长壁综采与连续采煤机短壁机械化开采

1、长壁综采与短壁机械化采煤采煤方法通常按采煤工艺、矿压控制的特点，将采煤方法分为壁式体系和柱 式体系。壁式体系采煤方法又称长壁体系采煤法、柱式体系采煤方法称为短壁体 系采煤法。以长工作面采煤为主要标志的长壁体系采煤法一般特点如下：采煤工作面长度较长，通常在80-250m，最长达300m以上；随着采煤工作面推进，顶板暴露面积增大，矿山压力明显较为强烈；采煤工作面可分别用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破、装煤，用与采煤工 作面相平行铺设的刮板输送机运煤，用支架支护工作空间，用放顶垮落法或充填 法处理采空区；在采煤工作面两端，一般至少各有一条回采巷道，构成完整的生产系统。设备较多，适用于较大面积井田的开采

2、，搬家、倒面需要较长时间。边角 煤无法回收。壁式体系采煤方法按所采煤层倾角，分为缓斜、倾斜煤层采煤法和急斜煤层 采煤法；按煤层厚度，可分为薄煤层采煤法、中厚煤层采煤法和厚煤层采煤法。按采用的采煤工艺不同，可分为爆破采煤法、普通机械化采煤法和综合机械 化采煤法。按采煤工作面布置及推进方向的不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜 长壁采煤法。按是否煤层全厚进行一次开采，可分为整层采煤法和分层采煤法。柱式体系采煤方法以房柱间隔进行采煤为主要标志。一般特点如下：在煤层内布置一系列宽为5-7m的煤房，采煤房时形成窄工作面成组向前 推进。房与房之间留设煤柱，煤柱宽数米至二三十米不等，每隔一定距离用联络 巷贯通，

3、构成生产系统，并形成条状或块状煤柱，支撑顶板；采房时矿山压力显现较和缓，用锚杆支护工作空间，支护较简单；采煤用爆破或连续采煤机配套设备。采煤在一组房内交替作业；采掘合一，掘进准备也是采煤过程，回收房间煤柱时，也使用同一种类型 的采煤配套设备。传统的柱式体系采煤法类型较多，有巷柱式、高落式，早期应用较多，近年 来仅限于特殊条件下使用。由于生产系统及安全性等方面存在一定问题，统称为 非正规采煤法。采煤工艺是发展采煤方法的最活跃因素，采煤工艺的改革，要求回采巷道随 之作相应变化，以保证安全及生产能力得以充分发挥，而回采巷道的改革，又将 进一步推进采煤工艺的发展。正是在这种相互推动过程中，采煤方法得到

4、不断的 完善、发展和创新。中国、俄罗斯、乌克兰、波兰等国广泛采用壁式体系采煤方法，其产量均占 其地下开采产量的90%以上。美国、澳大利亚、印度、南非等国广泛采用柱式体系采煤方法。近年来，美 国、澳大利亚开始发展壁式体系长壁综采采煤方法，但由于中小型矿井占相当比 重及为了保护地面设施，目前安全、高效短壁机械化开采体系产量比重仍约占 50%左右。壁式体系采煤方法可广泛用于不同厚度、倾角、围岩条件煤层，并为发展综 合机械化采煤创造了有利条件，采煤连续性强，安全条件好，采出率高。近年来， 在煤层赋存条件较好的矿井，发展应用了大功率、高强度的综采设备，单产、效 率进一步大幅提高，在产煤先进国家及中国一些

5、高产、高效现代化矿井，一个综 采面日产高达3-4万吨。高产高效采煤工作面要实现连续生产，快速掘进，煤流 运输系统必须有足够大的运输能力，并保证其运转的连续通畅。国内外现代化煤 矿的生产实践证明，只有实现矿井煤流运输的全系统大型输送化，实现不间断不 停顿的连续运输，才能达到高产高效的目的。经过不断研究与改进，国际上（尤其在美国、南非等）发展成熟了新一代的 安全、高效的柱式体系采煤方法，其称为安全、高效短壁机械化开采体系。其特 点为：采煤、掘进、运输和支护均实现了高度机械化，其生产系统成熟、稳定、 安全。实践证明短壁开采技术具有采掘合一、机动灵活、设备投资少、适用范围 广等特点，是解决煤矿残采区采

6、煤，回收边角煤，适合不规则块段开采、解决“三 下”开采等方面均成为提高矿井综合效益不可缺少的技术与装备。高产高效长壁式采煤工作面由于产量大，通风量也大，运输巷和回风巷势必 采取双巷或三巷制，为了保证综采工作面的正常接续，对工作面运输和回风巷的 快速掘进提出了较高的要求。日产2万吨则要求掘进速度为60-100m/d（双巷制）。 这样的速度，部分断面掘进机是很难达到的，必须选用其他的掘进设备。另外， 随着长壁工作面走向的不断延长，长壁回采设备无法回收的不规则块段也大量的 增加。以上两方面的需求就为应用以连续采煤机为龙头的安全、高效短壁采煤工 艺提供了条件。世界先进产煤国家正在推行连续采煤机和电牵引

7、采煤机联合开采模式，在开 采方法上实现长壁与短壁联合，掘进与回采统一。使用连续采煤机掘进煤巷，同 时进行短壁式采煤，然后布置长壁回采工作面，以电牵引滚筒采煤机采煤，消除 了采煤与准备的界限，掘进同时出煤，增大了矿井产量，提高了效益。在长壁回 采设备无法回收的不规则块段、“三下”等区域使用短壁式开采，充分发挥了安 全、高效短壁机械化开采的优点。现代高产、高效、安全的采煤工艺使长壁与短 壁采煤成为相辅相成、互为补充的关系。我国有各类煤矿2.5万个，中小煤矿2万多个。这些中小煤矿生产规模小， 集中度低，煤矿的回采率平均不到15%，安全问题严重，死亡率居高不下，采煤 方法落后，采掘机械程度低。随着我国

8、煤矿安全和开采工艺要求的提升，中小煤 矿必须进行技术改造达到新的监管要求，其关键是采煤方法的改革。安全、高效 短壁机械化开采体系采煤、掘进、运输和支护均实现了高度机械化，其生产系统 成熟、稳定、安全。具有机动灵活、设备投资少、适用范围广等特点。其完全适 用中小煤矿的升级改造，改造后在条件良好的矿井，产量可以达到100t/a以上。 这样既解决了中小矿井的安全隐患，又把煤矿回采率提高到了 70%左右。实现了 中小煤矿的安全、高效、集约化的生产。短壁开采工艺：按运煤方式的不同，采煤工艺大致可分为两类：一种是间断式运输方式，工 作面配置为连续采煤机、运煤车或梭车、给料破碎机、锚杆钻车、铲车、履带行 走

9、液压支架及胶带输送机；另一种是连续运输方式，工作面配置为连续采煤机、 锚杆钻车、连续运输系统、铲车、履带行走液压支架及胶带输送机。一、破煤、落煤和装煤在以连续采煤机为龙头的短壁开采工艺中。破煤、落煤和装煤都由连续采煤 机来完成，连续采煤机掘进过程可分为“切槽”和“采垛”两个工序如图1所示， 其割煤工艺流程如下图2所示。装煤是利用连续采煤机的装载机构、运输机构将 破落下来的煤完成装煤工序。连续采煤机上设有装载机构（装煤铲板和圆盘耙杆 装载机构）和中部输送机。连续采煤机割煤时，煤炭落在装煤铲板上，同时圆盘耙杆连续运转，将煤炭装入中部运输机，运输机再将煤装入后面等待的梭车或连 续运输系统上。巷道宽度

10、巷道宽度图2连续采煤机割煤工艺流程图二、运煤运输设备主要有三类：1、运煤车，2、梭车，3、连续运输系统。三、支护利用锚杆钻车实现巷道锚杆支护作业中的打眼、装药、紧固全部工 艺，其顺序为：定位、钻眼、装药卷、上锚杆、紧螺母。四、清理浮煤工序及具体要求：掘进完成一个循环后连续采煤机退出刚刚所掘进的巷道，降下铲板，用连续 采煤机先将巷道内的浮煤进行初步清理，然后，将梭车、连续采煤机退后，用铲 车清理给料机前全工作面后区段的浮煤，待支护完成后，做好下一工序的准备工 作。短壁开采优势：连续采煤机短壁机械化开采与炮采相比：1）工作面全部机械化的应用使得煤炭回采率提高。在我国炮采房柱式开采采 区回采率约30%40%，而使用连续采煤机机器配套设备机型旺格维利采煤 法开采其采区回采率可达到70%以上。2）大大提高了劳动效率，极大减少了工人劳动强度，井上下人员少，易于管 理。3）工作面环境好，机械化程度的提高使得工作安全程度大大提高，减少了事 故的发生。连续采煤机短壁机械化开采与综采相比：1）设备投资少。一般一套短壁设备的价格为长壁综采的1/51/6（均按进口设 备比较），而其单产为一般综采设备的1/21/3左右。2）采掘合一。连续采煤机及其配套设备的应用其煤巷掘进速度是一般悬臂式掘 进机的34倍，完成煤层采准巷道的快速掘进认为。该套设备还作可为中小 煤矿回采煤炭的设备同时