采煤方法的选择及发展

第二节采煤方法的选择及发展方向一、选择采煤方法的原则•生产安全《煤矿安全规程》——法律•经济合理采煤工作面单产高、劳动效率高、材料消耗少、煤炭质量好、成本低•煤炭采出率高(一)生产安全安全为了生产，生产必须安全。应当充分利用先进技术和提高科学管理水平，以保证井下生产安全，不断改善劳动条件。对于所选择的采煤方法应仔细检查采煤工艺的各个工序以及采煤系统的各生产环节，务使其符合《煤矿安全规程》的各项规定。我国煤矿企业安全生产状况基本数据年份全国煤矿国有重点煤矿死亡数（人）煤炭产量（万吨）百万吨死亡率死亡数煤炭产量（万吨）百万吨死亡率原煤全员效率（吨/工）百万个工作日死亡率19805067620138.171559344394.530.914.1319824805666327.211555349904.440.873.8819845698789237.221574394703.990.903.6019866736880567.651236413922.991.002.9919886469954126.781091434452.511.092.74199065151057666.16686480221.431.231.76199249421061094.66488481261.011.331.35199470161255295.59551437991.261.592.00199664041374084.66515468801.172.002.34199861341221675.02479441461.092.182.3720005798999175.8700484981.442.533.65200269951415304.94904714581.273.123.96200460271997353.08854938800.933.763.50200559382151322.819841024210.964.113.94注：百万个工作日死亡率（死亡人数/百万个工作日）=百万吨死亡率（死亡人数/百万吨产量）×原煤生产全员效率（吨/工）资料来源：根据《中国煤炭志·综合卷》；《中国煤炭工业年鉴》各期；《中国煤炭工业统计资料汇编（1949~2004）》整理。一般应该做到以下几个方面：(1)合理布置巷道，保证巷道维护状态良好，满足采掘接替要求，建立妥善的通风、运输、行人以及防火、防尘、防瓦斯积聚、防水和处理各种灾害事故的系统和措施，并尽量创造良好的工作条件。(2)正确确定和安排采煤工艺过程，切实防止冒顶、片帮、支架倾倒、机械事故以及避免其他可能危及人身安全和正常生产的各种事故发生。(3)认真编制采煤工作面作业规程，制定完整、合理的安全技术措施，并建立制度以保证实施。(二)经济合理经济效果是评价采煤方法好坏的一个重要依据。通常适合于某一具体条件的采煤方法可以列出许多种，而每一种采煤方法的主要经济指标(如产量、效率、材料和动力消耗、巷道掘进量和维护量等)是不相同的，甚至相当悬殊。因此，在选择采煤方法时不仅要列出几种方案进行技术分析，而且在经济效益上要进行比较，最后确定技术可行经济上合理的方案。一般应当符合以下五个方面的要求(1)采煤工作面单产高提高工作面产量，是实现矿井稳产、高产，提高采区和整个矿井各项技术经济指标的中心环节。提高工作面产量，主要应当提高工作面机械化程度，尽可能加大回采进度和合理加大工作面长度，加强生产的组织管理。(2)劳动效率高为了提高劳动效率，必须不断提高职工素质，改善经营管理。同时要选择合理的采煤工艺和劳动组织，采用先进的技术装备，努力实现机械化或综合机械化。(3)材料消耗少减少采煤工作面的各种材料消耗，特别是要减少坑木、钢材以及炸药、雷管等的消耗，为此必须加强管理，注意材料回收复用，正确确定钻眼爆破方法。(4)煤炭质量好要求煤炭的含矸率和灰分低，注意改进采煤工艺和支护设计，尽量防止矸石或岩粉混入煤中。(5)成本低成本是经济技术效果的综合反映。努力提高工作面单产和劳动效率，降低材料消耗，保证煤炭质量，是降低煤炭生产成本的主要途径，正确布置巷道，减少巷道掘进和维护工作量，加强生产管理，合理使用劳力，认真组织工作面正规循环作业，也是降低成本的重要手段。(三)煤炭采出率高减少煤炭损失，提高煤炭采出率，充分利用煤炭资源，是国家对煤矿企业的一项重要技术政策。同时减少煤炭损失，也是防止煤的自燃、减少井下火灾、保持和延长采煤工作面和采区的开采期限、降低掘进率、保证正常生产的重要措施。上述三方面的要求是密切联系、互相制约的，应当综合考虑，力求得到充分满足。二、选择采煤方法的影响因素地质因素煤层倾角、煤层厚度、煤层及围岩的特征、地质构造、含水性技术发展水平管理水平因素(一)地质因素(1)煤层倾角煤层倾角是影响采煤方法选择的重要因素。倾角的变化不仅直接影响采煤工作面的落煤方法、运煤方式、采场支护和采空区处理等的选择，而且也直接影响巷道布置、运输、通风及采煤方法各种参数的确定。(一)地质因素(2)煤层厚度煤层厚度的变化也是影响采煤方法选择的重要因素，应根据煤层厚度选择不同的采煤方法。薄及中厚煤层通常为一次采全厚，厚及特厚煤层可以采用分层开采的方法，也可用大采高或放顶煤采煤法。此外，煤层厚度也影响到采空区处理方法的选择，如煤层厚度特别大，易自燃，可考虑采用充填采空区的处理方法。(一)地质因素(3)煤层及围岩的特征煤层的软硬及其结构特征(含夹矸的情况等)、围岩的稳定性等等，都直接影响到采煤机械、采煤工艺以及采空区处理方法的选择。煤层及围岩性质还直接影响到巷道布置及其维护方法，也影响到采区中各种参数的确定。(一)地质因素(4)煤层的地质构造情况埋藏条件稳定的煤层有利于选用综采；埋藏条件不稳定，煤层构造较复杂宜用普采；多走向断层时，宜采用走向长壁；多倾斜断层时，宜采用倾斜长壁。因此，在选择采煤方法之前，应当充分掌握开采范围内的地质构造情况，以便正确地选择相应的采煤方法。(一)地质因素(5)煤层的含水性、瓦斯涌出量及煤的自燃情况煤层及围岩含水量大时，需要在采煤之前预先疏干，或在采煤过程中布置排水及疏水系统。煤层含瓦斯量大时，要布置预抽瓦斯的巷道，同时，采煤工作面通风应采取一定的措施。煤层的自燃性及发火期直接影响巷道布置、巷道维护方法和采煤工作面推进方向，决定着是否需要采取防火灌浆措施或选用充填采煤法。所有这些在选择采煤方法时，均应当充分加以考虑。(二)技术发展水平因素技术发展及装备水平也会影响到采煤方法的选择，其中主要是机械装备水平以及生产中的设备供应条件。例如，采用综采设备使采煤工艺带来很大变化，它影响巷道布置及其生产系统。但是，综采的应用有时受设备供应条件的限制。又如钢材供应不足，则影响支护手段的改革，影响沿空留巷及往复式开采的进一步推广。再有，在急斜煤层采煤法及特厚煤层水砂充填采煤法中，目前采煤机械化程度比较低，所以暂时仍只能应用一些老的采煤方法，待将来采煤机械化发展后，必然导致新采煤方法的应用和发展。(三)管理水平因素管理水平及职工素质有时对选择采煤方法产生一定影响。在管理水平较差的条件下，一些难度较大的开采技术和工艺，如大采高一次采全厚综采及大倾角综采等，应有计划地逐步推广，先易后难，掌握其规律及经验，并对职工进行技术培训，条件成熟后再推广应用。三、采煤方法的发展方向选用合理的采煤方法，并使之不断完善和发展，对提高矿井生产水平和经济效益，改变矿井技术面貌有决定性的意义，继续做好这方面的工作，是今后煤矿开采技术发展的重要方面。1、大力发展机械化采煤2、发展长壁采煤工艺，改进巷道布置3、发展并完善厚煤层采煤方法，特别是放顶煤开采方法4、大力推广无煤柱护巷方法5、在急倾斜煤层中推广伪倾斜柔性掩护支架采煤法、水平分段放顶煤采煤法、伪倾斜走向长壁采煤法6、研究并推广“三下”采煤技术7、在条件适宜的矿井，推广水力采煤8、在条件适宜的矿井，应用连续采煤机为特征的柱式体系采煤法9、进一步提高工作人员的素质10、发展采煤方法选择及设计优化的方法(1)对缓斜、倾斜煤层长壁式开采关键是不断改进采煤工艺，根本的出路在于推行机械化。发展综合机械化采煤工艺是我国赶超世界先进水平的主要方面。以使用单体液压支柱支护为主要特征的机械化采煤工艺在当前仍不失为一种较先进的技术。许多煤矿使用的经验表明，它具有投资较少、单产和效率较高、生产较安全等优点，对我国煤矿有广泛的适应性，仍应继续推广应用。(2)走向长壁开采技术简单，应用成熟，具有广泛的适应性结合矿井煤层开采条件和采煤工艺的发展，改进巷道布置，优化采区系统和参数，为集中、稳产、高效、安全生产创造良好条件。（3）倾斜长壁开采系统简单、工程量少，在倾角12O以下的煤层中应用，能取得良好的技术经济效果，应该大力推广，有条件的地区，还可试用到倾角较大的煤层。（4）倾斜分层下行垮落采煤法是比较成熟的采煤方法，已在不同矿井的各分层成功地实现了机械化、综合机械化采煤，今后仍将较广泛采用，并应进一步推广和改进机械化采煤工艺。（5）缓斜厚煤层放顶煤采煤法在工作面采高不加大的情况下，可大大增加一次开采的厚度。用于开采特厚煤层，可以简化巷道布置，降低巷道掘进率，提高采煤工效，降低吨煤生产费用。要进一步研究提高煤炭采出率，防止自燃和瓦斯积聚等措施保证工作面的正常、安全生产。(6)无煤柱护巷技术在我国得到日益广泛的应用。在缓斜薄及中厚煤层的开采中可以推广沿空留巷或沿空掘巷，配合受采动影响巷道的支护改革和巷旁充填技术的发展，可以扩大沿空留巷的应用范围，进而为采用往复式回采、Z形回采提供有效的技术手段。实践表明，取消上山(石门)煤柱、增加工作面推进长度可取得良好的技术经济效果，有条件的矿区可以推广。(7)急斜煤层产量所占比重不大，但分布很广，急斜采煤方法类型很多，在应用条件和效果方面都有比较大的局限性。伪斜柔性掩护支架采煤法是我国特有的一种方法，在层厚变化不大的厚及中厚煤层中应用，可取得较好的技术经济效果，今后要进一步实现回采的机械化，改进支架结构，向液压化发展，并改进巷道布置和参数，减少巷道掘进率。水平分段放顶煤采煤法，为开采急斜特厚煤层提供了高效安全的机械化采煤方法，这种采煤方法单产和工效高、工艺简单、掘进巷道少、吨煤费用低，有条件的矿井应积极推广。(8)建筑物下、铁路下、水体下呆滞煤量的开采成为我国煤矿开采的紧迫问题，我国有长期使用水砂充填的经验和成熟的技术，尽管近年来充填采煤法的应用范围和产量均在减少，但在解决“三下”采煤问题中会有更广泛的应用，充填方法(如风力充填等)也会有所发展。针对“三下”采煤的条件和要求，采用煤柱支撑法开采也是可行的，应该总结和推广这方面的经验，发展这方面的技术。(9)水力采煤技术日臻成熟，单纯从采煤方法角度看，在倾角10O以上、煤层中等厚度以上、顶底板中等稳定或稳定且瓦斯含量低的煤层，使用水力采煤能取得良好的技术经济效果，条件适宜的矿井，经论证可以选用。(10)应用连续采煤机的柱式体系采煤法可用在煤层赋存不深、围岩较稳定、倾角平缓、不易自燃的低瓦斯矿井，但需提高操作技术和管理水平，加强设备的维护，充分发挥设备效能，改善技术经济效果。(11)采煤工艺是采煤方法的核心改善采煤工艺既依赖于回采设备(尤其是支护、采煤设备)的改进，又有赖于工作人员素质的提高。要改进现有的综采设备，研制高产高效及在困难条件下应用的综采设备，加强职工的培训，提高操作技术和管理水平。(12)采煤方法是一个发展着的系统采煤工艺的改进必将促进回采巷道布置的改革，而巷道布置的改进又能为充分发挥回采效能提供良好的条件。要用系统发展的观点分析采煤方法的参数及其组合，发展采煤方法选择及设计的优化方法，把采煤方法的研究和完善提高到一个新水平。(13)无人工作面采煤方法无人工作面采煤的含义是，工人不在采煤工作面内采煤，而是在回采巷道或其他安全地点操纵和控制工作面的机械设备，完成采煤、装运煤、顶板管理等工序。无人工作面采煤是世界煤炭科学技术开发研究的主要方向之一，具有安全好、效率高等显著效果。因此，世界上各主要产煤国都十分重视发展这种技术。目前在国内外，虽然在