基本介紹
- 中文名：回採工作面
- 外文名：Working-face
- 炮采工作面：80～150m
- 普通采工作面：120～150m
- 綜采工作面：在150m以上
- 別稱：採煤工作面
技術參數,主要設備,割煤方式,採煤機進刀,支架移架支護,設備配套,幾何尺寸配套,生產能力配套,評價,作業規程編制,
技術參數
回採的煤壁和安全工作的空間。壁式採煤法中工作面的寬度稱為控頂距。放頂或充填前的寬度叫最大控頂距，放頂或充填後的寬度叫最小控頂距。確定工作面寬度時既要有利於進行回採工作，又應便於工作面的維護和通風。最大和最小控頂距的差值稱作放頂或充填步距。放頂步距為煤壁每次開採寬度的1～2倍，充填步距為開採寬度的2～5倍。工作面頂板到底板間的高度稱采高，一般在2～6m。
回採工作面長度即運輸巷道到迴風巷道之間的煤壁長度，是工作面的重要參數。應根據工作面地質條件、設備能力和回採工藝及經濟上有利、技術上合理等因素選定。在緩傾斜、傾斜薄及中厚煤層中，較合理的工作面長度是：炮采工作面為80～150m；普通機采工作面為 120～150m；綜采工作面在150m以上。
主要設備
回採工作面主要設備有雙滾筒採煤機、可彎曲刮板輸送機、液壓支架，在平巷內還有橋式轉載機、可伸縮膠帶輸送機、可移動變電站、泵站及電氣設備等。
割煤方式
回採工作面有單項割煤和雙向割煤兩種方式。
（1）單項割煤往返一次進一刀，即採煤機上行（或下行）割煤，機後2~3架支架位置處移架至端頭。採煤機下行（或上行）清理浮煤，滯後10~15m推移刮板輸送機。採煤機往返一次工作面推進一個截深。單項割煤有工作面端部進刀和中部即“
”字型割煤兩種。
（2）雙向割煤往返一次進兩刀，即採煤機上行（下行）割煤，機後2~3架支架處移架，滯後10~15m推移刮板輸送機，到工作面上（下）端頭，採煤機在端頭完成進刀後，下行（上行）重複上述過程。採煤機沿工作面往返一次推進兩個截深。
採煤機進刀
回採工作面採煤機進刀方式主要有：斜切式進刀和直臥式進刀。我國回採工作面常用斜切式進刀。斜切式進刀又可分為端部斜切進刀和中部斜切進刀，端部斜切進刀根據頂底板條件和循環作業方式又有留三角煤端部斜切進刀和不留三角煤端部斜切進刀兩種。如圖所示。
不留三角煤端部斜切進刀方式的工藝過程為[圖（a）]：
（1）採煤機割煤至端頭後，前滾筒下降，後滾簡上升，反向沿輸送機彎曲段割入煤壁，直到進入直線段；
（2）採煤機停止運行，等進刀段推直輸送機後，調換滾筒位置，反向割三角煤至端頭；
（3）再調換滾筒位罝，清理進刀段浮煤，並開始正常割煤。
這種方式採煤機端頭停機轉向次數多，其中轉向割三角煤必須等輸送機機頭（機尾）前移完畢後進行，因而停機等待時間長，但能實現雙向割煤，是最常用的進刀方式。
留三角煤端部斜切進刀方式的工藝過程為[圖（b）]：
採煤機割煤至端頭後，前滾簡下降，後滾筒上升，反向沿輸送機彎曲段劑入煤壁，進入直線段並繼續向一端割煤，同時進行進刀段推直輸送機機頭作業。這種進刀方式採煤機在端頭只需轉向一次，移機頭（機尾）與 採煤機反向清理浮煤平行作業，停機等待時間少，但只能單向割煤。適用於工作面較短、煤 層傾角大、裝煤效率低、滾筒降塵效果差的工作面。
工作面中部斜切進刀方式的工藝過程為[圖（c）]：
採煤機割煤至工作面上端頭後，調換滾簡位置，反向清理浮煤至工作面中部；
沿中部輸送機的彎曲段進刀並進行工作面下半段割煤至下端頭，同時從工作面中部向上端頭依次推移上半段輸送機；採煤機轉向，調換滾筒位置，上行清理下半段浮煤至工作面中部；採煤機繼續上行，在工作面上半段割煤至上端頭，同時從中部向下端頭依次推移下半段輸送機進入下一循環。
這種方式有利於工作面端頭管理和上、下平巷維護，但採煤機往返一次只能進一刀。適用於工作面短、端頭維護困難、單向割煤的工作面。
支架移架支護
回採工作面移架方式按移架順序分：依次順序式、分組交錯式、成組整體順序式。
依次順序式是採煤機割煤後依次順序逐架前移。這種方式操作簡單，容易保證支護質量，但移架速度慢，適用於頂板穩定性差、採煤機割煤速度慢的工作面。
分組交錯式是將支架分成若干組，每組3至5架，採煤機割煤後組內按順序前移，組間平行作業。這種方式移架速度快，能滿足採煤機快速牽引的需要，但移架質量不易保證，適用於頂板較穩定的高產工作面。
成組整體順序式是釆煤機割煤後，將支架每2至3架分成一組，組內聯動，整體移架，組間順序前移，這種方式移架速度快，但不易保證工程質量，適用於頂底板條件好的工作面。
按移架對頂板的支護時間分為及時支護和滯後支護。
及時支護為：採煤機割煤之後，先移架後推溜的方式。
滯後支護為：採煤機割煤之後，先推溜後移架的方式。
一般採用及時支護方式。在頂板穩定、允許懸露面積大時可採用滯後支護方式。
設備配套
採煤是全部機械化的工藝作業過程，因此各設備間的相互配套是能否實現高產高效的前提，設備配套包括兩方面內容，即設備的幾何尺寸配套和設備的生產能力配套。
幾何尺寸配套
回採工作面內的主要設備是採煤機、輸送機和液壓支架，這三種設備要在工作面狹小的空間內正常運轉，做到互不影響，互為依存，必須遵循以下主要尺寸配套原則：
1、液壓支架最小高度大於採煤機機身高度，以保證採煤機在支架掩護下安全運行。液壓支架的最小高度為
即在煤層最小厚度時，採煤機和液壓支架均能正常工作。
2、採煤機兩滾筒直徑之和大於最大采高，以便能充分發揮採煤機的割煤能力。
3、採煤機的臥底量
不少於30mm，即
也就是說，採煤機能適應煤層底板起伏不平而需要向下臥底下切的能力。
4、採煤機底托架的過煤高度不少於500mm，即一旦有片幫的大塊煤一般能從採煤機下面經過輸送機運出工作面，避免因大塊煤夾在採煤機和輸送機之間，造成運行停機故障。
5、採煤機的截深與液壓支架的移架步距相等，以便及時保持最小控頂距下的斷面距不大於250~400mm，減少或消除架前機道的局部冒頂。
6、液壓支架的架間距與輸送機的中部溜槽長度相等，一般為1.5m，輕型支架為1.2m，確保每節溜槽有一個推移千斤頂推移輸送機和拉架。
除此之外，針對回採工作面具體條件還應完成設備間隙和細部結構等的尺寸配套問題。
生產能力配套
設備生產能力配套的原則是以採煤機的實際生產能力為中心，輸送機、液壓支架、轉載機和可伸縮膠帶輸送機等設備與之相適應，充分發揮各種設備的最大效能。
1、採煤機實際生產能力的確定
採煤機的實際生產能力主要取決於採煤機的實際牽引速度，後者與煤層強度、夾石層厚度和強度、司機的操作技能以及回採工作面的管理水平有關。
2、輸送機的生產能力
回採工作面輸送機的能力大於採煤機的實際生產能力，即
式中
3、液壓支架移架速度
液壓支架的移架速度大於採煤機的實際牽引速度。液壓支架的移架時間包括泵站向支架的供液時間和操作調整時間。
4、轉載機和可伸縮膠帶輸送機的能力
其能力應大於回採工作面正常生產能力
式中
評價
回採工作面煤層地質條件的開採工藝性評價採用模糊綜合評價模型，將地質條件定性綜合描述進行定量化，便於對不同地質條件工作面進行比較。評價時結合煤層開採條件的特點及技術要求，有針對性地對評價因素結構、影響因素的隸屬函式及影響因素的權重進行適當調整。回採工作面煤層地質條件綜合評價具有三個特點。
（1）將區段（或分帶）作為基本評價單元。礦井高度集中生產以後，工作面單產的變化對整個礦井技術經濟指標的變化特別敏感，為了保證高產高效礦井持續穩定髙產，必須對未來開採工作面的地質條件進行詳細和全面的了解，這不僅有利於工作面巷道布置，而且有利於工作面的合理接替。
（2）評價因素結構簡化。根據煤層開採條件特點，對影響工作面單產的煤層產狀及構造等條件作為主要因素考慮。而煤層自然發火、瓦斯等特殊因素可作為礦井高產高效風險分析的主要因子。
（3） 按工藝方式不同確定不同的影響因素隸屬函式。根據綜采工藝和普采工藝不同的技術特點，對評價因素隸屬函式進行了調整，使模型套用更為有效。
作業規程編制
回採工作面作業規程是指揮和組織生產的依據，是安全生產、防止事故的可靠保證，也是煤礦生產技術工作中最基本的法規檔案之一。因此，每個工作面回採前必須編製作業規程，執行嚴格的審批制度和執行程式。
1、 作業規程編制內容
回採工作面作業規程詳細地說明了工作面的工藝設計，一般應包括下列內容：
（1）回採工作面範圍內外及其上下的採掘影響情況；
（2）回採工作面範圍內地質、煤層賦存情況：煤層的結構、厚度、傾角、硬度、品種、可采儲量、地質構造及水文地質、頂底板岩石性質、結構、層節理、強度及分類、煤層瓦斯、二氧化碳含量及突出危險傾向性，自然發火傾向性，煤塵爆炸性等；
（3）採煤方法及採煤工藝流程：采離的確定，落煤方式、裝煤及運煤方式、支護形式的選 擇，進迴風巷道的布置等；
（4）頂板管理方法：工作面頂板支護，初次放頂、人工假頂或再生頂板工藝，回柱方法、 端頭支護及上下平巷支架的回撤等；
（5）回採工作面的風量、風速、通風設施、通風監測等及通風系統圖；
（6）運煤、運料的設備及其系統圖（包栝布置及容量）；
（7）供電設施、電纜、設備負荷及供電系統圖；
（8）灑水、注水、灌漿、充填、壓風等管路系統圖；
（9）排水、照明設施及其布置圖；
（10）安全技術措施，避災路線；
（11）勞動組織循環圖表及主要技術經濟指標表。
2、 作業規程編制步驟
工作面作業規程是在已批准的採區設計基礎上，工作面投產前進行編制的。因此，已批准的採區設計應是編制的依據，而地質部門提供的工作面地質條件和機電技術部門提供的設備情況應是必備的基礎。編制步驟是：
（1）通過調査、研究，掌握地質條件、設備情況及採區設中有關的工藝設計內容；
（2）明確礦、採區下達的對該工作面產量、效率、效益、安全等要求；
（3）召開技術人員、工人、幹部三結合會議，討論、研究有關生產技術、管理和安全問題；
（4）按回採工作面作業規程的內容要求，編製作業規程，以備上報審批；
（5）執行中若條件變化，要及時進行修改和編制補充措施，另行審批。
3、 作業規程審批及執行程式
《煤礦安全規程》第45條規定：“每一回採工作面在回採前，必須編寫作業規程，由礦技術部門組織有關人員進行會審，報礦總工程師批准。如果情況發生變化，必須及時修改作業規程或補充安全措施，並報礦總工程師批准。”
通常作業規程編制完成後，由採煤副總工程師或技術科負責人召開地測、機電、安全等部門會議，對規程會審，若有意見或建議，由編制者修改，然後提交礦總工程師審批。
在各有關部門負責人和礦總工程師審査同意，並簽字以後，即可貫徹學習，為回採工作面投產做準備。貫徹規程的範圍應包括所有與該工作面生產有關的管理人員和承擔該工作面生 產任務的採煤工區、運輸工區、通風工區全體人員。前者由各部門負責人或技術總管負責貫徹，後者由採區技術員負責傳達學習。為確保學習效果，還應專門設計貫徹學習規程情況表，讓學習合格人員簽字記錄。自工作面投產起，技術、機電、安全等部門均應嚴格按作業規程規定管理，工作面工作人員必須嚴格執行作業規程的有關規定。
4、 回採工作面作業形式確定及工序安排
回採工作面作業形式是指一晝夜內工作面中採煤班與準備班在時間上的配合方式。它由作業規程中的循環作業圖來反映。
（1） 作業形式的確定，常用的作業形式有下列五種。
①“兩采一準”，晝夜三個班，兩班採煤，一班準備。採煤班以落煤、裝煤、運煤、支護為主；準備班完成回柱放頂、檢修、掐接輸送機等工作，適用於準備工作量較大的炮采工作面。
②“三班採煤、邊采邊準”，即落煤與放頂兩個主要工序在空間上錯開一定的安全距離，實行平行作業。此方式可充分利用空間、時間和設備，適用於普采工作面。
③“四班作業、三采一準”，每日四班，三班採煤，一個班檢修。這種作業形式，既可增加採煤時間，又可保證機器有充分的檢修時間，更適用於綜采工作面。
④“四班交叉”，每日四班，每班首尾兩小時為兩班交叉作業時間，可把工作量大的工作集中在人員多的交叉時間內進行。此方式適用於炮采或普采中各工序工作量差別較大的工作面。
⑤‘‘兩班半採煤、半班準備”。此方式增加了採煤時間，有利於提高產最。適用於準備工作量較小時的綜采或普采工作面。
（2） 工序安排
回採工作面工序安排有順序作業和平行作業及兩種相結合的形式等。安排時，應分清主、次工序，保證主要工序順利進行，儘可能地增加出煤時間；輔助工序儘可能與採煤平行，充分利用空間和時間，並保證作業安全；注意薄弱環節，結合定額，加強措施。
根據上述要求，排出工藝流程圖。它是編制循環作業圖的基礎。
5、回採工作面勞動組織
勞動組織是指正規循環中生產工人的組織形式和勞動定員。勞動組織與作業形式、工序安排等有密切關係，合理的勞動組織有利於完成正規循環，有利於提高產量和效率。
回採工作面勞動組織形式有下列幾種：
（1）分段作業。採用綜合工種，將采支工人分成若干小組，沿工作面全長分為若干段，每段由一個小組負責，每個小組綜合作業，共同完成本段各工種工作。優點是：勞動量均衡； 工人熟悉工作地點情況，有利於安全；綜合工種，有利於勞動力搭配。缺點是局部地段變化時，可能影響全工作面進度。這種形式較適用於炮采和刨煤機工作面。
（2）追機作業。即將工作面工人按專業分組，各專業組跟隨採煤機及時完成清底煤、移輸送機和回柱放頂或移架等各專業工作。優點是工種單一，技術熟練，工作效率高。缺點是分工過細，勞動量不均，忙閒不勻；跟機作業勞動強度大。適用於普采和綜采工作面。
（3）分段接力追機作業。它是上述兩種形式的結合，具體做法：將工作面劃分為若干段 （多採用每段6 m），將工人劃分為若干小組，每組負責一段內的綜合工作。各組輪流接力追機。這種形式可充分利用工時，也可減輕勞動強度，還可在必要時集中力量處理亊故。適用於長工作面的普采和綜采。
6、循環圖示的含義及內容
工作面的循環方式、作業方式、工序安排和勞動組織最終由循環圖表反映。循環圖表包 括“循環作業圖”、“工人出勤表”和“技術經濟指標表”三部分。
“循環作業圖”是以工作面長度為縱坐標，以晝夜24 h時間為橫坐標，在圖上表示出工作面各工序在時間和空間上的關係。
“工人出勤表”表明完成晝夜循環作業的各工序所需出勤人數和時間。
