我国壁式体系采煤方法概述.ppt

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1、采矿新技术我国壁式体系采煤方法概述,1 壁式体系采煤方法,(1)壁式体系采煤法,(a) 走向长壁，(b) 倾斜长壁（仰斜），(c) 倾斜长壁（俯斜）,(2)柱式体系采煤法 短壁体系采煤法,(3)旺格维利采煤方法,美国安全法规要求综采面（一侧）巷道不少于3条，工作面两端各布置3条或4条，以利于通风、行人和设备安装运输。1992年5月美国矿山安全局允许长壁工作面（一侧）使用2巷制，1994年末美国全部长壁综采面中3巷制占52%，4巷制占48%，2巷制只占2%。,中国、俄罗斯、波兰、乌克兰、英国、德国、法国、日本等国广泛采用壁式体系采煤方法。其产量均占地下采煤量的90%以上，西欧为100%。壁式体系

2、采煤法可实现连续采煤，具有单产高、工效高、采出率高及适应性强等优点。 美国、澳大利亚、加拿大、印度、南非等国广泛采用柱体式体系采煤方法，20世纪80年代中期，其产量比重分别占地下开采量的84%、80%、90%和75%。,近20年来，美国、澳大利亚、印度等国发展了壁式体系综合机械化采煤方法。2002年，美国有53座煤矿装备了57个长壁综采面，基本上是一个煤矿一个长壁工作面，有4个矿装备了2个长壁综采面。美国长壁综采矿井约占矿井数的7%，而产量约占全美总产量的48%。,1.2 采煤方法,(1)普通机械化采煤工艺,普通机械化采煤工艺：简称“普采”，是用机械方法破煤和装煤、输送机运煤、单体支柱和铰接顶

3、梁支护采空区顶板的采煤工艺。 回采工序如下： 1、破煤： 2、装煤： 3、运煤： 4、支护： 5、处理采空区：,单滚筒采煤机或双滚筒采煤机,截割深度，一般为0.61.0m。,弯曲刮板输送机：运煤、采煤机行驶的轨道,普采工艺对煤层地质条件的适应性较强，设备投资省，在劳动强度、安全状况、产量和效率等方面较炮采有较大改善和提高。,(2) 综合机械化采煤工艺,综合机械化采煤：简称“综采”。在长壁工作面用机械方式破煤和装煤、输送机运煤和液压支架支护顶板的采煤工艺。 回采工序如下： 1、破煤：双滚筒采煤机 2、装煤：采煤机 3、运煤：可弯曲刮板输送机 4、支护：液压支架 5、处理采空区：与炮采同。,支撑式

4、,掩护式,支撑掩护式,综合机械化采煤工艺机械化程度高，产量高，工作面效率高，工人劳动强度小，安全状况好，是我国机械化采煤工艺的发展方向。,自20世纪90年代以来，美国、德国、澳大利亚、英国、中国和南非等国，在长壁综采工作面技术装备上进行了重大改革，研制并形成了生产能力大、功率大、强度高、自动化程度高、运行可靠的新一代综采设备。它的应用和推广，实现了一矿一井一面的集约化高度集中生产，单产和工效成数倍增大。,近年来，我国安全高效矿井建设取得了巨大的成就。以日产万吨的大型综合机械化采煤工作面为核心的生产工艺，从根本上改变了矿井生产面貌，一批矿井实现了一矿一面、一井一面、一层一面、一矿两面及一矿多面的

5、高产高效开采模式，其主要技术经济指标达到或超过世界先进水平。,2 我国高产高效矿井(露天)发展 2005年我国建成高产高效矿井197处，其中行业特级60处，行业级102处，省级35处，原煤产量6.35亿t，工效17.543 t/工，百万吨死亡率0.045。,表1 中国高产高效矿井(露天)发展,2005全国有9处煤矿年产量超过千万吨 神华集团神东煤炭分公司补连塔煤矿1751万吨、榆家梁煤矿1626万吨、哈拉沟煤矿1297万吨、上湾煤矿1222万吨、大柳塔矿活鸡兔井1087万吨、保德煤矿1014万吨；神华集团准格尔黑岱沟露天矿1984万吨、中国中煤能源集团平朔公司安太堡露天矿1644万吨、安家岭露

6、天矿1501万吨。,全国有3个综采队年产量超过千万吨 神华集团神东煤炭分公司哈拉沟煤矿综采队1064万吨、上湾煤矿综采队1048万吨、补连塔煤矿综采一队1000万吨。 神东煤炭公司上湾煤矿综采队刷新综采工作面日产世界纪录 该矿综采队在工作面两次搬家及构造复杂条件下，在10月份生产原煤达到106万吨，其中10月9日在51104工作面生产原煤50944吨，刷新了大柳塔矿保持的47900吨综采工作面日产世界纪录。,神东煤炭公司大柳塔矿大柳塔井创世界单井日产原煤最高纪录 该井为一井一面(一个综采队和两个连采队)生产模式，全井在4月23日共生产原煤86900吨，创世界单井日产原煤最高纪录。,山西焦煤集团

7、汾西矿业公司新峪煤矿高档普采队产量夺冠 该矿高档普采四队在煤层厚度16米条件下，全年生产原煤11829万吨，刷新我国煤炭工业高档普采工作面年产纪录，最高日产达到4657吨，成为我国第一个高档普采百万吨队。 山东兖州矿业集团公司东滩煤矿经济效益夺冠 该矿采用综采放顶煤工艺，全年生产原煤753。18万吨，实现利润1469亿元，经济效益位居全国第一名。,2007年全国已有年产量超过千万吨的煤矿14处，煤矿主要经济技术指标达到或超过了国际先进水平。目前，已通过评审的安全高效矿井219处，核定生产能力7.02亿吨，平均单井产量320.7万吨，单井利润1.65亿元，采煤机械化程度达到98%，原煤工效18.

8、8吨/工，煤炭百万吨死亡率0.064。,2008年度煤炭工业安全高效矿井（露天）。被命名的292处煤矿中，特级安全高效矿井（露天）100处，行业一级矿井（露天）123处，行业二级矿井（露天）69处。 2008年生产原煤8.62亿吨。其中，283处井工煤矿产量7.69亿吨，平均生产规模271.7万吨，绝大部分矿井实现了一井一面（两面）集中生产，综合单产14.7万吨/个月，原煤工效14.8吨/工，单井盈利2.67亿元，人均收入4.9万元，百万吨死亡率0.039； 9处露天煤矿产量0.93亿吨，平均生产规模1032.6万吨，综合单产18.6万吨，原煤工效73.6吨/工，剥采比1：4.6，单矿盈利5.

9、14亿元，人均收入6.1万元，百万吨死亡率为0。,3 长壁综采发展的趋势 3.1 工作面参数增大 美国引进长壁开采技术初期，工作面长195m，1994年，美国综采面平均长度达237m，最长为333m，平均推进长度2470m，最大推进长度达4418m。当前，综采面已增加到305m，最大推进长度为4580m。盘区最长已达3.35.5km。 澳大利亚的莫兰巴北矿长壁综采面长260m，第一盘区长度达2.4km，最长为3km。,德国， 300m以上综采面18个，其中435m综采面3个，最大长度为506m。工作面连续推进长度平均为30006000m 我国部分矿区地质条件适宜长壁综采，其工作面参数也在增大，

10、如表2所示。,米超长综采工作面日前在神华集团神东矿区榆家梁煤矿投产，这标志着国内煤炭行业开采技术又有重大突破。 米超长综采工作面与一般米综采工作面相比较，回采率可达，每年可节约支护等各种费用万元，每年可减少搬家次数次、节约费用万元。,3.2 采用功率大、强度高、可靠性高的机电一体化设备 （1）采煤机 采煤机以电牵引取代了液压牵引，向多电机、功率大、机电一体化方向发展。 采煤机的截割速度一般为0.20.25m/s。新研制的采煤机的截割速度已增加到0.40.6m/s。 牵引速度最快的是Elatra-1000型采煤机，牵引电机功率260KW（DC），最大牵引速度35m/min，实际使用为30m/mi

11、n。,内置式多功能微处理机和控制系统的使用，使采煤机增加了动态控制及故障处理能力，它可根据煤层地质条件的实际变化，自动改变采煤机的运行状态参数（截割速度、截割滚筒和挡煤板的位置）。 发展方向是，采煤机的控制普遍要求实现红外线监控，并具有图象及数字传输系统，以实现在地面自动控制工作面采煤机自动采煤。,（2）工作面输送机 工作面输送机链的直径、槽宽也增大。德国生产的MTA-42-31000型可弯曲刮板输送机，最大功率2250KW（3750KW），中部溜槽宽已达1342mm，采用直径为423mm的双边链，运输能力可达4500t/h。 选用调速型液力偶合器或CST系列代替限矩液压偶合器，以实现刮板输送

12、机的软启动。,中煤集团自主研发的“高效矿井SGZ1000/3700型综采工作面刮板输送机成套设备” 首次采用了具有自主知识产权的铸焊式高可靠性中部槽、双向对称模锻刮板和综合监控系统等多项新技术。 在井下工业性试验中，该套设备取得最高日产4.23万吨、月产80.4万吨满足了我国年产800万吨以上高产高效煤炭生产矿井的应用需求。,（3）液压支架 工作面液压支架操作为电液控制系统，其设计寿命可大于60000个循环。架间距已增大至1.75m，多采用二柱掩护式支架，立柱直径已增至400mm以上。支撑高度已增至46m，支护强度已达到0.80.95MPa，最大1.1MPa。可实现自动控制，移架速度一般为68

13、s/架，最快的已达3s/架。,3.3 长壁综采面两端平巷布置 （1）单巷布置 即综采面两端各布置一条平巷，一条为运输巷，一条为回风巷。 （2）双巷式布置 即综采面两端各布置两条平巷。如大柳塔矿的12605综采面就是双巷布置，以满足通风、运输等的需要。 （3）多巷式布置 即综采面两端各布置三条或四条平巷布置，以满足风量大、排除瓦斯的需要。,3.4 长壁综采面单产不断提高，生产高度集中化 美国20英里矿1994年生产商品煤526万吨，152人，全人工效100t/工以上。2001年的产量为777.81万吨，创造了世界先进水平。 2002年，我国神华集团的大柳塔矿和榆家梁矿采用进口设备，原煤产量分别达

14、到1085万吨和1059万吨。大柳塔井综采面产量达到874万吨，榆家梁矿综采面产量达到862万吨。 兖州兴隆庄矿采用国产综采放顶煤设备，产量达到639.92万t/a。发展趋势是一矿一井一面或两面保证矿井年产量。,4 长壁综采高产高效实例 4.1 无人工作面刨煤机自动化采煤技术 (1) 刨煤机无人工作面简况 小青矿W1E703刨煤机无人工作面位于该井西部的W1E采区。工作面走向长度905m，倾斜长150m，回采推进625m后，倾斜长变为195m。煤层厚度1.001.58m，平均厚度1.3m，煤层倾角580，局部起伏变化比较频繁，回风平巷近邻F6断层（H=18m，60度）。回采巷道为单巷布置，巷道

15、为描杆支护。,(2) 工作面主要设备及技术特征 按设备自动控制的隶属关系，工作面设备基本可分为两大类： 第一类为自动化控制系统设备，即PROMOS系统和VRT32系统，分别由德国PROMOS公司、德国DBT公司制造并提供。它们分别与所对应的受控设备有着复杂的智能联系。在人工指令下或在接受受控设备反馈信息的过程中，自动监控采场设备的工作状况。,第二类为受控设备，即在PROMOS系统和VRT32系统的控制下自动工作，并分别向所对应的控制系统连续反馈工作状态及条件信息。受控主要设备术特征见表3所示。,(3) 自动化采煤工艺 工作面采煤由刨煤机完成，采煤工作面工作参数为：刨煤机采用Z型进刀方式，刨煤机

16、上行刨深120mm，刨速1.76m/S。下行刨深70mm，刨速0.88m/S；采高1.3m；输送机溜槽刮板速度为0.66m/S；工作面控顶距680mm；支架与输送机推移步距同刨深。,刨煤机在PROMOS的控制下，沿刨头的滑行道自动往返刨煤，刨削的煤块自然落进溜槽运走； 工作面运输机的推移和支架的动作分别受PROMOS和PM4控制，尾随刨煤机同步向煤壁方向推移，推移量等于刨煤机刨深。其中支架每三架被一套PM4控制，PM4接PROMOS传输的刨头当前位置信息，结合自身传感元件使支架实现推溜、降柱、拉架、升柱等功能。 刨煤机工作期间的电动机、减速机的冷却及跟踪刨体定长喷雾，由PROMOS系统监控。,

17、刨煤机工作面在正常工作状态下，采面实现了无人作业。操作人员在控制室对MCU主控台、PM4服务器、PROMOS控制器及控制盘进行监控，操作现场作业，实现工作面刨运移自动化。 在设备出现故障和遇到设备不能适应条件时，须人工停机，并派人到工作现场处理，及时调整刨削参数使之符合采、运、移自动化条件。自动化采煤工艺系统如图1所示。,(4) 技术经济效益分析 全自动刨煤机无人工作面采煤，在试采时共采煤60.5万t，平均日产3417t，最高日产5300t，达到120150万t/a的水平。,4.2 年产1000万t大采高单一长壁综采技术 （1）工作面地质概况 大柳塔煤矿12608综采工作面长239.6m，推进

18、长度5889.12m。回采2-2煤层，煤层厚度4.85.4m，平均4.92m。煤层稳定，结构简单。煤层硬度系数f=35。煤层发育平缓，倾角小于50。低瓦斯，煤尘爆炸指数38.77%，有自燃发火倾向，发火期13个月，最短发火期30天。,（2）采煤方法 .采煤工艺方式及配套装备 单一长壁采煤法，综采工艺方式。全部垮落法管理顶板。12608综采面采用全部引进设备，主要设备技术特征如表46所示。 .回采巷道布置 回采巷道（机巷、风巷）为双巷布置，锚网支护。,表4 采煤机主要技术特征,表5 刮板运输机主要技术特征,表6 液压支架主要技术特征,（3）12608综采面主要技术经济指标 12608综采面长23

19、9.6m，推进长度5889.12m，采煤机截深0.865m，循环产量1224t，日产量为28764t，月产量862920t，已具备年产千万吨的能力。工作面采出率93%，回采工效639.2t/工。,4.3 年产600万t综放工作面采煤技术 （1）工作面地质概况 兴隆庄矿4326工作面埋藏深度：469.7517.3m。 4326工作面所采煤层为山西组底部之煤3煤层厚度大，且稳定，厚7.010.0m，平均8.6m。煤层倾角011，平均6。煤层硬度系数f=2.3。 兴隆庄矿4326工作面长302.9m，走向长1600m。,（2）采煤方法 4326工作面采用长壁综采放顶煤采煤法。全部垮落法处理采空区。采

20、煤工作面配套设备以国产为主，少数设备从国外进口。年产600万t综放工作面设备如表7所示。,表7 600万t综放工作面设备配套表,4326工作面采煤机截深为1.0m，一刀一放，放煤步距亦为1.0m。采高为3m，煤层平均厚度8.6m，放采比为1.867:1。 4236综放工作面的回采巷道为单巷布置，锚网支护。,（3）主要技术经济指标 兴隆庄矿4326综放面采出率达87.43%；平均月产57.05万t，最高月产63.17万t，年产原煤639.92万t，回采工效平均为313t/工，最高为369t/工。矿井具备了年产800万t的生产能力。,4326综放工作机总体配套合理，采煤工艺先进，工作面参数选择合理，系统各环节运转正常。采面的关键设备，中部放煤支架、排头支架、放顶煤前后输送机、回采巷道运输设备等研制成功解决了综放技术难题，进一步提高了我国综放开采的整体装备水平，2002年创造了综放面年产煤639.92万t的世界先进水平。,