综采新工艺课件

1、煤炭工业煤炭工业的根本出路在哪里？的根本出路在哪里？在于在于机械化、自动化机械化、自动化23综采工艺新方法综采工艺新方法湘潭大学能源工程学院湘潭大学能源工程学院主讲人：主讲人：谭新高谭新高 国家注册一级建造师国家注册一级建造师 湖南省安监局煤矿安全生产专家湖南省安监局煤矿安全生产专家 湘潭市建筑工程招投标委员会专家评委湘潭市建筑工程招投标委员会专家评委 副教授、采矿高级工程师副教授、采矿高级工程师 中国矿业大学蒋承林教授团队成员中国矿业大学蒋承林教授团队成员 湖南省科技特派专家（驻湖南楚湘公司）湖南省科技特派专家（驻湖南楚湘公司）主要成果主要成果： 主编：主编：矿井建井排水技术规范矿井建井排水

2、技术规范（国家国家标准）、标准）、生产矿井立井垮塌修复治理标生产矿井立井垮塌修复治理标准准（行业标准），并申报了行业标准），并申报了“煤矿智能煤矿智能发爆器发爆器”国家实用新型发明专利。国家实用新型发明专利。联系方式：联系方式： 电话：电话：1862732389118627323891 Q Q Q Q：108345245108345245引引 言言 煤炭是我国重要的基础能源，在国民经济中具有重要的战略地位。近年来，我国的煤炭产量快速增长，2012年我国原煤产量达36.6亿吨，占世界煤炭产量的45%，居世界第一，在我国一次性能源生产和消费中所占比重在70%以上。其中煤炭资源消耗占电力燃料的76%

3、，钢材能源的70%，民用燃料的80%，化工染料的60%。据中科院中国可持续发展能源战略研究报告，在未来几十年内煤炭仍将是我国的主要能源。 国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020年)将能源领域的科技发展列为重点领域的第一位。域的第一位。在国家科技发展政策的引导下，一批涉及煤炭科技发展的共性关键技术和重大装备研究项目列入国家“863”、“973”计划。特别是围绕安全高效矿井综采、综掘、运输、提升和安全装备及工艺技术的研究，厚煤层一次采全高、特厚煤层综放开采、薄煤层综采，急倾斜和地质构造复杂煤层开采技术的研发，有力地推动了安全高效矿井建设。引引 言言引引 言言 煤矿矿井生产涉及广泛的学科

4、领域和技术门类，生产环节众多，系统庞大复杂，生产环境十分恶劣，随时面临水、火、瓦斯、煤尘、矿压等危及矿工安全和安全生产的自然灾害的威胁。我们作为煤矿技术管理体系的人员，担负各类技术工作，在推动煤矿科技进步、提升煤矿技术管理水平、确保煤矿安全生产方面，肩负着举足轻重的作用。为此我们必须了解煤炭行业科技进步动态，掌握煤矿生产方面的新技术、新工艺、新设备、新方法并融入到我们的生产工作中。一、高效综采成套设备一、高效综采成套设备 过去,根据我国的实际情况,习惯将采煤机械化设备基本分为三类: 其设备的配套可根据工作面的具体情况进行装备使用。 1）普通机械化采煤工作面成套设备：单滚筒采煤机、金属摩擦支柱配

5、金属铰接顶梁、刮板输送机。 高效综采成套设备高效综采成套设备 2）高档普通机械化采煤工作面成套设备；主要由采煤机、单体液压支柱、工作面刮板输送机、转载机、带式输送机、乳化液泵站、喷雾泵站、液压安全绞车和配电设备等组成。高效综采成套设备高效综采成套设备 3）综合机械化采煤工作面成套设备 综合机械化采煤工艺，简称“综采”，是目前最先进的采煤工艺。综采之所以先进是因为其破、装、支、运、处 等五个主要生产环节全部实现机械化，减少了中间人力参与的环节，提高了劳动效率。高效综采成套设备高效综采成套设备 工作面主要设备有：双滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、液压支架。 两巷的主要设备有：桥式转载机（或普通刮板输

6、送机）、可伸缩胶带输送机（或普通胶带输送机）、可移动变电站、泵站及电气设备等。高效综采成套设备高效综采成套设备 煤炭井下开采的发展方向是实现矿井高产高效集中化生产。高效综采发展主要体现以下三个方面：一是综采工作面生产能力大幅提高，采区范围不断扩大，实现“一矿一面”年产数百万吨煤炭的高产高效和集约化生产模式；二是高效综采装备和开采工艺不断完善，推广使用范围不断扩大，中层煤层开采、厚煤层一次采全高和薄煤层全自动化生产等技术和工艺取得巨大成功；三是高效综采装备的研制开发取得新的技术突破，年生产能力达到千万吨，并实现了综采工作面生产过程自动化，大型综采矿井技术经济指标已达到大型先进露天矿水平。高效综采

7、成套设备高效综采成套设备 一）实现高产高效开采的主要技术途径 综采工作面成套装备是高产高效矿井的核心，工作面参数的合理性、成套装备的可靠性及合理配置是实现矿井高效开采的关键因素。具体包括以下几个方面： 1、加大工作面的倾斜长度及开采长度 加大工作面的倾斜长度及开采长度不但可以提高采区回收率、降低巷道掘进量，还可以缩短综采工作面端头作业影响时间、减少综采工作面搬家次数为矿井的高产高效开采提供前提条件。从国内外厚煤层综采工作面经验情况看，工作面长度普遍达到225-305m，工作面推进长度普遍在2500m以上，最高达6000m。高效综采成套设备高效综采成套设备 2、加大采煤机的截深 国外高效综采工作

8、面采煤机截深一般为0.8-1.0m，我国以前主要采用0.6m截深，目前逐渐加大到了0.8-1.0m。 3、提高成套设备的可靠性 合理的设备选型和配套，是在保证综采成套装备设计制造质量的前提下，提高综采成套装备的可靠性。减少机电事故，提高综采面开机率，进而实现高产高效的关键因素之一。高效综采成套设备高效综采成套设备 4、加快工作面的推进速度 提高采煤机制牵引速度及工作面支架的推溜、移架速度，是提高工作面单产最直接的措施。随采煤机功率的不断提高，采煤机的牵引速度也越来越快，经过多年努力，综采面的牵引速度已由原来的平均3m/min，提高到目前的6m/min左右，国外甚至达到了29m/min。 5、保

9、证合理的工作面设备配套能力 这也是提高工作面单产的重要因素之一。选择能力适合的工作面配套设备，将保证煤的及时运出。 6、提高操作水平 通过加强技术管理和不断改进劳动组织，提高操作能力，减少事故并不断提高事故处理水平。高效综采成套设备 二）主要设备选型及配套原则二）主要设备选型及配套原则 1、主要设备选型、主要设备选型 目前，我国高产高效综采工作面设备的配套主要有三种类型： 1）采用国内研制的全套国产新型综采设备装备的综采工作面，年产300600万吨以上。 2）引进部分关键综采设备，如电牵引采煤机、重型刮板输送机等，配以国产液压支架和大运量皮带输送机装备的大功率综采工作面，年产400-800万吨

10、以上。 3）全套引进国外大功率综采设备装备的综采工作面。高效综采成套设备高效综采成套设备 2、选型配套原则 综合国内外高产高效工作面的特点，工作面主要设备的选型应遵循以下原则： 1）综采设备的选型 在注重设备高可靠性的同时，也应注意设备的技术先进性。 2）提高综采装备的配置 在保证各零部件生产质量的同时，更要注重外构件的质量，尽量选用国际名牌产品。如密封件、轴承、减速器、各类阀、控制系统等。高效综采成套设备高效综采成套设备 3）综采成套装备必须满足高产、高效、高回收率的要求，各设备的生产能力要留有足够的富裕系数。 4）各主要设备的技术性能不但要满足工作面设计年产量的要求，而且相互之间协调与配置

11、应科学合理，使其发挥最佳生产效能。 5）采煤机、运输机、转载机、可伸缩胶带输送机的生产能力必须逐渐递增，形成“喇叭口”状，支架的推进速度必须满足采煤机割煤速度的要求。 6）设计科学合理的端头支护是保证工作面快速推进的前提条件。高效综采成套设备高效综采成套设备 三）工作面工艺参数的确定 1、采高的确定 1）一次采全高工作面的采高一般应与煤层厚度一致，以最大限度地提高回采率和煤质为原则。特厚煤层分层开采时，根据煤层总厚度合理分层。 2）放顶煤开采工作面机采高度的确定应根据具体条件，考虑合理采放比和设备投入等因素。煤厚不小于4m，采放比不大于1：3。 放顶煤工作面的出煤量由割煤和放顶煤两部分构成，适

12、当提高割煤高度，可提高资源回收率，并有利于特厚煤层顶煤的放出，但也会带来矿压显现加剧、工作面片帮冒顶现象严重，可能影响正常生产。同时割煤高度还要考虑通风和工作面风速的限制。目前国内放顶煤开采的割煤高度一般在2.3-3.2m之间。高效综采成套设备高效综采成套设备 2、工作面循环进度的确定 一次采全高的工作面的循环进度主要考虑采煤机的截深，放顶煤开采工作面的循环进度考虑采煤机的截深和放煤步距。 1）截深 首先要根据工作面的整体生产能力进行考虑，刚开始应用综采时，截深均为0.6m，但随着技术进步，工作面装备能力的加大；巷道支护技术的提高，都为工作面大截深提供了技术支持。目前一般采用0.8-1.0m。

13、 在实际生产中，截深的确定首先应考虑煤层地质条件的影响，主要包括：工作面顶板的破碎程度、工作面煤质（硬度、节理层理发育程度）、煤层的瓦斯含量等。高效综采成套设备高效综采成套设备 其次要考虑工作面设备能力：截深加大是伴随采煤机截割功率的增加而实现的，同时对采煤机截齿、截割部受力、整体结构等因素有关，采煤机的能力增加一方面体现在截割功率的增大，另一方面体现在牵引速度加快；同时截深的选取还应考虑支架的支护强度、防护能力及输送机的运输能力。 采煤机截深不但要考虑传统的截割功率大小，而且对综采放顶煤工作面还要考虑与放顶煤步距的协调统一。合理的放顶煤步距一般为1m左右，所以0.6m截深采用两刀一放，0.8

14、-1.0m截深采用一刀一放。 2）放煤步距 合理的放顶煤步距是提高回采率、降低含矸率的重要因素。放煤步距应该满足两个条件：一是与支架放煤口的纵向尺寸的水平投影一致，二是与采煤机截深成整数倍。高效综采成套设备高效综采成套设备 四）工作面生产能力 工作面生产能力与采煤机截深、牵引速度及设备开机率有关。国产综采工作面装备经过近十几年的发展，技术水平及可靠性得到很大提高。采煤机牵引速度现在达6m/min左右，综采工作面的开机率也已经由原来的50%左右提高到现在的70%以上。高效综采成套设备高效综采成套设备 五）工作面设备选型 工作面综采设备的配套和选型直接关系到工作面综采设备的有效发挥和可靠性，关系到

15、工作面年产目标的实现。综采工作面综采设备的配套选型主要从以下几个方面入手： 1）采用技术先进、性能优良，经过实践检验的高可靠性装备； 2）通过合理选型和正确配套，保证整个系统的性能协调与可靠； 3）提高综采设备的配套能力与生产协调性。 二、综合机械化采煤的影响因素二、综合机械化采煤的影响因素 综合机械化采煤设备所具有的应用效果，主要是和企业的实际管理水平以及设备性能有着直接的关系，也和生产条件等多方面因素息息相关。大量的实践证明，综合机械化采煤所产生的影响因素，不仅是相互独立，也是相互制约的。因此，为了确保人身与财产的安全，就需要考虑到综合机械化采煤的影响因素，增加使用经验，提高经济、社会效益

16、。 综合机械化采煤的影响因素综合机械化采煤的影响因素 一）综合机械化采煤的影响因素 在综合机械化采煤技术的影响中，地质构造的影响程度是显而易见的，具体可以考虑到以下几个方面的情况： 首选，在同等的落差断层情况之下，逆断层的影响程度比正断层影响程度高；其次，如果支架具有较低的下限高度，那么综合机械化采煤的设备就难以通过断层；第三，断层面倾角对于综合机械化采煤也具有一定影响。考虑到地质构造的多样性，因此，需要针对矿井的实际情况，对于其构造规律进行深层次的分析，才能够对于综合采煤技术进行全面的规划。综合机械化采煤的影响因素综合机械化采煤的影响因素 煤层倾角：由于不同的工作环境，对于金属的摩擦也存在不

17、同之处，如果工作环境，水分较少，金属产生的摩擦系数较大。当工作环境处于潮湿的环境下，就会大幅度的降低摩擦系数。在进行煤矿开采中，0-12是最佳的倾角。考虑到综采设备所具有的技术特点以及摩擦系数，煤层的倾角主要可以划分为四大类：0-12；13-18；19-35；36-90。第一类是具备良好的开采条件；第二、三类需要采取一定的技术措施加以辅助；第四类则属于较为困难的情况。通过煤层倾角的计算，我们能够合理的选择设备，并且对设备进行相应的调试，从而确保煤矿开采的安全性。综合机械化采煤的影响因素综合机械化采煤的影响因素 （二）煤层的顶底板 对于综合机械化采煤技术而言，煤层顶底板的稳定性与冒落性也存在一定

18、的影响。而选择综采设备类型的根本依据在于顶底板的稳定性，也是煤矿能否安全的进行生产的关键所在。对于煤层顶底板的稳定性来讲，它与顶底板岩石的厚度、成分、强度等有着直接的联系。一般情况下，刨煤机适合2h-3h之内，允许稳定顶板暴露的宽度在0.6m以上，另外，也需要保证煤质不会粘顶，否则就需要采取分段式刨煤或者是将移架的步距缩小。当顶底板的岩石处于稳定状态，则有利于综合机械化采煤的实行；综合机械化采煤的影响因素综合机械化采煤的影响因素 此外，在综合机械化采煤通过断层以及断层的上下盘时，顶底板的岩性则会产生一定的影响；如果顶底板的岩石为泥岩或者是炭质泥岩时，就可能会出现综合机械化过断层时产生冒顶的情况

19、。如果直接顶是较为坚硬的砂岩或者砾岩，则岩石的整体性较强，则不容易出现冒顶事故；应用综合机械化采煤技术，需采取一定的处理措施。有时候可能会出现超过综合机械化采煤技术适用范围的情况；如果反复出现，将对运输产生困难。当顶板中出现含水层，那么采掘过程中可能出现淋水现象，淋水涌入到采煤机位置时，就会给综合机械化采煤技术的应用造成障碍。综合机械化采煤的影响因素综合机械化采煤的影响因素 同时，煤层底板对综采也有一定的影响。在煤层底板变化主要以小褶曲为主要的表现形式。对于综采影响主要在于：其一，煤层的厚度受到影响会发生急剧的变化；其二，产状也会受到一定的影响，甚至有的时候可能超出了架型所适用的范围，从而对于

20、正常的运转产生影响。此外，如果频繁的出现了小褶曲，也会给运输带来一定的不便。如果遇到顶板当中具有含水层的时候，在采掘当中，就会出现淋水现象，当淋水涌入到了采煤机当中时，就会增大综采的困难度。一般来说，煤层的底板高程主要分为了0-10，10-15，大于16三个级别，如果变化幅度在10之上，就需要采取一定的技术措施，在10之下，可以先进行相应的观察之后，再根据实际情况进行开采。综合机械化采煤的影响因素综合机械化采煤的影响因素 （三）煤层的厚度 在煤矿的开采中，煤层是主要的对象，对于综合机械化采煤的质量与效率影响因素主要包含了煤层的硬度、结构以及厚度等参数。在使用综合机械化采煤当中，需要考虑到机身的

21、高度、范围的调整以及最小结构等方面，从而将支架的最小高度值以及伸缩量进行最大限度的优化。如果煤层较薄，煤矿开采人员的活动空间就会受到一定的限制，导致采煤机械化不具备良好的应用条件；如果矿井的煤层厚度较大，首先需要对于煤层的厚度变化进行分析，划分区域，并且进行定性与定量的分析，通过科学的方式来选择相应的采煤技术。综合机械化采煤的影响因素综合机械化采煤的影响因素 在进行综合机械化采煤机型的选择中，首先需要煤层划分成为各个块段，并且将煤层的厚度通过方差计算出来，然后再进行综采技术的架型以及煤层厚度区间的对比，从而选择合理型号，提高采煤的质量与效率。 从目前我国所具有的机械化水平来看，根据采煤机综合技

22、术不同的特征，按照厚度，我们可以将煤层分为三个区域：0.6-1.3m；1.31-2.4m；2.41-4.0m。然后再根据开采煤矿的实际厚度来针对性的选择设备的架型。 综合机械化采煤的影响因素综合机械化采煤的影响因素 （四）煤层的断层 一般断层主要是划分为小中断层以及大中断层两类。对于大中断层来说，其落差主要在5m之上。在进行矿井的开拓和勘探当中，其工作面或者是采区的自然边界则可以是大中断层。所以，在煤层的工作面或者是采区的设计当中，首先需要将延展的长度与方向分清楚，从而将工作面和采区的具体尺寸设计出来，对于两条断层之间所布置的工作面，则需要对于成本进行一定的控制；在综合机械化采煤技术工作当中，

23、小断层是主要的地质影响因素，如果还没有断开的煤层厚度地域综合采煤技术的高度，则可以切割煤层的顶底板，之后才能够进行综合开采。另外，由于顶底板的岩石强度对于机械的使用寿命和生产效率有一定的影响，因此也需要对强度进行考虑。综合机械化采煤的影响因素综合机械化采煤的影响因素 在通过了工作面的底板标高之后，其综合机械就会出现一定的变化，如果不能够对于断层现象进行预测并且采取一定的措施，就会阻碍综合机械的运行，甚至可能造成一定的损失。当断层工作面的夹角以及走向线较小时，就会增大采面过断层的难度；如果在一些小断层当中存在较多的破碎带，在此类稳定性较差、地质条件较差的施工当中，就容易存在冒落等施工事故，进而会

24、对人生安全以及财产造成一定影响。综合机械化采煤的影响因素综合机械化采煤的影响因素 （五）煤层的瓦斯 由于现代综合机械化采煤技术的应用，开采的强度以及推进的速度都会大幅度的增加，同时，也会导致大量瓦斯涌出的可能性提升，从而出现了瓦斯排放不正常，超过了煤矿作业安全规定范围的现象，进而制约了煤矿生产。所以，我们需要深入的研究瓦斯地质规律，当煤层涌出了大量的瓦斯，就需要通过钻孔预抽瓦斯的方式，对于瓦斯的涌出量进行及时的预报和预测，再针对性的进行治理。三、综合机械化采煤的使用经验三、综合机械化采煤的使用经验 综合机械化采煤装机功率以及设备的应用在不断的优化，而传统模式下的采煤工艺，除了适用的范围被扩大外，例如地质构造、采高等工作面的长度也出现了一定程度的变化。其一，在目前综采形式下， 针对实际的工作面设备可以采取长壁综采的方式，不断的将工作面的产量提高以及