第10章采煤方法的选择及发展

第十章采煤方法的选择及发展采煤方法：优点缺点适用性采煤方法的选择(**)煤炭开采目前状况采煤技术的发展方向采煤方法的发展方向2早期煤炭开采370年代综采4现代综采CompanyLogo5第一节采煤方法的概念及分类一、采煤方法的概念采煤方法包括“采煤系统”和“采煤工艺”两部分内容。要想理解“采煤方法”的真正涵义，必须先了解以下几个基本概念。采场回采工作回采工艺采煤系统采煤方法采煤工作面采煤工艺CompanyLogo6第一节采煤方法的概念及分类一、采煤方法的概念采煤方法包括“采煤系统”和“采煤工艺”两部分内容。要想理解“采煤方法”的真正涵义，必须先了解以下几个基本概念。采场采煤工艺采煤系统采煤方法采煤工作面采煤系统回采巷道的掘进一般是超前于回采工作进行的。它们之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置关系，称为回采巷道布置系统，也即采煤系统。第九次课CompanyLogo7采煤方法的概念及分类一、采煤方法的概念采煤方法包括“采煤系统”和“采煤工艺”两部分内容。要想理解“采煤方法”的真正涵义，必须先了解以下几个基本概念。采场采煤工艺采煤系统采煤方法采煤工作面采煤方法就是采煤系统与采煤工艺的总称。根据不同的矿山地质及技术条件，可有不同的采煤系统与采煤工艺相配合，从而构成多种多样的采煤方法。如在不同的地质及技术条件下，可以采用长壁采煤法、柱式采煤法或其它采煤法，而长壁与柱式采煤法在采煤系统与采煤工艺方面差别很大。采煤方法1.0m1.3m1.25m2.2m(b)(a)CompanyLogo8采煤系统采煤工艺采煤方法的分类CompanyLogo9采煤方法壁式体系柱式体系走向长壁倾斜长壁伪倾斜长壁其他采煤法仰斜长壁俯斜长壁房式房柱式巷柱式§10.1采煤方法的选择采煤方法选择的依据采煤方法选择的原则采煤方法选择的步骤一、采煤方法选择的依据所谓采煤方法选择的依据是指人们在选择采煤方法时要考虑的内外部条件和环境，归纳起来有以下几个方面：(一)煤层赋存条件1、煤层的倾角和厚度2、煤层及围岩特征3、煤层的地质构造4、煤层的含水、含瓦斯情况及煤的自然发火性20世纪90年代末，国有重点煤矿中，薄、中厚、厚煤层可采储量的比例分别为18.4％、33.9％和47.7％。各省中：薄煤层比重高的为四川省(40.2％)和贵州省（32．8％)；中厚煤层为四川省(57.32％)和安徽省(51.15％)；厚煤层为甘肃省(93.96％)、新疆维吾尔自治区(70.14％)和宁夏回族自治区(65.05％)，缓斜、倾斜和急倾斜煤层可采储量的比例分别为86.3％、10.1％和3.6％。各省中：缓斜煤层比重高的为山西省(100）利陕西省(98．71％)；倾斜煤层为四川省(29.45％）；急斜煤层为新疆维吾尔自治区(83．8％)。(二)采煤技术发展和装备水平主要是指生产中采掘设备供应条件和生产单位的购买能力，以及设备的适用条件。(三)管理水平矿井技术管理水平和职工素质对采煤方法的选择也有影响。(四)国家的技术政策、法规和规程国家主管部门会根据实际情况制定一些技术政策、法规规程，以规范和指导煤炭工业生产，如《煤矿安全规程》。二、采煤方法选择的原则(一)技术先进(1)采煤工作面机械化水平高、单产高。(2)煤炭质量好。(3)煤炭采出率高。采区采出率厚煤层不小于75％；中厚煤层不小于80％；薄煤层不小于85％。(二)经济合理(1)劳动效率高(2)材料消耗少(3)成本低(三)生产安全(1)合理布置巷道(一通三防)(2)正确确定和安排采煤工艺过程。(3)认真编制采煤工作面作业规程，制定完善、合理的安全技术措施，并建立制度保障实施三、采煤方法选择的步骤采煤方法方案初选根据地质条件及开采技术经济条件，初步选择几个技术上可行的采矿方案，经初步技术分析比较，删去技术上有明显不合理的方案。采煤方法的技术经济分析根据煤矿具体条件，对初选方案的主要技术经济指标进行分析比较，从中找出一个最优方案或两三个优劣难分的方案。综合比较分析进行详细技术经济计算，求出相关费用和经济效果，同时结合其他因素进行综合比较评价，选定最优的采煤方法。§10.2煤炭目前状况煤炭是什么？目前有两种看法和观点：一种认为煤炭是工业的粮食，是国家的重要能源；另一种则认为煤炭是环境污染大户，需要治理。煤矿开采后，给矿区留下的是什么？对环境、社会和文化的破坏。矿区对社会贡献的是能源，留下的是垃圾。18五、中国煤炭资源分布一、煤炭是工业的粮食，是国家的重要能源2009年中国能源生产结构图煤炭占中国一次能源总产量的70%，2004年，我国GDP只占世界的4%，却消耗了世界31%的煤炭。年产量（亿吨）199910.5200010.0200112.7200213.9200316.6200419.6200521.1200623.3200726.8200828.0200930.5201032.4201135.213.8114.5517.2219.9222.6923.2526.8328.0230.532.4051015202530352001200220032004200520062007200820092010煤炭产量/亿吨13.514.1616.9219.3621.6723.9225.8627.4231.332.960102030402001200220032004200520062007200820092010煤炭消费量/亿吨二、煤炭是污染大户：1、煤矸石2、水污染与地表破坏3、空气污染4、瓦斯问题5、安全问题1、煤矸石：目前我国煤矿煤矸石年产量占煤炭产量的12%左右。全国煤矸石累积存量30亿吨以上，占地200多万亩（2.6亿平方米），年新增煤矸石占地667万平方米。全国大中型煤矿有矸石山1500多座（不包括乡镇和个体煤矿），200多座正在燃烧。煤矸石利用率不到20%，且主要作为建筑材料和工业原料使用。2、水污染与地表破坏：我国淡水资源仅占世界平均水平的1/4，是一个严重缺水的国家。全国重点煤矿年排放矿井水17.5～22亿立方米，每年排水耗电30亿kw/h，矿井排水综合利用率低于20%。全国流域500km以上的30条河流中，18条河流已不同程度的受矿井排水或选煤厂排水污染。矿井排水造成地下水位下降，产煤大省山西省因采煤造成18个县28万人饮水困难，30亿平方米水田变成旱田。3、空气污染：全国煤炭84%直接进行燃烧。造成我国SO2排放量占世界第一位，CO2排放量占13%，列世界第二位。燃煤直接产生的SO2排放量占全国总排放量的74%、CO2排放量占全国总排放量的85%；NOx排放量占全国总排放量的60%。全国酸雨覆盖面积已占30%已上，因酸雨等影响造成的年经济损失达到1000亿元以上。4、瓦斯问题：每年因采矿向大气排放瓦斯50～70亿立方米以上。同时，瓦斯是造成煤矿重大事故的主要原因。5、安全问题：全国煤矿伤亡事故列全国第二名，近几年煤矿每年死亡人数3000余人。平均百万吨死亡率2009首次下降到1以下，煤矿死亡人数占国内工业死亡总人数的60%。我国煤矿事故死亡率是美国的145倍，是印度的13倍。全国安全形势不好的主要原因是：（1）开采深度加大；（2）安全投入不足；（3）技术水平和管理水平低，工人素质低；§10.3采煤技术的发展方向一、煤矿发展的主要方向我国矿山21世纪的主要发展方向为“安全、高效、洁净和可持续开采”，这也是矿业21世纪的主要技术发展方向。安全：降低和杜绝矿山重大生产和人身安全事故的发生。金属和非金属矿山安全事故相对较小，而煤矿重大安全事故居高不下。煤矿重大、特大事故频繁发生，造成人民生命、财产重大损失。安全事故给人民生活、社会和国家造成重大影响。2004年，煤矿发生瓦斯爆炸事故386次，平均每天一次以上。十一五期间，与2005年相比，2009年全国煤矿事故死亡总人数下降56%；重大以上事故起数由58起减少到20起、下降66%；煤炭生产百万吨死亡率下降68%，煤矿安全生产总体水平显著提高。高效：矿井高产高效的生产。2009年全国采煤机械化程度达到60％以上，比2005年提高15个百分点；安全高效矿井362处，产量10.2亿吨；千万吨级煤矿37处，产量4.35亿吨；国有重点煤矿原煤全员效率达到5.413吨/工；一批大型煤矿企业安全生产指标达到世界先进水平。采煤规模大型化，采煤设备自动化洁净：在开采的过程中注重环境保护工作，减少因开采造成的环境污染，进行洁净式（绿色、无废式）开采。大力发展煤层气产业。实行地面开发和井下抽放并举的煤层气开发方针,2009年全国煤矿瓦斯抽采量达到64.5亿立方米，瓦斯事故起数和死亡人数比2005年分别下降了62％、58.2％。煤层气产业其成为煤炭工业新的经济增长点。煤的地下气化，地下液化可持续开采：合理配置矿区生产力要素，加强矿区环境综合治理，以土地复垦为重点，建立各种类型的矿区生态重建示范基地，逐步形成与生产同步的生态恢复建设机制。“十以以五”期间，矿区土地复垦、生态建设工作取得了明显成效。对矿井水、生活污水进行处理，提高复用率，实现达标排放。二、矿业发展趋势：1、开采规模向大型化发展大部分国家和行业人士认为矿山开采规模向大的方向发展，认为矿山开采是对土地和矿物资源的临时占有，快速开采和速战速决占用费用少，总体费用低，有利于采后尽快恢复到原来的生态环境。2、开采设备趋向大型化和自动化为提高矿山产量和降低生产成本，实现高产高效，开采设备向大型化、自动化发展。主运输采用连续化，辅助运输采用无轨道化。3、岩石力学理论逐步指导生产实践在巷道支护与爆破过程中逐步利用岩石力学理论指导生产，把凭经验决策方法向科学决策化转变。通过岩石力学的数值模拟可以解决许多采矿中的复杂决策问题，描述围岩的破坏过程，确定合理采矿参数等。4、先进信息技术得到广泛应用目前在矿山日常管理方面，广泛应用了计算机技术，同时在生产指挥、监测方面越来越发挥作用。如露天开采的钻机、爆破和机车调度系统利用GPS卫星定位和计算机调度，提高了生产效率，降低了生产成本。井下瓦斯安全监测系统、计算机控制系统、无线监测计算机系统，辅助设计等。智能化矿山也在研究中，无人工作面开采，采矿设备的智能化等。5、采过程中注意环境保护工作，进行洁净开采6、采矿技术向高科技、综合性方向发展长壁开采技术与短壁开采技术相结合，利用长壁开采技术开采地质条件好的块段，利用短壁和房柱式方法开采地质条件不好的块段，提高资源的回收率。采矿科技的发展关键是打破传统的开采方式和概念，突破安全规程的有关规定，进行技术创新.三、采煤新技术：（1）、煤炭汽化与液化技术（包括生物采矿技术）；煤变油的立项研究工作，已投入1000多个亿进行前期基础性研究工作。（2）、放顶煤开采技术（3）、水采技术－－鹤岗（4）、煤与瓦斯同采技术：（5）、高产高效（6）、洁净开采技术：（7）、海底采矿技术。§10.4采煤方法的发展方向世界采煤方法两大体系：壁式体系和柱式体系中国、前苏联、波兰、西欧各国，日本等主要采用壁式体系；美国、澳大利亚、加拿大、南非、印度等国主要采用柱式体系。采煤方法发展方向机械化采煤：M＜2.4，可不用综采；M＞2.4m时,看综采设备研究程度走向长壁开采：α12˚，走向长壁;α12˚，倾斜长壁。厚煤层开采m5mm5m柔性掩护支架，一次采全高,4545综放煤，水平分段滑移支架，普采，放顶煤，水平分段滑移支架，炮采，放顶柔性掩护支架滑问题，也可放顶煤倾斜分层，解决防倒防放顶煤,24,2414,148,8,54,4515,15mmmm急倾斜煤层采煤法：无煤柱护巷技术：三下采煤：水力采煤：柱式采煤法：