采煤方法的选择及发展

1、Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 第十五章第十五章 采煤方法的选择及发展采煤方法的选择及发展 u15.1 选择采煤方法的原则及影响因素分析选择采煤方法的原则及影响因素分析 u15.2 采煤方法工艺技术的发展采煤方法工艺技术的发展 u15.3 采煤方法的发展方向采煤方法的发展方向 u15.4 无人工作面采煤方法无人工作面采煤方法 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.1 15.1 选择采煤方法的原则选择采煤方法的原则 u15.1.1 15.1.1 采煤方法选择的依据 所谓采煤方法选择的依据是指人们在选择采煤方法时要考虑

2、的内外部 条件和环境。归纳起来有以下几个方面。 煤层赋存条件煤层赋存条件 p煤层的倾角和厚度 煤层倾角和厚度的变化不仅直接影响到采煤工作面的落煤方法，运 煤、通风方式，采场支护和采空区处理等的选择，也直接影响到巷道布 置及采煤方法参数的确定。从前述几章可看出，缓斜、中斜(倾斜)与急 斜煤层相比有完全不同的采煤方法。不同煤层厚度也需选择不同的采煤 方法，如厚及特厚煤层就需采用分层开采或放顶煤开采。 p 煤层及围岩特征 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.1 15.1 选择采煤方法的原则选择采煤方法的原则 煤层的软硬及其结构特征(节理裂隙发育程度、含夹石情

3、况等)，围 岩稳定性直接影响到采煤机械、采煤工艺和采空区处理方式的选择，也 直接影响到巷道布置及其维护方法的选择。如三硬、三软煤层都必须在 采煤工艺和巷道维护方面采取特殊措施。 p 煤层的地质构造 赋存条件稳定的煤层有利于采用综采。赋存条件不稳定，结构较 复杂的煤层宜采用普采或炮采。多走向断层时，宜用走向长壁；多 倾斜断层时，宜用倾斜长壁。 p 煤层的含水、含瓦斯情况及煤的自然发火性 煤层及围岩含水量大(特别是围岩中含承压水)时，需要在采煤之前 预先疏干，采取布置排水及疏水系统等措施。含瓦斯量大时，要布置 瓦斯预抽放巷道，并在工作面生产过程中加强通风措施。煤层的自燃 Coal Mining S

4、cience 山东科技大学资源与环境工程学院 15.1 15.1 选择采煤方法的原则选择采煤方法的原则 和发火期直接影响到开采参数选择、巷道布置及维护方法，决定着要采 取何种防灭火措施。 采煤技术发展和装备水平 主要是指生产中采掘设备供应条件和生产单位的购买能力，以及设备的适 用条件。而装备的发展和创新，又可能为采煤方法的发展带来巨大影响。 管理水平 矿井技术管理水平和职工素质对采煤方法的选择也有影响，因而提高职工， 特别是采掘一线工人的素质对发展高产高效综采、提高安全程度占有十 分重要的地位。 国家的技术政策、法规和规程 在生产发展的一定阶段上，国家主管部门会根据实际情况制定一些技术政 策、

5、法规和规程，以规范和指导煤炭工业生产。 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.1 15.1 选择采煤方法的原则选择采煤方法的原则 u15.1.2 15.1.2 采煤方法选择的原则 采煤方法选择是否合理，直接影响到整个矿井的安全和各项技术经济 指标，必须在严格执行国家技术政策、法规和规程的基础上，做到技术 先进、经济合理、生产安全。 技术先进 p 采煤工作面机械化水平高、单产高。把煤矿工人从繁重的体力 劳动中解放出来，是党和政府一贯追求的目标，而发展高度的机 械化是实现高产、高效、安全的决定性因素。 p 煤炭质量好。选择先进的采煤工艺，改善顶板管理，防止矸

6、石 混入煤中，尽量减少煤的含矸率和灰分。在可能的条件下，增加 块煤率，降低煤的水分。 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.1 15.1 选择采煤方法的原则选择采煤方法的原则 p 煤炭采出率高。提高采出率，减少煤炭损失，充分利用煤炭 资源，是社会主义煤炭企业的一项重要技术政策。同时，也有利 于防止残留煤炭自燃，延长工作面、采区和矿井的服务年限。采 区采出率厚煤层不小于75%；中厚煤层不小于80%；薄煤层不小于 85%。 经济合理经济合理 p 劳动效率高。在提高工作面单产的同时，提高劳动效率，才能 获得好的经济效果。主要措施是改善回采工艺和劳动组织，努力

7、实现机械化和自动化。 p材料消耗少。减少采煤工作面各种材料消耗，加强管理,改进设 计，注意回收复用。 p成本低。降低成本的主要措施是加强生产管理，合理使用劳动力， 从各方面减少煤炭生产费用。 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.1 15.1 选择采煤方法的原则选择采煤方法的原则 生产安全生产安全 保证生产安全是煤矿企业一项经常而又重要的任务，应不断提高科 学管理水平，应用先进技术和先进装备，认真贯彻煤矿安全规程， 确保安全生产。一般要求作好以下几方面工作： p 积极采取措施，保证巷道维护状况良好，确保矿井和采区运输、 通风、排水和行人(包括安全避灾路线

8、)系统畅通。建立完善的防火、 防水、防尘、防瓦斯积聚和处理各种事故的设施。 p认真编制采煤工作面作业规程，切实加强采煤工艺过程各工序的 监督和控制，有效防止冒顶、片帮、支架倾倒以及其他可能危及人 身安全和正常生产的各类事故的发生。 p 制定完善、合理的安全技术措施，建立全矿井安全制度保障体 系，采用高新技术，加强全方位的生产监测监控。 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.2 15.2 采煤工艺技术的发展采煤工艺技术的发展 采煤方法工艺技术在煤矿生产中占有极为重要的地位。一个煤矿企业生产指标 的优劣，除资源条件外，主要决定于所采用的工业技术的应用性和先进

9、性。 u15.2.1 采煤技术发展及我国高产高效矿井建设概况采煤技术发展及我国高产高效矿井建设概况 壁式体系可实现连续采煤，具有单产高、功效高，采出率高及适用性强等优点。 在世界范围内，壁式体系呈发展趋势。我国煤层赋存条件较复杂，主体将发展 以壁式体系综采为主的不同类型的长壁开采技术。 u15.2.215.2.2长壁综采的高产高效工艺技术长壁综采的高产高效工艺技术 世界上以长壁开采为主的主要产煤国综采程度均达到80%以上，有的接近100%。 我国国有重点煤矿矿井缓斜煤层可采储量及产量比重均在85%左右，但综采程度尚 不到50%。长壁综采是今后发展的主要方向。 Coal Mining Scien

10、ce 山东科技大学资源与环境工程学院 15.2 15.2 采煤工艺技术的发展采煤工艺技术的发展 缓斜中厚煤层单一长壁综采缓斜中厚煤层单一长壁综采 p美国日产万吨以上的高产高效综采 p引进国外装备日产万吨以上高产高效综采 p国产装备日产7 000 t 高产高效综采 缓斜薄煤层单一长壁综采缓斜薄煤层单一长壁综采 缓斜厚煤层倾斜分层长壁综采缓斜厚煤层倾斜分层长壁综采 缓斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采缓斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采 缓斜厚煤层放顶煤长壁综采缓斜厚煤层放顶煤长壁综采 各种综采面高产高效综采设备保障系统各种综采面高产高效综采设备保障系统 Coal Mining Science 山东科

11、技大学资源与环境工程学院 15.3 15.3 采煤方法的发展方向采煤方法的发展方向 选用合适的采煤方法，并使之不断完善和发展，对提高矿井生产水平 和经济效益，改变矿井技术面貌有决定性的意义，继续做好这方面的工 作，是今后煤矿开采技术发展的重要方面。 p 对缓斜、倾斜煤层长壁式开采，关键是不断改进采煤工艺，根本 的出路在于推行机械化。要多层次地、因地制宜地应用和发展先进的、 适用的机械化采煤技术。 发展综合机械化采煤工艺是我国赶超世界先进水平的主要方面。 今后要巩固现有综采的成果，扩大应用工作面全自动化控制技术，努 力提高操作技术和管理水平，提高设备可靠性、设备利用率及工时利 用率，提高工作面单

12、产水平和经济效益，同时，要有步骤、有重点地 研制困难条件下(三硬、三软、大倾角、大采高)的综采技术和装备， 逐步扩大综采的应用范围。 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.3 15.3 采煤方法的发展方向采煤方法的发展方向 以使用单体液压支柱支护为主要特征的机械化采煤工艺在当前仍不失为一种较 先进的技术。许多煤矿使用的经验表明，它具有投资较少、单产和效率较高、生 产较安全等优点，对我国煤矿有广泛的适应性，仍应继续推广应用。并配合墩柱 应用，改善其顶板管理。 p 走向长壁开采，技术简单，应用成熟，具有广泛的适应性，是我国开采缓 斜、倾斜煤层应用最广的方法。

13、要结合矿井煤层开采条件和采煤工艺的发展， 改进巷道布置，优化采区系统和参数，为集中、稳产、高效、安全生产创造 良好条件。 倾斜长壁开采，系统简单，工程量少，在倾角以下的煤层中应用，能取得 良好的技术经济效果，应该大力推广，有条件的地区，还可试用到倾角较大 的煤层。 作为倾斜长壁的一种变形，伪斜长壁用于斜交断层切割的块段也是适宜的。 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.3 15.3 采煤方法的发展方向采煤方法的发展方向 p 缓斜、倾斜厚煤层开采，在我国煤矿生产中占有相当大的比重， 合理地开采这类煤层可以采用不同的技术途径。 倾斜分层下行垮落采煤法是比较成

14、熟的采煤方法，已在不同矿井 的各分层成功地实现了机械化、综合机械化采煤，今后仍将较广泛采 用，并应进一步推广和改进机械化采煤工艺，研究分层采高的控制、 假顶材料的选择，减少岩石巷道的掘进，改进巷道布置。 大采高综采一倾全厚，可以简化巷道布置，减少巷道掘进和维护， 节约假顶材料。在煤层倾角不大、煤和顶底板岩性适宜的矿井，可以 重点应用和推广，并要继续改进设备，完善工艺。 缓斜厚煤层放顶煤采煤法近几年发展较快，在工作面采高不加大 的情况下，可大大增加一次开采的厚度。用于开采特厚煤层，可以简 化巷道布置，降低巷道掘进率，提高采煤工效，降低吨煤生产费用。 要进一步研究提高煤炭采出率，防止自燃和瓦斯积聚

15、等措施，保证工 作面的正常、安全生产。 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.3 15.3 采煤方法的发展方向采煤方法的发展方向 p 无煤柱护巷技术在我国得到日益广泛的应用。在缓斜薄及中厚煤 层的开采中可以推广沿空留巷或沿空掘巷，配合受采动影响巷道的支 护改革和巷旁充填技术的发展，可以扩大沿空留巷的应用范围，进而 为采用往复式回采、Z形回采提供有效的技术手段。 实践表明，取消上山(石门)煤柱、增加工作面推进长度可取得良 好的技术经济效果，有条件的矿区可以推广。 p 急斜煤层的产量在我国煤炭总产量中所占比重不大，但分布很广， 急斜煤层采煤方法类型很多，在应

16、用条件和效果方面都有比较大的局 限性。 伪斜柔性掩护支架采煤法是我国特有的一种方法，在层厚变化不 大的厚及中厚煤层中应用，可取得较好的技术经济效果，今后要进一 步实现回采的机械化，改进支架结构，向液压化发展，并改进巷道布 置和参数，减少巷道掘进率。 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.3 15.3 采煤方法的发展方向采煤方法的发展方向 水平分段放顶煤采煤法，为开采急斜特厚煤层提供了高效安全的机械 化采煤方法，这种采煤方法单产和工效高、工艺简单、掘进巷道少、吨 煤费用低，有条件的矿井应积极推广。 薄及中厚煤层台阶式采煤法采出率较高，但单产、工效和成本等指

17、标 不够理想，安全较差。而伪斜走向长壁采煤法，较好地克服了上述的缺 点，应大力推广。 p 建筑物下、铁路下、水体下呆滞煤量的开采日益成为我国煤矿开 采的紧迫问题，我国有长期使用水砂充填的经验和成熟的技术，尽管 近年来充填采煤法的应用范围和产量均在减少，但在解臾“三下”采 煤问题中会有更广泛的应用，充填方法(如风力充填等)也会有所发展。 针对“三下”采煤的条件和要求，采用煤柱支撑法开采也是可 行的，应该总结和推广这方面的经验，发展这方面的技术。 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.3 15.3 采煤方法的发展方向采煤方法的发展方向 p 我国水力采煤技术日

18、臻成熟，单纯从采煤方法角度看，在倾角以 上、煤层中等厚度以上、顶底板中等稳定或稳定且瓦斯含量低的煤层， 使用水力采煤能取得良好的技术经济效果，条件适宜的矿井，经论证 可以选用。今后要继续改进工艺和设备，改善通风和生产条件，提高 煤炭采出率。 p 以应用连续采煤机为特征的柱式体系采煤法，可用在煤层赋存不 深、围岩较稳定、倾角平缓、不易自燃的低瓦斯矿井，但需提高操作 技术和管理水平，加强设备的维护，充分发挥设备效能，改善技术经 济效果。 p 采煤工艺是采煤方法的核心，改善采煤工艺既依赖于回采设备(尤 其是支护、采煤设备)的改进，又有赖于工作人员素质的提高。要改 进现有的综采设备，研制高产高效及在困难条件下应用的综采设备， 加强职工的培训，提高操作技术和管理水平。 Coal Mining Science 山东科技大学资源与环境工程学院 15.4 15.4 无人工作面采煤方法无人工作面采煤方法 u15.4.1 无人工作面采煤方法无人工作面采煤方法 无人工作面采煤的含义是，工人不在采煤工作面内采煤，而是在回采巷道或其 他安全地点操纵盒控制工作面的机械设备，完成采煤、装运煤、顶板管理等工序。 无人工作面采煤的优点与不足无人工作面采煤的优点与不足 无人工作面采煤是世界煤炭科学技术开发研究的主要方向之一。 p优点有：安全好，效率高 p不足有：由于矿井地质、