采矿方法与采矿设备教学课件2

辽宁工程技术大学1神东矿区规划与开拓方式1.1矿区概况神东矿区位于内蒙古西南部,陕西、山西北部。神府东胜矿区是我国目前己探明储量最大的煤田,已探明2236亿t,远景储量10000亿t,位列世界八大煤田之现在先期开发的神府东胜矿区仅为神府东胜煤田的一小部分。神府东胜矿区分为五个勘探区,即神木北部详査勘探区、神连详査勘探区、准格尔召新庙详查勘探区、布尔台详査勘探区和新民普查勘探区,矿区面积3481km2。神东矿区位于榆林市神木县北部,府谷县西部,地处乌兰木伦河(窟野河)的两侧。神东矿区先后建设了大柳塔煤矿(含大柳塔井和活鸡兔井)、补连塔煤矿、榆家梁煤矿、上湾煤矿、乌兰木伦煤矿、马家塔煤矿和康家滩煤矿等十几座矿井,其中大柳塔煤矿、补连塔煤矿、榆家梁煤矿和上湾煤矿等7座矿井已具备并达到年生产能力1000万t水平。神东矿区如图1-1(神东矿区图)所辽宁工程技术大学1.2神东矿区斜硐开拓斜硐开拓也称负坡度平硐开拓,即井口标高高于井底标高,从井口到井下为下坡,斜硐中的辅助运输不是采用斜井中的有轨绞车提升,而是采用无轨胶轮车运输,取消了井底车场和矿井轨道线路,井筒和大巷直接相连,矿井中的材料、设备和人员的运输像在平硐中运输一样,实现矿井无轨连续运输。斜硐开拓方式如图1-2、图1-3(开拓布置)所示。斜硐开拓方式为实现矿井辅助运输无轨胶轮化提供了先决条件,从而大大提高了矿井的辅助运输能力,从理论上丰富了矿井井筒形式的内神东矿区突破传统煤矿设计模式,充分发挥浅埋煤层赋存优势(平均地表以下70皿可见煤层),结合矿井无轨胶轮车辅助运输新方式的采用,首次提出了“斜硐井筒形式(可行驶无轨胶轮车,具有平硐功能的缓斜井形式)。从井上到井下直至釆掘工作面实现了不间断辅助运输。斜硐开拓方式取消了多盘区布置,矿井井筒与主要大巷直接相联接,在大巷两侧布置长壁工作面,加大了工作面长度和推进距离从而使矿井系统得到最大程度的简化,使矿井潜在生产能力得以释放辽宁工程技术大学1.3神东矿区井田内无盘区划分全煤巷布置神东矿区利用自身煤层赋存的有利条件,井田内无盘区划分,采用从大巷两翼直接布置长条带的方式,见图1-4(无盘区布置)。具有以下特点和优越性1)无轨胶轮车的应用为大巷长条带布置创造了有利条件(2)高效的连续采煤机采掘及其配套的运输设备,使条带的几何尺寸增大。神东矿区将条带工作面推进长度由过去的1000~2000m加大到3000~6000m,这个指标为全国第一,世界先进。采煤工作面的长度为300m左右(一般综采工作面长150~200m)。神东煤炭公司工作面推进速度达612m/月(大柳塔煤矿),掘进速度般为2200m/月,最高达4656m/月(上湾煤矿)(一般综掘煤巷月进400m)。3)工作面推进长度加大,大大减少了工作面搬家次数(4)系统简单,工程量少,费用低。大巷条带式布置方式,使矿井减少了生产环节,降低了井巷工程量,从而降低了吨煤投资,提高了建井速度。并且生产系统简单,降低了生产经营费用,提高了矿井效益辽宁工程技术大学1.4集中运输的多井筒分区域式开拓特大型矿井井田范围广,生产能力大,以带式输送机平硐、带式输送机斜井提煤,承担矿井数百万吨甚至上千万吨煤的提升任务在技术上是完全可以实现的。但当井田面积和矿井生产能力较大时,辅助提升(或运输)的任务重,矿井需风量大,通风网路长,通风阻力大为解决这一矛盾,可采用多井筒分区域式开拓。分区与通常的井田内划分为阶段或盘区的概念不同,分区是具有独立进回风巷道系统的井田的一部分,所以,一些教科书中称为“区域”。神东矿区对面积较大的井田,将井田划分为若干个分区域,每个分区域内采用大巷条带式布置,每一个分区有各自的辅助井筒,担负进风和回风任务,有时也担负辅助提升任务。井下则由服务于全矿的主井集中巷出煤。这样既充分发挥了主井集中岀煤效率高的优点,又能解决井田面积较大使得矿井通风和辅助提升困难的问题。图1-5为补连塔矿分区域式开拓方式示意图(分区域布置)。辽宁工程技术大学1.5神东矿区快速建井技术神东矿区通过近几年的不断探索,在千万吨矿井群建设中取得了一系列快速建井技术的重要成果,如榆家梁煤矿年设计生产能力为800万t/a,实际达到1000万t/a,建井工期10个月,创造了国内外建井速度最新记录(1)合理优化矿井系统神东矿区首创国内大型矿井斜硐开拓新方式;矿井设计无盘区划分,井下主要大巷沿煤层布置;简化地面生产设施和生产系统(2)应用快速建井新设备新技术神东煤炭公司克服了设备可靠性、供电、防火等一系列制约因素的影响,选用生产能力大、性能优越、可靠性高的智能型进口成套采掘设备,实现了快速掘进,岩石巷道的单巷进尺平均为166m/月,最高记录达216m/月(一般岩巷掘进月进度为80~120m)。(3)辅助运输采用无轨胶轮车,人和材料可直接运送到工作面,减少了中间转运环节,极大地提高了工作效率;运输巷道、回风巷道采用大断面双巷布置形式,满足了掘进、采煤工作面通风和辅助运输的需要;煤巷全部采用锚杄支护,在国内率先使用了四臂式锚杆机,保证了掘进速度,实现了快速掘进辽宁工程技术大学2神东矿区生产系统2.1长距离、大运量连续主运输系统煤矿主运输系统是矿井的动脉。矿井运输系统的连续、畅通以及运输机械高效、可靠的运行是煤矿生产实现高产高效的必要条件。神东矿区现代化煤矿综采工作面年产量达千万吨,推进速度快,工作面走向长度大,系统运输距离长。采煤工作面要实现连续生产、快速推进,其主运输系统必须有足够大的输送能力,并保证运转连续和稳定,否则就成为制约生产发展和效率提高的瓶颈带式输送机是实观连续运输的主要设备,神东矿区运输巷道中典型的主运输系统,均采用与桥式转载机配合的大运量、长运距、大功率、高速度带式输送机运煤,实现了从井下工作面到地面的连续运输,如图2-1所示(主运输系统图辽宁工程技术大学无轨胶轮辅助运输系统无轨胶轮车辅助运输系统是实现亿旽矿区的充分必要条件。辅助运输是矿井的主要生产系统之一,也是制约矿井产量和效率的主要因素,传统的轨道运输存在着环节多、速度慢、灵活性差、运输周期长、占用设备人员多和运输费用高且调度复杂等缺点,不能满足亿吨矿区辅助运输的需要。而无轨胶轮车运输可使辅助运输便捷、快速,用人少,效率高,还可以为综采工作面快速搬家创造有利条件。神东矿区的实践证明,煤矿无轨胶轮辅助运输是一项革命性技术,是建设大型矿井和大型矿区的必不可少的关键技术之一。它不仅极大地提高了矿井生产能力,同时也降低了矿井投资煤矿辅助运输无轨胶轮化,是矿井实现高产高效的重要措施之一,也是煤矿辅助运输的发展方向。目前已投产的矿井,无论是斜井还是立井,都有可能实现局部或全部无轨胶轮化。新建矿井应该首先考虑实行辅助运输无轨化。辽宁工程技术大学2.3多巷道、大断面、低风压、大风量通风系统多巷道、大断面、低风压、大风量”通风系统具有:系统简单、通风能力大和灾害应变能力强的优势,是我国现代化矿井高度集开采通风系统的发展方神东矿区“多巷道、大断面、低风压、大风量”通风系统实现的技术措施①优化矿井开拓设计。采用多井筒进回风和大巷条带式生产布局,巷道断面大,一般为18m2,工作面平巷采用双巷布置,全矿井通风系统简单,实现了多巷道通风,通风网络简单,通风阻力减小,易于提高通风能力②推广使用新型高效节能通风机。③针对矿井生产布局集中的特点,不断完善通风现场技术管理。对多巷道之间的联络巷,进行快速封闭,保证通风系统的完整性;及时调整通风系统优化通风网络,尽量减少了角联风路,杜绝微风区,保证通风系统的稳定性④提高通风设施的施工进度,并通过使用新型材料,保证施工质量。辽宁工程技术大学2.4地面快速装车系统快速定量装车系统是将物料按规定的重量连续自动称量并装入车辆的系统它是保证亿吨矿区正常生产的必备系统之一。大量的商品煤需要装车外运,给整个矿区的铁路装车能力和装车速度提出了非常高的要求。为适应矿区发展规划和铁路装车的要求,在矿区开发之初就将当时世界最先进的铁路快速定量装车站作为首选设备。从2019年至2019年,神东矿区先后有国内外生产的7套快速定量装车站投入运营,成为神东矿区实现高产高效不可缺少的重要环节。目前,神东矿区85%以上的商品煤外运装车任务,都是由这几套快速定量装车站完成的(图2-2)。由于快速定量装车站实现了高精度快速自动化装车,避免了传统装车模式装车时的超、欠吨现象,减少了铁路运输费用和用户损失;缩短列车停留时间,加快了车皮周转,减少停车费用;改善了装车工作环境,减少了工作人员,减轻了劳动强度;为企业带来了明显的经济效益和社会效益。因此,该系统在神东矿区得到大力推广应用,为神东矿区高产快运发挥了重要作用辽宁工程技术大学3千万吨工作面综采技术3.1综采工作面参数优化合理的工作面参数是实现高产高效的重要基础。常规的工作面参数已经不能适应千万吨高产高效综采工作面生产的需要,必须根据高强度、大功率重型新型综采设备和高产高效的要求优化工作面有关参数。确定综采工作面长度应充分考虑矿井地质条件与工作面技术装备水平,工作面长度应与其生产能力和生产管理水平相适神东矿区开采的煤层倾角小、厚度变化不大、顶底板稳定、地质条件简单,