采煤方法的選擇及發(fā)展

1、第二節(jié)采煤方法的選擇及發(fā)展方向一、選擇采煤方法的原則生產(chǎn)安全 煤礦安全規(guī)程法律經(jīng)濟(jì)合理 采煤工作面單產(chǎn)高 、勞動效率高、材料消耗少、煤炭質(zhì)量好、成本低煤炭采出率高 (一)生產(chǎn)安全 安全為了生產(chǎn)，生產(chǎn)必須安全。應(yīng)當(dāng)充分利用先進(jìn)技術(shù)和提高科學(xué)管理水平，以保證井下生產(chǎn)安全，不斷改善勞動條件。對于所選擇的采煤方法應(yīng)仔細(xì)檢查采煤工藝的各個工序以及采煤系統(tǒng)的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，務(wù)使其符合煤礦安全規(guī)程的各項規(guī)定。 我國煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)狀況基本數(shù)據(jù) 一般應(yīng)該做到以下幾個方面：(1)合理布置巷道，保證巷道維護(hù)狀態(tài)良好，滿足采掘接替 要求，建立妥善的通風(fēng)、運(yùn)輸、行人以及防火、防塵、 防瓦斯積聚、防水和處理各種災(zāi)害事故的系

2、統(tǒng)和措施， 并盡量創(chuàng)造良好的工作條件。(2)正確確定和安排采煤工藝過程，切實防止冒頂、片幫、 支架傾倒、機(jī)械事故以及避免其他可能危及人身安全和 正常生產(chǎn)的各種事故發(fā)生。(3)認(rèn)真編制采煤工作面作業(yè)規(guī)程，制定完整、合理的安全 技術(shù)措施，并建立制度以保證實施。 (二)經(jīng)濟(jì)合理 經(jīng)濟(jì)效果是評價采煤方法好壞的一個重要依據(jù)。通常適合于某一具體條件的采煤方法可以列出許多種，而每一種采煤方法的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(如產(chǎn)量、效率、材料和動力消耗、巷道掘進(jìn)量和維護(hù)量等)是不相同的，甚至相當(dāng)懸殊。因此，在選擇采煤方法時不僅要列出幾種方案進(jìn)行技術(shù)分析，而且在經(jīng)濟(jì)效益上要進(jìn)行比較，最后確定技術(shù)可行經(jīng)濟(jì)上合理的方案。一般應(yīng)當(dāng)符

3、合以下五個方面的要求(1)采煤工作面單產(chǎn)高 提高工作面產(chǎn)量，是實現(xiàn)礦井穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，提高采區(qū)和整個礦井各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的中心環(huán)節(jié)。提高工作面產(chǎn)量，主要應(yīng)當(dāng)提高工作面機(jī)械化程度，盡可能加大回采進(jìn)度和合理加大工作面長度，加強(qiáng)生產(chǎn)的組織管理。(2)勞動效率高 為了提高勞動效率，必須不斷提高職工素質(zhì)，改善經(jīng)營管理。同時要選擇合理的采煤工藝和勞動組織，采用先進(jìn)的技術(shù)裝備，努力實現(xiàn)機(jī)械化或綜合機(jī)械化。 (3)材料消耗少 減少采煤工作面的各種材料消耗，特別是要減少坑木、鋼材以及炸藥、雷管等的消耗，為此必須加強(qiáng)管理，注意材料回收復(fù)用，正確確定鉆眼爆破方法。(4)煤炭質(zhì)量好 要求煤炭的含矸率和灰分低，注意改進(jìn)采煤

4、工藝和支護(hù)設(shè)計，盡量防止矸石或巖粉混入煤中。(5)成本低 成本是經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果的綜合反映。努力提高工作面單產(chǎn)和勞動效率，降低材料消耗，保證煤炭質(zhì)量，是降低煤炭生產(chǎn)成本的主要途徑，正確布置巷道，減少巷道掘進(jìn)和維護(hù)工作量，加強(qiáng)生產(chǎn)管理，合理使用勞力，認(rèn)真組織工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)，也是降低成本的重要手段。 (三)煤炭采出率高 減少煤炭損失，提高煤炭采出率，充分利用煤炭資源，是國家對煤礦企業(yè)的一項重要技術(shù)政策。同時減少煤炭損失，也是防止煤的自燃、減少井下火災(zāi)、保持和延長采煤工作面和采區(qū)的開采期限、降低掘進(jìn)率、保證正常生產(chǎn)的重要措施。 上述三方面的要求是密切聯(lián)系、互相制約的，應(yīng)當(dāng)綜合考慮，力求得到充分滿足。

5、二、選擇采煤方法的影響因素地質(zhì)因素煤層傾角、煤層厚度、煤層及圍巖的特征、地質(zhì)構(gòu)造、含水性技術(shù)發(fā)展水平管理水平因素 (一)地質(zhì)因素(1)煤層傾角 煤層傾角是影響采煤方法選擇的重要因素。傾角的變化不僅直接影響采煤工作面的落煤方法、運(yùn)煤方式、采場支護(hù)和采空區(qū)處理等的選擇，而且也直接影響巷道布置、運(yùn)輸、通風(fēng)及采煤方法各種參數(shù)的確定。 (一)地質(zhì)因素(2)煤層厚度 煤層厚度的變化也是影響采煤方法選擇的重要因素，應(yīng)根據(jù)煤層厚度選擇不同的采煤方法。薄及中厚煤層通常為一次采全厚，厚及特厚煤層可以采用分層開采的方法，也可用大采高或放頂煤采煤法。此外，煤層厚度也影響到采空區(qū)處理方法的選擇，如煤層厚度特別大，易自燃

6、，可考慮采用充填采空區(qū)的處理方法。 (一)地質(zhì)因素(3)煤層及圍巖的特征 煤層的軟硬及其結(jié)構(gòu)特征(含夾矸的情況等)、圍巖的穩(wěn)定性等等，都直接影響到采煤機(jī)械、采煤工藝以及采空區(qū)處理方法的選擇。煤層及圍巖性質(zhì)還直接影響到巷道布置及其維護(hù)方法，也影響到采區(qū)中各種參數(shù)的確定。 (一)地質(zhì)因素(4)煤層的地質(zhì)構(gòu)造情況 埋藏條件穩(wěn)定的煤層有利于選用綜采；埋藏條件不穩(wěn)定，煤層構(gòu)造較復(fù)雜宜用普采；多走向斷層時，宜采用走向長壁；多傾斜斷層時，宜采用傾斜長壁。 因此，在選擇采煤方法之前，應(yīng)當(dāng)充分掌握開采范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況，以便正確地選擇相應(yīng)的采煤方法。 (一)地質(zhì)因素(5)煤層的含水性、瓦斯涌出量及煤的自燃情況

7、 煤層及圍巖含水量大時，需要在采煤之前預(yù)先疏干，或在采煤過程中布置排水及疏水系統(tǒng)。煤層含瓦斯量大時，要布置預(yù)抽瓦斯的巷道，同時，采煤工作面通風(fēng)應(yīng)采取一定的措施。煤層的自燃性及發(fā)火期直接影響巷道布置、巷道維護(hù)方法和采煤工作面推進(jìn)方向，決定著是否需要采取防火灌漿措施或選用充填采煤法。所有這些在選擇采煤方法時，均應(yīng)當(dāng)充分加以考慮。 (二)技術(shù)發(fā)展水平因素 技術(shù)發(fā)展及裝備水平也會影響到采煤方法的選擇，其中主要是機(jī)械裝備水平以及生產(chǎn)中的設(shè)備供應(yīng)條件。例如，采用綜采設(shè)備使采煤工藝帶來很大變化，它影響巷道布置及其生產(chǎn)系統(tǒng)。但是，綜采的應(yīng)用有時受設(shè)備供應(yīng)條件的限制。又如鋼材供應(yīng)不足，則影響支護(hù)手段的改革，影響

8、沿空留巷及往復(fù)式開采的進(jìn)一步推廣。再有，在急斜煤層采煤法及特厚煤層水砂充填采煤法中，目前采煤機(jī)械化程度比較低，所以暫時仍只能應(yīng)用一些老的采煤方法，待將來采煤機(jī)械化發(fā)展后，必然導(dǎo)致新采煤方法的應(yīng)用和發(fā)展。 (三)管理水平因素 管理水平及職工素質(zhì)有時對選擇采煤方法產(chǎn)生一定影響。在管理水平較差的條件下，一些難度較大的開采技術(shù)和工藝，如大采高一次采全厚綜采及大傾角綜采等，應(yīng)有計劃地逐步推廣，先易后難，掌握其規(guī)律及經(jīng)驗，并對職工進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，條件成熟后再推廣應(yīng)用。三、采煤方法的發(fā)展方向 選用合理的采煤方法，并使之不斷完善和發(fā)展，對提高礦井生產(chǎn)水平和經(jīng)濟(jì)效益，改變礦井技術(shù)面貌有決定性的意義，繼續(xù)做好這方面

9、的工作，是今后煤礦開采技術(shù)發(fā)展的重要方面。1、大力發(fā)展機(jī)械化采煤2、發(fā)展長壁采煤工藝，改進(jìn)巷道布置3、發(fā)展并完善厚煤層采煤方法，特別是放頂煤開采方法4、大力推廣無煤柱護(hù)巷方法5、在急傾斜煤層中推廣偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法、水平分段放頂煤采煤法、偽傾斜走向長壁采煤法 6、研究并推廣“三下”采煤技術(shù)7、在條件適宜的礦井，推廣水力采煤8、在條件適宜的礦井，應(yīng)用連續(xù)采煤機(jī)為特征的柱式體系采煤法9、進(jìn)一步提高工作人員的素質(zhì)10、發(fā)展采煤方法選擇及設(shè)計優(yōu)化的方法 知識拓展 (1)對緩斜、傾斜煤層長壁式開采 關(guān)鍵是不斷改進(jìn)采煤工藝，根本的出路在于推行機(jī)械化。發(fā)展綜合機(jī)械化采煤工藝是我國趕超世界先進(jìn)水平的主要

10、方面。 以使用單體液壓支柱支護(hù)為主要特征的機(jī)械化采煤工藝在當(dāng)前仍不失為一 種較先進(jìn)的技術(shù)。許多煤礦使用的經(jīng)驗表明，它具有投資較少、單產(chǎn)和效率較高、生產(chǎn)較安全等優(yōu)點，對我國煤礦有廣泛的適應(yīng)性，仍應(yīng)繼續(xù)推廣應(yīng)用。 (2)走向長壁開采 技術(shù)簡單，應(yīng)用成熟，具有廣泛的適應(yīng)性結(jié)合礦井煤層開采條件和采煤工藝的發(fā)展，改進(jìn)巷道布置，優(yōu)化采區(qū)系統(tǒng)和參數(shù)，為集中、穩(wěn)產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)創(chuàng)造良好條件。（3）傾斜長壁開采 系統(tǒng)簡單、工程量少，在傾角1 2O以下的煤層中應(yīng)用，能取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，應(yīng)該大力推廣，有條件的地區(qū)，還可試用到傾角較大的煤層。（4）傾斜分層下行垮落采煤法 是比較成熟的采煤方法，已在不同礦井的各

11、分層成功地實現(xiàn)了機(jī)械化、綜合機(jī)械化采煤，今后仍將較廣泛采用，并應(yīng)進(jìn)一步推廣和改進(jìn)機(jī)械化采煤工藝。（5） 緩斜厚煤層放頂煤采煤法 在工作面采高不加大的情況下，可大大增加一次開采的厚度。用于開采特厚煤層，可以簡化巷道布置，降低巷道掘進(jìn)率，提高采煤工效，降低噸煤生產(chǎn)費(fèi)用。要進(jìn)一步研究提高煤炭采出率，防止自燃和瓦斯積聚等措施保證工作面的正常、安全生產(chǎn)。(6)無煤柱護(hù)巷技術(shù) 在我國得到日益廣泛的應(yīng)用。在緩斜薄及中厚煤層的開采中可以推廣沿空留巷或沿空掘巷，配合受采動影響巷道的支護(hù)改革和巷旁充填技術(shù)的發(fā)展，可以擴(kuò)大沿空留巷的應(yīng)用范圍，進(jìn)而為采用往復(fù)式回采、Z形回采提供有效的技術(shù)手段。實踐表明，取消上山(石門

12、)煤柱、增加工作面推進(jìn)長度可取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，有條件的礦區(qū)可以推廣。 (7)急斜煤層 產(chǎn)量所占比重不大，但分布很廣，急斜采煤方法類型很多，在應(yīng)用條件和效果方面都有比較大的局限性。 偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法是我國特有的一種方法，在層厚變化不大的厚及中厚煤層中應(yīng)用，可取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，今后要進(jìn)一步實現(xiàn)回采的機(jī)械化，改進(jìn)支架結(jié)構(gòu)，向液壓化發(fā)展，并改進(jìn)巷道布置和參數(shù)，減少巷道掘進(jìn)率。 水平分段放頂煤采煤法，為開采急斜特厚煤層提供了高效安全的機(jī)械化采煤方法，這種采煤方法單產(chǎn)和工效高、工藝簡單、掘進(jìn)巷道少、噸煤費(fèi)用低，有條件的礦井應(yīng)積極推廣。 (8)建筑物下、鐵路下、水體下呆滯煤量的開采 成為我

13、國煤礦開采的緊迫問題，我國有長期使用水砂充填的經(jīng)驗和成熟的技術(shù)，盡管近年來充填采煤法的應(yīng)用范圍和產(chǎn)量均在減少，但在解決“三下”采煤問題中會有更廣泛的應(yīng)用，充填方法(如風(fēng)力充填等)也會有所發(fā)展。 針對“三下”采煤的條件和要求，采用煤柱支撐法開采也是可行的，應(yīng)該總結(jié)和推廣這方面的經(jīng)驗，發(fā)展這方面的技術(shù)。(9) 水力采煤 技術(shù)日臻成熟，單純從采煤方法角度看，在傾角10O以上、煤層中等厚度以上、頂?shù)装逯械确€(wěn)定或穩(wěn)定且瓦斯含量低的煤層，使用水力采煤能取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，條件適宜的礦井，經(jīng)論證可以選用。 (10) 應(yīng)用連續(xù)采煤機(jī)的柱式體系采煤法 可用在煤層賦存不深、圍巖較穩(wěn)定、傾角平緩、不易自燃的低瓦

14、斯礦井，但需提高操作技術(shù)和管理水平，加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)，充分發(fā)揮設(shè)備效能，改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 (11)采煤工藝是采煤方法的核心 改善采煤工藝既依賴于回采設(shè)備(尤其是支護(hù)、采煤設(shè)備)的改進(jìn)，又有賴于工作人員素質(zhì)的提高。要改進(jìn)現(xiàn)有的綜采設(shè)備，研制高產(chǎn)高效及在困難條件下應(yīng)用的綜采設(shè)備，加強(qiáng)職工的培訓(xùn)，提高操作技術(shù)和管理水平。(12)采煤方法是一個發(fā)展著的系統(tǒng) 采煤工藝的改進(jìn)必將促進(jìn)回采巷道布置的改革，而巷道布置的改進(jìn)又能為充分發(fā)揮回采效能提供良好的條件。要用系統(tǒng)發(fā)展的觀點分析采煤方法的參數(shù)及其組合，發(fā)展采煤方法選擇及設(shè)計的優(yōu)化方法，把采煤方法的研究和完善提高到一個新水平。 (13)無人工作面采煤方法 無

15、人工作面采煤的含義是，工人不在采煤工作面內(nèi)采煤，而是在回采巷道或其他安全地點操縱和控制工作面的機(jī)械設(shè)備，完成采煤、裝運(yùn)煤、頂板管理等工序。 無人工作面采煤是世界煤炭科學(xué)技術(shù)開發(fā)研究的主要方向之一，具有安全好、效率高等顯著效果。因此，世界上各主要產(chǎn)煤國都十分重視發(fā)展這種技術(shù)。目前在國內(nèi)外，雖然在某些方面已取得了一定進(jìn)展，但由于礦井地質(zhì)、開采技術(shù)條件的復(fù)雜性，這一技術(shù)基本上仍處于試驗階段，還需要進(jìn)行大量的科學(xué)研究工作。 (13)無人工作面采煤方法 1、螺旋鉆機(jī)無人采煤 孔深3560m，鉆頭直徑小于煤厚 50100mm，孔間0.20.5m煤柱 適用：穩(wěn)定的薄或極薄煤層2、刨煤機(jī)無人工作面 氣垛支護(hù)

16、3 、綜合機(jī)械化采煤無人工作面螺旋鉆機(jī)無人采煤 是一種較為成熟的方法。它也在巷道中工作，利用螺旋鉆桿鉆人煤層采煤，并通過螺旋鉆桿將采落的煤裝運(yùn)出工作面。鉆桿每節(jié)長1.21.9 m，可以不斷接長或拆除，鉆孔深可達(dá)3560 m。鉆頭直徑一般小于煤厚50100 mm，一般適用于薄煤層或極薄煤層。目前國外已廣泛采用三軸螺旋鉆機(jī)采煤，采煤時鉆孔之間(最窄處)留有厚度不小于0.20.5 m的小煤柱以臨時支撐頂板.刨煤機(jī)采煤 動力裝置在巷道中，也為無人采煤創(chuàng)造了條件，煤層傾角小時，可帶刮斗運(yùn)煤，因而稱刮刨機(jī)。其頂板管理一般是采用刀柱法，用煤柱支撐頂板；為了提高采出率及避免工作面頻繁搬遷，也可以采用有支護(hù)的頂板管理，如設(shè)有可移動的氣垛支架。每排兩組相鄰的支架用鋼絲繩相連，鋼絲繩繞