长壁综采与连续采煤机短壁机械化开采

长壁综采与短壁机械化采煤

采煤方法通常按采煤工艺、矿压控制的特点，将采煤方法分为壁式体系和柱式体系。壁式体系采煤方法又称长壁体系采煤法、柱式体系采煤方法称为短壁体系采煤法。

以长工作面采煤为主要标志的长壁体系采煤法一般特点如下:

①采煤工作面长度较长，通常在80-250m，最长达300m以上；

②随着采煤工作面推进，顶板暴露面积增大，矿山压力明显较为强烈；

③采煤工作面可分别用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破、装煤，用与采煤工作面相平行铺设的刮板输送机运煤，用支架支护工作空间，用放顶垮落法或充填法处理采空区；

④在采煤工作面两端，一般至少各有一条回采巷道，构成完整的生产系统。

⑤设备较多，适用于较大面积井田的开采，搬家、倒面需要较长时间。边角煤无法回收。

壁式体系采煤方法按所采煤层倾角，分为缓斜、倾斜煤层采煤法和急斜煤层采煤法；按煤层厚度，可分为薄煤层采煤法、中厚煤层采煤法和厚煤层采煤法。

按采用的采煤工艺不同，可分为爆破采煤法、普通机械化采煤法和综合机械化采煤法。按采煤工作面布置及推进方向的不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。按是否煤层全厚进行一次开采，可分为整层采煤法和分层采煤法。

柱式体系采煤方法以房柱间隔进行采煤为主要标志。一般特点如下：

①在煤层内布置一系列宽为5-7m的煤房，采煤房时形成窄工作面成组向前推进。房与房之间留设煤柱，煤柱宽数米至二三十米不等，每隔一定距离用联络巷贯通，构成生产系统，并形成条状或块状煤柱，支撑顶板；

②采房时矿山压力显现较和缓，用锚杆支护工作空间，支护较简单；

③采煤用爆破或连续采煤机配套设备。采煤在一组房内交替作业；

④采掘合一，掘进准备也是采煤过程，回收房间煤柱时，也使用同一种类型的采煤配套设备。

传统的柱式体系采煤法类型较多，有巷柱式、高落式，早期应用较多，近年来仅限于特殊条件下使用。由于生产系统及安全性等方面存在一定问题，统称为非正规采煤法。

采煤工艺是发展采煤方法的最活跃因素，采煤工艺的改革，要求回采巷道随之作相应变化，以保证安全及生产能力得以充分发挥，而回采巷道的改革，又将进一步推进采煤工艺的发展。正是在这种相互推动过程中，采煤方法得到不断的完善、发展和创新。

中国、俄罗斯、乌克兰、波兰等国广泛采用壁式体系采煤方法，其产量均占其地下开采产量的90%以上。

美国、澳大利亚、印度、南非等国广泛采用柱式体系采煤方法。近年来，美国、澳大利亚开始发展壁式体系长壁综采采煤方法，但由于中小型矿井占相当比重及为了保护地面设施，目前安全、高效短壁机械化开采体系产量比重仍约占50%左右。

壁式体系采煤方法可广泛用于不同厚度、倾角、围岩条件煤层，并为发展综合机械化采煤创造了有利条件，采煤连续性强，安全条件好，采出率高。近年来，在煤层赋存条件较好的矿井，发展应用了大功率、高强度的综采设备，单产、效率进一步大幅提高，在产煤先进国家及中国一些高产、高效现代化矿井，一个综采面日产高达3-4万吨。高产高效采煤工作面要实现连续生产，快速掘进，煤流运输系统必须有足够大的运输能力，并保证其运转的连续通畅。国内外现代化煤矿的生产实践证明，只有实现矿井煤流运输的全系统大型输送化，实现不间断不停顿的连续运输，才能达到高产高效的目的。

经过不断研究与改进，国际上（尤其在美国、南非等）发展成熟了新一代的安全、高效的柱式体系采煤方法，其称为安全、高效短壁机械化开采体系。其特点为：采煤、掘进、运输和支护均实现了高度机械化，其生产系统成熟、稳定、安全。实践证明短壁开采技术具有采掘合一、机动灵活、设备投资少、适用范围广等特点，是解决煤矿残采区采煤，回收边角煤，适合不规则块段开采、解决“三下”开采等方面均成为提高矿井综合效益不可缺少的技术与装备。

高产高效长壁式采煤工作面由于产量大，通风量也大，运输巷和回风巷势必采取双巷或三巷制，为了保证综采工作面的正常接续，对工作面运输和回风巷的快速掘进提出了较高的要求。日产2万吨则要求掘进速度为60-100m/d(双巷制)。这样的速度，部分断面掘进机是很难达到的，必须选用其他的掘进设备。另外，随着长壁工作面走向的不断延长，长壁回采设备无法回收的不规则块段也大量的

增加。以上两方面的需求就为应用以连续采煤机为龙头的安全、高效短壁采煤工艺提供了条件。

世界先进产煤国家正在推行连续采煤机和电牵引采煤机联合开采模式，在开采方法上实现长壁与短壁联合，掘进与回采统一。使用连续采煤机掘进煤巷，同时进行短壁式采煤，然后布置长壁回采工作面，以电牵引滚筒采煤机采煤，消除了采煤与准备的界限，掘进同时出煤，增大了矿井产量，提高了效益。在长壁回采设备无法回收的不规则块段、“三下”等区域使用短壁式开采，充分发挥了安全、高效短壁机械化开采的优点。现代高产、高效、安全的采煤工艺使长壁与短壁采煤成为相辅相成、互为补充的关系。

我国有各类煤矿2.5万个，中小煤矿2万多个。这些中小煤矿生产规模小，集中度低，煤矿的回采率平均不到15%，安全问题严重，死亡率居高不下，采煤方法落后，采掘机械程度低。随着我国煤矿安全和开采工艺要求的提升，中小煤矿必须进行技术改造达到新的监管要求，其关键是采煤方法的改革。安全、高效短壁机械化开采体系采煤、掘进、运输和支护均实现了高度机械化，其生产系统成熟、稳定、安全。具有机动灵活、设备投资少、适用范围广等特点。其完全适用中小煤矿的升级改造，改造后在条件良好的矿井，产量可以达到100t/a以上。这样既解决了中小矿井的安全隐患，又把煤矿回采率提高到了70%左右。实现了中小煤矿的安全、高效、集约化的生产。

短壁开采工艺：

按运煤方式的不同，采煤工艺大致可分为两类：一种是间断式运输方式，工作面配置为连续采煤机、运煤车或梭车、给料破碎机、锚杆钻车、铲车、履带行走液压支架及胶带输送机；另一种是连续运输方式，工作面配置为连续采煤机、锚杆钻车、连续运输系统、铲车、履带行走液压支架及胶带输送机。

一、破煤、落煤和装煤

在以连续采煤机为龙头的短壁开采工艺中。破煤、落煤和装煤都由连续采煤机来完成，连续采煤机掘进过程可分为“切槽”和“采垛”两个工序如图1所示，其割煤工艺流程如下图2所示。装煤是利用连续采煤机的装载机构、运输机构将破落下来的煤完成装煤工序。连续采煤机上设有装载机构（装煤铲板和圆盘耙杆装载机构）和中部输送机。连续采煤机割煤时，煤炭落在装煤铲板上，同时圆盘