1、煤矿机械化开采与“一优三减”技术,汇报内容,我国机械化开采技术和装备发展情况薄煤层开采技术与装备大倾角煤层开采技术与装备适合重庆地区“一优三减”技术,二、薄煤层开采技术与装备发展,我国薄煤层储量及分布根据我国煤层厚度划分，小于1.3m属于薄煤层，小于0.8m属于极薄煤层，有的地区煤层低于2.0m认为是薄煤层（主要从开采效率角度）；已探明的可开采薄煤层 储量约占总可采储量的1920，其中0.81.3m的缓倾斜薄煤层占73。薄煤层在山东、安徽、重庆、四川、贵州、湖南等地区所占比例较大。,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层开采特点采煤机械化程度低，采煤工作面空间狭小，给机械化装备的设计制造和使用有
2、许多困难。工作面单产和效率低，一般低于50万t/a。工作面储量少导致掘进率高，掘进时需要破岩掘进效率低。原煤含矸率高，有时需要割顶破底。开采成本高。工人劳动强度大，操作困难。,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法螺式钻式采煤机刨煤机 滚筒式采煤机骑刮板式采煤机爬底板式采煤机,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法-螺式钻式采煤机螺旋钻式采煤机在巷道中工作，利用螺旋钻杆钻入煤层采煤，并通过螺旋钻杆将采落的煤装运出工作面。螺旋钻的钻杆每节长1.21.9m，钻孔深度可达3560m，钻头直径一般小于煤厚50100mm，其特点决定了它只能用于0.51.0m极薄煤层。对于一些用传统采煤工艺不
3、能开采的极薄煤层、 “三下”采煤、煤柱回收、解放层开采和高瓦斯矿井该采煤方法是适合的。,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法-螺式钻式采煤机乌克兰等独联体国家都曾采用过上述采煤方法。国内新汶矿业集团潘西煤矿、南冶煤矿以及山东崖头煤矿采用过该方法。,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法-刨煤机刨煤机作为一种“矮机身、浅截深、多循环”的采煤设备，设备结构简单、配套性好、事故率较低、易实现无人化，适于倾角较小、煤厚变化不大、底板起伏较小、非坚硬煤层薄煤层（硬度系数f小于3），开采下限通常为0.6m。,二、薄煤层开采技术与装备发展,刨煤机设备,刨煤机工作面,二、薄煤层开采技术与装备发展
4、,薄煤层采煤方法-刨煤机铁法小青矿采用多套刨煤机，其中W2-713工作面煤厚1.11.7m，平均1.39m。顶板泥岩伪顶厚平均0.8m，易冒落；直接顶为中、粉砂岩互层，夹泥岩层；老顶为粉砂岩、粗砂岩、砂砾岩为主的砂岩互层；直接底为粉砂岩。工作面瓦斯相对涌出量13m3/t，绝对涌出量30m3/min。工作面走向长度1775m，斜长225m。,二、薄煤层开采技术与装备发展,表 W2-713工作面刨煤机工作面关键设备汇总表,表 刨煤机主要技术参数,二、薄煤层开采技术与装备发展,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法-刨煤机W2-713工作面安装用14天。工作面累计生产原煤104万t，生产天数2
5、29天，单产平均4532t/日，达到了年产不低于120万t的能力要求。工作面单班定员为10人，工效最高可达到265t/工。,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法-刨煤机（国产）南梁煤矿20302(1)工作面煤层平均厚度1.40 m，近水平，煤层硬度f=3.54,煤层顶板为长石砂岩和粉砂岩，厚度12.70m，底板为泥岩，厚度1.35m，工作面涌水量较小，瓦斯含量低，底板底鼓现象严重。工作面宽度150m，推进长度600m。平均月产达到9.6万吨，平均日产3200吨，最大日产4200吨，满足0.91.6m煤层年产100万吨薄煤层工作面生产需求。设备投资为进口设备的1/3左右。,二、薄煤层开采
6、技术与装备发展,表 南梁煤矿20302(1)工作面主要设备表,二、薄煤层开采技术与装备发展,二、薄煤层开采技术与装备发展,表 南梁煤矿20302(1)工作面刨煤机系统地面调试图,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法-刨煤机（国产）BH38/2400刨煤机性能及参数刨煤部装机功率2400 kW，生产能力800 t/h，输送部装机功率2400 kW，输送能力1200 t/h，设计长度300 m，能够适应厚度1.01.7 m，硬度f 4的煤层；采用变频调速技术，控制精度高、动态响应应度快，能够实现机组的软启动和无极调速，最高刨削速度为2.96m/s。,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤
7、方法-刨煤机（国产）BH38/2400刨煤机存在问题故障率相对较高；对煤层硬度系数f=4刨的难度较大底鼓有一定的影响,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法-滚筒采煤机滚筒采煤机综采设备对地质条件适应能力强，适应于硬煤以上及煤层厚度变化较大的薄煤层开采；最小采高0.6m；一般产量在3050万t/a，部分能达到100万t/a。,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法-爬底板滚筒采煤机为有效利用薄煤层高度空间，增加电机功率，将采煤机机身从刮板输送机上方移至煤壁侧。适用于极薄和薄近水平煤层，且要求底板起伏较小，底板较硬；控顶面积较大，装煤效果不好，该方法现场采用的较少；,正常（骑溜式）置
8、采煤机,悬机身置采煤机,二、薄煤层开采技术与装备发展,图 爬底板采煤机配套图,二、薄煤层开采技术与装备发展,悬机身交流电牵引采煤机,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法-爬底板滚筒采煤机四川达竹公司白腊坪煤矿242 (7)工作面，煤厚0. 761. 03m，平均0. 91m，含夹矸02层，为炭质泥岩，倾角912度。直接顶为砂质泥岩，厚01.9m，f=45；基本顶为细砂岩，平均厚度2.20m，f=56，直接底是深灰色砂质泥岩，平均1.35m，f=45。工作面走向长度630m，倾斜长110m。年产量16万t/a（受断层影响）。,二、薄煤层开采技术与装备发展,表 白腊坪煤矿242 (7)工作
9、面主要设备表,MG200 /245 -TPD型单滚筒爬底板交流电牵引采煤机：机身高度490mm，采高范围690950mm，最大卧底量60mm，截深600mm，牵引模式为有链电牵引，牵引力220kN，牵引速度05. 2m/min，装机功率(100*2+30+12)kW。,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法-悬机身滚筒采煤机韩城矿业公司桑树坪2号煤层属于解放层，地质构造非常复杂，煤层厚度02m，极不稳定，平均0.7m，直接顶以粉砂岩为主，厚度8.7m，f=6.5；工作面采高1.21.4m，平均1.35m，采煤机需割底板岩石厚度为600700mm，工作面长度为145m 。工作面采煤机为MG
10、2160/710-AWD型机载交流电牵引采煤机，输送机SGZ730/320型，基本支架为ZY3600/07/15型。所用采煤机机面高度860mm。月最高进尺达到125m，平均月进尺为100m（2.5万t）。,二、薄煤层开采技术与装备发展,薄煤层采煤方法-普通滚筒采煤机山西省柳林县寨崖底煤业有限公司120301综采工作面煤层厚度为0.25-1.43m，平均厚度1.2m；顶板主要以泥岩、细粒砂岩、粗粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩为主，底板以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩为主；工作面长度200m。2012年2013年推采了120m，由于配套不合理（支架高度高，采煤机机面高度大），需割顶底板，煤质差、洗选难度大、效
11、率低、经济效益差；采煤机体量大，影响通风和瓦斯治理。2015年安装新设备，5月20日开始试生产，工作面正常月产达5万t，初步实现了1.2m左右薄煤层工作面年产量60万t。,二、薄煤层开采技术与装备发展,寨崖底120301工作面前后对照设备表,二、薄煤层开采技术与装备发展,（1）铲间距小（2）底板压强小,二、薄煤层开采技术与装备发展,MG2*100/458-BWD采煤机参数,软宽扁电缆,二、薄煤层开采技术与装备发展,ZY4000/07/15D照片,最低采高0.9m，过机空间200mm,液压系统布置合理,顶梁薄，通风断面可增加0.2m,采煤时行人通道1290600；移架后行人通道660600,最低
12、采高0.9米时，仍可实现抬底70mm,伸缩比2.15，支护效率提高,二、薄煤层开采技术与装备发展,二、薄煤层开采技术与装备发展,ZY4000/07/15D支架参数表,二、薄煤层开采技术与装备发展,机头配套关系,薄推杆设计增大行人空间,80mm,二、薄煤层开采技术与装备发展,卧式抬底机构,卧式抬底机构，解决支架高度更低时的抬底问题，对液压管路布置和人员维修有较大的空间。,立式抬底机构，高度比较高，不太适合较低薄煤层支架。,二、薄煤层开采技术与装备发展,SGZ730/400刮板运输机 采用扁平链降低槽帮高度 采用机头尾链轮下置垂直布置驱动部 解决薄煤层机头机尾三角煤和卧底量 两端头驱动部采用自移装
13、置,二、薄煤层开采技术与装备发展,机尾自移装置,机头自移装置,二、薄煤层开采技术与装备发展,煤壁侧浮煤少,装煤效果,二、薄煤层开采技术与装备发展,二、薄煤层开采技术与装备发展,表 典型悬臂式布置采煤机参数表,机面高度853mm930mm，适用于最低采高11001250mm，煤层倾角40的较薄煤层。,二、薄煤层开采技术与装备发展,西南地区薄煤层开采案例贵州苞谷山煤矿：ZQY2800/8.5/18大倾角液压支架，采煤机MG200/446-WD型电牵引采煤机，刮板输送机SGZ630/2200，工作面布置长度在150m左右，42度左右大倾角煤层，采高1.11.2m。重庆地区：采煤机MG100/240-
14、BW1型，工作面输送机SGZ630/132型， ZQY2800/069/165大倾角掩护式液压支架，工作面布置长度在250米左右，月推进80m左右，采高0.9m-1.0m。,二、薄煤层开采技术与装备发展,二、薄煤层开采技术与装备发展,二、薄煤层开采技术与装备发展,国内极薄和薄煤层开采总结开采小于0.9m煤层产量和难度还是比较大，一般需要割顶卧底，开采1.01.3m煤层，相对有较为合适的技术设备。薄煤层工作面长度一般100240m，工作面产量20100万t/a，大多在3050万t/a。支架工作阻力一般为30004500kN。,二、薄煤层开采技术与装备发展,极薄和薄煤层开采需要做的工作详细统计分析
15、不同厚度煤层所占储量，根据设备寿命和所服务的工作面进行设备选型。对煤层、顶板、底板进行物理力学参数测定，为确定采煤机功率、支架工作阻力和架型、顺槽层位、割顶还是卧底（若需要）提供基础数据。根据地质条件确定合理的工作面参数，如合理的采高（最小采高，最大采高）、工作面长度。确定合理的“三机”以及配套关系（过机高度、过煤高度、铲间距、机头机尾卧底量等）合理的支架结构设计。,三、大倾角煤层开采技术与装备,大倾角煤层开采难题（大倾角一般认为是大于35度）刮板输送机下窜支架下滑、倾倒、咬架工作面上部支架空顶底板滑移矸石滚落易伤人,三、大倾角煤层开采技术与装备,图 大倾角煤层开采采空区充填效果,三、大倾角煤
16、层开采技术与装备,国内大倾角煤层发展情况综采工作面小于35度（采高小于3.5m）开采技术相对成熟；综采工作面最大角度50度，局部地段达到5560度；福城煤矿大倾角（40度）大采高（采高5.0m）工作面年产200300万t；顶板强度和裂隙发育程度对大倾角开采影响较大；管理好坏决定大倾角成功与失败。,三、大倾角煤层开采技术与装备,支架调架装置（防倒、防咬架）：在顶梁和底座增设调架千斤顶（伸出侧护板）。,顶调千斤顶,底调千斤顶,三、大倾角煤层开采技术与装备,三、大倾角煤层开采技术与装备,防止支架下滑机构：（前移自动扶正装置和调推杆千斤顶）,自动扶正装置,调推杆千斤顶,三、大倾角煤层开采技术与装备,前
17、移自动扶正装置和调推杆千斤顶,三、大倾角煤层开采技术与装备,防止跑矸机构：（结合架前、架间挡矸装置，建立了全封闭飞矸防护）,挡矸装置,三、大倾角煤层开采技术与装备,全封闭双通道门形横式端头支架，解决了端头支护和下出口行人安全。,横式端头支架,三、大倾角煤层开采技术与装备,三、大倾角煤层开采技术与装备,大倾角工作面回采工艺及要求回采工艺：下行割煤分段由上向下移架空刀上行由下向上推移运输机上端头进刀下行割煤。当片帮冒顶严重时：超前移架下行割煤空刀上行由下向上推移运输机超前移架。初撑力要达到要求（25MPa）带压或擦顶移架合适的伪斜角度,有效伪斜开采,无效伪斜开采,三、大倾角煤层开采技术与装备,三、
18、大倾角煤层开采技术与装备,急倾斜刨运机无人工作面回采技术刨运机通过安装在液压支架上的推移千斤顶与液压支架底座相连，推移千斤顶将刨运机推向煤壁，刨运机刨刀割煤，落煤后自溜到转载机上。要求煤层厚度0.82.0m，倾角5070度的煤层。设计年产量20万t左右,三、大倾角煤层开采技术与装备,刨运机配套图,三、大倾角煤层开采技术与装备,刨运机图,三、大倾角煤层开采技术与装备,刨运机三维图,三、大倾角煤层开采技术与装备,三、大倾角煤层开采技术与装备,刨运机地面调试图,刨运机工业性试验现场图,三、大倾角煤层开采技术与装备,应用实例太平煤矿9号厚度0.56m2.35m，平均厚度1.23m，煤层可利用厚度（除去
19、矸石）为0.69m，属于较稳定煤层，普氏系数为12，试验工作面走向长度582m，倾向长120m，最大倾角72。采用JBB-型刨运机组，ZY2400/09/24JD型掩护式液压支架参数。正常回采每班可完成3个正规循环，日产量626t。夹矸对其影响较大，对设备损坏严重，存在一些设计缺陷。,三、大倾角煤层开采技术与装备,四、适合重庆地区“一优三减”技术,沿空留巷顶板弱化深孔爆破水力压裂高压水射流提高瓦斯抽放率,四、适合重庆地区“一优三减”技术,沿空留巷缓解薄煤层接续紧张，减少掘进巷道改变通风方式，解决瓦斯超限问题提高煤炭回收率无区段煤柱，减少瓦斯突出机率,沿空留巷成本约600010000元/m，神东、潞安、阳泉等应用比较成功,四、适合重庆地区“一优三减”技术,图 综采面巷道顶板破坏示意,图 综采面沿空留巷顶板结构示意图,四、适合重庆地区“一优三减”技术,（a）边界上山回风 (b)邻近工作面巷道回风图 空留巷Y型通风巷道布置,四、适合重庆地区“一优三减”技术,图 柔模浇筑空间支护平面示意图,图回撤单体图 留巷效果,四、适合重庆地区“一优三减”技术,
