任務2 安全高效一次采全高綜采技術

1任務2

安全高效一次采

全高綜采技術內容提要安全高效礦井的含義安全高效礦井的主要特點大柳塔礦建設高產高效礦井的實踐與經(jīng)驗三一二一高產高效礦井的含義高產高效礦井就是在一定時期內，礦井產量和效率等主要技術經(jīng)濟指標明顯高于同類礦井平均水平的礦井。高產高效礦井的基本概念，可歸納為“三高、四好”。“三高”即單產水平高，勞動效率高，資源回收率高；“四好”即經(jīng)濟效益好，安全狀況好，勞動條件好，環(huán)境治理好?！案弋a”的含義主要指提高礦井、采區(qū)、工作面的單產和單進?！案咝А钡暮x應概括為提高勞動效率、提高資源回收率、提高經(jīng)濟效益。

建設高產高效礦井是通過提高采掘機械化水平和礦井綜合生產能力，簡化生產環(huán)節(jié)，達到提高單產、提高工效、提高經(jīng)濟效益的目的。二、安全高效礦井的主要特點

礦井井型大型化（≧3-5Mt/a)1開拓布置單一化（一水平一層煤、一井一面）2煤炭生產集中化（面長推進長度長、大斷面多巷式）3設備選型配套合理化（采運支成套配置）4巷道掘進聯(lián)合機組化（掘錨聯(lián)合機組）5通風系統(tǒng)簡單實用化(風量大,阻力低）62005年全國有3個綜采隊年產量超過千萬噸。這3個綜采隊及產量分別為：神華集團神東煤炭分公司哈拉溝煤礦綜采隊1064萬噸（百人千萬噸）、上灣煤礦綜采隊1048萬噸、補連塔煤礦綜采一隊1000萬噸。同煤大唐塔山煤礦公司綜采一隊2009年全年生產煤炭1000多萬噸；2009年寧夏神寧集團羊場灣煤礦綜采一隊年產煤1028萬噸。截止2013年我國已經(jīng)建成千萬噸級煤礦53處，產量7.3億噸。

一般來說國內綜采工作面長度在150~250米。1995年美國綜采工作面長度達335m，平均246m，大于300m占13.89%。神華神東煤炭集團相繼創(chuàng)新了第一個300米、360米、400米加長工作面；首創(chuàng)了世界上第一個5.5米、6.3米、7米大采高重型工作面和中厚偏薄煤層自動化工作面。綜采采區(qū)單面布置，其走向長度一般不小于1000m；當雙面布置時，一般不小于2000m。神華寧煤集團羊場灣煤礦綜采工作面走向長度設計為3553m。美國和澳大利亞采區(qū)走向長度可達

6000~8000m。多巷式布置工作面運輸平巷和回風平巷采用大斷面多巷式布置，一般為雙巷或三巷，主要是滿足通風和輔助運輸?shù)男枰＿€有采用四巷或五巷布置。綜采面下側雙巷布置四條平巷布置我國工作面設備選型配套三種：全套國產設備裝備的高產工作面占90.3％。部分引進設備和部分國產設備裝備的工作面。引進的大功率、高可靠性的電牽引采煤機、重型刮板輸送機、轉載機、破碎機及長距離大運量帶式輸送機等設備和電液控制液壓支架裝備的工作面。

世界最大功率、國產一次采全高綜采設備在同煤集團晉華宮礦工作面2011年投入生產（工作面走向長1700米，煤層厚度5.3至6.5米，傾角為1度～10度，可采儲量178萬噸）,標志著我國大采高開采煤炭的能力走在了世界前列。采煤機由上海創(chuàng)力礦山設備公司制造，功率為2760千瓦，采高范圍在3.5-6.5米，具有大功率、高可靠性、智能化、電牽引的特點，技術參數(shù)先進，國際化配置，可實現(xiàn)可視化開采。液壓支架由山西平陽重工機械公司制造，最低支撐高度2.8米，最高支撐高度6米，初撐力10128KN，支架單個阻力13000KN，重達46t。配套的刮板輸送機、輪式破碎機、順槽用轉載機均由山西忻州通用機械公司生產，具有良好的安全性和可靠性。部分安全高效礦井綜采設備配套實例特點

編號煤礦工作面條件特點設備特點效益特點綜合特點1邢臺東龐礦2703傾角最大37°，采高最大4.8m，來壓明顯，頂板較穩(wěn)定BY3600-25/50型掩護式支架，MXA-300/4.5型，采高2.3～4.45m，SGZC-764/320型刮板輸送機。1995年產量170.1萬t，最高產月產量24.515萬t，最高工效135.44t/工國產最高的掩護式大采高支架配套設備2神東大柳塔礦201煤層傾角＜3°，厚4.28m，周期來壓明顯，對生產有一定影響，有兩條斷距1.8～5.3m的正斷層，工作面條帶式布置用德國產的WS1.7型掩護式液壓支架，美國久益產6LS-03型雙滾筒電牽引采煤機，英國產LX(2A)-2000/1000重型刮板輸送機1996年3月產量達17.37萬t，平均日產10217t，最高班產11869t，工作面效率170t/工采煤機與液壓支架可以聯(lián)動3開灤錢家營礦1324E煤層平均厚度2.67m，煤層硬度f≤4，煤層平均傾角7°，有兩條斷層，工作面內裂隙發(fā)育，局部頂板破碎。MG200/500-AWD采煤機，ZY3600-11/28液壓支架，SGZ-730/400型刮板輸送機平均日產2890t，最高日產3586t，最高月產90012t。4神東上灣煤礦51103近水平煤層，傾角1～3°，頂?shù)装宸€(wěn)定，采高5.4米。德國艾柯夫公司SL-500雙滾筒采煤機。刮板輸送機、轉載機、破碎機由美國JOY公司生產，采用德國DBT公司制造的雙柱掩護式支架。上灣礦用上述設備，創(chuàng)下日產4.6萬t、年產1075萬t原煤的世界記錄。綜采工作面設備配套原則

采煤機、刮板輸送機和液壓支架之間橫斷面配套尺寸要合適，從頂板控制角度出發(fā)，支架前柱到煤壁的無立柱空間寬度越小越好。從頂板控制考慮，端面距值越小越好，但由于沿工作面推進方向底板起伏不平，輸送機發(fā)生偏斜會導致采煤機滾筒截到頂梁，故需留一定的端面距。一般端面距為200～400mm，煤層薄取小值，煤層厚取大值。綜采工作面“三機”性能應相互匹配：輸送機的生產能力應大于采煤機的生產能力，液壓支架的移架速度應大于采煤機的工作速度。工作面轉載機和平巷帶式輸送機與刮板輸送機的配套指的是運輸能力上的配套，其原則是由里（工作面）向外（平巷）的運輸設備能力后者大于前者。如美國?？说V安全高效綜采工作面用德國布朗公司HR280型刮板輸送機，槽寬1000mm，鏈速1.45m/s，運輸能力3000t/h；轉載機溜槽寬1200mm，鏈速1.79m/s，運輸能力3500t/h；平巷用美國FMC公司產可伸縮帶式輸送機，吊掛式帶式輸送機帶寬1524mm，運輸能力4000t/h。

綜采工作面各單機設備的大修周期應該相互接近，以便充分發(fā)揮綜采設備的整體效能。

巷道掘進聯(lián)合機組化

綜采工作面的推進速度很快，平均推進速度一般為10～20m/d，這就要求平巷的掘進速度為30～50m/d，甚至60～100m/d（按雙巷制計算），這樣高的掘進速度，部分斷面掘進機已難以達到。因此，美國和澳大利亞的礦井全部使用連續(xù)采煤機或掘錨聯(lián)合機組開掘工作面平巷。

我國和其他產煤國

家也正在推廣使用

上述兩種機型開掘

工作面平巷。連續(xù)采煤機動畫模擬視頻掘錨聯(lián)合機組發(fā)展掘錨聯(lián)合機組，實現(xiàn)“掘支錨一體化”平行作業(yè)，將是加快煤巷錨桿支護單進速度的必要手段。三.大柳塔礦建設高產高效礦井的實踐與經(jīng)驗

神華神東煤炭集團立足世界前沿水平，創(chuàng)新采煤技術，形成了千萬噸礦井的核心技術體系。先后建成了全國第一個年產1000萬噸、1200萬噸和1400萬噸綜采隊、第一個年產1500萬噸、2000萬噸和2500萬噸的礦井；相繼創(chuàng)新了第一個300米、360米、400米加長工作面；首創(chuàng)了世界上第一個5.5米、6.3米、7米大采高重型工作面和中厚偏薄煤層自動化工作面。大柳塔礦高產高效礦井建設的做法與經(jīng)驗

充分利用煤層賦存條件，優(yōu)化礦井和采區(qū)設計，為高產高效礦井建設提供自然優(yōu)勢一、大柳塔煤礦井田構造簡單，煤層傾角平緩，賦存穩(wěn)定，埋藏淺，易開采，頂板中等穩(wěn)定，適合全部垮落法管理頂板，瓦斯含量低，安全條件理想，適合機械化長壁式大強度開采.有3層可采煤層，平均厚度4～6m，屬低灰、低硫、低磷、中高發(fā)熱量的環(huán)保型綠色煤炭.大柳塔礦高產高效礦井建設的做法與經(jīng)驗

采用平硐開拓方式1充分利用了煤層賦存穩(wěn)定，開采條件好的優(yōu)勢，采用平硐開拓，盤區(qū)式布置，沿煤層布置大巷，沿大巷兩側直接布置條帶工作面，開拓方式簡單，工程量少，建井速度快，周期短，投資少，見效快。

帶式輸送機大巷與井筒直接相連，井筒在煤層露頭開拓時，就與帶式輸送機大巷合二為一，實現(xiàn)了帶式輸送機一條龍連續(xù)運輸，大大提高了礦井的提升能力。

開拓系統(tǒng)由4條平巷組成，一條帶式輸送機大巷，兩條輔助運輸平巷，一條總回風巷。礦井采用抽出式通風，走向長壁后退式采煤法。

基本做到當年投產、當年達產、當年建成高產高效礦井，如淮南張集、永城陳四樓、黃陵一礦、銅川玉華等礦井都屬于這一模式。大柳塔礦高產高效礦井建設的做法與經(jīng)驗

優(yōu)化工作面設計,回采工作面沿大巷條帶式布置2工作面采用多巷布置三巷布置1—鄰近工作面巷道；2—運料巷道；3—備用巷道；4—運煤巷道1—回風平巷；2—采空區(qū)；3—工作面；4—風障；5—永久性風墻；6—運輸軌道；7—帶式輸送機；8—進風平巷

四巷布置運煤能力大,同時多平巷方便人員通行和工作面設備及材料運輸。

進風容易，單巷風阻低且能保證工作面有足夠的風量，特別當煤層瓦斯涌出量較大，工作面后退推進速度很快時能防止瓦斯聚集。當主通道因事故被封死時，多平巷可提供備用脫險通道，其余平巷仍能提供足夠風量，以保證工作面正常生產。123多巷布置優(yōu)點回采工作面沿大巷條帶式布置，省去了盤區(qū)巷道，減少了通風、運輸、供排水、供電等系統(tǒng)工程，更便于管理。同時增加了礦井的開拓煤量和準備煤量，緩減了生產接續(xù)的緊張。這種布置減少了盤區(qū)煤柱，提高了煤炭回收率，簡化了環(huán)節(jié)，不論是煤炭運輸、輔助運輸、無軌膠輪車輔助運輸，材料、設備與人員可以不經(jīng)任何轉載環(huán)節(jié)，一直運送到采掘工作面。大柳塔礦高產高效礦井建設的做法與經(jīng)驗

工作面設計打破傳統(tǒng)設計規(guī)范，實現(xiàn)與國際水平的接軌，改革巷道布置，加大采區(qū)幾何尺寸，增加采區(qū)儲量，保證高產高效礦井建設的進行。優(yōu)化工作面設計尺寸3工作面長度設計為220～250m，平均235m，大大增加工作面快速截割時間。

工作面走向長度為2000～5000m，平均3500m，可減少工作面搬家次數(shù)。美國長壁工作面長度絕大部分在200～300m之間，根據(jù)我國煤礦近幾年綜采面統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國綜采面長度最佳值為150～250m之間。

巷道全部推廣應用錨桿支護

4根據(jù)煤層穩(wěn)定、埋藏淺，堅硬而韌性大的特點，巷道全部采用錨桿支護，錨桿支護率達到100%。采用樹脂錨桿支護，具有預張力和錨固力強的特點，改善了巷道支護狀況，促進和保證了安全生產，節(jié)省了人力、物力，提高了工效。

生產高度集中，優(yōu)化合理格局

5礦井生產模式為“一礦兩井兩面”，生產布局為“一綜兩連”，即分別在大柳塔井和活雞兔井各布置一個高產高效綜采工作面，一個綜采工作面配置兩個連續(xù)采煤機掘進工作面，生產環(huán)節(jié)少，系統(tǒng)簡單，單產單進高，勞動效率高，綜采面每班7～10人，月產量最高超過90萬t。

實現(xiàn)了“采掘工作面生產集中化，機電一體化，掘、支、運系統(tǒng)化，主要運輸系統(tǒng)膠帶化，輔助運輸無軌膠輪化，井巷支護錨噴化，安全生產監(jiān)測自動化，現(xiàn)代化程度達到國內一流水平。

二、安全高效綜采設備配套技術應用1.優(yōu)化設備配套，提高工作面的整體生產能力

6LS-5型電牽引雙滾筒采煤機

截割高度2.2～4.4m截深0.85m

大功率大運量高強度重型化堅固耐用

集中控制聯(lián)動

大運量長距離高強度軟啟動帶式輸送機

帶寬1.4m帶速4m/s小時能力2500t

高阻力整體頂梁兩柱掩護式

支護高度2.2～4.3m工作阻力7625kN支護強度0.951Mpa

采煤機刮板輸送機運輸巷輸送機

液壓支架

美國JOY公司

美國朗艾道公司和澳大利亞ACE公司生產

6LS-5型電牽引雙滾筒采煤機由于礦井主要巷道布置在煤層中，進口連續(xù)采煤機組（采煤機、梭車、運煤車、錨桿機、破碎機、鏟車）機動靈活、自掘自采效率高，安全性好，回采率高，產量大，雙巷掘進能最大限度地發(fā)揮效率，月平均進尺2000m以上，最高超過3200m，從根本上改變了采掘失調現(xiàn)象。使用錨桿機打眼，2個人可以同時打4個眼，從打眼到錨固僅用2～3min，效率在每人每班90～140根，空頂時間短，勞動強度低，效率高，錨桿機都配備了可靠的臨時支護系統(tǒng)，保證人身安全，干式打眼，采用吸塵裝置，為保證綜采工作面快速推進創(chuàng)造了條件。進口連續(xù)采煤機組的成功應用2連續(xù)采煤機組連續(xù)采煤機組輔助運輸采用世界上最先進的無軌膠輪車，井下巷道采用支架搬運車、多功能車、客貨兩用車及人車輸送設備、材料和人員，機動靈活，操作簡易，裝卸方便，效率高，成本低，快捷、安全。工人上下班乘坐無軌膠輪車僅需10～30min直接到達采掘工作面，節(jié)省時間和體力，且安全可靠。輔助運輸膠輪化確保了生產準備優(yōu)質高效

3無軌膠輪車井下主運輸系統(tǒng)采用澳大利亞ACE公司的長距離、大運量帶式輸送機，單點多電機，CST軟啟動，采用PLC控制，保護齊全，保證了運輸?shù)目煽啃?。膠帶寬1.6m，帶速4m/s,最大運輸能力3000t/h,礦井主帶式輸送機全長4620m，實現(xiàn)了操作集中化，管理信息化，保障了運輸?shù)目煽啃浴?/p>

帶式輸送機確保了煤炭運輸連續(xù)化

4三、科技創(chuàng)新為高產高效礦井建設提供技術力量采用國際上最先進的“輔助多通道”快速搬家新工藝

1創(chuàng)造了“

輔助多通道”，配以高強度復合塑料網(wǎng)護頂和鋪底固化道路，全套引進大功率、安全性能好的支架搬運車、多功能車等特種車輛搬家倒面新工藝。從舊工作面采通，掛網(wǎng)，6000t重型綜采設備的回撤、搬遷到新工作面的設備安裝、調試并達到試生產條件僅需要10天左右時間，最快是7天，真正實現(xiàn)了快速、安全、優(yōu)質、高效。

支架搬動車澳大利亞工創(chuàng)集團生