论采煤技术(演讲稿).doc

论采煤技术摘要：由于我矿地质条件变化多样化，煤层赋存条件复杂，极不稳定，断层多，其中以F4、F5两断层断距较大，对煤层破坏性大。煤层倾向、走向变化大，倾向有平缓倾斜、缓倾斜、急倾斜和反倾斜；走向有左右波状弯曲变化和上下弯曲变化。煤层厚度变化较大,开采煤层的赋存条件普遍较差、储量少、开采困难、采煤工作面生产能力小。我矿正处于煤炭资源枯竭现状，现所开采的二水平，局大部分区域为残采状态，煤层变薄，煤质变差，有利用价值的煤炭资源越来越少。由于煤层赋存变化性大，极不稳定，在确保安全的前提下，如何科学合理布置采区是我们的头等难题。加之，随着科学技术的不断发展与更新，我矿大部分生产工艺及设备属于落后和已遭淘汰产品，但结合我矿实际经营情况，要及时更新换代生产工艺或顺速赶上技术水平发达的大集团企业煤矿是不却和实际的，只能结合我矿的实际发展情况和生产经营状况逐步改进。当今井工开采的采煤工艺主要有综采工艺、普通机械化采煤工艺、炮采、连采工艺和小阶段性爆破落煤采煤法，我矿要实现安全、经济、高效生产，选择合理的采煤工艺是非常重要的。在煤矿生产科学技术的不断提高与更新状况下，结合我矿的实际生产情况，我对胜利煤矿煤炭资源开采技术做如下几个方面的分析：一、生产技术分析（一）采煤技术分析1.综采工艺综合机械化采煤工艺是指采煤工作面中全部生产工序都实现了机械化连续作业的采煤工艺系统。使用综合机械化采煤工艺能大幅降低劳动强度, 提高单产及安全性; 因此, 是目前最先进的采煤工艺, 是采煤工艺的重要发展方向。综采工艺工序主要包括割煤、运煤、工作面支护和采空区处理3个方面内容：（1） 割煤：割煤工序包括破煤与装煤。完成割煤工序的采煤机有滚筒式采煤机和刨煤机两种类型。采煤机滚筒式在割煤的同时,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。采煤机割煤方式有单向割煤和双向割煤两种, 单向割煤适用于顶板稳定性差、倾角较大的综采面, 双向割煤多用于煤层赋存稳定、倾角较缓的综采面。刨煤机与滚筒式采煤机相比, 具有结构简单、设备造价低、检修和管理比较容易、易于实现自我控制和工作面无人操作等优点。（2）运煤：采煤机割下的煤炭被装入刮板输送机, 从工作面运出后经工作面运输巷中的桥式转载机、可伸缩带式输送机运出综采工作面。刮板输送机的运送能力必须与采煤机的生产能力相匹配, 一般情况下输送机的输送能力略大于采煤机的生产能力。（3）工作面支护和采空区处理：工作面应使用液压支架支护。工作面支护方式分及时支护和滞后支护两种方式, 滞后支护比较能适应周期压力大及直接顶稳定性好的顶板, 对直接顶稳定性差的顶板适应性差。采空区有多种处理方法,但大多采用简单可靠、费用低的全部垮落法处理采空区。综采工艺特点：具有高产、高效、安全、低耗及劳动条件好、劳动强度小的优点。但是综采设备价格昂贵,综采生产优势的发挥有赖于全矿井良好的生产系统, 较好的煤层赋存条件以及较高的操作和管理水平。根据我国综采生产的经验和目前的技术水平, 综采适用于以下条件: 煤层的赋存较稳定, 构造较简单, 顶、底条件良好,倾角在500以下的煤层。根据我矿的地质条件构造及煤层赋存条件情况分析，综采工艺不适用我矿的实际生产工艺。2.普通机械化采煤工艺普通机械化采煤工艺, 简称“普采” , 其特点是用采煤机械同时完成落煤和装煤工序, 而运煤、顶板支护和采空区处理与炮采工艺基本相同。普通机械化采煤工艺特点：设备价格便宜, 1 套普采设备只相当于1套综采设备的14, 而产量可达到综采产量的1312。而且普采对地质变化条件适应性比综采强, 工作面搬迁容易。对推进距离短、形状不规则、小的地质构造较发育的工作面, 综采的优势难以发挥, 而采用普采则可取得较好的效果。而且, 普采操作技术易于掌握, 组织生产比较容易。普采是我国中小型矿井发展采煤机械化的重点。 3.炮采 炮采即爆破采煤工艺, 其特点是爆破落煤, 爆破后人工装煤, 机械化运煤, 用单体支柱支护工作空间顶板。进入20 世纪80 年代以后, 我国炮采工作面装备的技术手段更新速度加快, 用单体液压支柱代替了摩擦式金属支柱及木材支架, 工作空间得到有效控制, 而且工作面输送机能减轻工人的体力劳动。 （1）打眼和放炮：落煤要求保证规定的循环进度, 工作面平直, 不留底煤和顶煤, 以减轻对顶板的破坏, 降低炸药和雷管消耗。因此, 要根据煤层的硬度、厚度、节理和裂脱的发育状况及顶板条件,确定打眼爆破参数, 包括炮眼排列、角度、眼深、装药量、一次起爆的炮眼数量以及爆破次序等。 （2）装煤与运煤：炮采工作面大多采用SGW- 40(或150) 型可弯曲刮板输送机或梭槽自滑运煤, 在摩擦式金属支柱或单体液压支柱配铰接顶梁所构成的悬臂支架掩护下, 输送机移近煤壁, 有利于爆破装煤与运煤。（3）炮采工作面支护和采空区处理：目前, 我国部分炮采工作面仍采用金属摩擦支柱和单体液压支柱配铰接顶梁支护（我矿目前所支护支架有单体液压支柱、金属摩擦支柱和木材支柱）, 其布置方式主要有单柱、对柱和密集支柱3 种形式。最小控顶距应保留3 排支柱, 以保证足够的工作空间, 最大控顶距一般不超过5 排支柱。随着采煤工作面不断向前推进, 顶板悬露面积越来越大, 为了工作面的安全和正常生产, 需要及时对采空区进行处理。由于顶板特征、煤层厚度和保护地表的特殊要求等条件不同, 采空区有多种处理方法, 但最常用的是全部垮落法。适于采用炮采工艺的条件：炮采工艺具有技术装备投资少、适应性强、操作技术容易掌握、生产技术管理比较简单等优点; 但是其单产和效率低, 劳动条件差, 根据我国的技术政策, 凡条件不适于机采的煤层, 可采用炮采工艺。目前, 我国炮采采煤多应用于急倾斜煤层和地质构造较复杂的煤层。根据我矿的地质条件构造及煤层赋存条件情况分析，煤层走向和倾向、倾角变化大，煤层薄，采用炮采工艺开采是较为适用的一种生产工艺。4. 连采工艺煤房工作面使用连续采煤机完成破煤和装煤,用梭车或可伸缩输送机运煤, 采用锚杆支护顶板, 使用铲车搬运物料和清理工作面, 破、装、运、支等工艺过程全部实现了机械化作业。这种工作面的机械化采煤工艺习惯称为连续采煤工艺( 简称连采工艺) 。连采工艺作为综合机械化采煤的一种补充, 在适宜的条件下, 可取得良好的技术经济效果。（1）连采工艺特点采用57m的煤房将待采煤层切割成正方形或长方形煤柱, 煤柱宽度由数米至二三十米不等。采煤在煤房中进行, 视顶板条件可回收部分煤柱。连续采煤机采煤实行掘采合一, 分为煤房掘进和回收煤柱两个阶段。一般需要25条煤房同时交替掘进, 煤房顶板采用锚杆支护。当区段内的煤房全部掘完时, 采煤机开始后退式回收煤柱。煤柱回收方式较多, 具体可根据煤柱尺寸和围岩性质条件确定。回收煤柱后, 顶板自行垮落。（3）连采工艺适用条件连采工艺的主要是投资少、出煤快、适应性较强、机械化程度高、效率高、安全好等, 但其通风条件差, 煤炭资源回收率较底, 仅高于炮采采煤。连续采煤机房柱式开采对煤层地质条件要求较高, 主要适用于以下条件: 开采深度较浅, 构造简单,瓦斯涌出量小，煤层不易自燃， 煤质中硬或硬, 开采技术条件简单, 煤层倾角不超过150的薄及中厚煤层。近水平煤层最为适宜, 但其采出率较低, 不适用近距离煤层群开采。从近几年我国连采工艺的应用情况来看, 该方法作为大中型矿井的辅助采煤方法为宜。5.小阶段爆破落煤采煤法小阶段爆破落煤采煤法是将区段内煤体分成多个小区段进行开采，工作面开采的采煤方法。小阶段爆破落煤采煤法一般适用于开采倾角大于400，厚度在3.5-7.5m之间煤层，顶底板不易滑落的不规则的煤层（我矿局大部分地段顶底板较为破碎，极不稳定），低瓦斯矿井。其特点：安全性好，回采工艺简单，工效高，但回采率低，通风系统复杂，风流分配困难。落煤方式：采用煤电钻在小平巷内打眼爆破，每区段内的炮眼一次打眼一次起爆。顶板治理：沿回采工作面推进方向每30m留5m切顶煤柱，运输平巷和回风平巷内20m超前支护。6.壁式体系采煤法。随着煤层厚度及倾角的不同，开采技术和采煤方法会有区别。对于薄及中厚煤层，一般都是按煤层全厚一次采出，即正层开采。对于厚煤层，可把它分为若干中等厚度（23m）进行开采，即分层开采，也可采用放顶煤整层开采。无论整层开采或分层开采，依据不同倾角、按采煤工作面推进方向，又可分为走向长壁开采和倾斜长壁开采两种类型。开采厚煤层及特厚煤层时，煤层厚度超过5m，可把厚煤层分为若干中等厚度的分层来开采。根据煤层赋存条件及开采技术不同一般分为如下几种采煤法，分层采煤法又可分为倾斜分层、水平分层、斜切分层三种。壁式体系采煤法优点：（1）巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低、投产快；（2）运输系统简单，占用设备少，运输费用低；（3）减少了工作面长度的变化给生产带来的不利影响，对综合机械化采煤非常有利；（4）通风线路短，风流方向转折变化少，同时使巷道交岔点和枫桥等通风构筑物也相应减少。缺点：长距离的倾斜巷道，使掘进及辅助运输、行人比较困难，有时存在污风下行问题，容易发火。（二）采煤工艺选型根据以上4种采煤方法情况分析，结合我矿地质条件构造复杂性，煤层赋存条件极不稳定，断层多，煤层倾向、走向变化大，倾向有平缓倾斜、缓倾斜、急倾斜和反倾斜；走向有左右波状弯曲变化和上下弯曲变化等特点；再根据我矿实际生产经营状况，选用炮采工艺法及阶段爆破落煤采煤法是最为使用的一种开采方法，局小部分也可适用于连采工艺法和普采工艺法。二、支护工艺分析随着煤炭行业科学技术的不断发展与更新，矿井生产支护工艺也不断更新与改进，从过去的木材支架支护、摩擦性金属支架支护逐渐转变为单体液压支柱支护、柔性掩护支架支护等先进支护工艺。现今所使用的支护工艺有木材支架支护、U型钢架支护、工字钢架支护、单体液压支柱支护、柔性掩护支架支护、块石砌碹支护、混泥土支护、锚索支护等工艺。结合我矿地质构造情况和煤层赋存状况及实际生产经营状况，如何合理选用支护工艺是一项非常关键的工作，选择合适的支护工艺，才能确保生产的安全和提高回采率。根据我矿实际生产情况如何选用支护工艺分析如下。（一）块石砌碹支护块石砌碹支护多适用于井筒、进风巷、回风巷和主要集中运输巷等永久性巷道。一般在岩层和煤层破碎及巷道顶底板不稳定压力大的巷道选用砌碹支护较为合理。特点：能提高安全性，使用时间长，但施工难度大，材料耗费大，施工进度缓慢。（二）混泥土支护混泥土支护适用于井筒、进风巷、回风巷和主要集中运输巷等永久性巷道。一般在岩层和煤层破碎及巷道顶底板不稳定压力大的巷道较为适用。特点：相比块石砌碹支护更坚固，安全性更高，使用时间更长，但施工难度大，材料耗费大，投入费用大，施工进度慢。（三）木材支架支护木材支架支护工艺是一种已被淘汰的支护方法，具有安全性能底，抗压强度底，利用时间短，重复利用率低，维护力大，浪费大，生产成本高等特点，在岩层和煤层较为破碎、顶底板压力大的地方不能使用。只适用于岩层、煤层较为稳定，巷道压力小的地方和使用时间不长的巷道和回采巷道。由于我矿生产效益低，没有足够的资金投入，目前一直在使用大量的木材支架进行支护。（四）金属支架支护在目前，局大部分小企业煤矿使用金属支架支护普片存在，在小企业煤矿是比较适用的一种支护方法。但随着单体液压支柱和柔性掩护支架支护的不断推广与应用，对于像我们这样的小矿井，金属支架支护慢慢的被单体液压支柱和柔性掩护支架支护所取代。金属支架支护适用于巷道压力不是特别大和使用时间较长的巷道，比木材支架支相比，虽市场价比木材价高，抗压强度更强，使用时间长，重复利用率更高，减少维护力度，可降低生产成本。相对于我矿的地质情况和煤层赋存状况，使用金属支架支护是一种较为实效的支护方法。（五）单体液压支柱支护柔性掩护支架支护单体液压支柱是一种新型外部供液的恒阻单体液压支柱，是炮采工作面、高档机械化普采工作面的配套设备，也是综采工作面的端头支护设备。普遍适用于煤矿回采工作面的顶板支护和端头支护，承载能力大、抗偏载能力强、工作行程大、重复使用率高、适用范围广，安全性相比工字钢支护高，但比较重，搬运困难，可广泛应用于薄煤层、中厚煤层及较厚煤层工作面，是目前中小煤矿使用较为广泛的一种支护工艺法。可适用于以下条件：1.可在单一长壁式和短壁式采煤法使用。 2.倾斜分层下行垮落采煤法。 3.水砂充填、水平分层、掩护支架等特殊采煤法。 4.倾角25以内、采高3m以下的缓倾斜工作面。 5.倾角2545、采高3m以下的工作面，采取一定安全措施也可使用。 6.具有不同矿山压力显现规律的工作面均可使用。 7.直接顶中等稳定以上可使用。 根据我矿地质构造条件及煤层赋存状况，非常适合使用单体液压支柱支护采煤法。（六）柔性掩护支架支护我国目前开采不稳定急倾斜煤层的矿井数量众多,但急倾斜不稳定煤层开采具有支护水平低、机械化程度不高、煤炭回收率低等特点。为了实现煤矿安全、高效开采,在地质条件复杂、极不稳定的煤层中，采用柔性掩护支架与单体液压支柱支护采煤法是最为理想的采煤方法。伪倾斜柔性掩护支架采煤法的特点是回采工作面成直线形 ,按伪倾斜方向布置 ,沿走向整体推进。用柔性掩护支架隔离采空区和回采空间 ,工作人员在掩护支架的保护下进行采煤工作 ,对支架的整体性和稳定性要求较高，安全性可靠。另外 ,急倾斜煤层开采 ,不仅顶板岩石会冒落 ,而且底板岩石也易鼓底脱落，使用柔性掩护支架支护能安全隔离顶底板的冒落现象。但柔性掩护支架较为笨重，搬运困难，难以操作，根据我矿煤层走向、倾向变化大的特性，不太适合使用柔性掩护