任务2 安全高效一次采全高综采技术

1任务2

安全高效一次采

全高综采技术内容提要安全高效矿井的含义安全高效矿井的主要特点大柳塔矿建设高产高效矿井的实践与经验三一二一高产高效矿井的含义高产高效矿井就是在一定时期内，矿井产量和效率等主要技术经济指标明显高于同类矿井平均水平的矿井。高产高效矿井的基本概念，可归纳为“三高、四好”。“三高”即单产水平高，劳动效率高，资源回收率高；“四好”即经济效益好，安全状况好，劳动条件好，环境治理好。“高产”的含义主要指提高矿井、采区、工作面的单产和单进。“高效”的含义应概括为提高劳动效率、提高资源回收率、提高经济效益。

建设高产高效矿井是通过提高采掘机械化水平和矿井综合生产能力，简化生产环节，达到提高单产、提高工效、提高经济效益的目的。二、安全高效矿井的主要特点

矿井井型大型化（≧3-5Mt/a)1开拓布置单一化（一水平一层煤、一井一面）2煤炭生产集中化（面长推进长度长、大断面多巷式）3设备选型配套合理化（采运支成套配置）4巷道掘进联合机组化（掘锚联合机组）5通风系统简单实用化(风量大,阻力低）62005年全国有3个综采队年产量超过千万吨。这3个综采队及产量分别为：神华集团神东煤炭分公司哈拉沟煤矿综采队1064万吨（百人千万吨）、上湾煤矿综采队1048万吨、补连塔煤矿综采一队1000万吨。同煤大唐塔山煤矿公司综采一队2009年全年生产煤炭1000多万吨；2009年宁夏神宁集团羊场湾煤矿综采一队年产煤1028万吨。截止2013年我国已经建成千萬吨级煤矿53处，产量7.3亿吨。

一般来说国内综采工作面长度在150~250米。1995年美国综采工作面长度达335m，平均246m，大于300m占13.89%。神华神东煤炭集团相继创新了第一个300米、360米、400米加长工作面；首创了世界上第一个5.5米、6.3米、7米大采高重型工作面和中厚偏薄煤层自动化工作面。综采采区单面布置，其走向长度一般不小于1000m；当双面布置时，一般不小于2000m。神华宁煤集团羊场湾煤矿综采工作面走向长度设计为3553m。美国和澳大利亚采区走向长度可达

6000~8000m。多巷式布置工作面运输平巷和回风平巷采用大断面多巷式布置，一般为双巷或三巷，主要是满足通风和辅助运输的需要。还有采用四巷或五巷布置。综采面下侧双巷布置四条平巷布置我国工作面设备选型配套三种：全套国产设备装备的高产工作面占90.3％。部分引进设备和部分国产设备装备的工作面。引进的大功率、高可靠性的电牵引采煤机、重型刮板输送机、转载机、破碎机及长距离大运量带式输送机等设备和电液控制液压支架装备的工作面。

世界最大功率、国产一次采全高综采设备在同煤集团晋华宫矿工作面2011年投入生产（工作面走向长1700米，煤层厚度5.3至6.5米，倾角为1度～10度，可采储量178万吨）,标志着我国大采高开采煤炭的能力走在了世界前列。采煤机由上海创力矿山设备公司制造，功率为2760千瓦，采高范围在3.5-6.5米，具有大功率、高可靠性、智能化、电牵引的特点，技术参数先进，国际化配置，可实现可视化开采。液压支架由山西平阳重工机械公司制造，最低支撑高度2.8米，最高支撑高度6米，初撑力10128KN，支架单个阻力13000KN，重达46t。配套的刮板输送机、轮式破碎机、顺槽用转载机均由山西忻州通用机械公司生产，具有良好的安全性和可靠性。部分安全高效矿井综采设备配套实例特点

编号煤矿工作面条件特点设备特点效益特点综合特点1邢台东庞矿2703倾角最大37°，采高最大4.8m，来压明显，顶板较稳定BY3600-25/50型掩护式支架，MXA-300/4.5型，采高2.3～4.45m，SGZC-764/320型刮板输送机。1995年产量170.1万t，最高产月产量24.515万t，最高工效135.44t/工国产最高的掩护式大采高支架配套设备2神东大柳塔矿201煤层倾角＜3°，厚4.28m，周期来压明显，对生产有一定影响，有两条断距1.8～5.3m的正断层，工作面条带式布置用德国产的WS1.7型掩护式液压支架，美国久益产6LS-03型双滚筒电牵引采煤机，英国产LX(2A)-2000/1000重型刮板输送机1996年3月产量达17.37万t，平均日产10217t，最高班产11869t，工作面效率170t/工采煤机与液压支架可以联动3开滦钱家营矿1324E煤层平均厚度2.67m，煤层硬度f≤4，煤层平均倾角7°，有两条断层，工作面内裂隙发育，局部顶板破碎。MG200/500-AWD采煤机，ZY3600-11/28液压支架，SGZ-730/400型刮板输送机平均日产2890t，最高日产3586t，最高月产90012t。4神东上湾煤矿51103近水平煤层，倾角1～3°，顶底板稳定，采高5.4米。德国艾柯夫公司SL-500双滚筒采煤机。刮板输送机、转载机、破碎机由美国JOY公司生产，采用德国DBT公司制造的双柱掩护式支架。上湾矿用上述设备，创下日产4.6万t、年产1075万t原煤的世界记录。综采工作面设备配套原则

采煤机、刮板输送机和液压支架之间横断面配套尺寸要合适，从顶板控制角度出发，支架前柱到煤壁的无立柱空间宽度越小越好。从顶板控制考虑，端面距值越小越好，但由于沿工作面推进方向底板起伏不平，输送机发生偏斜会导致采煤机滚筒截到顶梁，故需留一定的端面距。一般端面距为200～400mm，煤层薄取小值，煤层厚取大值。综采工作面“三机”性能应相互匹配：输送机的生产能力应大于采煤机的生产能力，液压支架的移架速度应大于采煤机的工作速度。工作面转载机和平巷带式输送机与刮板输送机的配套指的是运输能力上的配套，其原则是由里（工作面）向外（平巷）的运输设备能力后者大于前者。如美国福克矿安全高效综采工作面用德国布朗公司HR280型刮板输送机，槽宽1000mm，链速1.45m/s，运输能力3000t/h；转载机溜槽宽1200mm，链速1.79m/s，运输能力3500t/h；平巷用美国FMC公司产可伸缩带式输送机，吊挂式带式输送机带宽1524mm，运输能力4000t/h。

综采工作面各单机设备的大修周期应该相互接近，以便充分发挥综采设备的整体效能。

巷道掘进联合机组化

综采工作面的推进速度很快，平均推进速度一般为10～20m/d，这就要求平巷的掘进速度为30～50m/d，甚至60～100m/d（按双巷制计算），这样高的掘进速度，部分断面掘进机已难以达到。因此，美国和澳大利亚的矿井全部使用连续采煤机或掘锚联合机组开掘工作面平巷。

我国和其他产煤国

家也正在推广使用

上述两种机型开掘

工作面平巷。连续采煤机动画模拟视频掘锚联合机组发展掘锚联合机组，实现“掘支锚一体化”平行作业，将是加快煤巷锚杆支护单进速度的必要手段。三.大柳塔矿建设高产高效矿井的实践与经验

神华神东煤炭集团立足世界前沿水平，创新采煤技术，形成了千万吨矿井的核心技术体系。先后建成了全国第一个年产1000万吨、1200万吨和1400万吨综采队、第一个年产1500万吨、2000万吨和2500万吨的矿井；相继创新了第一个300米、360米、400米加长工作面；首创了世界上第一个5.5米、6.3米、7米大采高重型工作面和中厚偏薄煤层自动化工作面。大柳塔矿高产高效矿井建设的做法与经验

充分利用煤层赋存条件，优化矿井和采区设计，为高产高效矿井建设提供自然优势一、大柳塔煤矿井田构造简单，煤层倾角平缓，赋存稳定，埋藏浅，易开采，顶板中等稳定，适合全部垮落法管理顶板，瓦斯含量低，安全条件理想，适合机械化长壁式大强度开采.有3层可采煤层，平均厚度4～6m，属低灰、低硫、低磷、中高发热量的环保型绿色煤炭.大柳塔矿高产高效矿井建设的做法与经验

采用平硐开拓方式1充分利用了煤层赋存稳定，开采条件好的优势，采用平硐开拓，盘区式布置，沿煤层布置大巷，沿大巷两侧直接布置条带工作面，开拓方式简单，工程量少，建井速度快，周期短，投资少，见效快。

带式输送机大巷与井筒直接相连，井筒在煤层露头开拓时，就与带式输送机大巷合二为一，实现了带式输送机一条龙连续运输，大大提高了矿井的提升能力。

开拓系统由4条平巷组成，一条带式输送机大巷，两条辅助运输平巷，一条总回风巷。矿井采用抽出式通风，走向长壁后退式采煤法。

基本做到当年投产、当年达产、当年建成高产高效矿井，如淮南张集、永城陈四楼、黄陵一矿、铜川玉华等矿井都属于这一模式。大柳塔矿高产高效矿井建设的做法与经验

优化工作面设计,回采工作面沿大巷条带式布置2工作面采用多巷布置三巷布置1—邻近工作面巷道；2—运料巷道；3—备用巷道；4—运煤巷道1—回风平巷；2—采空区；3—工作面；4—风障；5—永久性风墙；6—运输轨道；7—带式输送机；8—进风平巷

四巷布置运煤能力大,同时多平巷方便人员通行和工作面设备及材料运输。

进风容易，单巷风阻低且能保证工作面有足够的风量，特别当煤层瓦斯涌出量较大，工作面后退推进速度很快时能防止瓦斯聚集。当主通道因事故被封死时，多平巷可提供备用脱险通道，其余平巷仍能提供足够风量，以保证工作面正常生产。123多巷布置优点回采工作面沿大巷条带式布置，省去了盘区巷道，减少了通风、运输、供排水、供电等系统工程，更便于管理。同时增加了矿井的开拓煤量和准备煤量，缓减了生产接续的紧张。这种布置减少了盘区煤柱，提高了煤炭回收率，简化了环节，不论是煤炭运输、辅助运输、无轨胶轮车辅助运输，材料、设备与人员可以不经任何转载环节，一直运送到采掘工作面。大柳塔矿高产高效矿井建设的做法与经验

工作面设计打破传统设计规范，实现与国际水平的接轨，改革巷道布置，加大采区几何尺寸，增加采区储量，保证高产高效矿井建设的进行。优化工作面设计尺寸3工作面长度设计为220～250m，平均235m，大大增加工作面快速截割时间。

工作面走向长度为2000～5000m，平均3500m，可减少工作面搬家次数。美国长壁工作面长度绝大部分在200～300m之间，根据我国煤矿近几年综采面统计数据，我国综采面长度最佳值为150～250m之间。

巷道全部推广应用锚杆支护

4根据煤层稳定、埋藏浅，坚硬而韧性大的特点，巷道全部采用锚杆支护，锚杆支护率达到100%。采用树脂锚杆支护，具有预张力和锚固力强的特点，改善了巷道支护状况，促进和保证了安全生产，节省了人力、物力，提高了工效。

生产高度集中，优化合理格局

5矿井生产模式为“一矿两井两面”，生产布局为“一综两连”，即分别在大柳塔井和活鸡兔井各布置一个高产高效综采工作面，一个综采工作面配置两个连续采煤机掘进工作面，生产环节少，系统简单，单产单进高，劳动效率高，综采面每班7～10人，月产量最高超过90万t。

实现了“采掘工作面生产集中化，机电一体化，掘、支、运系统化，主要运输系统胶带化，辅助运输无轨胶轮化，井巷支护锚喷化，安全生产监测自动化，现代化程度达到国内一流水平。

二、安全高效综采设备配套技术应用1.优化设备配套，提高工作面的整体生产能力

6LS-5型电牵引双滚筒采煤机

截割高度2.2～4.4m截深0.85m

大功率大运量高强度重型化坚固耐用

集中控制联动

大运量长距离高强度软启动带式输送机

带宽1.4m带速4m/s小时能力2500t

高阻力整体顶梁两柱掩护式

支护高度2.2～4.3m工作阻力7625kN支护强度0.951Mpa

采煤机刮板输送机运输巷输送机

液压支架

美国JOY公司

美国朗艾道公司和澳大利亚ACE公司生产

6LS-5型电牵引双滚筒采煤机由于矿井主要巷道布置在煤层中，进口连续采煤机组（采煤机、梭车、运煤车、锚杆机、破碎机、铲车）机动灵活、自掘自采效率高，安全性好，回采率高，产量大，双巷掘进能最大限度地发挥效率，月平均进尺2000m以上，最高超过3200m，从根本上改变了采掘失调现象。使用锚杆机打眼，2个人可以同时打4个眼，从打眼到锚固仅用2～3min，效率在每人每班90～140根，空顶时间短，劳动强度低，效率高，锚杆机都配备了可靠的临时支护系统，保证人身安全，干式打眼，采用吸尘装置，为保证综采工作面快速推进创造了条件。进口连续采煤机组的成功应用2连续采煤机组连续采煤机组辅助运输采用世界上最先进的无轨胶轮车，井下巷道采用支架搬运车、多功能车、客货两用车及人车输送设备、材料和人员，机动灵活，操作简易，装卸方便，效率高，成本低，快捷、安全。工人上下班乘坐无轨胶轮车仅需10～30min直接到达采掘工作面，节省时间和体力，且安全可靠。辅助运输胶轮化确保了生产准备优质高效

3无轨胶轮车井下主运输系统采用澳大利亚ACE公司的长距离、大运量带式输送机，单点多电机，CST软启动，采用PLC控制，保护齐全，保证了运输的可靠性。胶带宽1.6m，带速4m/s,最大运输能力3000t/h,矿井主带式输送机全长4620m，实现了操作集中化，管理信息化，保障了运输的可靠性。

带式输送机确保了煤炭运输连续化

4三、科技创新为高产高效矿井建设提供技术力量采用国际上最先进的“辅助多通道”快速搬家新工艺

1创造了“

辅助多通道”，配以高强度复合塑料网护顶和铺底固化道路，全套引进大功率、安全性能好的支架搬运车、多功能车等特种车辆搬家倒面新工艺。从旧工作面采通，挂网，6000t重型综采设备的回撤、搬迁到新工作面的设备安装、调试并达到试生产条件仅需要10天左右时间，最快是7天，真正实现了快速、安全、优质、高效。

支架搬动车澳大利亚工创集团生