煤矿开采技术研究.doc

我国煤矿开采技术及发展趋势分析摘要：我国是世界上煤炭产量最多的国家，煤炭开采历史悠久，我国煤炭开采技术先后经历了七个阶段：手镐采煤风镐采煤爆破采煤普通机械化采煤高档普通机械化采煤综合机械化采煤综合普通机械化放顶煤采煤。关键词：煤矿开采 发展趋势 采煤设备 高产高效 1、 概述 目前，地下开采仍是硬煤开采的主要方法。中国、前苏联、欧洲采用长壁采煤法，美国、澳大利亚、南非、印度等国则以短壁采煤法为主。长壁采煤法产量约占世界矿井总产量的70%。60年代以来，多数产煤国家的开采条件加速恶化，如德国矿井的平均开采深度从1960年的726M增加到1995年的927M，最大达1443M，岩石温度高达43。几个国家矿井开采深度见表1-1。煤炭生产面临石油、天然气（高成本产为国还有廉价进口煤）的竞争，以及越来越严格的环境法规的制约，用户对煤炭质量提出了更高的要求。另一方面，以微电子技术和住处技术为核心的高新技术迅速渗透到煤炭工业。这两方面的因素促进了矿井采煤技术的革新。目前，采煤综合机械化已是成熟的技术；微处理器、计算机和专家系统的应用，以及岩层控制理论和技术的改善，进一步提高了作业安全性和生产效率。发达国家正应用自动化和机器人技术研究开发新一代井下采煤系统。2、地下开采发展趋向（1） 扩大规模经验表明，在一定开采条件下，加大开采强度是提高规模经济效的主要途径，而综采设备生产能力的提高，为扩大矿井规模创造了条件。目前，一套综采设备的最大小时生产能力已达3500t，日产量可保持在10000t以上。因此，许多新建矿井的年产能力达3-4Mt。长壁综采工作面的快速推进，促使采区长度不断加大，1996年美国平均达2570m，澳大利亚平均1874m，目前最大达6000m（中国）。工作面长度加大到200m以上，1996年美国平均251m，德国277m，最大达354m。这都促进了采煤方法的革新，如采用倾斜长壁、变向开采、旋转工采、无煤柱开采等。（2） 集中生产。矿井生产集中化是提高生产效率和效益的关键因素，主要途径是现有矿井合并改建，关闭不经济矿井，新建高产高效矿井。德国在1965-1995年期间，生产矿井数由107个减少到19个，每矿平均年产量从1.26Mt增至2.79Mt，井下平均效率由2.705t/工提高致电5.587t/工。集中生产的关键问题，是确保设备和系统的可靠性，以及各生产环节之间的协调。这需要解决一系列技术和管理问题。（3） 简化生产系统。在采煤综合机械化的基础上，实行采掘合一，进一步简化开采工艺；厚煤层一次采全高取代分层开采；采用大功率胶带输送机实现全矿连续运输，减少转载；采用单轨吊、卡轨车或无轨车辆把设备、材料直接运到工作面；简化巷道布置，一巷多用；采准巷道尽可能开在开采煤层中。3.采煤设备近10多年来，井下采煤设备和控制系统有很大进步，主要趋向是：（1）适应性。采煤机已能开采厚0.556.0m、倾角60以下的各种煤层。模块式设计使制造厂可根据矿井特定地质条件提供专用产品，而且便于维修。（2）大型化。为提高生产能力和可靠性，所有采煤设备的体积、重量和功率都趋向大型化。目前，采煤机最大重量已达135t，自移支架达50t/架。美国久益公司的7LS7型新一代采煤机，总功率达2345kW，供电电压3300V，采高3.26.2m。中国已制出厚煤层强力支架，如山西平阳重工机械有限责任公司生产的二柱掩护式液压支架，工作阻力达10000kN。支架成组（615架）电液控制已成为标准控制系统，移架时间达8s以下。可在顺槽内遥控的微处理器控制系统已用于生产。（3）高产工作面采区胶带输送机最大运输能力已达3500t/h，功率1400kW，带宽1.51.6m，带速3.54.7m/s，最大水平运距6000m（多点驱动），自动监控技术已达到很高水平。（4）遥控和自动化。英、德、美等国在井下作业的遥控和自动化方面进行了大量的研究工作，最终目标是实现不经常有人的自动化采煤工作方面。目前，将井下传感器测得的数据传输到地面计算机网络的多功能井下环境监测系统，已推广应用。采煤机、自移支架、掘进机、胶带输送机等单台设备的遥控和自动化技术日趋成熟。整个工作面的遥控和自动化已取得明显进展，英国开发的天然放射性煤岩分界传感器已向国内外出售300多个。美国矿业局开发的全自动连续采煤机已初步试验成功。英国研究开发的自动长壁工作面系统正进行示范，每班只需1名控制人员和1名检查人员。自动化工作面的问世已经为期不远了。在设备工况和健康监测的基础上，已开发出以微处理器和微机为基础的矿井和选煤厂全过程监控系统。英国的MINOS系统已成功地用于许多矿井。未来计算机化的矿井，可使人力比目前减少75%。4.综采工作面调查据美国煤时代调查，1996年12个主要产煤国家共有1759个综采工作面，这些长壁综采矿井的总产量达905Mt，占世界硬煤总产量的27%，5.高产高效工作面和矿井（1） 高产工作面目前，年产百万吨的综采工作面已很普遍，在中国已出现了一批年产千万吨的综采工作面。美国1994年综采工作面平均年产1.58Mt,最高水平.54Mt;平均效率281.2t/工.中国1997年有76个综采队年产超过1Mt,有12个超过2Mt,最高的兖洲东滩矿综采二队达410.18万t,效率203.9t/工.1997年6月,美国塞浦洛斯阿玛克斯煤炭公司20英里矿创综采工作面月产908270T的世界新纪录.工作面长256M,采高超过3M,采区长5365M.采用安德森ELECTRA 300型采煤机,小时能力达5000T;威斯特伐利亚掩护支架。2002年，中国大柳塔煤矿大柳塔井综采队生产原煤874.4万t、回采工效595.31t/工；2004年，中国上湾煤矿综采队生产原煤1075.0万t、回采工效893.0t/工。（2） 高产高效矿井在美,澳等国,90年代采用最先进技术新建的现代化长壁采煤矿井,反映当前世界矿井开采技术的发展趋势。美国宾夕法尼亚洲恩洛福克矿,1990年月2月投产,1994年生产商品7.35Mt(原煤约10.3Mt),开采煤层厚1.7-1.8m;主斜井长度670m，倾角6;2个综采工作面,装备英国大功率(917KW)采煤机,德国自移支架.全员效率63.9t/工，是个具有典型性的矿井。澳大利亚新南威尔士洲南巴尔戈矿,1994年产量达4.1Mt,全员效率24450t/(人.年),比露天矿还高.该矿只有一个综采工作面,长200m,采高2.4m,采区长3000m,装备1250KW采煤机,二柱掩护式支架,1250KW输送机。结束语：采煤技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。目前，我国高效综采成套装备开发取得新进展，自主研制了具有先进技术水平的大功率电牵引采煤机、重型刮板输送机、带电液控制系统的强力支架和大运力长距离带式输送机，配套设备的生产能力达到20003000t/h,成套设备总功率达到5000KW以上，适应煤层厚度达5m以上，综采工作面可实现年产68Mt/a，但