采煤技术的发展及采煤工艺选择初探.pdf

工业技术 I ■ C h in a sc ie n c e a n d T e c h no lo g y R e v ie w 采煤技术的发展及采煤工艺选择初探 王伟 贵州鑫晟煤化工有限公司大河煤矿 [ 摘要】 采煤工艺是煤矿生产的中心， 是高产高效矿井建设的核心。 煤矿企业生产指标的优劣， 除资源条件外， 主决定于所采用工艺的适用性和先进性 。文 章介绍了我国采煤技术的发展状 ， 提出了采煤工艺方式的选择原则。 [ 关键词】 采煤工艺矿井建设先进 陛发展 中图分类号 T D8 2 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 l 4 X 2 O l 2 O 5 0 0 l 4 0 l 1采矿生产技术的发展状况 中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一 。截止 2 0 0 2年底，我国已探 明的保有煤炭储量在 1 0 0 0 0 亿t以上，而且煤种齐全 ，为我国发展煤炭工 业提供了必要的基础条件。 新中国成立以来，我国煤炭工业得到了迅速发展， 逐步革新了落后的回采工艺．分别于 6 0 年代和 7 0 年代研制和推行了普通机 械化和综合机械化的采煤设备与工艺，采煤机械化水平有了较大的提高。2 0 世纪8 0年代，我国采煤机械化进入全新的发展阶段，应用推广了连采技术 及装备t 普通机械化工作面的装备进行了全面的更新换代， 采用了无链牵引双 滚筒采煤机 ，双速，侧卸，封底式刮板输送机以及 “ n”型长钢粱支护顶板 等新设备和新工艺，综合机械化采煤工作面向大功率，电牵引， 程序化发展， 煤矿生产技术水平大幅提高。 2采煤工艺方式 目前， 我国采煤工作面有综采、普采、炮采及连采四种采煤工艺方式。 2 ． 1综采工艺 综合机械化采煤工艺 简称综采是指采煤工作面中全部生产工序，如 破 、装、运 支、处等工序都实现了机械化连续作业的采煤工艺系统。从而 大幅降低了劳动强度，提高了单产及安全性。因此，综采技术是 目前最先进 的采煤工艺．是采煤工艺的重要发展方向。 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， 滚筒式采煤机又分为单滚筒采煤机和双滚筒采煤机。 为了适应采高的变化及煤层顶底板的起伏 ， 通常采用可调高双滚筒采煤机割 煤 。双滚筒采煤机无论上行或下行，一般均采用前滚筒在上割顶煤，后滚筒 在下割底煤。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。特别是在薄煤层机械化开采方面，刨煤机占有重要地 位．但刨煤机生产效率较低，地质条件适应范围较窄，采高较大时设备稳 定性差，困此． 限制在煤层赋存稳定、构造简单、不含坚硬的夹矸 ，顶板 比较稳定，煤厚 2 m以下的较软煤层中使用。目前在我国使用较少。 2 运煤。 采煤机割下的煤炭并装入刮板输送机 ，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。 工作面使用的液压支架是以高压的液体为 动力， 自行完成对工作面顶板的支撑、切顶，挡矸、护帮、前移，推移刮 板输送机和采空区处理等工序。工作面支护方式分超前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，目前我国使用较少。采空区有多种处理方法 ，但 大多采用简单可靠、费用低的全部跨落法处理采空区。 2 ， 2普采工艺 普通机械化采煤工艺 简称普采工艺是指用采煤机同时完成破煤和装煤 工序， 机械化运煤，单体支柱支护工作空间顶板。它与综采工艺的差别是支 护工序 ， 需要人工进行 ，此外，普采工作面机械的功率及能力小于综采工作 面采煤机械。因此，这种工艺系统的体力劳动量较大，在技术经济效果及安 全程度上远不及综采工艺系统好，但其适应性要 比综采工艺强。普采面支架 布置方式主要有齐粱齐柱和错梁齐柱两种，现场多用错梁齐柱布置形式。除 少数顶板完整的普采面可使用带帽点柱外，一般均采用单体液压支柱或摩擦 式金属支柱与金属顶梁进行支护，也可以采用悬 滑移支架支护， 一般排距 0 ． 6 1 ． 2 m， 柱距 0 ．6 0 ． 8 m， 根据支护强度验算进行选择。 2 ． 3炮采工艺 爆破采煤工艺 简称炮采工艺 是指工作面用爆破方法落煤， 爆破、 机械及 人工装煤， 机械化运煤，单体支柱支护工作空间顶板的工艺系统。包括破煤、 装煤、 运煤、 支护和采空区处理等工序。 此时，装煤变成了一项单独的工艺， 而运煤、支护和采空区处理与普采工艺基本相同。由于炮采工艺采用的设备 1 4 l 科技博 览 简单，因而对复杂地质条件适用性较强。 1 爆破落煤。爆破落煤要求爆破进度准确，煤块破碎均匀，不破坏顶 板，不残留顶底煤，工作面煤壁平直，不崩倒支柱和崩翻输送机，并尽可能 减少炸药及雷管的消耗量等。因此，根据煤层顶底板稳定程度，煤层厚度、 硬度、裂隙等情况，选择合理的钻眼爆破参数 ，使用煤电钻进行打眼放炮 。 2 装煤。炮采工作面破落下的煤，除一部分由爆破作用装入输送机外， 大部分由人工装载，少数矿井采用装煤机装载。 3采煤工艺的选择 由于我国国情和煤 田地质的复杂陛，决定我国煤矿技术装备是多层次的， 在今后相当长的时期内必将是几种采煤工艺方式并存。 3 ． 1 适于采用综采工艺 的条件综采工艺具有高产 、高效、安全 、低 耗及劳动条件好、劳动强度小的优点 2 0 0 5 年， 某煤炭分公司依靠先进的综采采煤技术及装备创造了 日产 8 ． 6 9 万t ， 月产 1 ． 0 6 Mt ， 年产 1 0 ． 6 4 Mt ， 为全国之冠。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． 3 ， 2适于采用普采工艺的条件 普采设备价格便宜 ， 一套普采设备只相当于一套综采设备的l ／ 4 ，而产量 可达到综采产量的l ／ 3 1 ／ 2 。 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 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。因此，普采是我国中小型矿井发展采煤机 械化的重点。 3 ． 3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 ， 劳动强度大。 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。 3 ． 4适千采用连采工艺的条件 连采工艺的主要优点是投资少、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 ，煤质中硬或硬，开采技术条件简单， 煤层倾角不超 过l 5 。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。 根据近几年我国连采工艺的应用情况来看， 作为大中型矿井的 辅助采煤方法为宜。 结语 采煤工艺是煤矿生产的中心 ， 是高产高效矿井建设的核心， 煤矿企业生产 指标的优劣， 除资源条件外， 主决定于所采用工艺的适用性和先进性。 因此 ． 采 煤工艺的选择必须坚持高产 ，高效、高安全及煤炭高采率的基本原则。在技 术经济实力和煤层地质特征相同的条件下，优先选择综采工艺 ，其次为普采 工艺， 最后为连采和炮采。