長(zhǎng)壁綜采與連續(xù)采煤機(jī)短壁機(jī)械化開(kāi)采

1、長(zhǎng)壁綜采與短壁機(jī)械化采煤采煤方法通常按采煤工藝、礦壓控制的特點(diǎn)，將采煤方法分為壁式體系和柱 式體系。壁式體系采煤方法又稱(chēng)長(zhǎng)壁體系采煤法、柱式體系采煤方法稱(chēng)為短壁體 系采煤法。以長(zhǎng)工作面采煤為主要標(biāo)志的長(zhǎng)壁體系采煤法一般特點(diǎn)如下：采煤工作面長(zhǎng)度較長(zhǎng)，通常在80-250m，最長(zhǎng)達(dá)300m以上；隨著采煤工作面推進(jìn)，頂板暴露面積增大，礦山壓力明顯較為強(qiáng)烈；采煤工作面可分別用爆破、滾筒式采煤機(jī)或刨煤機(jī)破、裝煤，用與采煤工 作面相平行鋪設(shè)的刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，用支架支護(hù)工作空間，用放頂垮落法或充填 法處理采空區(qū)；在采煤工作面兩端，一般至少各有一條回采巷道，構(gòu)成完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。設(shè)備較多，適用于較大面積井田的開(kāi)采

2、，搬家、倒面需要較長(zhǎng)時(shí)間。邊角 煤無(wú)法回收。壁式體系采煤方法按所采煤層傾角，分為緩斜、傾斜煤層采煤法和急斜煤層 采煤法；按煤層厚度，可分為薄煤層采煤法、中厚煤層采煤法和厚煤層采煤法。按采用的采煤工藝不同，可分為爆破采煤法、普通機(jī)械化采煤法和綜合機(jī)械 化采煤法。按采煤工作面布置及推進(jìn)方向的不同，可分為走向長(zhǎng)壁采煤法和傾斜 長(zhǎng)壁采煤法。按是否煤層全厚進(jìn)行一次開(kāi)采，可分為整層采煤法和分層采煤法。柱式體系采煤方法以房柱間隔進(jìn)行采煤為主要標(biāo)志。一般特點(diǎn)如下：在煤層內(nèi)布置一系列寬為5-7m的煤房，采煤房時(shí)形成窄工作面成組向前 推進(jìn)。房與房之間留設(shè)煤柱，煤柱寬數(shù)米至二三十米不等，每隔一定距離用聯(lián)絡(luò) 巷貫通，

3、構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)，并形成條狀或塊狀煤柱，支撐頂板；采房時(shí)礦山壓力顯現(xiàn)較和緩，用錨桿支護(hù)工作空間，支護(hù)較簡(jiǎn)單；采煤用爆破或連續(xù)采煤機(jī)配套設(shè)備。采煤在一組房?jī)?nèi)交替作業(yè)；采掘合一，掘進(jìn)準(zhǔn)備也是采煤過(guò)程，回收房間煤柱時(shí)，也使用同一種類(lèi)型 的采煤配套設(shè)備。傳統(tǒng)的柱式體系采煤法類(lèi)型較多，有巷柱式、高落式，早期應(yīng)用較多，近年 來(lái)僅限于特殊條件下使用。由于生產(chǎn)系統(tǒng)及安全性等方面存在一定問(wèn)題，統(tǒng)稱(chēng)為 非正規(guī)采煤法。采煤工藝是發(fā)展采煤方法的最活躍因素，采煤工藝的改革，要求回采巷道隨 之作相應(yīng)變化，以保證安全及生產(chǎn)能力得以充分發(fā)揮，而回采巷道的改革，又將 進(jìn)一步推進(jìn)采煤工藝的發(fā)展。正是在這種相互推動(dòng)過(guò)程中，采煤方法得到

4、不斷的 完善、發(fā)展和創(chuàng)新。中國(guó)、俄羅斯、烏克蘭、波蘭等國(guó)廣泛采用壁式體系采煤方法，其產(chǎn)量均占 其地下開(kāi)采產(chǎn)量的90%以上。美國(guó)、澳大利亞、印度、南非等國(guó)廣泛采用柱式體系采煤方法。近年來(lái)，美 國(guó)、澳大利亞開(kāi)始發(fā)展壁式體系長(zhǎng)壁綜采采煤方法，但由于中小型礦井占相當(dāng)比 重及為了保護(hù)地面設(shè)施，目前安全、高效短壁機(jī)械化開(kāi)采體系產(chǎn)量比重仍約占 50%左右。壁式體系采煤方法可廣泛用于不同厚度、傾角、圍巖條件煤層，并為發(fā)展綜 合機(jī)械化采煤創(chuàng)造了有利條件，采煤連續(xù)性強(qiáng)，安全條件好，采出率高。近年來(lái)， 在煤層賦存條件較好的礦井，發(fā)展應(yīng)用了大功率、高強(qiáng)度的綜采設(shè)備，單產(chǎn)、效 率進(jìn)一步大幅提高，在產(chǎn)煤先進(jìn)國(guó)家及中國(guó)一些

5、高產(chǎn)、高效現(xiàn)代化礦井，一個(gè)綜 采面日產(chǎn)高達(dá)3-4萬(wàn)噸。高產(chǎn)高效采煤工作面要實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，快速掘進(jìn)，煤流 運(yùn)輸系統(tǒng)必須有足夠大的運(yùn)輸能力，并保證其運(yùn)轉(zhuǎn)的連續(xù)通暢。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代化煤 礦的生產(chǎn)實(shí)踐證明，只有實(shí)現(xiàn)礦井煤流運(yùn)輸?shù)娜到y(tǒng)大型輸送化，實(shí)現(xiàn)不間斷不 停頓的連續(xù)運(yùn)輸，才能達(dá)到高產(chǎn)高效的目的。經(jīng)過(guò)不斷研究與改進(jìn)，國(guó)際上（尤其在美國(guó)、南非等）發(fā)展成熟了新一代的 安全、高效的柱式體系采煤方法，其稱(chēng)為安全、高效短壁機(jī)械化開(kāi)采體系。其特 點(diǎn)為：采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸和支護(hù)均實(shí)現(xiàn)了高度機(jī)械化，其生產(chǎn)系統(tǒng)成熟、穩(wěn)定、 安全。實(shí)踐證明短壁開(kāi)采技術(shù)具有采掘合一、機(jī)動(dòng)靈活、設(shè)備投資少、適用范圍 廣等特點(diǎn)，是解決煤礦殘采區(qū)采

6、煤，回收邊角煤，適合不規(guī)則塊段開(kāi)采、解決“三 下”開(kāi)采等方面均成為提高礦井綜合效益不可缺少的技術(shù)與裝備。高產(chǎn)高效長(zhǎng)壁式采煤工作面由于產(chǎn)量大，通風(fēng)量也大，運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷勢(shì)必 采取雙巷或三巷制，為了保證綜采工作面的正常接續(xù)，對(duì)工作面運(yùn)輸和回風(fēng)巷的 快速掘進(jìn)提出了較高的要求。日產(chǎn)2萬(wàn)噸則要求掘進(jìn)速度為60-100m/d（雙巷制）。 這樣的速度，部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)是很難達(dá)到的，必須選用其他的掘進(jìn)設(shè)備。另外， 隨著長(zhǎng)壁工作面走向的不斷延長(zhǎng)，長(zhǎng)壁回采設(shè)備無(wú)法回收的不規(guī)則塊段也大量的 增加。以上兩方面的需求就為應(yīng)用以連續(xù)采煤機(jī)為龍頭的安全、高效短壁采煤工 藝提供了條件。世界先進(jìn)產(chǎn)煤國(guó)家正在推行連續(xù)采煤機(jī)和電牽引

7、采煤機(jī)聯(lián)合開(kāi)采模式，在開(kāi) 采方法上實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壁與短壁聯(lián)合，掘進(jìn)與回采統(tǒng)一。使用連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)煤巷，同 時(shí)進(jìn)行短壁式采煤，然后布置長(zhǎng)壁回采工作面，以電牽引滾筒采煤機(jī)采煤，消除 了采煤與準(zhǔn)備的界限，掘進(jìn)同時(shí)出煤，增大了礦井產(chǎn)量，提高了效益。在長(zhǎng)壁回 采設(shè)備無(wú)法回收的不規(guī)則塊段、“三下”等區(qū)域使用短壁式開(kāi)采，充分發(fā)揮了安 全、高效短壁機(jī)械化開(kāi)采的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)代高產(chǎn)、高效、安全的采煤工藝使長(zhǎng)壁與短 壁采煤成為相輔相成、互為補(bǔ)充的關(guān)系。我國(guó)有各類(lèi)煤礦2.5萬(wàn)個(gè)，中小煤礦2萬(wàn)多個(gè)。這些中小煤礦生產(chǎn)規(guī)模小， 集中度低，煤礦的回采率平均不到15%，安全問(wèn)題嚴(yán)重，死亡率居高不下，采煤 方法落后，采掘機(jī)械程度低。隨著我國(guó)

8、煤礦安全和開(kāi)采工藝要求的提升，中小煤 礦必須進(jìn)行技術(shù)改造達(dá)到新的監(jiān)管要求，其關(guān)鍵是采煤方法的改革。安全、高效 短壁機(jī)械化開(kāi)采體系采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸和支護(hù)均實(shí)現(xiàn)了高度機(jī)械化，其生產(chǎn)系統(tǒng) 成熟、穩(wěn)定、安全。具有機(jī)動(dòng)靈活、設(shè)備投資少、適用范圍廣等特點(diǎn)。其完全適 用中小煤礦的升級(jí)改造，改造后在條件良好的礦井，產(chǎn)量可以達(dá)到100t/a以上。 這樣既解決了中小礦井的安全隱患，又把煤礦回采率提高到了 70%左右。實(shí)現(xiàn)了 中小煤礦的安全、高效、集約化的生產(chǎn)。短壁開(kāi)采工藝：按運(yùn)煤方式的不同，采煤工藝大致可分為兩類(lèi)：一種是間斷式運(yùn)輸方式，工 作面配置為連續(xù)采煤機(jī)、運(yùn)煤車(chē)或梭車(chē)、給料破碎機(jī)、錨桿鉆車(chē)、鏟車(chē)、履帶行 走

9、液壓支架及膠帶輸送機(jī)；另一種是連續(xù)運(yùn)輸方式，工作面配置為連續(xù)采煤機(jī)、 錨桿鉆車(chē)、連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)、鏟車(chē)、履帶行走液壓支架及膠帶輸送機(jī)。一、破煤、落煤和裝煤在以連續(xù)采煤機(jī)為龍頭的短壁開(kāi)采工藝中。破煤、落煤和裝煤都由連續(xù)采煤 機(jī)來(lái)完成，連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)過(guò)程可分為“切槽”和“采垛”兩個(gè)工序如圖1所示， 其割煤工藝流程如下圖2所示。裝煤是利用連續(xù)采煤機(jī)的裝載機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸機(jī)構(gòu)將 破落下來(lái)的煤完成裝煤工序。連續(xù)采煤機(jī)上設(shè)有裝載機(jī)構(gòu)（裝煤鏟板和圓盤(pán)耙桿 裝載機(jī)構(gòu)）和中部輸送機(jī)。連續(xù)采煤機(jī)割煤時(shí)，煤炭落在裝煤鏟板上，同時(shí)圓盤(pán)耙桿連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將煤炭裝入中部運(yùn)輸機(jī)，運(yùn)輸機(jī)再將煤裝入后面等待的梭車(chē)或連 續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)上。巷道寬度

10、巷道寬度圖2連續(xù)采煤機(jī)割煤工藝流程圖二、運(yùn)煤運(yùn)輸設(shè)備主要有三類(lèi)：1、運(yùn)煤車(chē)，2、梭車(chē)，3、連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)。三、支護(hù)利用錨桿鉆車(chē)實(shí)現(xiàn)巷道錨桿支護(hù)作業(yè)中的打眼、裝藥、緊固全部工 藝，其順序?yàn)椋憾ㄎ?、鉆眼、裝藥卷、上錨桿、緊螺母。四、清理浮煤工序及具體要求：掘進(jìn)完成一個(gè)循環(huán)后連續(xù)采煤機(jī)退出剛剛所掘進(jìn)的巷道，降下鏟板，用連續(xù) 采煤機(jī)先將巷道內(nèi)的浮煤進(jìn)行初步清理，然后，將梭車(chē)、連續(xù)采煤機(jī)退后，用鏟 車(chē)清理給料機(jī)前全工作面后區(qū)段的浮煤，待支護(hù)完成后，做好下一工序的準(zhǔn)備工 作。短壁開(kāi)采優(yōu)勢(shì)：連續(xù)采煤機(jī)短壁機(jī)械化開(kāi)采與炮采相比：1）工作面全部機(jī)械化的應(yīng)用使得煤炭回采率提高。在我國(guó)炮采房柱式開(kāi)采采 區(qū)回采率約30%40%，而使用連續(xù)采煤機(jī)機(jī)器配套設(shè)備機(jī)型旺格維利采煤 法開(kāi)采其采區(qū)回采率可達(dá)到70%以上。2）大大提高了勞動(dòng)效率，極大減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，井上下人員少，易于管 理。3）工作面環(huán)境好，機(jī)械化程度的提高使得工作安全程度大大提高，減少了事 故的發(fā)生。連續(xù)采煤機(jī)短壁機(jī)械化開(kāi)采與綜采相比：1）設(shè)備投資少。一般一套短壁設(shè)備的價(jià)格為長(zhǎng)壁綜采的1/51/6（均按進(jìn)口設(shè) 備比較），而其單產(chǎn)為一般綜采設(shè)備的1/21/3左右。2）采掘合一。連續(xù)采煤機(jī)及其配套設(shè)備的應(yīng)用其煤巷掘進(jìn)速度是一般懸臂式掘 進(jìn)機(jī)的34倍，完成煤層采準(zhǔn)巷道的快速掘進(jìn)認(rèn)為。該套設(shè)備還作可為中小 煤礦回采煤炭的設(shè)備同時(shí)