第10章 采煤方法選擇及發(fā)展(羅文柯)

第10章采煤方法的選擇及發(fā)展1講授主要內(nèi)容第一節(jié)采煤方法選擇的原則及影響因素第二節(jié)采煤方法的發(fā)展方向2第1節(jié)選擇采煤方法的原則及影響因素一、采煤方法選擇原則安全先進經(jīng)濟采出率高因地制宜3

(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。年份全國煤礦國有重點煤礦死亡數(shù)（人）煤炭產(chǎn)量（萬噸）百萬噸死亡率死亡數(shù)煤炭產(chǎn)量（萬噸）百萬噸死亡率原煤全員效率（噸/工）百萬個工作日死亡率19805067620138.171559344394.530.914.1319824805666327.211555349904.440.873.8819845698789237.221574394703.990.903.6019866736880567.651236413922.991.002.9919886469954126.781091434452.511.092.74199065151057666.16686480221.431.231.76199249421061094.66488481261.011.331.35199470161255295.59551437991.261.592.00199664041374084.66515468801.172.002.34199861341221675.02479441461.092.182.3720005798999175.8700484981.442.533.65200269951415304.94904714581.273.123.96200460271997353.08854938800.933.763.50200559382151322.819841024210.964.113.94注：百萬個工作日死亡率（死亡人數(shù)/百萬個工作日）=百萬噸死亡率（死亡人數(shù)/百萬噸產(chǎn)量）×原煤生產(chǎn)全員效率（噸/工）資料來源：根據(jù)《中國煤炭志·綜合卷》；《中國煤炭工業(yè)年鑒》各期；《中國煤炭工業(yè)統(tǒng)計資料匯編（1949~2004）》整理。

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，保證巷道維護狀態(tài)良好，滿足采掘接替要求，建立妥善的通風(fēng)、運輸、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)濟合理

經(jīng)濟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)濟指標(如產(chǎn)量、效率、材料和動力消耗、巷道掘進量和維護量等)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行技術(shù)分析，而且在經(jīng)濟效益上要進行比較，最后確定技術(shù)可行經(jīng)濟上合理的方案。一般應(yīng)當(dāng)符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)濟指標的中心環(huán)節(jié)。提高工作面產(chǎn)量，主要應(yīng)當(dāng)提高工作面機械化程度，盡可能加大回采進度和合理加大工作面長度，加強生產(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，采用先進的技術(shù)裝備，努力實現(xiàn)機械化或綜合機械化。

(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，注意改進采煤工藝和支護設(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，減少巷道掘進和維護工作量，加強生產(chǎn)管理，合理使用勞力，認真組織工作面正規(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、降低掘進率、保證正常生產(chǎn)的重要措施。

(四)技術(shù)先進

采用先進的采煤技術(shù)和裝備，工作面機械化程度高、易于實現(xiàn)自動化、工人勞動強度低，有利于單產(chǎn)和效率提高。

(五)因地制宜

所采用采煤方法必須適應(yīng)煤層的賦存特征與地質(zhì)條件及裝備能力的充分發(fā)揮以上原則要求是密切聯(lián)系、互相制約的，應(yīng)當(dāng)綜合考慮，力求得到充分滿足。二、采煤方法選擇的影響因素

(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、運煤方式、采場支護和采空區(qū)處理等的選擇，而且也直接影響巷道布置、運輸、通風(fēng)及采煤方法各種參數(shù)的確定。(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，可考慮采用充填采空區(qū)的處理方法。(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方法，也影響到采區(qū)中各種參數(shù)的確定。(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。(5)煤層的含水性、瓦斯涌出量及煤的自燃情況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、巷道維護方法和采煤工作面推進方向，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)展及裝備水平的影響

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，則影響支護手段的改革，影響沿空留巷及往復(fù)式開采的進一步推廣。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，并對職工進行技術(shù)培訓(xùn)，條件成熟后再推廣應(yīng)用。

(四)技術(shù)政策、法規(guī)和規(guī)程嚴格遵守國家當(dāng)前發(fā)布或執(zhí)行的相關(guān)技術(shù)政策，如《煤炭工業(yè)技術(shù)政策》、《煤礦安全規(guī)程》、《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》等。第2節(jié)采煤方法的發(fā)展方向安全、高效、綠色開采是采煤方法發(fā)展的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)做好這方面的工作，是今后煤礦開采技術(shù)發(fā)展的重要方面。

(1)對緩斜、傾斜煤層長壁式開采關(guān)鍵是不斷改進采煤工藝，根本的出路在于推行機械化。發(fā)展綜合機械化采煤工藝是我國趕超世界先進水平的主要方面。以使用單體液壓支柱支護為主要特征的機械化采煤工藝在當(dāng)前仍不失為一種較先進的技術(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12O以下的煤層中應(yīng)用，能取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果，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，已在不同礦井的各分層成功地實現(xiàn)了機械化、綜合機械化采煤，今后仍將較廣泛采用，并應(yīng)進一步推廣和改進機械化采煤工藝。（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，降低巷道掘進率，提高采煤工效，降低噸煤生產(chǎn)費用。要進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改革和巷旁充填技術(shù)的發(fā)展，可以擴大沿空留巷的應(yīng)用范圍，進而為采用往復(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)煤柱、增加工作面推進長度可取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果，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)濟效果，今后要進一步實現(xiàn)回采的機械化，改進支架結(jié)構(gòu)，向液壓化發(fā)展，并改進巷道布置和參數(shù)，減少巷道掘進率。

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、掘進巷道少、噸煤費用低，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、不易自燃的低瓦斯礦井，但需提高操作技術(shù)和管理水平，加強設(shè)備的維護，充分發(fā)揮設(shè)備效能，改善技術(shù)經(jīng)濟效果。

(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、采煤設(shè)備)的改進，又有賴于工作人員素質(zhì)的提高。要改進現(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)采煤工藝的改進必將促進回采巷道布置的改革，而巷道布置的改進又能為充分發(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