专题-大采高开采和放顶煤开采的技术经济比较.doc

1、专题部分大采高开采和放顶煤开采的技术经济比较摘要：煤炭开采是国民经济的基础，而厚煤层开采在我国的煤炭结构中处于重要地位，研究厚煤层开采工艺的重要性特别突出。本文回顾了我国厚煤层大采高技术和放顶煤技术的发展历程，探讨了大采高综采和放顶煤综采在技术上的优缺点和经济上的可行性。通过研究不同煤厚情况下厚煤层开采的不同工艺，进行了技术经济比较。通过计算机程序和数学方法的结合，为我国煤矿选择厚煤层开采方法提供了一种选择手段。关键词：厚煤层开采 大采高 放顶煤 综合评价 层次分析ABSTRACT：Coal mining is the basis of the national economy，and thi

2、ck coal seam mining is at an important position in Chinas coal structure，so the importance of thick seam mining process is particularly prominent. This paper reviewed the development of thick seam mining of Full Seam Cutting and Caving Mining Technology，discussed the technical and economic feasibili

3、ty of Full Seam Cutting and Caving Mining Technology. Technical and economic comparison is made by studying the different processes depending on different thickness. By a combination of computer programs and mathematical methods，this paper provided the means to select a thick seam mining methods.KEY

4、WORDS: thick coal seam mining,Full Seam Cutting,Caving Mining,Comprehensive evaluation,Analytic Hierarchy Process1厚煤层采煤方法从采煤方法发展的纵向来看，厚煤层采煤方法由高落式到长壁式分层采，再到大采高一次采全高和放顶煤开采方法，体现着技术的进步。回采工艺由炮采、普采到综采，代表着发展趋势。然而。每一种采煤方法都有一定的合理技术元素和适用条件，也有自己的局限和弊端。目前，厚煤层分层采、大采高一次采和放顶煤开采都有较广泛的应用。分层采回采率较高，大采高巷道布置简单，放顶煤高产高效，都

5、是各自突出的优点。1对于分层开采，由于采准巷道系统复杂，巷道掘进率高，因而巷道的掘进和维护费用高。由于分层开采需要铺设人工假顶，增加了吨煤成本费用和工人的繁重体力劳动。另外，分层开采的工作面搬家、采掘设备的购置、安装与拆卸费用都较高。鉴于这些主要缺点，分层开采的使用越来越少，厚煤层新井设计中，基本在大采高一次采全高和放顶煤开采之间选择。1.1厚煤层大采高综采大采高综采工艺：是指对3.5m以上的厚煤层一次采全高的综采工艺。单一走向长臂采煤法主要用于缓斜（含近水平）、倾斜薄及中厚煤层或3.5m5.0m的厚煤层。可见，厚煤层大采高综采与薄及中厚煤层在开采厚度上有较大不同，但在采煤方法上同属一种。在巷

6、道布置上都比较简单且较为近似，一般作为同一种类型加以研究。但由于采高的加大，又形成了自身的特点：一是工作面采高大，二区段巷道高度低，存在相互衔接问题；二是支架重量大，重心高，对支架的搬运和防倒滑有显著不利影响，使其对煤层倾角的适应性明显小于薄及中厚煤层。大采高综采工作面主要设备液压支架、双滚筒采煤机、刮板运输机、桥式转载机和胶带输送机。1.1.1大采高综采发展概述2我国从1978年起，从德国引进了G320-20/37型、G320-23/45型等型号的大采高液压支架及相应的采煤、运输设备，与此同时也开始研制和试验国产的大采高液压支架和采煤机。引进的德国G320-23/45型掩护式大采高液压支架在

7、开滦范各庄矿得到了较好的使用效果，试验期间平均月产为72632t，最高月产为86390t。另一些试验工作面采用国产大采高液压支架也得到了较好的效果。1984年西山矿务局官地矿18202工作面的8#煤层使用我国自行研制的第一套大采高综采设备BC520-25/47型支撑掩护式支架、MXA-300/4.5无链牵引采煤机，进行了大采高一次采全高综采的工业性试验，并通过了鉴定。1986年邢台矿务局东庞煤矿使用BYA320-23/45型国产掩护式液压支架及与其配套的大采高综采设备，在2702工作面进行了工业性试验并取得了成功，以后又相继在其他的几个回采工作面使用。试验中经受了老顶初次来压及多次周期来压的考

8、验，在最大采高达4.8m的2级顶板条件下，支架工作状态良好，试验期间平均月产62821t，最高月产达120336t，平均回采工效为31.83t/工。在以上试验的基础上，东庞矿与有关厂家合作，进一步研制了最大采高达5.0m的BY3600-25/50型大采高液压支架，并于1988年8月至10月在该矿2101工作面进行了试验，获得了较好的效果。该矿2101工作面走向推进长度为1240m，工作面长度152m，开采2号煤层，煤种为焦煤，厚度为4.3m4.8m，平均倾角为13，直接顶为4m5m厚的灰黑色粉砂岩，节理发育，易跨落。老顶为灰色中粒砂岩，厚度为8m11m。直接底为0.5m厚的粉砂岩。该矿为低沼气

9、矿井，煤层有自燃倾向和煤尘爆炸危险。工作面采用单一走向长壁采全厚综合机械化采煤工艺，使用双滚筒采煤机，斜切进刀及双向割煤方式，截深为0.6m。工作面采用BY3600-25/50型掩护式支架，支护高度为2.5m5.0m，初撑力为21570kN。选用的采煤机为MXA-300/4.5型，功率为300kW，牵引速度为08.6m/mim，输送机为SGZC-764/320型侧卸式双中链刮板输送机，功率为2160kW。该工作面在试验期间取得了良好的经济效果，平均月产达104350t，平均回采工效达44.8t/工，代表了国产设备大采高开采的先进水平。实践证明，大部分大采高一次采全厚综采工作面都取得了较好的技术

10、经济指标。表1列出了我国部分大采高一次采全厚综采工作面的技术经济指标完成情况。大采高一次采全高综采工作面所达到的主要技术经济指标明显优于一般的倾斜分层综采工作面。表1 部分大采高综采工作面技术经济指标完成情况序号矿井工作面采高/m月产量/t回采工效/t平均直接成本/元平均最高平均最高1西山官地矿183014.5317425810915.0520.022.142西山西铭矿281014.2430215650212.3916.811.293开滦林南仓矿11824.532001353684西山西铭矿28104.2393535940914.3821.130.575双鸭山新安矿4.231777404061

11、2.2916.621.51注：直接成本包括材料费和工资两项。2009年12月31日，世界上首个7m大采高综采工作面神华神东煤炭集团补连塔矿22303综采工作面投入试生产，目前，该工作面运行顺利。补连塔煤矿22303综采工作面长301m，推进长度4971m，煤层平均厚度为7.55m，回采量1177万吨,共安装7m大采高液压支架143台、6.3m大采高液压支架9台、刮板运输机、采煤机、转载机、破碎机、自移机尾各一部及通讯系统、照明系统、排水系统等,设备安装总重量12000余吨。神华神东矿区上湾煤矿、神华宁煤集团羊场湾煤矿、晋城煤业集团寺河矿等矿井的综采工作面最大采高已突破6.0m大关，羊场湾矿和寺

12、河矿工作面采高达到6.2m，上湾矿为6.3m，我国的大采高技术已处于世界领先地位。1.1.2大采高综采的特点大采高综采的主要特点：1、采高：3.57.0m。2、矿压显现强烈，支架高度大，稳定性差，工作面及顶板管理难度大。3、设备：大功率、高强度、高可靠性、吨位重、外形尺寸大、安装、拆卸、运输较困难。大采高在一定的使用条件下取得了较好的技术经济效果，但随着采高的加大，缺点渐趋明显。厚煤层大采高开采高度上限问题值得进一步研究。厚煤层大采高工作面的端头煤损与区段煤柱等问题可望通过改革巷道布置与回采工艺加以解决。1.1.3大采高综采适用技术（1）控制煤壁片帮：1）带压移架，用第一护帮板临时支护顶板，第

13、二段护帮板支撑煤壁。2）加快工作面推进速度。3）用快硬膨胀水泥、尼龙绳和锚杆等加固煤壁。4) 在地质条件允许时，采用俯采工艺。5) 提高支架的初撑力。(2)液压支架支架防倒、防滑： 1)工作面呈伪斜推进。 2)工作面由下而上单向推移输送机。 3)及时调整液压支架位置。 4)严格控制采高。 5)锚固工作面排头、排尾液压支架。 6)倾角大于10时，每10架液压支架增设一个斜拉防倒千斤顶，当倾角大于20时，每5架支架增设一个防倒千斤顶。1.2厚煤层放顶煤综采综采放顶煤工艺指在厚煤层中，沿煤层底部布置一个综采工作面，用常规方法进行回采，利用矿山压力将工作面顶部煤层在工作面推进过后破碎冒落，并将冒落顶煤

14、予以回收的一种采煤方法。1.2.1放顶煤综采发展概述放顶煤开采能够实现高产高效的巨大优势，吸引了许多产煤国家对这一新技术的关注和试验研究。然而要把它发展成一项成熟的正规采煤方法，还需要解决一系列的相关技术难题。国外放顶煤开采由热变冷的主要原因就是这些相关难题未能得到解决。经过近20年的不懈努力，这一源于国外的采煤新技术最终在我国发展成熟。这是我国对世界采矿业的一项重要贡献。放顶煤开采的优势在于，对于不同的开采条件能够实现不同水平的高产量、高效率和高效益，把厚煤层资源富集的优势转变为技术经济优势。我国的放顶煤开采主要是指长壁工作面综合机械化放顶煤开采（Longwall Top-coal Cavi

15、ng），其技术发展大致经历了三个阶段。（1）探索阶段（1982年1990年）这一阶段结束的标志是阳泉缓斜厚煤层放顶煤综采工艺的试验成功。特别是阳泉一矿8603工作面，于1990年7月创下了月产14万t的最好水平，效率已达57.8t/工，成为综放开采能够实现高产高效的第一个示范样板。（2）逐渐成熟阶段（1990年1995年）这一阶段的主要标志是，兖州兴隆庄矿综一队继1994年产煤272万吨，跃居全国第一之后，1995年突破300万吨大关。与此同时，难采煤层长壁综放开采技术取得重大突破。这些成就标志着综采放顶煤已成为我国厚煤层开采的一种正规采煤方法，它不仅可以实现高产高效，而且可以在各种不同条件下广泛应用。（3）技术成熟的推广阶段（1996年起）这个阶段国家加大了对综放开采技术研究的投入。由于综放开采巨大的技术、经济和社会效益激发了煤矿生产企业的积极性，也由于对其难点的深入认识，并初步有了治理方法，综放开采的安全优势得到公认。1.2.2放顶煤综采的特点主要特点：1、生产系统简单，巷道掘进工作量小。2、出煤点多，工作面单产和效率高；提高采煤工效，降低吨煤生产费用。3、材料消耗少，生产成本低。4、对煤层厚度变化和地质条件适应性强。5、采出率低、粉尘大、煤层