短壁开采技术)

下一步研究重点： 下一步研究重点： 研究如何在条件适宜矿井推广短壁机 械化开采工艺与装备， 械化开采工艺与装备，提高资源的回 收率； 收率； 加快研制新产品步伐， 加快研制新产品步伐，提高国产短壁 机械化开采装备水平，降低设备成本； 机械化开采装备水平，降低设备成本； 研究相关矿井的采动规律和通风问题， 研究相关矿井的采动规律和通风问题， 扩大短壁机械化开采适用范围。 扩大短壁机械化开采适用范围。
提
纲
短壁机械化开采概述 国内外发展概况 短壁机械化开采方式 短壁机械化开采经济分析 短壁机械化开采发展趋势
1 短壁机械化开采概述
短壁机械化开采技术是目前世界各发达 采煤国家采用的主流采煤技术之一。 采煤国家采用的主流采煤技术之一。我国现 有煤炭资源近60％适合长壁综采（其开采后 有煤炭资源近 ％适合长壁综采（ 约有20％的残采煤区和残留煤柱）； ）；有 ％ 约有 ％的残采煤区和残留煤柱）；有23％ 三下”压煤；另有17％ 属“三下”压煤；另有 ％的资源属不能布 置长壁工作面。 置长壁工作面。这些资源采用短壁机械化设 备开与采用传统工艺开采相比， 备开与采用传统工艺开采相比，具有生产效 率高、回收率高和安全洁净等特点。 率高、回收率高和安全洁净等特点。
2003年在哈拉沟等矿推广连采工作面6个， 实现原煤产量1096万吨，掘进总进尺 232355米，占公司原煤产量的14.8％； 2004年在榆家梁等矿推广连采工作面6个， 实现原煤产量961.2万吨，掘进总进尺 281920米，占公司原煤产量的12％。 四年累计短壁开采生产原煤3455.71万吨， 占公司原煤总产量的15.4％，其中最高月产 量25.4万吨。按照四年吨煤平均售180元计 算，新增产值62亿元。
我国短壁机械化开采形式： 我国短壁机械化开采形式：
连续采煤机短壁开采技术 掘采一体机短壁开采技术 短长壁采煤机短壁开采技术
* 前两种开采方式代表了短壁机械化采煤发 展的方向，得到国际普遍认同， 展的方向，得到国际普遍认同，并在国内成 功应用。 功应用。
连续采煤机短壁开采技术的适应条件 埋藏深度较浅、 埋藏深度较浅、顶板压力较小的煤层中进行 开采，对多煤层开采区，煤层间隔距离大； 开采，对多煤层开采区，煤层间隔距离大； 倾角小于8°的近水平中厚煤层， 倾角小于 °的近水平中厚煤层，后配套设 备为运煤车时，最好布置在1~3°的近水平 备为运煤车时，最好布置在 ° 煤层； 煤层； 顶板中等稳定、底板不软化的煤层； 顶板中等稳定、底板不软化的煤层； 大型井田的边角煤地段和不适宜布置综采工 作面的小型井田范围内进行开采。 作面的小型井田范围内进行开采。
回采工艺图
工作面设备配置表
序号 1 2 3 4 5
设备名称 掘采一体机 给料输送机 锚杆钻机 铲 车 胶带运输机
设备型号 EBZ132H/Z GS350/75 MGC-4 488 DSP1080
数量 1 1 1 1 1
单位 台 台 台 台 部
掘采一体机
锚杆钻车
铲车
ห้องสมุดไป่ตู้
给料输送机
皮带机
短长壁开采技术适应条件
国际已形成了比较完善、成熟、 国际已形成了比较完善、成熟、先进的 短壁机械化采煤方法体系 ，以采煤技术最 发达的美国为例： 发达的美国为例： 很长时间里， 很长时间里，这种开采方法的采煤量占 美国煤炭产量的2／ 以上 目前仍占45％ 以上， 美国煤炭产量的 ／3以上，目前仍占 ％ ， 已成为最普遍有效的采煤工艺 。
连续采煤机短壁开采工艺布置
回采工艺
连续采煤机短壁开采的配套设备（ 连续采煤机短壁开采的配套设备（一）
连续采煤机 连续运输系统
履带行走式液压支架
铲
车
锚杆钻机 带式输送机
工作面设备配置表
序号 1 2 3 4 5 设备名称 连续采煤机 连续运输系统 锚杆钻机 履带行走式液压 支架 胶带运输机 设备型号 12CM15-10B LY1500/865-10 MGC-4 XZ7000/124/25 SSJ-1000/25 数量 1 1 1 2 1 单位 台 台 台 台 部
1200 754 800 664.51
1096
961.2
400
0
2001年 2001年
2002年 2002年
2003年 2003年
2004年 2004年
神东矿区历年短壁开采生产原煤量（万吨） 神东矿区历年短壁开采生产原煤量（万吨）
生产能力 在美国： 在美国：
煤矿的生产率年增长平均为6.1％，十年内， 煤矿的生产率年增长平均为6.1％，十年内， 6.1％，十年内 生产率增加了一倍， 生产率增加了一倍，其原因是大量地使用了 连续采煤机； 连续采煤机； 西弗吉尼亚十个大型长壁工作面的生产率为 5.9t/工 5.9t/工· h； 十个大型连续采煤机短壁工作面的生产率也 能达到5.341t/工·h； 能达到5.341t/工 h 5.341t/ 十个产量最大的连续采煤机工作面平均生产 率达到10.72t/ h 10.72t/工 率达到10.72t/工·h。
国内发展情况
20世纪 年代，开始简单短壁机械开采； 世纪50年代 开始简单短壁机械开采； 世纪 年代， 20世纪 年代初，引进连续采煤机用于掘进； 世纪80年代初 世纪 年代初，引进连续采煤机用于掘进； 1986～1988年，使用连续采煤机进行短壁开采 ～ 年 使用连续采煤机进行短壁开采; 上世纪90年代， 90年代 上世纪90年代，短壁机械化采煤方法以新的面貌出 现在我国煤炭采掘行业，并取得了良好的效果； 现在我国煤炭采掘行业，并取得了良好的效果； 2002年，短壁机械化开采工作面年生产原煤219万t ， 年 短壁机械化开采工作面年生产原煤219万 219 创造了当年世界最高纪录 ； 2003年，成立中国煤炭学会短壁机械化开采专业委 年 成立中国煤炭学会短壁机械化开采专业委 员会，挂靠在煤科总院太原分院。 员会，挂靠在煤科总院太原分院。
4 短壁机械化开采经济分析
据统计，我国国有煤矿资源回收率为 30～40％，地方煤矿资源回收率仅15 ％，采用短壁机械化开采成套设备进行 开采，资源回收率可达到60％以上，提 高约20％。所以，采用短壁机械化开采 将有利于我国煤炭资源利用率，产生积 极的社会效益，同时经济效益也十分可 观。
国内采用连续采煤机、履带行走式液压支 架、连续运输系统以及行走式锚杆钻车等 相配套的短壁机械化采煤工艺技术，取得 了良好的效果。以神东煤炭公司为例： 2001年在上湾等矿推广连采工作面4个， 实现原煤产量644.51万吨，掘进总进尺 223910米，占公司原煤产量的18.15％； 2002年在上湾等矿推广连采工作面5个， 实现原煤产量754万吨，掘进总进尺 289405米，占公司原煤产量的14.6％；
急倾斜特厚煤层水平分层放顶 煤开采； 煤开采； 三下”条带式开采； “三下”条带式开采； 煤柱、边角煤回收。 煤柱、边角煤回收。
以上三大类短壁机械化开采技术 与装备适用于不同的地质条件和矿 井，在技术特点和综合效益方面各 有优缺点，已在我国的神东、晋城、 有优缺点，已在我国的神东、晋城、 兖州、潞安、大同等矿区应用， 兖州、潞安、大同等矿区应用，代 表了我国短壁开采技术的发展方向。 表了我国短壁开采技术的发展方向。
长壁综采 残采煤区 三下压煤 其 它
短壁开采技术现有开采方式
短 壁 开 采 技 术
房柱式 条带式 肋柱式 短长壁 ········
2 国内外发展概况
国外发展情况 20世纪初，开始短壁设备研究； 世纪初，开始短壁设备研究； 世纪初 1916年，发明了蟹爪式装煤机； 年 发明了蟹爪式装煤机； 1936年，研制成功电动梭车； 年 研制成功电动梭车； 1948年，研制成功第一代连续采煤机； 年 研制成功第一代连续采煤机； 1999年，连续运输系统首次投入使用。 年 连续运输系统首次投入使用。
两种采煤方法投入产出比
长壁综采 投 资（ 万元 ） 原煤产出（ ） 原煤产出（t/d） 投入产出比
连续采煤机短壁 开采 3,500 5000 1.43
18 , 000 15000 0.83
5 短壁机械化开采发展趋势
全国“三下”煤炭资源占可采储量的23% 全国“三下”煤炭资源占可采储量的23%； 23 全国国有重点煤矿基本采用长壁开采， 2002年产煤约 年产煤约7.15亿 t， 2003年产煤 年产煤8.14亿 t， 年产煤约 亿 ， 年产煤 亿 ， 年残留煤柱约6530万t； 年残留煤柱约 万； 矿区煤田的不规则块段、 构造煤柱、 矿区煤田的不规则块段 、 构造煤柱 、 露天 矿边坡下压煤等煤炭资源约占可采储量的 18%，全国目前呆滞储量近 ，全国目前呆滞储量近107.9亿t； 亿； 推广短壁机械化开采工艺将对促进煤炭安 全高效生产， 全高效生产 ， 提高资源回收率有着积极的 作用。 作用。
注：此数据为美国1999年统计 此数据为美国1999年统计 1999
国内短壁开采工效 神东矿区， 年以来， 神东矿区，2001年以来，采用连续采煤机与 年以来 连续运输系统等配套，采高2.5m以上，最高 以上， 连续运输系统等配套，采高 以上 班产3660t,最高日产 最高日产8297t，最高月产 班产 最高日产 ，最高月产25.4万t； 万； 兖州矿区，采用短长壁采煤机与液压支架、 兖州矿区，采用短长壁采煤机与液压支架、 刮板输送机配套，采高2.5m，最高日产3376t； 刮板输送机配套，采高 ，最高日产 ； 大同矿区， 大同矿区，2002年开始采用电牵引短壁采煤 年开始采用电牵引短壁采煤 机与液压支架、 °拐弯刮板输送机配套， 机与液压支架、90°拐弯刮板输送机配套，采 高2.5～3.1m，平均日产 ～ ，平均日产1200t，最高月产 万 ，最高月产5.9万 t。 。
连续采煤机
连续运输系统
履带行走液压支架
四臂锚杆钻车
连续采煤机短壁开采的配套设备（ 连续采煤机短壁开采的配套设备（二）
连续采煤机 铲 车
锚杆钻机 运煤车（梭车) 运煤车（梭车) 带式输送机
给料破碎机
履带行走式液压支架
工作面设备配置表
序号 1 2 3 4 5 6 7 设备名称 连续采煤机 运 煤 车 设备型号 12CM15-10B 848 GP460 MGC-4 488 SSJ-1000/25 XZ7000/124/25 数量 1 2 1 1 1 1 2 单位 台 台 台 台 台 部 台
近年国内研发的短壁开采设备
掘采一体机 连续运输系统 履带行走式液压支架 给料破碎机 履带行走式锚杆钻机 短壁采煤机
3 短壁机械化开采方式
短壁开采技术特点： 短壁开采技术特点：
采掘合一、机动灵活、设备投资少、 采掘合一、机动灵活、设备投资少、适 应范围广等； 应范围广等； 适应用于不规则块段开采、 三下” 适应用于不规则块段开采、“三下”开 采以及残采区回收煤柱等， 采以及残采区回收煤柱等，可提高煤炭 资源回收率； 资源回收率； 是现代煤矿高效集约化生产矿井不可缺 少的配套开采技术。 少的配套开采技术。
给料破碎机 锚杆钻机 铲 车
胶带运输机 履带行走式液压 支架
连续采煤机
给料破碎机
铲车 运煤车
履带行走液压支架
四臂锚杆钻车
掘采一体机短壁开采技术的适应条件
“三下 ” 压煤 ， 及边角煤 、 残留煤柱等 三下” 压煤， 及边角煤、 三下 煤炭资源回收； 煤炭资源回收； 中等稳定顶板、煤层倾角小于12° 中等稳定顶板、煤层倾角小于 °的煤 层； 低瓦斯矿井及不易自燃的煤层； 低瓦斯矿井及不易自燃的煤层； 中小煤矿高产高效。 中小煤矿高产高效。