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摘要:采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。该文介绍了采煤技术的发展、采煤工作的现状及目前采煤工作中存在的问题;对单一走向长壁采煤法,采煤工艺、倾斜长壁采煤法以及放顶煤采煤技术进行了论述;提出了采煤方法的选择原则以及具体措施。
关键词:采煤方法;综采;放顶煤
一、概述
中国是世界煤炭资源最丰富的国家之一,据不完全统计,我国煤炭探明储量在9000亿t以上,含煤面积55万余km2,而且煤种齐全,我国一次性能源消费结构中,煤炭占75%以上,从煤中可以提取200多种产品,因此煤炭工业发展的快慢,将直接关系到国计民生和我国的社会主义经济建设。新中国成立后,原煤产量飞速增长,到2005年原煤产量已达30多亿,居世界首位。近几年来,由于对采煤方法进行了改革,以及更新了一批现代化采煤设备,已使一大批煤矿跨入了现代化高产高效煤矿的行列。
二、各种开采方法特点及适用条件
(一)单一走向长壁采煤法采煤工艺
目前,我国长壁采煤工作面有炮采、普采和综采三种采煤工艺。
1.炮采
炮采即爆破采煤工艺,其特点是爆破落煤,爆破后人工装煤,机械化运煤,用单体支柱支护工作空间顶板。我国炮采工艺经历了三个主要发展阶段:建国初期,推行长壁采煤工艺,工作面采用拆移式刮板输送机运煤,木支柱支护顶板;20世纪60年代中期开始,采用能力较大,能整体前移的可弯曲刮板输送机运煤。用摩擦式金属支柱和铰接顶梁支护顶板,使工作面单产和效率有了较大提高;进入20世纪80年代,炮采工作面装备的技术手段更新速度加快,用防炮崩单体液压支柱代替了摩擦式金属支柱,工作空间得到有效控制,而且工作面输送机装上铲煤板和挡煤板,减轻工人的体力劳动。爆破采煤的工艺过程包括打眼、放炮和人工装煤、刮板输送机运煤、移输送机、人工支护和回柱放顶等主要工序。
2.普通机械化采煤工艺
普通机械化采煤工艺,简称“普采”,其特点是用采煤机械同时完成落煤和装煤工序,而运煤、顶板支护和采空区处理与炮采工艺基本相同。
普采面使用单滚筒和双滚筒两种采煤机工作方式。单滚筒采煤机的滚筒一般位于工作面下端头,这样可缩短工作面下缺口的长度,使货量不通过机体下方,装煤效果好。双滚筒采煤机解决了工作面两头做缺口的工作量,有利于工作面技术管理。采煤机有单向和双向两种割煤方式。双向割煤,往返进两刀。中厚煤层单滚筒采煤机常采用单向割煤,往返进一刀,它适合于采高在1.5m以下的薄煤层,滚筒直径接近采高、顶板较稳定,煤层粘顶性不强等条件。
3.综采
综采即综合机械化采煤工艺,即破、装、运、支、处五个主要生产工序全部实现机械化,因此,综采是目前我国最先进的采煤工艺。
(二)倾斜长壁采煤法
倾斜长壁采煤法与走向长壁采煤法相比,主要是采煤工作面及两巷的布置不同,并取消了采区上(下)山的巷道,倾斜长壁采煤法,在一定的地质开采技术条件下,技术效益比较显著。
1.矿压显现及支护特点:对于仰斜工作面,由于倾角的影响,顶板将产生向采空区方向的分力,在此分力作用下,顶板的悬臂岩层将向采空区方向移动,使顶板岩层产生拉力作用。
2.采煤工艺特点:仰斜开采时,水可以自动流向采空区,工作面无积水,劳动条件好,当煤层倾角<10°左右时,采煤机及输送机工作稳定性尚好,如倾角较大则截煤效果达不到理想状态。
3.适用条件:按目前的设备条件,倾斜长壁采煤法主要适用倾角在12°左右,目前矿井应用较少,对于倾斜和斜交断层较多的区域,能大致划分成较为规则分带的情况下,也可采用倾斜长壁采煤法或伪斜长壁采煤法。
(三)放顶煤采煤法
放顶煤采煤法的实质就是在厚煤层中,沿煤层底部布置一采高2~3m的长壁工作面,用常规方法进行回采,利用矿山压力的作用辅以人工松动方法,使支架上方顶煤破碎后由支架后方放出。放顶煤有许多的优点:比如降低成本,提高效率等,它主要适用于煤层厚度在6m以上,顶煤厚度过小易发生超前冒顶。顶煤破碎主要依靠顶板岩层的压力,其次是反复支撑作用。因此,煤的坚固性系数一般应小于3,且适用于倾角不太大的煤层。缺点是资源回收率低。
三、开采方法的选择
采煤方法的选择必须坚持安全、经济、回采率高的原则。采煤方法的选择在基于上述原则的基础上,应大力提高煤炭的回采率,根据具体煤层的条件以及它所适应的最合理的开采方法,减少资源浪费,减轻工人的体力劳动,加强环保。归纳起来有以下几点:
1.煤层比较理想。地质条件比较好的煤田中应大力提倡综采。
2.对于煤层比较理想,顶板破碎的情况可采用放顶煤开采技术。
3.对于煤层块段储量不大,地质条件复杂,工作面搬家次數较多的工作面易采用普通机械化采煤方法。如矿井进入后期开采,工作面搬家次数较多,基本采用普通机械化采煤方法。
4.对边角煤层块段,地质构造区域内的煤柱,在保证安全、回收资源的前提下只能采用炮采方式。
四、结束语
煤矿开采技术随着煤层赋存条件的不同而有很大的差异。我国煤层赋存条件多种多样,目前国有重点煤矿缓斜、倾斜和急斜煤层可采储量分别占86.3%,10.1%和3.6%;这些特点决定了我国采煤方法必然是多种多样的。
关键词:采煤方法;综采;放顶煤
一、概述
中国是世界煤炭资源最丰富的国家之一,据不完全统计,我国煤炭探明储量在9000亿t以上,含煤面积55万余km2,而且煤种齐全,我国一次性能源消费结构中,煤炭占75%以上,从煤中可以提取200多种产品,因此煤炭工业发展的快慢,将直接关系到国计民生和我国的社会主义经济建设。新中国成立后,原煤产量飞速增长,到2005年原煤产量已达30多亿,居世界首位。近几年来,由于对采煤方法进行了改革,以及更新了一批现代化采煤设备,已使一大批煤矿跨入了现代化高产高效煤矿的行列。
二、各种开采方法特点及适用条件
(一)单一走向长壁采煤法采煤工艺
目前,我国长壁采煤工作面有炮采、普采和综采三种采煤工艺。
1.炮采
炮采即爆破采煤工艺,其特点是爆破落煤,爆破后人工装煤,机械化运煤,用单体支柱支护工作空间顶板。我国炮采工艺经历了三个主要发展阶段:建国初期,推行长壁采煤工艺,工作面采用拆移式刮板输送机运煤,木支柱支护顶板;20世纪60年代中期开始,采用能力较大,能整体前移的可弯曲刮板输送机运煤。用摩擦式金属支柱和铰接顶梁支护顶板,使工作面单产和效率有了较大提高;进入20世纪80年代,炮采工作面装备的技术手段更新速度加快,用防炮崩单体液压支柱代替了摩擦式金属支柱,工作空间得到有效控制,而且工作面输送机装上铲煤板和挡煤板,减轻工人的体力劳动。爆破采煤的工艺过程包括打眼、放炮和人工装煤、刮板输送机运煤、移输送机、人工支护和回柱放顶等主要工序。
2.普通机械化采煤工艺
普通机械化采煤工艺,简称“普采”,其特点是用采煤机械同时完成落煤和装煤工序,而运煤、顶板支护和采空区处理与炮采工艺基本相同。
普采面使用单滚筒和双滚筒两种采煤机工作方式。单滚筒采煤机的滚筒一般位于工作面下端头,这样可缩短工作面下缺口的长度,使货量不通过机体下方,装煤效果好。双滚筒采煤机解决了工作面两头做缺口的工作量,有利于工作面技术管理。采煤机有单向和双向两种割煤方式。双向割煤,往返进两刀。中厚煤层单滚筒采煤机常采用单向割煤,往返进一刀,它适合于采高在1.5m以下的薄煤层,滚筒直径接近采高、顶板较稳定,煤层粘顶性不强等条件。
3.综采
综采即综合机械化采煤工艺,即破、装、运、支、处五个主要生产工序全部实现机械化,因此,综采是目前我国最先进的采煤工艺。
(二)倾斜长壁采煤法
倾斜长壁采煤法与走向长壁采煤法相比,主要是采煤工作面及两巷的布置不同,并取消了采区上(下)山的巷道,倾斜长壁采煤法,在一定的地质开采技术条件下,技术效益比较显著。
1.矿压显现及支护特点:对于仰斜工作面,由于倾角的影响,顶板将产生向采空区方向的分力,在此分力作用下,顶板的悬臂岩层将向采空区方向移动,使顶板岩层产生拉力作用。
2.采煤工艺特点:仰斜开采时,水可以自动流向采空区,工作面无积水,劳动条件好,当煤层倾角<10°左右时,采煤机及输送机工作稳定性尚好,如倾角较大则截煤效果达不到理想状态。
3.适用条件:按目前的设备条件,倾斜长壁采煤法主要适用倾角在12°左右,目前矿井应用较少,对于倾斜和斜交断层较多的区域,能大致划分成较为规则分带的情况下,也可采用倾斜长壁采煤法或伪斜长壁采煤法。
(三)放顶煤采煤法
放顶煤采煤法的实质就是在厚煤层中,沿煤层底部布置一采高2~3m的长壁工作面,用常规方法进行回采,利用矿山压力的作用辅以人工松动方法,使支架上方顶煤破碎后由支架后方放出。放顶煤有许多的优点:比如降低成本,提高效率等,它主要适用于煤层厚度在6m以上,顶煤厚度过小易发生超前冒顶。顶煤破碎主要依靠顶板岩层的压力,其次是反复支撑作用。因此,煤的坚固性系数一般应小于3,且适用于倾角不太大的煤层。缺点是资源回收率低。
三、开采方法的选择
采煤方法的选择必须坚持安全、经济、回采率高的原则。采煤方法的选择在基于上述原则的基础上,应大力提高煤炭的回采率,根据具体煤层的条件以及它所适应的最合理的开采方法,减少资源浪费,减轻工人的体力劳动,加强环保。归纳起来有以下几点:
1.煤层比较理想。地质条件比较好的煤田中应大力提倡综采。
2.对于煤层比较理想,顶板破碎的情况可采用放顶煤开采技术。
3.对于煤层块段储量不大,地质条件复杂,工作面搬家次數较多的工作面易采用普通机械化采煤方法。如矿井进入后期开采,工作面搬家次数较多,基本采用普通机械化采煤方法。
4.对边角煤层块段,地质构造区域内的煤柱,在保证安全、回收资源的前提下只能采用炮采方式。
四、结束语
煤矿开采技术随着煤层赋存条件的不同而有很大的差异。我国煤层赋存条件多种多样,目前国有重点煤矿缓斜、倾斜和急斜煤层可采储量分别占86.3%,10.1%和3.6%;这些特点决定了我国采煤方法必然是多种多样的。