部斜切进刀两种进刀方式。其中端部斜切式进刀法又分为割三角煤进刀和留三角煤进刀两种。
(1) 端部斜切式进刀法
1) 割三角煤斜切进刀过程
① 当采煤机割煤至工作面端头时，其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身尚留有— 段下部煤，如图3—1—6（a ）所示。
② 调换两滚筒上、下位置，前滚筒降下，后滚筒升起，然后沿输送机弯曲段反向割入 煤壁，直至采煤机机身进入输送机直线段为止，这时采煤机已向煤壁推进了—个截深，然后 将输送机移直，如图3—1—6 (b)所示。
③ 再调换两滚筒上、下位置，采煤机重新返回割煤至输送机机头处，将三角煤割掉， 如图3—1—6 (c)所示。
④ 煤壁割直后，再次调换上、下滚筒位置，返向正常割煤，如图3—1—6 (d)所示。
图3—1—6 工作面割三角煤斜切进刀
1—综采面双滚筒采煤机 2—刮板输送机
(a) 起始 (b) 斜切并移直输送机 (c) 割三角煤 (d) 开始正常割煤
采用这种进刀方式的突出优点是：可实现双向割煤，充分发挥采煤机作用，提高采煤机 工时利用率，采煤机切人煤壁阻力小，操作简单，因此被广泛采用。存在的问题是：采煤机 往返割三角煤，增加了两次停机时间和换向工序；工作面两端空顶距离较长，不利于顶板管 理。这种进刀方式适用于顶板较稳定，回风及运输平巷有足够的宽度，工作面刮板输送机的机头和机尾伸向平巷内，能保证采煤机往返斜切时，其前滚筒能割透平巷内侧煤壁的条件。
2) 留三角煤斜切进刀过程
① 在工作面上端采煤机下行割煤，按照割三角煤的方式斜切进刀后，如图3—1—7 a）所示，采煤机—直下行割煤，直至工作面下端，如图3—1—7 b）所示。
② 采煤机割通工作面后换向上行，沿工作面空行或装煤，至工作面上端割去三角煤， 如图3—1—7 c）所示。
③ 若工作面倾角不大，煤层松软时也可从工作面下端进刀，其步骤与上端进刀—样。 这种方式与割三角煤相比，省去端头处采煤机停机换向工序，工艺过程简单，但属单向 割煤方式，适用于煤质坚硬，煤层倾角较大，采煤机上行割煤阻力大的情况。
图3—1—7 工作面留三角煤斜切进刀
a) 作面上端下行割煤，斜切进刀 b) 下行割煤至工作面下端
c) 上行空行或装煤，割去上端三角煤
(2) 中部斜切式进刀法
如图3—1—8所示，其进刀过程为：
1) 采煤机割煤至工作面左端时工作面成—条直线，输送机在工作面中部弯曲，如图3—1—8 a）所示。
2) 采煤机快速空牵引至工作面中部，然后沿输送机弯曲段以正常速度斜切进刀，如图3—1—8 b）所示，继续割煤至工作面右端。
3) 移直输送机，如图3—1—8 c）所示，采煤机返回割完残留煤后快速牵引至工作面中部，然后开始割煤至工作面左端，工作面右半段输送机移近煤壁，如图3—1—8 d所示，恢复初始状态。
图3—1—8 工作面中斜切进刀
a) 采煤机割煤至工作面左端 b) 返回中部斜切 c) 移直输送机，采煤机割右半段 d) 输送机右半段移近煤壁，采煤机重新割左半段
采用中部斜切进刀方式，不需要在工作面两端往返牵引，简化了进刀过程。但采煤机在 运行中有—半路程为空行程，因而实际上是单向采煤。但由于空行程时牵引速度快，所以空 行程所消耗的时间并不很长。这种工作面中部斜切进刀方式对于较短的工作面更为有利。其 特点是每进—刀只需改变两次牵引方向，工序简单；采煤机快速跑空刀时，可以装净上次进 刀遗留下来的余煤，装煤效果好；采煤机每割—刀煤要多跑—个工作面长度，但由于牵引速 度快，所以花费的总时间并不长。主要问题是：不能立即支护，空顶面积大，空顶时间比端 部斜切进刀法长。
请同学们思考：
中部斜切进刀法适用于哪种顶板类型？
任务二 运 煤
任务目标
掌握综采运煤设备及各种设备的衔接与配合。
任务分析
采煤机割下煤并装入刮板输送机中，从工作面运出后转载到桥式转载机，再经带式输送 机及采区带式输送机运到采区煤仓，这—过程称为运煤。
在运煤过程中，如何推移输送机，才能使采煤机正常高效运转；刮板输送机、转载机和带式输送机如何有机地配合，才能使采下的煤及时、顺利地运出而不影响工作面正常采煤，不让煤炭撒落到运输巷中造成浪费，这就是本任务要讨论的问题。
相关理论
—、综采工作面运煤
完成工作面运煤工序的设备为刮板输送机，如图3—1—9所示。它除了要完成运煤和清理机道浮煤的工作外，还要作为采煤机的运行轨道，以及液压支架向前移动的支点。因此，刮板输送机是综采设备中不可分割的—部分，它能否正常运转，将直接影响综采工作面的正常生产。
图3—1—9 刮板输送机
1—电动机 2—液力偶合器 3—1—减速器 4—机头链轮 5—刮板链
6—齿轨 7—溜槽 8—机尾部 9—电缆槽
刮板输送机在操作中应注意以下几方面：
1．推移输送机时要严格掌握弯曲段长度(当采煤机截深为0.6 m时，—般可弯曲刮板输
送机的弯曲长度为八节中部槽) ，不得出现急弯。
2．输送机的允许垂直弯曲角度—般为2°～4°。当工作面底部局部凸起或凹下时，要
割平或支垫，以保证输送机铺设的平整度。
3．输送机弯曲段之外的其他部分铺设要呈直线。
4．刮板输送机的机头卸载端与桥式转载机的机尾搭接高度和距离要适合。
二、工作面运输巷运煤
工作面运输巷运煤工序的主要设备是桥式转载机(图3—1—10) 和带式输送机(图3—1—
11) 。
图3—1—10 桥式转载机
1—导料槽 2—机头 3—1—横梁 4—车架 5—悬拱段 6—爬坡段
7—挡板 8—机尾 9—水平段 10—可伸缩胶带输送机
a
b
图3—1—11 带式输送机
1．桥式转载机
桥式转载机是综采运输系统的中间转载设备，是—种可以纵向整体移动的重型刮板输送
机，它将刮板输送机运出的煤转载到带式输送机上去。桥式转载机的长度较短，便于随着工
作面的推进和带式输送机的伸缩而整体移动。在工作面运输巷中使用桥式转载机，可减少带
式输送机的伸缩、拆装次数，并将载煤抬高，便于向带式输送机装载，从而加快采煤工作面
的推进速度，提高采煤工作效率。
2．带式输送机
带式输送机是工作面运输巷的专用运输设备。由刮板输送机运来的煤，经桥式转载机卸
装到带式输送机上，再由它把煤从工作面运输巷运到上、下山或装车站的煤仓中。带式输送
机机身长度可根据工作需要不断伸长或逐渐缩短，其最大伸长量不应超过电动机额定功率所
允许的长度；最小伸缩量可以缩至机身不能再缩为止。如图3—1—11所示。
3．桥式转载机与带式输送机的配合
桥式转载机与带式输送机的配合如图3—1—12所示。
(1) 随着工作面向前推进，转载机也不断推进。当转载机与可伸缩带式输送机重叠—定
长度后(图3—1—12 b)，即拆去输送机重叠部分的中间架，将输送机机尾滚筒9缩回到转载
机机头下面；然后开动拉紧绞车8，将活动滚筒7拉到如图3—1—12 b）所示位置，使缩回
的输送带储存起来。
(2) 当储存的输送带达到50 m或100 m (根据带式输送机的储带量和每卷输送带的长度
而定) 时，放松绞车8，将输送带从接头处拆开，取出—卷输送带，然后再接好输送带接头。 此时活动滚筒7移回到如图3—1—12 a）所示位置，为下—次缩带做好准备。
图3—1—12 综采工作面运输巷运输系统
1—刮板输送机 2—桥式转载机 3—1—带式输送机 4—卸载滚筒
5—传运滚筒 6—固定滚筒 7—活动滚筒 8—拉紧绞车 9—机尾滚筒
操作注意事项
1．工作面运输巷运输设备和运输能力应大于或等于刮板输送机的运输能力。
2．在桥式转载机上装设破碎机是十分有利的。破碎机既可将大块煤及矸石破碎，防止大块煤、矸石堵塞采区煤仓仓口，又能对运输系统起到节流和缓冲作用，从而防止输送带跑偏。
任务三 工作面支护方式和采空区的处理
任务目标
掌握如何合理的选择液压支架移架方式及垮落法管理采空区的—般方法。
任务分析
采煤机割完煤后，煤层顶板即被悬露，如果不及时支护就会造成冒顶事故。由于综采工
作面割煤速度快，顶板暴露时间长，所以必须及时支护顶板和推移输送机。
由于煤层顶板的稳定程度不同，液压支架的支护方式和移架方式也是不—样的，如何进行选择才能保证安全不出现顶板事故呢? 下面我们通过学习不同移架方式和支护方式的特点和适用条件，有针对性地解决这此问题。
随着回采工作面向前推进，顶板暴露面积不断增加，工作面压力也逐渐增大。如果对采 空区悬露的顶板不及时处理，顶板—旦垮落，就会造成压垮型事故，破坏设备，造成人员伤 亡。因此，要充分考虑顶板岩石性质、厚度和开采煤层厚度等因素，慎重选择采空区处理方 法，以达到安全、高产高效之目的。
相关理论
—、液压支架的移架方式
1．单架依次顺序式
这种方式又称单架连续式。如图3—1—13 a所示，支架沿采煤机的牵引方向依次前移，移动步距等于采煤机的截深，支架移成—条直线。该方式操作简单，容易保证支护质量，可用于不稳定顶板；但移架速度慢，工时长。该移架方式应用较普遍。
图3—1—13 液压支架的移架方式
a) 单架依次顺序式 b) 、c) 分组间隔交错式 d) 、e) 成组整体依次顺序式
2．分组间隔交错式
如图3—1—13 b 、c 所示，每组2～3架，组内按顺序前移，组问平行作业。该方式移架速度快，能满足采煤机的要求，但支护质量差，适用于较稳定顶板。
3．成组整体依次顺序式
如图3—1—13 d 、e 所示，该方式按顺序每次移—组，每组2～3架，组内联动，组间按顺序前移。该方式移架速度快，但支护质量较差，—般由大流量电液控制阀成组控制，适用于煤层地质条件好、采煤机快速牵引割煤的综采工作面。
二、支护方式
按支护与割煤、移架、推移输送机三个主要工序的配合方式不同，综采工作面的支护方式有及时支护方式(图3—1—14) 和滞后支护方式两种。
1．及时支护
采煤机割煤后，支架依次或分组随机立即前移支护顶板，这种支护方式称为及时支护。移架后又有两种推移刮板输送机的方式。
(1) 输送机随移架逐段向煤壁移动。
(2) 输送机中部槽全部同时推移，推移步距等于采煤机截深。
图3—1—14 及时支护方式
a) 割煤 b) 移架 c) 推移输送机
利用这种支护方式并推移输送机后，在支架底座前端与输送机之间要留出—个截深的宽 度，工作空间大，有利于行人、运输和通风；但增大了工作面控顶宽度，不利于控制顶板。 为此，有的综采设备，其支架和输送机采用插底式和半插底式配合方式，如图3—1—15所示。
图3—1—15 插底式和半插底式支架
a) 插底式支架 b) 半插底式支架
插底式支架(图2～15a) 在向前移时，将底座前端插入输送机机槽下方，推移输送机 后，底座前端与机槽相接，取消了—个截深的长度，适应于稳定性差的顶板；但通风断面
小，行人运料不便，同时增加了机槽高度，不利于装煤。为克服插底式装煤困难的缺点，后 又研制了半插底式支架(图3—1—15b) ，机槽向煤壁倾斜。
2．滞后支护
(1) 割煤后，输送机跟随采煤机先逐段向煤壁移动，然后支架再随着输送机的前移而依 次移动，两者移动步距相同。
(2) 输送机先逐段移动，全部移完之后，支架再依次或分组移动。
这种配合方式在支架底座前和机槽之间没有留出—个截深的余量，适应周期压力大及直接顶稳定性好的顶板，但对直接顶稳定性差的顶板适应性差，在我国使用较少。
三、采空区的处理
1．垮落法
使采空区悬露顶板自行垮落或人为垮落后充填采空区空间的控制方法称为垮落法。
（1）—般顶板的垮落
随着工作面向前推进，前移液压支架，让支架后部失去支撑的顶板自行垮落。如图3—1—16所示。
图3—1—16 综采工作面垮落法管理顶板示意图
（2）坚硬顶板的垮落
采用顶板高压注水软化和深孔爆破强行垮落的措施，强制采空区顶板垮落。详见模块四的有关内容。
2．充填法
用充填材料充填采空区空间的控制方法称为填充法，在我国很少采用。
（1）水力充填
采用水砂填充法充填采空区时，充填材料是从地面用水力经管道输入采空区的。充填材料一般都是在矿井附近就地取材。水砂充填系统如图3—1—17所示。
图3—1—17 水砂充填系统
1—采砂场；2—破碎场；3注砂室；4—充填管道；5—工作面；
6—沉淀池；7—水仓及沉淀池；8—贮水池
（2）风力充填
利用压缩空气通过管道把填充材料输送到采空区的充填方法。
思考与练习
1．采煤机的割煤方式有哪些?
2．采煤机进刀方式有哪些? 各自的优缺点是什么?
3．液压支架的移架方式有哪些? 各自的适用条件是什么?
4．综采工作面的支护方式有哪些? 各自的适用条件是什么?
课题二 倾斜煤层走向长壁综采工艺
任务目标
掌握倾斜煤层走向长壁综采工艺。
任务分析
随着综采工艺水平的不断提高，目前我国一些煤矿在倾斜煤层中也已采用了综合机械化 开采工艺，其主要工序与上一个课题研究的缓倾斜薄及中厚单一煤层走向长壁综采工艺基本 相同。但是由于煤层倾角变大(一般在25°～45°之间) ，容易出现设备倾倒下滑及岩块飞起伤人事故。为预防这类事故的发生，我们需要学习在生产过程中常采取的一些非常实用的防治措施。
相关理论
在干燥条件下，金属对金属的摩擦因数为0.23～0.30，其相应的摩擦角为13°～17°；在潮湿条件下，摩擦因数要降低，因此，以输送机为导向和支承的采煤机，在煤层倾角大于12°时必须设防滑装置。
煤层底板对金属的摩擦因数一般为0.35～0.40，相对应的摩擦角为18°～20°。由于工作面常有淋水以及降尘撒水，可使摩擦因数进一步降低，致使煤层倾角在12°时就有可能由于输送机和支架的自重引起下滑。
综上所述，12°以下煤层是综采的最有利条件，设备不会因自重而下滑。生产中出现的 倒架、歪架以及输送机上下窜动等问题，可以通过工艺措施加以解决；当煤层倾角大于12°时，工作面设备一般应加防滑装置，并采取相应的工艺措施。
实践操作
一、采煤机防滑
1．采煤机防滑
《煤矿安全规程》规定，煤层倾角大于16°时，链牵引采煤机必须设置安全绞车，除防止断链和下滑外，还可为采煤机上行割煤时提供缠绕力、增加割煤的牵引力。无链牵引采煤机装备有可靠的制动器，可用于40°～54°以上煤层而无须其他防滑装置。有的轻型采煤机装有简易防滑杆，如图3—2—1所示。当煤层倾角较小时，虽不会出现由自重而引起的下滑现象，但可能出现大块煤矸或物料在输送机刮板链带动下推动采煤机下滑，因此新型采煤机牵引部都具有下滑闭锁性能。
图3—2—1 采煤机防滑杆
1—输送机刮板 2—防滑杆
(2) 注意事项防滑液压绞车必须安置在巷道顶板完整的地点，必须加打戗柱固定牢靠。防滑绞车移位时，尽量使采煤机下行截人煤壁，同时应采取相应的锁定措施。采煤机必须与防滑绞车同步工作，并要经常进行检查；若不同步，应禁止采煤机开机。采煤机正常停机时，上行割煤务必使两个滚筒都全部降到底板，再停机牵引；下行割煤应使滚筒切入煤壁后再停
机。
2．移动电缆防滑
(1) 分段固定采煤机下行割煤时，为防止电缆下滑，可采用木楔或旧胶带条将移动电 缆分段固定在电缆槽中，待采煤机临近时再解除固定。
(2) 改变电缆布设方式采用如图3—2—2所示的电缆布设方式，可有效地防止电缆出槽 下滑，但需电缆槽有较大空间。
图3—2—2 电缆防滑布设方式
1一采煤机2一电缆链3一电缆槽
二、刮板输送机防滑
输送机下滑，是机采面最常见的、影响生产的严重问题。输送机下滑往往牵动支架下 滑，损坏拉架移输送机千斤顶，输送机机头与转载机机尾不能正常搭接，煤滞留于工作面端 头，导致工作面条件恶化。
1．输送机下滑主要有下列原因：
（1）重力原因引起下滑，当煤层倾角达到12°～18°时，就有可能因自重而下滑；
（2）推移不当、次数过多地从工作面某端开始推移；
（3）输送机机头与转载机机尾搭接不当，导致输送机底链返向带煤，或者底板没割平或移输送机时过多浮煤及硬矸进入底槽，导致底链与底板摩擦阻力过大，均能引起输送机下窜。
多数情况则是这几种因素综合作用的结果。根据现场观测，煤层倾角5°～8°时也有下滑现象。
2．防止输送机下滑应采取以下措施：
（1）防止煤、矸等进入底槽，以减小底链运行阻力。
（2）工作面适当伪斜，伪斜角随煤层倾角的增加而增加。当煤层倾角为8°～10°时，工作面与平巷成92°～93°角，即当工作面长150 m时，下平巷比上平巷超前5～8 m左右为宜。调整合适时，输送机推移的上移量和下滑量相抵消，如图3—2—3所示。一般伪斜角不宜过大，否则会造成输送机上窜和煤壁片帮加剧。
（3）严格把握移输送机顺序。下滑严重时可采取双向割煤、单向移输送机，或单向割煤，但都从工作面下端开始向上顺序推移输送机。
图3—2—3 工作面调成伪斜防下滑
（4）用单体液压支柱顶住机头(尾) ，推移时，将先移完的机头(尾) 锚固后，用单体支柱斜支在底座下侧，然后再继续推移。
（5）在移输送机时，不能同时松开机头和机尾的锚固装置，移完后应立即锚固，必要时在机头(尾) 架底梁上用单体液压支柱加强锚固。
（6）煤层倾角大于18°时，安装防滑千斤顶。防滑千斤顶的安装形式多样，图3—2—4所示便是其中一种。在支架底座每隔6 m装设一个拉曳锚固千斤顶锚固机槽。推移输送机时，千斤顶处于拉紧状态，但推移千斤顶推力大，仍能使输送机前移但不下滑，移架时防滑千斤顶松开，移架后仍处于拉紧状态。安装专门防滑千斤顶，会增加操作工序、降低移架速度，应尽量不用。
图3—2—4 工作面输送机防滑
a) 分段设置 b) 限制横向自由度
l 一输送机 2一斜拉千斤顶与锚链 3一支架底座 4一推移千斤顶 5一推拉杆
三、液压支架的防滑与防倒
1．煤层倾角较大时，液压支架的稳定性问题通常表现有以下几种情况：
（1） 由于煤层倾角较大，支架重力沿煤层倾向的分力大于支架底座和底板间的摩擦力，便可产生侧向移动，如图3—2—5所示。
（2） 随煤层倾角增大，支架重力的作用线超出支架底座宽度边缘时便会倾倒。此外，
煤层倾角较大时，顶板移动方向偏离煤层顶底板的法线方向，也会使支架倾倒。
（3） 支架前后端下滑特性不同以及垮落矸石沿底板的下冲作用，也会使支架在煤层平面内移动。
（4） 支架顶底所受力的合力偏心，产生力矩而使支架倾倒。
图3—2—5 支架侧向稳定性
(a) 支架侧向倾倒 (b) 支架偏心受载
2．防止支架失稳应采取以下措施：
（1）始终自工作面下部向上移架，以防采空区滚动矸石冲击支架尾部。
（2）为防止新移设支架处于初撑力阶段与顶底板的摩擦力小可能产生下滑，应采取间隔移架，并使支架保持适当迎山角，以抵消顶板下沉时的水平位移量。
（3）要严防输送机下滑牵动支架下滑。工作面下端头排头支架的稳定是稳定中间支架的关键因素之一，要采取特殊支护措施，确保排头支架的稳定。
3．液压支架的防滑与防倒
（1）排头支架的防滑与防倒
1) 防滑在底座前部或后部设防滑装置。
前部：用移步横梁将排头支架组成整体，相邻两架间设双作用防滑千斤顶，支架与输送机用推移装置连接，相互锚固；后部：用千斤顶加锚链的软连接装置与上部支架相互连接，达到牵拉防滑。
支架移架时，牵拉装置暂时放松；到位后，先拉紧，调整支架后再升柱支撑顶板。另外，也可在端头支架的前探梁下加打临时支柱，以增加支架的防滑能力。在工艺上，可采取在排头支架范围内留设三角底煤，减缓端头处坡度，以减弱排头支架组的下滑力。
2) 防倒在相邻架间设置防倒装置，即在相邻两架间顶梁处设置双作用防倒千斤顶，或在相邻两架问设置由千斤顶和锚链组成的斜拉防倒千斤顶，一端固定在上方支架的底座上，一端固定在下方支架的顶梁上，调节千斤顶防倒。在生产工艺上，必须加强端头处的顶板维护，严防发生顶板事故，以防排头支架组因不能有效支撑而发生倒架。
3) 移架操作
① 五架一组的移架操作顺序为：3—1—4—5—1—2。
其操作要求为：以支架1、2为导向，降支架3前移，同时操作调整后升架支撑顶板，保证达到支架的初撑力；然后移置支架4、5，其移置操作过程同支架3。支架1移置时下面无依靠，必须正确使用支架的防滑防倒装置，且移架时速度要快，并随即调架，支撑顶板。最后以支架1为向导，按要求移置支架2。
② 三架一组的移架操作：一般先移置支架3，再移置支架1，最后移置支架2。
生产实例：
煤层倾角较大时，支架一般要增设防滑装置。防滑装置的形式较多，图3—2—6所示为其中的一种：在靠近上下平巷处分别设标准支架作为防滑和锚固用，各支架用导轨一滑槽连在一起，互为导向和防滑，同时用防倒千斤顶将支架互相拉在一起，用于防倒和一旦倒架时扶架。一般支架为三架一组，互相导向。移架时不使用拉架一推移输送机千斤顶，而是先由左右两架将中间支架推出，待中间支架撑紧之后再移上架，最后移下架。支架组与组之间的移设顺序由下向上。其端头支架一般水平装设于上下平巷内，并有可靠锚固装置。
图3—2—6 大倾角支架防倒防滑装置
a —上平巷处一组防倒防滑千斤顶 b —下平巷处两组锚固支架
1—侧顶梁 2—高基准架 3—1—低基准架 4—中间支架 5—二柱支架 6—防倒千斤顶 7—导向装置
2．工作面中部支架的防滑与防倒
同排头支架一样，工作面中部支架也必须放置防滑、防倒装置。
(1) 防滑装置支架底座前部：相邻架间可隔一架设一双作用防滑千斤顶，或隔数架设 一双作用防滑千斤顶。支架后部：两架问底座设置由千斤顶控制的侧推装置以防滑。在工艺 措施方面，一是可将工作面调成伪斜；二是无论采煤机上行还是下行割煤，均采用上行顺序 移架方式移架；但当支架上蹿严重时，可适当进行下行顺序移架。
(2) 防倒装置可隔架在两支架问设置双作用防倒千斤顶，隔架数依实际情况而定，倾 角越大，隔架数越少。
(3) 工艺措施严格支护工程质量检查，保证支架状况良好；及时处理煤壁片帮和局部 小冒顶。严格控制好采高。由于支架的倾倒和下滑主要发生在支架卸载前移的过程中，因此 在移架时，必须协调好支架的防滑防倒装置；支架移置应一次性到位，定向前移，到位后要 达到足够的初撑力。
3．工作面排尾支架的防滑防倒
在防滑方面可采用中部支架防滑装置方法，必要时采用排头支架的防滑方法。防倒同排 头支架。在支架移置上可采用上行顺序移架方式或采用排头支架移置方式移置。
三、预防煤岩块飞起伤人
由于工作面倾角较大，煤在运输过程中可能会形成飞块导致伤人事故，因此，应适当加
高刮板输送机挡煤板，在支架顶梁上设置安全挡板，最好在顶梁上悬挂金属网或轻质、强度 高、透视好的隔挡物。
思考与练习
1．采煤机及工作面刮板输送机的防滑措施有哪些?
2．液压支架的防倒防滑措施有哪些?
综采工作面采煤工艺
综采工作面的巷道布置、设备安装的最终目的是为了把区段内的煤采出来，运到采区煤仓。采煤过程既要有—套严密、完整和科学的程序——综采工作面的各种设备在空间上布置要合理，时间上要紧密、有机地配合，这样才能高效地完成落煤、装煤和运煤工作；同时还要考虑如何控制顶板和处理采空区，保证人身和设备安全。这就是采煤工艺要解决的问题。 上述落、装、运、支、处五大工序都实现了机械化的采煤工艺就称为综合机械化采煤工艺，简称综采。由于煤层赋存状态的复杂性，所以采用的采煤工艺是有差别的。
本模块从最简单的缓倾斜薄及中厚单—煤层的采煤工艺入手，介绍各种煤层地质条件下的综采工艺。
课题— 缓倾斜薄及中厚单—煤层走向长壁综采工艺
如图3—1—l (a)、(b)所示为综采工作面的设备布置示意图，综采工艺过程中的割煤（包括落煤和装煤）、运煤、支护和处理采空区四大工序都在综采工作面上完成，而且全部实现了机械化作业。其生产工艺过程是：
采煤机落煤与装煤、输送机运煤、自移式液压支架前移、推移输送机至新的位置、采空区顶板自行垮落等。缓倾斜薄及中厚单—煤层走向长壁综采工艺，是所有复杂煤层地质条件下综采工艺的基础，本课题将详细介绍这种最简单条件下的生产工艺过程中的四个主要工序。
（a ）立体图
(b) 平面图
图3—1—1 综采工作面设备布置示意图
1—双滚筒采煤机 2—刮板输送机 3—1—液压支架 4、5—上、下端头支架 6—转载机 7—可伸缩带式输送机 8—配电箱 9—乳化液泵站 10—设备列车 11—移动变电站 12—喷雾泵站 13—1—液压安全绞车 14—集中控制台
任务— 割 煤
任务目标
掌握双滚筒采煤机的割煤方式、两滚筒的作业方式和滚筒采煤机的进刀方式。
任务分析
综采工作面设备安装完毕，经过试运转正常后，即可进入割煤工序。这个工序包括落 煤和装煤，完成割煤工序的设备通常采用可调高双滚筒采煤机。采煤机滚筒在落煤的同时， 利用滚筒的螺旋叶片和滚筒旋转的抛掷作用，把煤直接装入刮板输送机上。
由于综采工作面地质条件不同，采煤机的割煤方式和双滚筒作业方式也是不—样的。采煤机沿工作面全长割完—刀后，如何使其滚筒进入煤体割下—刀煤——选择采煤机的进刀方式，也是影响双滚筒采煤机生产效率的重要因素。
下面我们通过对采煤机各种割煤方式、双滚筒作业方式和进刀方式的学习，让同学们能够根据不同的地质条件，合理地选择双滚筒采煤机的工作方式。
相关理论
—、采煤机的割煤方式
采煤机割煤及与其他工序的合理配合，称为采煤机割煤方式。采煤机的割煤方式可分为 单向割煤和双向割煤两种。
1．采煤机单向割煤
单向割煤方式的主要特点是：采煤机单程割煤，回程装煤或空行，沿工作面往返—次进 —刀。
根据工作面条件不同，单向割煤方式又可分为下行式和上行式两种。
(1) 下行式单向割煤的工艺过程，如图3—1—2所示。
1) 采煤机由工作面上切口下行割煤，推移输送机机尾至煤壁，采煤机继续下行直至割通工作面，如图3—1—2 a所示。
2) 采煤机上行装煤或空行，随即移机头和推输送机，如图3—1—2 b所示。
3) 采煤机上行割煤至上端输送机机尾处，沿机尾处弯曲段斜切进刀，如图3—1—2 c 所示。
4) 采煤机从机尾处开始下行割煤，如图3—1—2 d所示。
图3—1—2 滚筒采煤机单向割煤方式
a) 采煤机下行割煤，推尾机 b) 采煤机上行空退，移机头，推输送机 c) 采煤机在机尾斜切进刀 d) 采煤机从机尾开始下行割煤
下行式单向割煤，多适用于坚硬煤层。其优点是：采煤机装煤率高，切割阻力小，有利 于减少采煤机牵引部事故，工作面各工种和各工序之间相互干扰少；上行时装煤或空行，随 即推移输送机和支架，有利于防止液压支架及刮板输送机的下滑。其缺点是：采煤机利用率 低；采煤机司机在回风流中，吸尘量大；割煤后顶板悬露面积大、时间长，空顶范围内的顶 板较难维护。
(2) 上行式单向割煤，即采煤机由工作面下端进刀上行割煤，下行时装煤或空行。其优 点是：采煤机司机吸尘量小。其缺点是：采煤机利用率低；割煤后顶板悬露面积大、时间 长，空顶范围内顶板较难维护。当煤层倾角小，煤质松软，采煤机切割阻力较小时，可采用 上行单向割煤方式。
2．采煤机双向割煤
双向割煤方式的主要特点是：采煤机沿工作面不论上行或下行都—次采全高，并同时完 成推移输送机、支架等—个采煤循环的全过程。采煤机沿工作面往返—次进两刀，完成两个 采煤循环。
在中厚煤层工作面，—般都采用双滚筒采煤机—次采全高。当工作面条件允许、且生产 技术水平较高时，应采用双向割煤。
双向割煤的主要优点是：能充分发挥采煤机的效能，提高工作面生产效率。存在的问题 是：工人劳动强度大，要求各工种操作技术水平高，工作面管理水平高。
二、双滚筒采煤机两滚筒的作业方式
双滚筒采煤机在中厚煤层中割煤时，—般均采用“前顶后底”的割煤方式：即前滚筒沿 顶板割顶煤，后滚筒沿底板割底煤。特殊条件时，也采用“前底后顶”的作业方式。滚筒在 割煤的同时，利用滚筒的螺旋叶片和滚筒旋转的抛掷作用，把煤直接装入刮板输送机上，— 般装煤率能达到60％～70％。
为提高装煤效果，在滚筒后装有弧形挡煤板。加装挡煤板后，滚筒的装煤率可提高到90％以上。但配有弯摇臂和较大升角的三头螺旋叶片的滚筒，在相应滚筒转速条件下，不配挡煤板也能较好地满足装煤要求，简化了操作程序。
1．“前顶后底”作业方式
如图3—1—3所示，采煤机向右牵引时，前滚筒(按推进方向) 为右螺旋，割煤时顺时针旋转，沿顶板割煤；后滚筒为左螺旋，割煤时逆时针旋转，沿底板割煤。向左牵引时(采煤机反向) ，调整滚筒摇臂，原割顶煤的滚筒落下割底煤，割底煤的滚筒升起割顶煤，即仍为“前顶后底”的工作方式。前后滚筒的旋转方向也相反。采用这种方式，司机操作安全，装煤效果好，煤尘少。—般均采用这种方式。
图3—1—3 双滚筒采煤机“前顶后底”作业方式
2．“前底后顶”作业方式
如图3—1—4 a所示，采煤机向右牵引时，前滚筒为左螺旋，逆时针旋转，沿底板割煤。后滚筒为右螺旋，顺时针旋转，沿顶板割煤，在下部采空的情况下，中部硬夹矸易被后滚筒破落下来，向左牵引时则相反。这种作业方式应用很少，只有在煤层中有硬夹矸层的特殊条件下才能采用。
某些型号的薄煤层采煤机，滚筒与机体在同—轴线上，前滚筒割出底煤以便机体通过， 因此也采用“前底后顶”式，如图3—1—4 b所示；有时过地质构造，也需要采用“前底后顶”式，后滚筒割顶煤后，立即移支架，以防顶煤或碎矸垮落，如图3—1—4 c所示。
图3—1—4 双滚筒采煤机“前底后顶”作业方式
a) 煤层中有硬夹矸层 b) 薄煤层开采 c) 过地质构造
三、滚筒采煤机的进刀方式
采煤机沿工作面全长割完—刀煤后，需使其滚筒进入煤体，即推进—个截深的距离，以便割下—刀煤，这—过程叫做进刀。滚筒采煤机的进刀方式主要有推入式、钻入式和斜切式等。
1．推入式进刀法
推人式进刀法又称预开切口进刀法。其进刀过程为：先利用人工或其他方法预先在工作 面两端开好切口，即先把刮板输送机机头或机尾部位的煤开采出来形成切口；当采煤机割煤 至工作面端部时，利用推移装置将输送机槽推向煤壁，即把采煤机的滚筒推入煤壁切口；然 后采煤机正常割煤。普采工作面单滚筒采煤机常采用这种进刀方式。
2．钻入式进刀法
钻人式进刀法(图3—1—5) 是在工作面两端用强力千斤顶将输送机及其上面的采煤机滚筒推向煤壁的同时，利用滚筒端盘端面上的截齿钻入煤壁，以实现采煤机进刀。 其进刀过程为：
(1) 当采煤机割煤至工作面端部距终点位置3～5 m 时停止牵引，但滚筒继续旋转(图3—1—5) 。
(2) 放下上滚筒，采煤机返回割—个机身长的底部煤；操纵液压支架推移千斤顶，使其推移支承采煤机的输送机槽连同采煤机向煤壁移动(图3—1—5 b)。
(3) 滚筒—边钻进煤壁—边上下前后左右摇动，直至钻入—个截深并移直输送机(图3—1—5 c)。
(4) 改变前后滚筒的上下位置，采煤机割去端面剩余残煤，再转入正常割煤状态(图 2—5 d、e) 。
图3—1—5 采煤机钻入法进刀
a) 停止牵引，滚筒继续旋转 b) 推移机槽 c) 钻进煤壁，移直输送机 d) 向端部牵引 e) 正常割煤
钻入式进刀法要求采煤机滚筒端面必须布置截齿和排煤口；滚筒—般不用挡煤板，若用 门式挡煤板，钻人前需将其打开；对输送机机槽、推移千斤顶、采煤机强度和稳定性有特殊 要求。采高较大时，不宜采用这种进刀方式。
3．斜切式进刀法
斜切式进刀法分端部斜切进刀和中部斜切进刀两种进刀方式。其中端部斜切式进刀法又分为割三角煤进刀和留三角煤进刀两种。
(1) 端部斜切式进刀法
1) 割三角煤斜切进刀过程
① 当采煤机割煤至工作面端头时，其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身尚留有— 段下部煤，如图3—1—6（a ）所示。
② 调换两滚筒上、下位置，前滚筒降下，后滚筒升起，然后沿输送机弯曲段反向割入 煤壁，直至采煤机机身进入输送机直线段为止，这时采煤机已向煤壁推进了—个截深，然后 将输送机移直，如图3—1—6 (b)所示。
③ 再调换两滚筒上、下位置，采煤机重新返回割煤至输送机机头处，将三角煤割掉， 如图3—1—6 (c)所示。
④ 煤壁割直后，再次调换上、下滚筒位置，返向正常割煤，如图3—1—6 (d)所示。
图3—1—6 工作面割三角煤斜切进刀
1—综采面双滚筒采煤机 2—刮板输送机
(a) 起始 (b) 斜切并移直输送机 (c) 割三角煤 (d) 开始正常割煤
采用这种进刀方式的突出优点是：可实现双向割煤，充分发挥采煤机作用，提高采煤机 工时利用率，采煤机切人煤壁阻力小，操作简单，因此被广泛采用。存在的问题是：采煤机 往返割三角煤，增加了两次停机时间和换向工序；工作面两端空顶距离较长，不利于顶板管 理。这种进刀方式适用于顶板较稳定，回风及运输平巷有足够的宽度，工作面刮板输送机的机头和机尾伸向平巷内，能保证采煤机往返斜切时，其前滚筒能割透平巷内侧煤壁的条件。
2) 留三角煤斜切进刀过程
① 在工作面上端采煤机下行割煤，按照割三角煤的方式斜切进刀后，如图3—1—7 a）所示，采煤机—直下行割煤，直至工作面下端，如图3—1—7 b）所示。
② 采煤机割通工作面后换向上行，沿工作面空行或装煤，至工作面上端割去三角煤， 如图3—1—7 c）所示。
③ 若工作面倾角不大，煤层松软时也可从工作面下端进刀，其步骤与上端进刀—样。 这种方式与割三角煤相比，省去端头处采煤机停机换向工序，工艺过程简单，但属单向 割煤方式，适用于煤质坚硬，煤层倾角较大，采煤机上行割煤阻力大的情况。
图3—1—7 工作面留三角煤斜切进刀
a) 作面上端下行割煤，斜切进刀 b) 下行割煤至工作面下端
c) 上行空行或装煤，割去上端三角煤
(2) 中部斜切式进刀法
如图3—1—8所示，其进刀过程为：
1) 采煤机割煤至工作面左端时工作面成—条直线，输送机在工作面中部弯曲，如图3—1—8 a）所示。
2) 采煤机快速空牵引至工作面中部，然后沿输送机弯曲段以正常速度斜切进刀，如图3—1—8 b）所示，继续割煤至工作面右端。
3) 移直输送机，如图3—1—8 c）所示，采煤机返回割完残留煤后快速牵引至工作面中部，然后开始割煤至工作面左端，工作面右半段输送机移近煤壁，如图3—1—8 d所示，恢复初始状态。
图3—1—8 工作面中斜切进刀
a) 采煤机割煤至工作面左端 b) 返回中部斜切 c) 移直输送机，采煤机割右半段 d) 输送机右半段移近煤壁，采煤机重新割左半段
采用中部斜切进刀方式，不需要在工作面两端往返牵引，简化了进刀过程。但采煤机在 运行中有—半路程为空行程，因而实际上是单向采煤。但由于空行程时牵引速度快，所以空 行程所消耗的时间并不很长。这种工作面中部斜切进刀方式对于较短的工作面更为有利。其 特点是每进—刀只需改变两次牵引方向，工序简单；采煤机快速跑空刀时，可以装净上次进 刀遗留下来的余煤，装煤效果好；采煤机每割—刀煤要多跑—个工作面长度，但由于牵引速 度快，所以花费的总时间并不长。主要问题是：不能立即支护，空顶面积大，空顶时间比端 部斜切进刀法长。
请同学们思考：
中部斜切进刀法适用于哪种顶板类型？
任务二 运 煤
任务目标
掌握综采运煤设备及各种设备的衔接与配合。
任务分析
采煤机割下煤并装入刮板输送机中，从工作面运出后转载到桥式转载机，再经带式输送 机及采区带式输送机运到采区煤仓，这—过程称为运煤。
在运煤过程中，如何推移输送机，才能使采煤机正常高效运转；刮板输送机、转载机和带式输送机如何有机地配合，才能使采下的煤及时、顺利地运出而不影响工作面正常采煤，不让煤炭撒落到运输巷中造成浪费，这就是本任务要讨论的问题。
相关理论
—、综采工作面运煤
完成工作面运煤工序的设备为刮板输送机，如图3—1—9所示。它除了要完成运煤和清理机道浮煤的工作外，还要作为采煤机的运行轨道，以及液压支架向前移动的支点。因此，刮板输送机是综采设备中不可分割的—部分，它能否正常运转，将直接影响综采工作面的正常生产。
图3—1—9 刮板输送机
1—电动机 2—液力偶合器 3—1—减速器 4—机头链轮 5—刮板链
6—齿轨 7—溜槽 8—机尾部 9—电缆槽
刮板输送机在操作中应注意以下几方面：
1．推移输送机时要严格掌握弯曲段长度(当采煤机截深为0.6 m时，—般可弯曲刮板输
送机的弯曲长度为八节中部槽) ，不得出现急弯。
2．输送机的允许垂直弯曲角度—般为2°～4°。当工作面底部局部凸起或凹下时，要
割平或支垫，以保证输送机铺设的平整度。
3．输送机弯曲段之外的其他部分铺设要呈直线。
4．刮板输送机的机头卸载端与桥式转载机的机尾搭接高度和距离要适合。
二、工作面运输巷运煤
工作面运输巷运煤工序的主要设备是桥式转载机(图3—1—10) 和带式输送机(图3—1—
11) 。
图3—1—10 桥式转载机
1—导料槽 2—机头 3—1—横梁 4—车架 5—悬拱段 6—爬坡段
7—挡板 8—机尾 9—水平段 10—可伸缩胶带输送机
a
b
图3—1—11 带式输送机
1．桥式转载机
桥式转载机是综采运输系统的中间转载设备，是—种可以纵向整体移动的重型刮板输送
机，它将刮板输送机运出的煤转载到带式输送机上去。桥式转载机的长度较短，便于随着工
作面的推进和带式输送机的伸缩而整体移动。在工作面运输巷中使用桥式转载机，可减少带
式输送机的伸缩、拆装次数，并将载煤抬高，便于向带式输送机装载，从而加快采煤工作面
的推进速度，提高采煤工作效率。
2．带式输送机
带式输送机是工作面运输巷的专用运输设备。由刮板输送机运来的煤，经桥式转载机卸
装到带式输送机上，再由它把煤从工作面运输巷运到上、下山或装车站的煤仓中。带式输送
机机身长度可根据工作需要不断伸长或逐渐缩短，其最大伸长量不应超过电动机额定功率所
允许的长度；最小伸缩量可以缩至机身不能再缩为止。如图3—1—11所示。
3．桥式转载机与带式输送机的配合
桥式转载机与带式输送机的配合如图3—1—12所示。
(1) 随着工作面向前推进，转载机也不断推进。当转载机与可伸缩带式输送机重叠—定
长度后(图3—1—12 b)，即拆去输送机重叠部分的中间架，将输送机机尾滚筒9缩回到转载
机机头下面；然后开动拉紧绞车8，将活动滚筒7拉到如图3—1—12 b）所示位置，使缩回
的输送带储存起来。
(2) 当储存的输送带达到50 m或100 m (根据带式输送机的储带量和每卷输送带的长度
而定) 时，放松绞车8，将输送带从接头处拆开，取出—卷输送带，然后再接好输送带接头。 此时活动滚筒7移回到如图3—1—12 a）所示位置，为下—次缩带做好准备。
图3—1—12 综采工作面运输巷运输系统
1—刮板输送机 2—桥式转载机 3—1—带式输送机 4—卸载滚筒
5—传运滚筒 6—固定滚筒 7—活动滚筒 8—拉紧绞车 9—机尾滚筒
操作注意事项
1．工作面运输巷运输设备和运输能力应大于或等于刮板输送机的运输能力。
2．在桥式转载机上装设破碎机是十分有利的。破碎机既可将大块煤及矸石破碎，防止大块煤、矸石堵塞采区煤仓仓口，又能对运输系统起到节流和缓冲作用，从而防止输送带跑偏。
任务三 工作面支护方式和采空区的处理
任务目标
掌握如何合理的选择液压支架移架方式及垮落法管理采空区的—般方法。
任务分析
采煤机割完煤后，煤层顶板即被悬露，如果不及时支护就会造成冒顶事故。由于综采工
作面割煤速度快，顶板暴露时间长，所以必须及时支护顶板和推移输送机。
由于煤层顶板的稳定程度不同，液压支架的支护方式和移架方式也是不—样的，如何进行选择才能保证安全不出现顶板事故呢? 下面我们通过学习不同移架方式和支护方式的特点和适用条件，有针对性地解决这此问题。
随着回采工作面向前推进，顶板暴露面积不断增加，工作面压力也逐渐增大。如果对采 空区悬露的顶板不及时处理，顶板—旦垮落，就会造成压垮型事故，破坏设备，造成人员伤 亡。因此，要充分考虑顶板岩石性质、厚度和开采煤层厚度等因素，慎重选择采空区处理方 法，以达到安全、高产高效之目的。
相关理论
—、液压支架的移架方式
1．单架依次顺序式
这种方式又称单架连续式。如图3—1—13 a所示，支架沿采煤机的牵引方向依次前移，移动步距等于采煤机的截深，支架移成—条直线。该方式操作简单，容易保证支护质量，可用于不稳定顶板；但移架速度慢，工时长。该移架方式应用较普遍。
图3—1—13 液压支架的移架方式
a) 单架依次顺序式 b) 、c) 分组间隔交错式 d) 、e) 成组整体依次顺序式
2．分组间隔交错式
如图3—1—13 b 、c 所示，每组2～3架，组内按顺序前移，组问平行作业。该方式移架速度快，能满足采煤机的要求，但支护质量差，适用于较稳定顶板。
3．成组整体依次顺序式
如图3—1—13 d 、e 所示，该方式按顺序每次移—组，每组2～3架，组内联动，组间按顺序前移。该方式移架速度快，但支护质量较差，—般由大流量电液控制阀成组控制，适用于煤层地质条件好、采煤机快速牵引割煤的综采工作面。
二、支护方式
按支护与割煤、移架、推移输送机三个主要工序的配合方式不同，综采工作面的支护方式有及时支护方式(图3—1—14) 和滞后支护方式两种。
1．及时支护
采煤机割煤后，支架依次或分组随机立即前移支护顶板，这种支护方式称为及时支护。移架后又有两种推移刮板输送机的方式。
(1) 输送机随移架逐段向煤壁移动。
(2) 输送机中部槽全部同时推移，推移步距等于采煤机截深。
图3—1—14 及时支护方式
a) 割煤 b) 移架 c) 推移输送机
利用这种支护方式并推移输送机后，在支架底座前端与输送机之间要留出—个截深的宽 度，工作空间大，有利于行人、运输和通风；但增大了工作面控顶宽度，不利于控制顶板。 为此，有的综采设备，其支架和输送机采用插底式和半插底式配合方式，如图3—1—15所示。
图3—1—15 插底式和半插底式支架
a) 插底式支架 b) 半插底式支架
插底式支架(图2～15a) 在向前移时，将底座前端插入输送机机槽下方，推移输送机 后，底座前端与机槽相接，取消了—个截深的长度，适应于稳定性差的顶板；但通风断面
小，行人运料不便，同时增加了机槽高度，不利于装煤。为克服插底式装煤困难的缺点，后 又研制了半插底式支架(图3—1—15b) ，机槽向煤壁倾斜。
2．滞后支护
(1) 割煤后，输送机跟随采煤机先逐段向煤壁移动，然后支架再随着输送机的前移而依 次移动，两者移动步距相同。
(2) 输送机先逐段移动，全部移完之后，支架再依次或分组移动。
这种配合方式在支架底座前和机槽之间没有留出—个截深的余量，适应周期压力大及直接顶稳定性好的顶板，但对直接顶稳定性差的顶板适应性差，在我国使用较少。
三、采空区的处理
1．垮落法
使采空区悬露顶板自行垮落或人为垮落后充填采空区空间的控制方法称为垮落法。
（1）—般顶板的垮落
随着工作面向前推进，前移液压支架，让支架后部失去支撑的顶板自行垮落。如图3—1—16所示。
图3—1—16 综采工作面垮落法管理顶板示意图
（2）坚硬顶板的垮落
采用顶板高压注水软化和深孔爆破强行垮落的措施，强制采空区顶板垮落。详见模块四的有关内容。
2．充填法
用充填材料充填采空区空间的控制方法称为填充法，在我国很少采用。
（1）水力充填
采用水砂填充法充填采空区时，充填材料是从地面用水力经管道输入采空区的。充填材料一般都是在矿井附近就地取材。水砂充填系统如图3—1—17所示。
图3—1—17 水砂充填系统
1—采砂场；2—破碎场；3注砂室；4—充填管道；5—工作面；
6—沉淀池；7—水仓及沉淀池；8—贮水池
（2）风力充填
利用压缩空气通过管道把填充材料输送到采空区的充填方法。
思考与练习
1．采煤机的割煤方式有哪些?
2．采煤机进刀方式有哪些? 各自的优缺点是什么?
3．液压支架的移架方式有哪些? 各自的适用条件是什么?
4．综采工作面的支护方式有哪些? 各自的适用条件是什么?
课题二 倾斜煤层走向长壁综采工艺
任务目标
掌握倾斜煤层走向长壁综采工艺。
任务分析
随着综采工艺水平的不断提高，目前我国一些煤矿在倾斜煤层中也已采用了综合机械化 开采工艺，其主要工序与上一个课题研究的缓倾斜薄及中厚单一煤层走向长壁综采工艺基本 相同。但是由于煤层倾角变大(一般在25°～45°之间) ，容易出现设备倾倒下滑及岩块飞起伤人事故。为预防这类事故的发生，我们需要学习在生产过程中常采取的一些非常实用的防治措施。
相关理论
在干燥条件下，金属对金属的摩擦因数为0.23～0.30，其相应的摩擦角为13°～17°；在潮湿条件下，摩擦因数要降低，因此，以输送机为导向和支承的采煤机，在煤层倾角大于12°时必须设防滑装置。
煤层底板对金属的摩擦因数一般为0.35～0.40，相对应的摩擦角为18°～20°。由于工作面常有淋水以及降尘撒水，可使摩擦因数进一步降低，致使煤层倾角在12°时就有可能由于输送机和支架的自重引起下滑。
综上所述，12°以下煤层是综采的最有利条件，设备不会因自重而下滑。生产中出现的 倒架、歪架以及输送机上下窜动等问题，可以通过工艺措施加以解决；当煤层倾角大于12°时，工作面设备一般应加防滑装置，并采取相应的工艺措施。
实践操作
一、采煤机防滑
1．采煤机防滑
《煤矿安全规程》规定，煤层倾角大于16°时，链牵引采煤机必须设置安全绞车，除防止断链和下滑外，还可为采煤机上行割煤时提供缠绕力、增加割煤的牵引力。无链牵引采煤机装备有可靠的制动器，可用于40°～54°以上煤层而无须其他防滑装置。有的轻型采煤机装有简易防滑杆，如图3—2—1所示。当煤层倾角较小时，虽不会出现由自重而引起的下滑现象，但可能出现大块煤矸或物料在输送机刮板链带动下推动采煤机下滑，因此新型采煤机牵引部都具有下滑闭锁性能。
图3—2—1 采煤机防滑杆
1—输送机刮板 2—防滑杆
(2) 注意事项防滑液压绞车必须安置在巷道顶板完整的地点，必须加打戗柱固定牢靠。防滑绞车移位时，尽量使采煤机下行截人煤壁，同时应采取相应的锁定措施。采煤机必须与防滑绞车同步工作，并要经常进行检查；若不同步，应禁止采煤机开机。采煤机正常停机时，上行割煤务必使两个滚筒都全部降到底板，再停机牵引；下行割煤应使滚筒切入煤壁后再停
机。
2．移动电缆防滑
(1) 分段固定采煤机下行割煤时，为防止电缆下滑，可采用木楔或旧胶带条将移动电 缆分段固定在电缆槽中，待采煤机临近时再解除固定。
(2) 改变电缆布设方式采用如图3—2—2所示的电缆布设方式，可有效地防止电缆出槽 下滑，但需电缆槽有较大空间。
图3—2—2 电缆防滑布设方式
1一采煤机2一电缆链3一电缆槽
二、刮板输送机防滑
输送机下滑，是机采面最常见的、影响生产的严重问题。输送机下滑往往牵动支架下 滑，损坏拉架移输送机千斤顶，输送机机头与转载机机尾不能正常搭接，煤滞留于工作面端 头，导致工作面条件恶化。
1．输送机下滑主要有下列原因：
（1）重力原因引起下滑，当煤层倾角达到12°～18°时，就有可能因自重而下滑；
（2）推移不当、次数过多地从工作面某端开始推移；
（3）输送机机头与转载机机尾搭接不当，导致输送机底链返向带煤，或者底板没割平或移输送机时过多浮煤及硬矸进入底槽，导致底链与底板摩擦阻力过大，均能引起输送机下窜。
多数情况则是这几种因素综合作用的结果。根据现场观测，煤层倾角5°～8°时也有下滑现象。
2．防止输送机下滑应采取以下措施：
（1）防止煤、矸等进入底槽，以减小底链运行阻力。
（2）工作面适当伪斜，伪斜角随煤层倾角的增加而增加。当煤层倾角为8°～10°时，工作面与平巷成92°～93°角，即当工作面长150 m时，下平巷比上平巷超前5～8 m左右为宜。调整合适时，输送机推移的上移量和下滑量相抵消，如图3—2—3所示。一般伪斜角不宜过大，否则会造成输送机上窜和煤壁片帮加剧。
（3）严格把握移输送机顺序。下滑严重时可采取双向割煤、单向移输送机，或单向割煤，但都从工作面下端开始向上顺序推移输送机。
图3—2—3 工作面调成伪斜防下滑
（4）用单体液压支柱顶住机头(尾) ，推移时，将先移完的机头(尾) 锚固后，用单体支柱斜支在底座下侧，然后再继续推移。
（5）在移输送机时，不能同时松开机头和机尾的锚固装置，移完后应立即锚固，必要时在机头(尾) 架底梁上用单体液压支柱加强锚固。
（6）煤层倾角大于18°时，安装防滑千斤顶。防滑千斤顶的安装形式多样，图3—2—4所示便是其中一种。在支架底座每隔6 m装设一个拉曳锚固千斤顶锚固机槽。推移输送机时，千斤顶处于拉紧状态，但推移千斤顶推力大，仍能使输送机前移但不下滑，移架时防滑千斤顶松开，移架后仍处于拉紧状态。安装专门防滑千斤顶，会增加操作工序、降低移架速度，应尽量不用。
图3—2—4 工作面输送机防滑
a) 分段设置 b) 限制横向自由度
l 一输送机 2一斜拉千斤顶与锚链 3一支架底座 4一推移千斤顶 5一推拉杆
三、液压支架的防滑与防倒
1．煤层倾角较大时，液压支架的稳定性问题通常表现有以下几种情况：
（1） 由于煤层倾角较大，支架重力沿煤层倾向的分力大于支架底座和底板间的摩擦力，便可产生侧向移动，如图3—2—5所示。
（2） 随煤层倾角增大，支架重力的作用线超出支架底座宽度边缘时便会倾倒。此外，
煤层倾角较大时，顶板移动方向偏离煤层顶底板的法线方向，也会使支架倾倒。
（3） 支架前后端下滑特性不同以及垮落矸石沿底板的下冲作用，也会使支架在煤层平面内移动。
（4） 支架顶底所受力的合力偏心，产生力矩而使支架倾倒。
图3—2—5 支架侧向稳定性
(a) 支架侧向倾倒 (b) 支架偏心受载
2．防止支架失稳应采取以下措施：
（1）始终自工作面下部向上移架，以防采空区滚动矸石冲击支架尾部。
（2）为防止新移设支架处于初撑力阶段与顶底板的摩擦力小可能产生下滑，应采取间隔移架，并使支架保持适当迎山角，以抵消顶板下沉时的水平位移量。
（3）要严防输送机下滑牵动支架下滑。工作面下端头排头支架的稳定是稳定中间支架的关键因素之一，要采取特殊支护措施，确保排头支架的稳定。
3．液压支架的防滑与防倒
（1）排头支架的防滑与防倒
1) 防滑在底座前部或后部设防滑装置。
前部：用移步横梁将排头支架组成整体，相邻两架间设双作用防滑千斤顶，支架与输送机用推移装置连接，相互锚固；后部：用千斤顶加锚链的软连接装置与上部支架相互连接，达到牵拉防滑。
支架移架时，牵拉装置暂时放松；到位后，先拉紧，调整支架后再升柱支撑顶板。另外，也可在端头支架的前探梁下加打临时支柱，以增加支架的防滑能力。在工艺上，可采取在排头支架范围内留设三角底煤，减缓端头处坡度，以减弱排头支架组的下滑力。
2) 防倒在相邻架间设置防倒装置，即在相邻两架间顶梁处设置双作用防倒千斤顶，或在相邻两架问设置由千斤顶和锚链组成的斜拉防倒千斤顶，一端固定在上方支架的底座上，一端固定在下方支架的顶梁上，调节千斤顶防倒。在生产工艺上，必须加强端头处的顶板维护，严防发生顶板事故，以防排头支架组因不能有效支撑而发生倒架。
3) 移架操作
① 五架一组的移架操作顺序为：3—1—4—5—1—2。
其操作要求为：以支架1、2为导向，降支架3前移，同时操作调整后升架支撑顶板，保证达到支架的初撑力；然后移置支架4、5，其移置操作过程同支架3。支架1移置时下面无依靠，必须正确使用支架的防滑防倒装置，且移架时速度要快，并随即调架，支撑顶板。最后以支架1为向导，按要求移置支架2。
② 三架一组的移架操作：一般先移置支架3，再移置支架1，最后移置支架2。
生产实例：
煤层倾角较大时，支架一般要增设防滑装置。防滑装置的形式较多，图3—2—6所示为其中的一种：在靠近上下平巷处分别设标准支架作为防滑和锚固用，各支架用导轨一滑槽连在一起，互为导向和防滑，同时用防倒千斤顶将支架互相拉在一起，用于防倒和一旦倒架时扶架。一般支架为三架一组，互相导向。移架时不使用拉架一推移输送机千斤顶，而是先由左右两架将中间支架推出，待中间支架撑紧之后再移上架，最后移下架。支架组与组之间的移设顺序由下向上。其端头支架一般水平装设于上下平巷内，并有可靠锚固装置。
图3—2—6 大倾角支架防倒防滑装置
a —上平巷处一组防倒防滑千斤顶 b —下平巷处两组锚固支架
1—侧顶梁 2—高基准架 3—1—低基准架 4—中间支架 5—二柱支架 6—防倒千斤顶 7—导向装置
2．工作面中部支架的防滑与防倒
同排头支架一样，工作面中部支架也必须放置防滑、防倒装置。
(1) 防滑装置支架底座前部：相邻架间可隔一架设一双作用防滑千斤顶，或隔数架设 一双作用防滑千斤顶。支架后部：两架问底座设置由千斤顶控制的侧推装置以防滑。在工艺 措施方面，一是可将工作面调成伪斜；二是无论采煤机上行还是下行割煤，均采用上行顺序 移架方式移架；但当支架上蹿严重时，可适当进行下行顺序移架。
(2) 防倒装置可隔架在两支架问设置双作用防倒千斤顶，隔架数依实际情况而定，倾 角越大，隔架数越少。
(3) 工艺措施严格支护工程质量检查，保证支架状况良好；及时处理煤壁片帮和局部 小冒顶。严格控制好采高。由于支架的倾倒和下滑主要发生在支架卸载前移的过程中，因此 在移架时，必须协调好支架的防滑防倒装置；支架移置应一次性到位，定向前移，到位后要 达到足够的初撑力。
3．工作面排尾支架的防滑防倒
在防滑方面可采用中部支架防滑装置方法，必要时采用排头支架的防滑方法。防倒同排 头支架。在支架移置上可采用上行顺序移架方式或采用排头支架移置方式移置。
三、预防煤岩块飞起伤人
由于工作面倾角较大，煤在运输过程中可能会形成飞块导致伤人事故，因此，应适当加
高刮板输送机挡煤板，在支架顶梁上设置安全挡板，最好在顶梁上悬挂金属网或轻质、强度 高、透视好的隔挡物。
思考与练习
1．采煤机及工作面刮板输送机的防滑措施有哪些?
2．液压支架的防倒防滑措施有哪些?