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1、高产高效的采煤方法生产技术部穆秉清一、概 论v 高产高效的采煤方法具有阶段性 和发展性。每个时期的高产高效的采 煤方法是与当时的开采技术、装备水 平密切相关的，也与当时的管理水平 有关。随着开采技术的创新与发展， 装备水平、管理水平的不断提高，高 产高效的采煤方法或采煤工艺也将不 断发展。v 高产高效综采技术的核心是工作 面综采设备。近十几年来，工作面三 大配套设备采煤机、刮板输送机和 液压支架，在设计方法和结构上都有 了重大发展，主要是提高设备生产能 力和可靠性，改进操作性能。v 采煤机技术发展的一个突破是采 用多电机牵引技术，大大简化了机械 传动系统，牵引速度不断提高。二、高产高效采煤的支
2、撑条件v 一个矿井要实现高产高效采煤，必须 要有确定的支撑条件：较好的地质、采 矿条件；较丰富的经济可采储量；匹 配的矿井通风、输送、提升、排水、供电 、辅助运输等系统；足够的采煤工作面 装备；与高产高效快速采煤相适应的回 采巷道支护技术（包含端头支护）等。这 些支撑条件都很重要，只要某一方存在问 题，高产高效开采都受到限制。v 要实现安全高效开采必须充分 、精细了解所采煤层的结构、覆存的 地质采煤条件等。依据煤层厚度及其 结构，煤层覆存倾角及其他的地层采 矿条件，选择最适宜是回采方法，为 安全高效开采打下最基础的条件。同 时，在煤层开采之前和回采过程中都 需不断地获得工作面前方及整个开采 范
3、围内的煤层覆存状况的新信息，以 便及时应对出现的不利于实现安全高 效开采的新情况。v 矿井范围内煤层的经济可采储 量，是确定煤层年产量及服务年限的 重要依据。v 矿井的安全高效生产需要矿井 各系统能力的支撑。安全高效生产主 要的特点是在集中的地点单位时间内 的出煤量非常大，在集中的地区单位 时间内需要的通风量大，所需输送机 的输送能力大，井筒提升能力大。同 时由于安全高效开采机械设备的能力 大、功率大，设v备体积质量大，就要求供电电压高， 供电能力大，同时，用于设备搬运的 辅助输送装备的能力也得大，种类也 多，井下的各大系统无论是那一个能 力不够，那一个出了问题都将严重影 响安全高效生产的实现
4、。各系统各个 环节在符合规定的前提下，要少而精 ，如我们过去都有漏煤眼(煤仓),现新 建矿井一般无，从工作面直接到集中 皮带再到地面，减少环节，提高运输 能力。v 采煤工作面装备的能力、性能和可靠性是安全高效回采的基 础。我国的采煤机械在能力、性 能、可靠性、控制技术等方面与 国际上先进的采煤设备还有很大 的差距，尤其是采煤机和输送机 ，而国产的支架基本能够满足要 求。v 回采巷道支护技术应与煤层的安 全高效回采相适应。我们现在大都采 用锚杆（锚索）支护，但我们的掘进 速度太慢，与安全高效的采煤不匹配 。急需对巷道支护和快速掘进进行研 究。目前的技术途径是提高单根锚杆 的支护能力和支护范围，以
5、减少单位 断面上所需锚杆的根数，另一方面是 使巷道掘进与锚杆支护尽可能平行作 业，减少单位断面上掘进和支护所需 的总时间。v 采煤工作面的两端头支护与采煤 工作面的超前支护方式也是影响安全 高效回采快速推进的关键点之一。寻 求合理的端头支架支护，或用单体液 压支柱加强支护，是各类安全高效采 煤工作面都在探讨的事。我集团公司 一般不专门上端头支架，采用与工作 面一样的支架垮半巷，加单体支柱， 综放工作面则采用端头支架，簿煤层 采用端头支架（与巷道一般高）。采煤方法分类v采煤方法：是采煤工艺与回采巷道布 置及其在时间、空间上的相互配合。v 根据不同的地质条件和开采技术 条件，有不同的采煤工艺与回采
6、巷道 布置相配合，构成了多种多样的采煤 方法。采煤方法的分类很多，通常按采 煤工艺和矿压控制特点，可以将采煤 方法分为壁式和柱式两大体系。 旱采壁式体系水采柱式体系整层开采倾斜短壁式走向短壁式柱式体系整层开采房式房柱式分层开采水平分层斜切分层水平分段放顶煤倾斜分层走向长壁倾向长壁下行垮落上行充填整层开采放 顶 煤掩护支架单一长壁走向长壁倾向长壁垮落刀柱采煤方法一、壁式体系采煤法壁式体系采煤方法又称长壁体系采煤方 法，以长工作面采煤为主要标志，长度一 般在50m以上的采煤工作面称为长壁工作 面。壁式体系采煤方法的一般特点是：、采煤工作面较长，通常在80 250m；、随着采煤工作面推进，顶板暴露面
7、 积增大，矿上压力显现较为强烈；、采煤工作面可分别用爆破、滚筒式采 煤机或刨煤机破煤、装煤，用与采煤工作面平 行铺设的刮板输送机运煤，用支架支护工 作面空间，用垮落法或充填法处理采空区 ；、在采煤工作面两端，一般至少各有 一条回采巷道与之相连，以形成生产系统 。壁式体系采煤方法分类：按所采煤层的倾角，分为近水平、缓(倾 )斜、中斜煤层采煤法和急(倾)斜煤层采煤 法按煤层厚度，可分为薄煤层、中厚煤层 、厚煤层采煤法；按采煤工艺不同，可分为爆破采煤法、普通 机械化采煤法和综合机械化采煤法。按采空区处理方法不同，可分为垮落采煤 法、刀柱（煤柱支撑）采煤法、充填采煤法。按采煤工作面布置及推进方向不同，
8、可分 为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。按工作 面沿倾斜推进的方向不同，倾斜长壁又有仰斜 长壁和俯斜长壁之分。按是否将煤层全厚进行一次开采，可分为 整层采煤法和分层采煤法。二、柱式体系采煤法这种采煤法以房、柱间隔进行采煤为 主要标志。一般特点是：(1)、在煤层内布置一系列宽为 的煤房，采煤房时形成窄工作面成组向 前推进，房与房之间留设煤柱，煤柱宽数 米至二三十米不等，每隔一定距离用联络 巷贯通，构成生产系统，并形成条状或块 状煤柱，支撑顶板。(2)、采煤房时矿山压力显现较和缓。(3)、采煤用爆破或连续采煤机配套设备。()、采掘合一，掘进准备也是采煤过程， 回收房间煤柱时，也可以用同一种类型的采
9、煤 配套设备。高度机械化的柱式体系采煤方法，一般只分 为房式采煤法和房柱式采煤法两类。柱式体系采煤法早期应用的还有巷柱式、残 柱式、高落式，由于生产系统及安全性等方面 存在一定问题，故统称为非正规采煤法。大同矿务局大同煤矿集团公司所采 用过的采煤方法；1、最原始的就是巷道式开采，我局称 为仓房式开采，从50年代到90年代末期 一直采用，只是系统不一样而已。该采 煤方法主要缺点是无正规的通风系统， 已被国家规定禁止采用。仓房式开采2、刀柱式开采煤柱盘区巷工 作 面v3、走向长壁式开采（有上下山开采）盘区巷大巷工作面工作面工作面工作面工作面工作面4、倾斜（向）长壁式开采v倾写斜（向）长壁式开采的优
10、点：v(1)巷道布置简单,巷道掘进和维护费用低,投产快.v(2)运输系统简单,占用设备少,运输费用低.v(3)工作面容易保持等长,有利于综合机械化采煤.v(4)通风线路简单,通风构筑物少.v(5)对某些地质条件适应性强.v(6)技术经济效果好,可实现高产高效.v倾写斜（向）长壁式开采的缺点：v(1)掘进、辅助运输和行人比较困难.v(2)煤仓车场数目多.大巷倾写斜（向）长壁式开采巷道布置工作面工作面工作面v5、短壁式开采v6 、分层开采v7、放顶煤开采v8 、特殊开采方法:如三下开采和条带 式开采从支护的材料和落煤的方式不同又可分为 ：炮采和机采v炮采的支护形式有2种，一种为木支护， 另一种为金
11、属支护，金属支护有分为金属 摩擦支柱和单体支柱，其中木支护和金属 摩擦支柱2008年底都不让使用。v机采有分为高挡和综采。v综采有可分为：综合机械化一次采全高开 采、综合机械化放顶煤开采、分层开采、 薄煤层开采、大倾角煤层开采、大采高等 。大同煤矿集团公司常用的安全高效采煤方法v一、大同“两硬”条件短壁综采技术研 究集团公司现有矿井多为建国初期建成的 ，已经进入了衰退期，精采细采回收煤炭 资源已迫在眉睫。本着可持续发展、提高 资源回收率需要寻求有效的技术路线和方 法，经过调查研究采用短壁综合机械化开 采能达到预期的目的。但是，鉴于大同两 硬的开采条件（两硬地质条件）进行短壁 工作面的综合机械化
12、开采，在技术上也有 较大的难度，需要在新型大功率短壁采煤 机和顶板控制研究方面做大量的工作。2002年5月在我集团公司四台矿11#层 8722工作面上了一套短壁采煤，效果好。短壁综采开采具有以下几方面优点：1、适应性、灵活性强。短壁综采采用直接 进刀，工作面长度一般布置50-80米，能适 应复杂地质构造不良条件，故易布置工作 面。2、安全程度高，短壁综采工作面长度较短 ，矿压显现不强烈，对顶板管理有利，所 使用的支架为支撑掩护式液压支架支护效 果好。v 3、使用短壁综采开采11#层307盘区北翼 ，开采速度较快，能够尽快解放下部12# 层煤，实现307盘区11#层向12#层的正常 过渡，从而确
13、保307盘区的生产后劲。v4、坑木消耗少，工人劳动强度较低。同 长壁综采一样，只有在工作面顶板破碎、 漏顶和准备时用到坑木，正常生产基本不 消耗坑木；开采工艺类同长壁综合机械化 开采，机械化程度高，较普采劳动强度大 为降低，且工效增高。5、短壁采煤机作为短壁综采的关键设备， 具有以下特点：单滚筒、机身较短，长 为3米；摇臂布置在机身中部，能左右摆 动，摇臂旋转范围320；当滚筒完全进 入顺槽时，可带机推溜进刀，而不用斜 切进刀。v实验中暴露出采煤机装煤效果不佳，机 道留浮煤厚度偏高，使移溜阻力增大， 易损坏支架推移千斤，加大了工人的劳 动强度；对两顺槽的断面要求较大；搬 家频繁和万吨掘进率较高
14、的问题。有待 进一步研究、改进、完善。v二、薄煤层开采技术v目前国内外薄煤层机械化采煤方法主要有 ：长壁式开采、螺旋钻开采、连续采煤机 房柱式开采和短壁式开采。长壁式采煤法 （包括走向长壁和倾斜长壁采煤法）是目 前采用的主要采煤方法，在工作面单产、 效率和经济效益等方面具有巨大优越性。 我国的薄煤层开采也主要采用长壁采煤法 。薄煤层长壁式采煤工艺与中厚煤层大同 小异，所不同的是落煤机械除了滚筒式采 煤机外，还有刨煤机、刨运机等。v1、1998年，晋华宫煤矿采用MG200/450- BWD型薄煤层电牵引采煤机(装机功率 2*200+2*25kW，截深800毫米)，在采高 1.3-1.4米的情况下
15、创造了月产9.8万吨的 全国最好成绩。2003年，晋华宫矿综采三 队使用该机在10#煤层301盘区8110工作面 再创佳绩,连续三个月产煤达到33万多吨,1 月份生产22天，产出原煤9.3159万吨，2 月份生产22天产出原煤9.3148万吨，三月 份产原煤14.45万吨，最高日产6406吨,月 推进度达到520米。该工作面面长为165米 ，可采走向长度为1380米，煤层高度为 1.2-1.4米，采高1.3米。v 2、晋华宫矿 2004年引进了德国 DBT公司生产的GH938Ve/5.7刨煤 机，2005年3月在10#层 8118生产,最 高月产量达7.5万吨，最高日产达 6185t 。v（1）、刨煤机工作面回采工艺：v刨煤机刨煤、装煤可弯曲刮板运输 机运煤推移运行轨道电液控制阀 控制拉移支架。Single Prop Guidance 20 mm Extension Holes单体立柱 导向 20 mm 调节孔Measuring ArmMeasuring Head5 Bits, Measuring Bit at CentrePulling Rope测量杆 测试头 5个刨刀，中央为测试刨刀 牵引钢绳v刨煤：采用往返双向刨煤，刨头在主控的 微机（MCU）控制下，沿工作面全长往返
