長壁綜采與連續(xù)采煤機短壁機械化開采

1、長壁綜采與短壁機械化采煤采煤方法通常按采煤工藝、礦壓控制的特點，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長壁體系采煤法、柱式體系采煤方法稱為短壁體 系采煤法。以長工作面采煤為主要標(biāo)志的長壁體系采煤法一般特點如下：采煤工作面長度較長，通常在80-250m，最長達300m以上；隨著采煤工作面推進，頂板暴露面積增大，礦山壓力明顯較為強烈；采煤工作面可分別用爆破、滾筒式采煤機或刨煤機破、裝煤，用與采煤工 作面相平行鋪設(shè)的刮板輸送機運煤，用支架支護工作空間，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采

2、，搬家、倒面需要較長時間。邊角 煤無法回收。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、普通機械化采煤法和綜合機械 化采煤法。按采煤工作面布置及推進方向的不同，可分為走向長壁采煤法和傾斜 長壁采煤法。按是否煤層全厚進行一次開采，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行采煤為主要標(biāo)志。一般特點如下：在煤層內(nèi)布置一系列寬為5-7m的煤房，采煤房時形成窄工作面成組向前 推進。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；采房時礦山壓力顯現(xiàn)較和緩，用錨桿支護工作空間，支護較簡單；采煤用爆破或連續(xù)采煤機配套設(shè)備。采煤在一組房內(nèi)交替作業(yè)；采掘合一，掘進準(zhǔn)備也是采煤過程，回收房間煤柱時，也使用同一種類型 的采煤配套設(shè)備。傳統(tǒng)的柱式體系采煤法類型較多，有巷柱式、高落式，早期應(yīng)用較多，近年 來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題，統(tǒng)稱為 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 進一步推進采煤工藝的發(fā)展。正是在這種相互推動過程中，采煤方法得到

4、不斷的 完善、發(fā)展和創(chuàng)新。中國、俄羅斯、烏克蘭、波蘭等國廣泛采用壁式體系采煤方法，其產(chǎn)量均占 其地下開采產(chǎn)量的90%以上。美國、澳大利亞、印度、南非等國廣泛采用柱式體系采煤方法。近年來，美 國、澳大利亞開始發(fā)展壁式體系長壁綜采采煤方法，但由于中小型礦井占相當(dāng)比 重及為了保護地面設(shè)施，目前安全、高效短壁機械化開采體系產(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 合機械化采煤創(chuàng)造了有利條件，采煤連續(xù)性強，安全條件好，采出率高。近年來， 在煤層賦存條件較好的礦井，發(fā)展應(yīng)用了大功率、高強度的綜采設(shè)備，單產(chǎn)、效 率進一步大幅提高，在產(chǎn)煤先進國家及中國一些

5、高產(chǎn)、高效現(xiàn)代化礦井，一個綜 采面日產(chǎn)高達3-4萬噸。高產(chǎn)高效采煤工作面要實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，快速掘進，煤流 運輸系統(tǒng)必須有足夠大的運輸能力，并保證其運轉(zhuǎn)的連續(xù)通暢。國內(nèi)外現(xiàn)代化煤 礦的生產(chǎn)實踐證明，只有實現(xiàn)礦井煤流運輸?shù)娜到y(tǒng)大型輸送化，實現(xiàn)不間斷不 停頓的連續(xù)運輸，才能達到高產(chǎn)高效的目的。經(jīng)過不斷研究與改進，國際上（尤其在美國、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，其稱為安全、高效短壁機械化開采體系。其特 點為：采煤、掘進、運輸和支護均實現(xiàn)了高度機械化，其生產(chǎn)系統(tǒng)成熟、穩(wěn)定、 安全。實踐證明短壁開采技術(shù)具有采掘合一、機動靈活、設(shè)備投資少、適用范圍 廣等特點，是解決煤礦殘采區(qū)采

6、煤，回收邊角煤，適合不規(guī)則塊段開采、解決“三 下”開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)高效長壁式采煤工作面由于產(chǎn)量大，通風(fēng)量也大，運輸巷和回風(fēng)巷勢必 采取雙巷或三巷制，為了保證綜采工作面的正常接續(xù)，對工作面運輸和回風(fēng)巷的 快速掘進提出了較高的要求。日產(chǎn)2萬噸則要求掘進速度為60-100m/d（雙巷制）。 這樣的速度，部分?jǐn)嗝婢蜻M機是很難達到的，必須選用其他的掘進設(shè)備。另外， 隨著長壁工作面走向的不斷延長，長壁回采設(shè)備無法回收的不規(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)采煤機為龍頭的安全、高效短壁采煤工 藝提供了條件。世界先進產(chǎn)煤國家正在推行連續(xù)采煤機和電牽引

7、采煤機聯(lián)合開采模式，在開 采方法上實現(xiàn)長壁與短壁聯(lián)合，掘進與回采統(tǒng)一。使用連續(xù)采煤機掘進煤巷，同 時進行短壁式采煤，然后布置長壁回采工作面，以電牽引滾筒采煤機采煤，消除 了采煤與準(zhǔn)備的界限，掘進同時出煤，增大了礦井產(chǎn)量，提高了效益。在長壁回 采設(shè)備無法回收的不規(guī)則塊段、“三下”等區(qū)域使用短壁式開采，充分發(fā)揮了安 全、高效短壁機械化開采的優(yōu)點?，F(xiàn)代高產(chǎn)、高效、安全的采煤工藝使長壁與短 壁采煤成為相輔相成、互為補充的關(guān)系。我國有各類煤礦2.5萬個，中小煤礦2萬多個。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%，安全問題嚴(yán)重，死亡率居高不下，采煤 方法落后，采掘機械程度低。隨著我國

8、煤礦安全和開采工藝要求的提升，中小煤 礦必須進行技術(shù)改造達到新的監(jiān)管要求，其關(guān)鍵是采煤方法的改革。安全、高效 短壁機械化開采體系采煤、掘進、運輸和支護均實現(xiàn)了高度機械化，其生產(chǎn)系統(tǒng) 成熟、穩(wěn)定、安全。具有機動靈活、設(shè)備投資少、適用范圍廣等特點。其完全適 用中小煤礦的升級改造，改造后在條件良好的礦井，產(chǎn)量可以達到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。實現(xiàn)了 中小煤礦的安全、高效、集約化的生產(chǎn)。短壁開采工藝：按運煤方式的不同，采煤工藝大致可分為兩類：一種是間斷式運輸方式，工 作面配置為連續(xù)采煤機、運煤車或梭車、給料破碎機、錨桿鉆車、鏟車、履帶行 走

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

10、巷道寬度圖2連續(xù)采煤機割煤工藝流程圖二、運煤運輸設(shè)備主要有三類：1、運煤車，2、梭車，3、連續(xù)運輸系統(tǒng)。三、支護利用錨桿鉆車實現(xiàn)巷道錨桿支護作業(yè)中的打眼、裝藥、緊固全部工 藝，其順序為：定位、鉆眼、裝藥卷、上錨桿、緊螺母。四、清理浮煤工序及具體要求：掘進完成一個循環(huán)后連續(xù)采煤機退出剛剛所掘進的巷道，降下鏟板，用連續(xù) 采煤機先將巷道內(nèi)的浮煤進行初步清理，然后，將梭車、連續(xù)采煤機退后，用鏟 車清理給料機前全工作面后區(qū)段的浮煤，待支護完成后，做好下一工序的準(zhǔn)備工 作。短壁開采優(yōu)勢：連續(xù)采煤機短壁機械化開采與炮采相比：1）工作面全部機械化的應(yīng)用使得煤炭回采率提高。在我國炮采房柱式開采采 區(qū)回采率約30%40%，而使用連續(xù)采煤機機器配套設(shè)備機型旺格維利采煤 法開采其采區(qū)回采率可達到70%以上。2）大大提高了勞動效率，極大減少了工人勞動強度，井上下人員少，易于管 理。3）工作面環(huán)境好，機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)采煤機短壁機械化開采與綜采相比：1）設(shè)備投資少。一般一套短壁設(shè)備的價格為長壁綜采的1/51/6（均按進口設(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)采煤機及其配套設(shè)備的應(yīng)用其煤巷掘進速度是一般懸臂式掘 進機的34倍，完成煤層采準(zhǔn)巷道的快速掘進認(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