采煤法现状及发展趋势
- 发布时间:2007年01月13日
- 作者:王剑光
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采矿方法是煤炭工业及采矿学科发展的主题。采煤工艺是发展采煤方法的最活跃的因素,采煤工艺的创新,要求回采巷道布置随之作相应的变化,以保证安全及生产能力得以充分发挥;而回采巷道的布置的革新,又将进一步推动采煤工艺的发展。正是在这种相互促进的过程中,采煤方法得到不断发展、完善和创新。
1壁式体系采煤法呈发展趋势
全世界煤矿地下开采分为壁式体系采煤法及柱式体系采煤法。
采用壁式体系采煤法的主要采煤国家和地区有:中国、俄罗斯、波兰、乌克兰、德国、英国、法国、日本、西欧等,其产量均占地下开采产量的90%以上。
采用柱式体系采煤法的主要产煤国家有:美国、澳大利亚、加拿大、南非、印度等,20世纪80年代,其产量比重分别占地下开采的84%、80%、95%、90%及70%。
近20年来,壁式体系采煤法呈加速发展趋势。壁式体系采煤法具有连续采煤、产量高、安全性好、采出率高等先进性。美国、澳大利亚等国引进了壁式开采技术,并用高新技术加以装备,创造了世界新纪录。例如,美国1995年全国62个综采矿井,共有72个长壁缩采工作面,长壁综采矿井仅占美国矿井的6.3%,产量却占美国矿井总产量的47.8%。20英里矿创造了年产777.81万t、综采工作面年产649.43万t的世界先进行水平。2002年美国有53个矿井,57个长壁综采工作面,基本上是1个矿装备1个长壁工作面,有4个矿装备了2个长壁工作面。全美中小矿井占矿井总数90%以上,而且为了保护地面设施及环境,当前,柱式体系采煤法的产量比重约为50%以下。澳大利亚长壁采煤法产量继续增长。2000年7月1日至2001年6月30日,澳大利亚有34个长壁采矿井,共产原煤819万t。其中,6个矿井超过400万t。昆土兰州的11个矿井每个矿井平均年产量为310万t,新兰威尔土州的23个矿井,每个矿井平均产量为170万t。奥奇北矿、纽兰兹矿、莫兰巴北矿已实现了工作面年产600万t目标。
2我国煤矿开采的现状及其发展
我国煤层赋存条件多样,开采条件各异。经过半个世纪的采煤方法改革,发展了以长壁采煤法为主并兼容柱式采煤法的多种煤方法体系。据不完全统计,我国当前的采煤方法有50多种,是世界上采煤方法最多的国家。
我国的国有重点煤矿近水平及缓斜、中倾斜及倾斜煤层的可采储量分别占85.95%、10.16%及3.88%;薄、中厚、厚煤层的可采储量分别占18.66%、36.07%及45.25%。20世纪末按不同煤层倾角产量比重为:近水平及缓斜煤层为87.98%(α<12°为57.89%),中倾斜煤层为8.15%,急斜煤层为3.88%;按煤层存度的产量比重为:薄煤层为6.73%、中厚煤层为 47.88%、厚煤层为45.39%.
2002年,我国原煤产量为13.93亿t,为1994年的40多倍,列世界首位。2002年,国有重点煤矿、国有地方煤矿和乡镇煤矿的原煤产量占全国原煤总产量分别为51%、19%及30%。
2.1 长壁采煤法的发展为机械化采煤创造了条件
随着长壁采煤法的发展,采煤机械化水平逐年提高。1975年及改革开放以来,国有重点煤矿采煤工作面主要生产指标取得显著进展,见表1。
表1 国有重点煤矿采煤工作面生产指标
年份/年 |
单产t/月 |
回采产
量/万t |
采煤机械
化程度/% |
回采工效
/t·工-1 |
采煤工作
面数目/个 |
1975 |
9638 |
23458 |
27.78 |
4.0 |
2024 |
1980 |
11032 |
28687 |
37.06 |
4.35 |
2167 |
1985 |
11726 |
32491 |
44.98 |
4.405 |
2340 |
1990 |
16040 |
38068 |
65.1 |
5.716 |
1978 |
1995 |
21004 |
37404 |
71.58 |
8.712 |
1484 |
2000 |
27038 |
40860 |
74.43 |
11.47 |
1259 |
2001 |
29912 |
47262 |
75.43 |
- |
1038 |
我国是世界上应用水力采煤最早的国家之一。自1956年推广以来,逐渐稳定发展,产量占世界前列。特别是煤层厚度、倾角变化较大的不规则煤层中应用更能发挥其能力。
2001年,国有重点煤矿综采工作面平均个数为298个,平均年产93.65万t;普采工作面平均个数为260个,平均年产为28.5万t;水采工作面19个,平均年产26.82万t;炮采工作面731个,平均年产15.76万t。
2.2综采技术水平的提高是采煤方法发展的基础
2001年国有重点煤矿综采工和面平均年产93.65万t,综采总产量达27909万t,综采机械化程度达59.42%,均创历史新纪录。历年来综采发展及主要指标,如表2。
表2 综采发展及主要指标
指 标 |
1975 |
1980 |
1985 |
1990 |
1995 |
2000 |
2001 |
综采工作面数/个 |
24.8 |
93.38 |
172.3 |
246.7 |
243.53 |
265.7 |
298 |
综采机械化程度/% |
3.2 |
13.16 |
22.4 |
35.47 |
46.66 |
56.73 |
59.42 |
综采总产量/万t |
750 |
3774 |
7338 |
13502 |
17452 |
23179 |
27909 |
综采平均总产量/万t/a |
24.2 |
40 |
42.9 |
54.7 |
71.66 |
87.24 |
93.65 |
1985
原煤炭工业部采取加快现代化矿井建设的步伐,1992年以来大力推进高产高效煤矿建设,不仅大幅度提高了单产效益及安全,而且促进了采煤工艺技术的重大变革。2002年度全国134处煤矿(矿井128处,露天6处)达到高产高效煤矿标准。134处高产高效煤矿中,行业特级高产高效煤矿井24处,占18%,行业级高产高效矿井(露天)88处,占66%;省级高产高效矿井(露天)22处,占16%。这134处矿井生产原煤36635.72万t平均工效为10.207万t/工,平均单井盈利6000多万元,其中35处矿井盈利逾亿元,兖矿集团东滩矿盈利为3.8亿元,兴隆庄盈利达3.7亿元。这134处煤矿的各项主要经济技术指标分别接近或达到世界发达产煤国家的水平。
2.3实现高产高效 提高生产技术水平产关键
2002年度高产高效矿井在不同的质条件、不同井型、不同装备、不同采煤工艺方面取得了技术突破。首先,综采一次采全高单产水平处于世界领先水平。2002年神华集团大柳塔井和和榆家梁矿采用进口设备,使原煤产量达到1085万t和1059万t;大柳塔井综采工作面产量达862万t,双双超过了美国20英里矿保持的年产777.81万t、综采工作面年产649.43万t的世界先进水平。其二,综采放顶煤国产设备单产能力超过600万t。2002年兖矿集团兴隆庄矿综放一队产量达639.92万t;东滩矿综放一队产煤606.85万t,均刷新了综放工作面年产新纪录。其三,急斜煤层水平分段放顶煤工作面年产达45.9万t。刷新了我国最高纪录。其四,薄煤层刨煤机工作面单产突破百万吨大关。其五;薄煤层炮采机装工作面创全国最高纪录。
2.4采煤工艺的发展 单产水平的创新 促进了回采巷道设置的发展
大柳塔矿引进综采设备,采煤机功率为1500kW,生产能力达2000~2800t/h。刮板输送机主要特点是溜槽为铸钢封底式,并与采煤机辅助牵引装置一体化;机头、机尾均有液压马达,机尾设有刮板链自动张紧装置,液压支架采用电液控制系统,完成全部移架动作仅8s,可实现单架和成组移架与采煤机——支架联动。综采工作面设备一个大修周期能生产原煤1000万t。大柳塔井用这套设备创造了综采工作面874万t的世界纪录。综采工作面上下双巷布置,巷道断面加大为16~17m2;工作面连续推进长度加大,201综采工作面连续推进长度为2660m,20160综采面连续推进6240m,补连塔矿3203综采工作面连续推进长达4960m;综采工作面加大,大柳塔201综采工作面面长220m,补连塔3203综采工作面长242m,兴隆庄综放工作面面长300m,创造了综放工作面年产639.92万t的世界纪录。
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