[科普中国]-采煤系统

采区内的巷道布置系统以及为了正常生产而建立的采区内用于运输、通风等目的的生产系统

运输系统运煤系统实际上就是把煤炭从采场内运出。并通过一些关联的巷道、井硐最后运到地面的提升运输路线和手段。各种矿井开拓方式和不同的采煤方法都有其独特和完善的运输方法。目前，在走向长壁采煤法的回采工作面中，炮采、机采和综采均有使用。中国随着采煤机械化程度的提高，近期回采工作面的平均长度已在100m左右，工作面月平均产量炮采为1万吨左右，机采为1.5万吨左右，综采为3.5 万吨左右。此法主要适用于缓倾斜和倾斜的薄及中厚煤层，倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法。开采缓倾斜厚煤层时，需将煤层按倾斜方向划分为若干分层，每个分层的厚度在炮采和普采工作面为1.8～2.4m,在综采工作面可达到3.5m左右，各分层由上而下利用全部垮落法依次逐层开采。顶分层的回采与单一中厚煤层回采相同，回采以下各分层时，由于其顶板是上一分层回采时冒落的破碎岩块，管理上困难极大。过去曾采用分层间留煤皮的方法解决，但煤炭损失大，自燃发火严重，后来逐步改用木板、金属网、竹笆或荆笆等人工假顶。煤层顶板为页岩或含泥质成分较高的岩石时，向采空区注水或灌注泥浆，有的在冒落岩石中加固结剂，在上覆岩层的压力作用下，使其结合成一个整体，成为再生顶板，供下一分层使用。在铺设人工假顶时进行注水或注浆，效果更好。金属网分单层网和双层网两种。开采两个分层时铺荆笆、竹笆或单层网；开采三个以上分层时铺双层网。因金属网假顶成本高，中国现时采用荆笆、竹笆假顶较多。金属网假顶的铺设方法有底网和顶网两种。目前不少矿区已将铺底网改为铺顶网，分层顶板破碎或有伪顶难于管理时，铺顶网优点更多。本法的巷道有分层布置和联合布置两种。分层布置是将每一个分层作为一个中厚煤层看待，各有独立的巷道系统，通常是分层分采。联合布置，除每分层都有为本层服务的分层平巷外，还有为各分层共用的平巷和上山、下山。在共用巷道与分层巷道之间用平巷、斜巷或立眼联系。为便于维护，应将共用巷道布置在受采动影响较小的煤层底板岩石中。上下分层工作面可同时回采，其超前距离取决于上分层回采后顶板岩层垮落状况，一般为80～200m，但下分层工作面必须在上分层采空区岩层活动已经稳定后方可回采。为了提高厚煤层开采的经济效益，目前许多国家正在发展增大采高、减少分层数目的新工艺。设计和使用大采高的自移式液压支架和采煤机，煤层采高可达3.5～5.0m。此外,还有将特厚煤层分为两个分层：开采顶分层时，铺金属网假顶，开采底分层的同时回收网下顶煤。1

通风系统通风系统包括通风方法，通风方式和通风网络。一般分为抽出式通风、压入式通风及抽出压入混合式通风三种。而其中承担最重要作用的设备就是通风机。一般情况下，我们会在矿井内布置3台通风机。矿井用通风机 ：它有两种：一种是主通风机（又称主扇），用来向井下输送新鲜空气，其流量较大，采用轴流式较合适，也有用离心式的；另一种是局部通风机（又称局扇），用于矿井工作面的通风，其流量、压力均小，多采用防爆轴流式通风机。 煤粉通风机 ：输送热电站锅炉燃烧系统的煤粉，多采用离心式通风机。煤粉通风机根据用途不同可分两种：一种是储仓式煤粉通风机，它是将储仓内的煤粉由其侧面吹到炉膛内，煤粉不直接通过风机，要求通风机的排气压力高；另一种是直吹式煤粉通风机，它直接把煤粉送给炉膛。由于煤粉对叶轮及体壳磨损严重，故应采用耐磨材料。通风机的耐磨性能和耐磨处理：由于大量通风机应用于工厂、矿井、隧道等的通风和排尘等，所以风机的叶轮和机壳都有不同程度的磨损，在一些地方直接影响到生产的顺利进行，因此对通风机的耐磨性能有着很高的要求。目前常用的耐磨处理有堆焊，喷涂，喷焊、涂覆高分子耐磨材料等，可以相对延长通风机的使用寿命。近几年我国从国外引进一种有效的耐磨处理方法，就是在叶轮或蜗壳便面粘贴或者镶嵌耐磨陶瓷，由于耐磨陶瓷有良好的耐磨性能，可以大大提高分机的耐磨性能。并且粘贴了耐磨陶瓷片的通风机维护方便，所以在我国相关行业得到了广泛的推广应用。2

运料排矸系统煤矿井下掘进、采煤等场所所需要的材料、设备一般都是从地面从副井经由井底车场、大巷等运输的；而采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石又要由相反的方向运出地面，这就形成了运料矸石的运输系统。可见不同的矿井不同的工作地点，运料排矸的路线也不相同。

排水系统为保证井下的安全生产，井下的自然涌水、工程废水都要必须排出井外。由排水沟、井底水仓、排水泵、排水管路等形成的系统，其作用就是储水，排水、防止发生矿井水灾事故。一般情况下，水仓的容量、水泵的排水量等等，只比正常的涌水量略大一些，如何合理的配备备用设施应根据具体的水文地质确定，既不要长期闲置，又要能应对中小型的突发涌水。而其中水泵起着举足轻重的作用。水泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。衡量水泵性能的技术参数有流量，吸程，扬程，轴功率，水功率、效率等；根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量；叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。离心泵的工作原理 ：水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩相四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。综上所述，离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下，将水提相高处的，故称离心泵。多级离心泵 除此之外，还需要多级泵。多级与单级泵相比，其区别在于多级泵有两个以上的叶轮，能分段地多级次地吸水和压水，从而将水扬到很高的位置，扬程可根据需要而增减水泵叶轮的级数。多级泵主要用于矿山排水、城市及工厂供水，农业灌溉用的很少，仅适用于高扬程、小流量的高山区提水来解决人畜饮水的困难。多级高心泵有立式和卧式两种型式，主要型号有D型、DL型多级离心泵，DW、DWL型小型多级离心泵。3

动力供应（电，压风）煤矿正常生产需要许许多多的相关辅助系统。 矿井供电时非常重要的一个系统。它是采煤、运煤、通风、排水等系统 各种机械、设备运转时不可缺少的动力源网络系统。为了确保矿井生产的安全，一般采用双回路的供电方式，在一条供电线路发生故障的时候能够及时切换到另一条线路进行供电，对于供电要求严格的矿井，还可以采取双电源双回路的供电方式。

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段春伟 - 教授级高工 - 中国新兴建设开发总公司