采矿学第14章-大采高综采技术分析课件.ppt

1、太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-71第一节第一节 大采高综采工艺特点大采高综采工艺特点第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备第三节第三节 适用条件及评价适用条件及评价太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-72太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-73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。第一节第一节 大采高综采工艺特点大采高综采工艺特点太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-74国外早在国外早在20世纪世纪60年代就开始了大采高综采技术的研年代就

2、开始了大采高综采技术的研究，我国始于究，我国始于20世纪世纪70年代末。年代末。20世纪世纪80年代到年代到90年代初期，我国先后在铜川、开滦、年代初期，我国先后在铜川、开滦、西山、兖州、徐州、邢台、双鸭山等矿区使用了大采高西山、兖州、徐州、邢台、双鸭山等矿区使用了大采高开采方法，但采高均未超过开采方法，但采高均未超过5m。近近10年，大采高工作面得到长足的发展，大采高技术年，大采高工作面得到长足的发展，大采高技术发展到了一个新的阶段，特别是在神东矿区的成功应用，发展到了一个新的阶段，特别是在神东矿区的成功应用，开采高度突破了开采高度突破了7m，日产量达到了万，日产量达到了万t级水平，工作面级

3、水平，工作面年产水平大幅提高。年产水平大幅提高。第一节第一节 大采高综采工艺特点大采高综采工艺特点太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-75主要特点：主要特点：1 1、采高：、采高：3.53.5 7.0m7.0m。2 2、矿压显现强烈，支架高度大，稳定性差，、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。工作面及顶板管理难度大。3 3、设备：大功率、高强度、高可靠性、吨、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。位重、外形尺寸大、安装、拆卸、运输较困难。第一节第一节 大采高综采工艺特点大采高综采工艺特点太原理工大学太原理

4、工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-76第一节第一节 大采高综采工艺特点大采高综采工艺特点太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-77 1 1）初采高度较小，一般为）初采高度较小，一般为3.5m3.5m左右；直接顶初左右；直接顶初次垮落后采至全高。次垮落后采至全高。2 2）由于采高大，控制煤壁片帮成为关键。）由于采高大，控制煤壁片帮成为关键。3 3）需做好液压支架的防滑、防倒措施。）需做好液压支架的防滑、防倒措施。4 4）端头支护及超前支护比一般综采更为重要。）端头支护及超前支护比一般综采更为重要。大采高大采高综采工艺技术特点综采工艺技术特点第一节第一节 大采

5、高综采工艺特点大采高综采工艺特点太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-78控制煤壁片帮：控制煤壁片帮：1 1）带压移架，用第一护帮板临时支护顶板，第）带压移架，用第一护帮板临时支护顶板，第二段护帮板支撑煤壁。二段护帮板支撑煤壁。2 2）加快工作面推进速度。）加快工作面推进速度。3 3）用快硬膨胀水泥尼龙绳等锚杆加固煤壁。）用快硬膨胀水泥尼龙绳等锚杆加固煤壁。4)4)在地质条件允许时，采用俯采工艺。在地质条件允许时，采用俯采工艺。5)5)提高支架的初撑力。提高支架的初撑力。大采高大采高综采工艺技术特点综采工艺技术特点第一节第一节 大采高综采工艺特点大采高综采工艺特点太原

6、理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-79液压支架防倒、防滑：液压支架防倒、防滑：1)1)工作面呈伪斜推进。工作面呈伪斜推进。2)2)工作面由下而上单向推移输送机。工作面由下而上单向推移输送机。3)3)及时调整液压支架位置。及时调整液压支架位置。4)4)严格控制采高。严格控制采高。5)5)锚固工作面排头、排尾液压支架。锚固工作面排头、排尾液压支架。6)6)倾角大于倾角大于1010时，每时，每1010架液压支架增设一个架液压支架增设一个斜拉防倒千斤顶，当倾角大于斜拉防倒千斤顶，当倾角大于2020时，每时，每5 5架支架架支架增设一个防倒千斤顶。增设一个防倒千斤顶。大采高大采

7、高综采工艺技术特点综采工艺技术特点第一节第一节 大采高综采工艺特点大采高综采工艺特点太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-710典 例 20092009年年1212月月3131日，世界上首个日，世界上首个7m7m大采高综采工作面神华神大采高综采工作面神华神东煤炭集团补连塔矿东煤炭集团补连塔矿2230322303综采工作面投入试生产，目前该工综采工作面投入试生产，目前该工作面运行顺利。作面运行顺利。补连塔煤矿补连塔煤矿2230322303综采工作面长综采工作面长301m301m，推进长度，推进长度4971m4971m，煤，煤层平均厚度为层平均厚度为7.55m7.55m，

8、回采量，回采量11771177万吨万吨,共安装共安装7m7m大采高液压支大采高液压支架架143143台、台、6.3m6.3m大采高液压支架大采高液压支架9 9台、刮板运输机、采煤机、转台、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、排水系统等系统等,设备安装总重量设备安装总重量1200012000余吨。余吨。神华神东矿区神华神东矿区上湾煤矿上湾煤矿、神华宁煤集团、神华宁煤集团羊场湾煤矿羊场湾煤矿、晋城、晋城煤业集团煤业集团寺河矿寺河矿等矿井的综采工作面最大采高已突破等矿井的综采工作面最大采高已突破6.0m6.0m

9、大关，大关，羊场湾矿和寺河矿工作面采高达到羊场湾矿和寺河矿工作面采高达到6.2m6.2m，上湾矿为，上湾矿为6.3m6.3m，我国，我国的大采高技术已处于世界领先地位。的大采高技术已处于世界领先地位。第一节第一节 大采高综采工艺特点大采高综采工艺特点太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-711国内国内6.0m及以上大采高综采工作面赋存条件统计表及以上大采高综采工作面赋存条件统计表 第一节第一节 大采高综采工艺特点大采高综采工艺特点太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-712太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-713

10、1）采用长摇臂采煤机，并具有足够的卧底量；煤机具有调斜功能，以）采用长摇臂采煤机，并具有足够的卧底量；煤机具有调斜功能，以适应工作面地质条件的变化。适应工作面地质条件的变化。2）工作面采落煤块度大，采煤机和输送机应有大块煤的机械破碎装备。）工作面采落煤块度大，采煤机和输送机应有大块煤的机械破碎装备。3）支架应具有良好的横向与纵向稳定性和承受偏载的能力；结构和性）支架应具有良好的横向与纵向稳定性和承受偏载的能力；结构和性能应具有较好的防片帮能力，初撑力大、伸缩或折叠式前探梁对端面能应具有较好的防片帮能力，初撑力大、伸缩或折叠式前探梁对端面顶板及时支护；可伸缩护帮板应能平移至顶梁端部以外，且具有足

11、够顶板及时支护；可伸缩护帮板应能平移至顶梁端部以外，且具有足够的护帮面积和护帮阻力。的护帮面积和护帮阻力。4）大采高工作面矿压显现强烈，支架应具有较大的支护强度和自身强）大采高工作面矿压显现强烈，支架应具有较大的支护强度和自身强度。度。第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备大采高综采设备要求大采高综采设备要求太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-7141）加快推进速度，降低矿压对煤壁影响，防止片帮。）加快推进速度，降低矿压对煤壁影响，防止片帮。2）带压擦顶移架，减少对顶板的破坏。）带压擦顶移架，减少对顶板的破坏。3）割煤后及时使用伸缩梁和护帮板支护顶帮

12、。）割煤后及时使用伸缩梁和护帮板支护顶帮。4）采用木锚杆、）采用木锚杆、“马丽散马丽散”等材料加固煤壁。等材料加固煤壁。5）对支架位态实施监测，掌握液压支架工作状态。）对支架位态实施监测，掌握液压支架工作状态。6）在易片帮、掉顶区域，保证煤机通过高度的前提下适当降低采高。）在易片帮、掉顶区域，保证煤机通过高度的前提下适当降低采高。7）使支架能够支护到煤帮，避免掉顶的矸石从支架前方掉落到工作）使支架能够支护到煤帮，避免掉顶的矸石从支架前方掉落到工作面输送机中。面输送机中。第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备煤帮及顶板管理主要措施煤帮及顶板管理主要措施太原理工大学太原理工大学-矿

13、业工程学院矿业工程学院2022-8-715 7m大采高液压支架在运输和安装上颇为棘手。采高低于4.5m的液压支架重量不超过20吨；7m大采高液压支架重量为68吨，其运输尺寸为9440*1950*3200mm。大采高大采高综采综采液压支架液压支架第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-716序序号号设备名称设备名称型号型号主要参数主要参数1采煤机采煤机MG800/1880-WD型型采高：采高：2.85.56m；装机功率装机功率:1880KW；最大牵引速度：最大牵引速度：1016m/min；滚筒直径：滚筒直径：2000m

14、m；电压等级：电压等级：3.3KV；截深：；截深：0.865m2液压支架液压支架ZZ9200/24/50 四立柱掩护支撑式，工作阻力四立柱掩护支撑式，工作阻力9200KN,中心距中心距1.75m，支架强度，支架强度1.06MPa，支，支撑高度：撑高度：2.45.0m,重量重量34t3转载机转载机SZZ1000/400时运输能力时运输能力2600t,电压等级电压等级3.3KV4工作面输送机工作面输送机SGZ1000/1400 时运输能力时运输能力2500t,电压等级电压等级3.3KV实例实例1 1 淮南大采高综采工作面装备淮南大采高综采工作面装备第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面

15、装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-717煤层平均厚度煤层平均厚度6m，倾角，倾角 2-50,采高采高5.5m，综采工作面三进两回式通风。，综采工作面三进两回式通风。序序号号设备名称设备名称型号型号主要参数主要参数1采煤机采煤机SL700交交流电牵引流电牵引德国产，截深德国产，截深0.865m，功率，功率1815KW，最大速度，最大速度31.8m/min，电压等级，电压等级3.3KV2液压支架液压支架 DBT-SCHITD德国产：二柱掩护式，工作阻力德国产：二柱掩护式，工作阻力8638KN,初撑力初撑力5890KN，中心距，中心距1.75m，支架强度，支架强度0

16、.91MPa，支，支护高度护高度2.55.5m。3转载机转载机德国产：时运输能力德国产：时运输能力2750t,电压等级电压等级3.3KV。4工作面输送机工作面输送机PF4-1132德国产：时运输能力德国产：时运输能力2500t,电压等级电压等级3.3KV。实例实例2 2：山西寺河矿大采高综采装备：山西寺河矿大采高综采装备第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-718主采煤层主采煤层2-2，埋深，埋深200m。构造简单、倾角。构造简单、倾角20-30，厚度，厚度4m-5m。顶板多为粉砂岩、砂质泥岩，属中等冒落顶板。顶板

17、多为粉砂岩、砂质泥岩，属中等冒落顶板。工作面呈条带布置，面长工作面呈条带布置，面长220-360m，推进长，推进长2000-2400m，发展到发展到5000-6000m。其装备为：。其装备为：美国美国JOY公司的公司的SL500型电牵引双滚筒采煤机，功率型电牵引双滚筒采煤机，功率1875kW，采高，采高2.7m-5.4m，牵引速度，牵引速度0-26m/min，遥控操，遥控操作；作；JOY公司生产的大功率刮板输送机、转载机和破碎机，公司生产的大功率刮板输送机、转载机和破碎机，采用集中控制联动，总功率达采用集中控制联动，总功率达2465kW，运输能力为，运输能力为3500 t/h；实例实例3 3：

18、神东大柳塔矿：神东大柳塔矿第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-719德国德国D.B.T公司的公司的WS掩护式支架，支护高度掩护式支架，支护高度2.55m-5.5m，支架宽度，支架宽度1.75m，初撑力，初撑力4908kN，支护强度，支护强度0.8Mpa，工作阻力，工作阻力8765 kN，实行，实行PM4系统电液阀控制。系统电液阀控制。回采巷采用美国回采巷采用美国FSW公司生产的公司生产的B1200/2X4004.0型型胶带输送机，带速为胶带输送机，带速为4m/s。两面生产原煤两面生产原煤2151万吨，全矿万吨，全

19、矿481人，工效人，工效135.12t/工，工，最高月产最高月产209.4万万t，单面最高年产突破，单面最高年产突破1000万万t，平均日，平均日产可达产可达2.5万万t以上。以上。实例实例3 3：神东大柳塔矿：神东大柳塔矿第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-720综采工作面主要装备综采工作面主要装备设备名称设备名称型号型号主要技术参数主要技术参数 采煤机采煤机SL500生产能力生产能力28003000t/h，采高，采高2.75.4m,截深截深865mm，牵引速度，牵引速度026m/min，装机，装机功率功率18

20、75KW,电压电压3300V 液压支架液压支架WS支护高度支护高度2.55.5m，中心距，中心距1.75m，工作，工作阻力阻力8638KN，移架速度，移架速度8s/架，推移行程架，推移行程960mm 刮板输送机刮板输送机JOY855输送能力输送能力3500t/h，直径，直径48152双中链，装双中链，装机功率机功率3855KW第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-721 神东公司的神东公司的 1000万吨工作面，由于综采设备引进，机万吨工作面，由于综采设备引进，机械化、自动化程度高及设备系统可靠性高，事故发生率低。

21、械化、自动化程度高及设备系统可靠性高，事故发生率低。为充分发挥引进设备性能，工作面作业方式改变传统为充分发挥引进设备性能，工作面作业方式改变传统“三八三八”、或、或“四六四六”制，采用制，采用“八二七七八二七七”，即出煤班，即出煤班工作面时间工作面时间8h、7h、7h，准备班停机检修，准备班停机检修2h。或采用。或采用“八八六二八八六二”，即出煤班工作面时间，即出煤班工作面时间8h、8h、6h，准备，准备班停机检修班停机检修2h。大采高强力掩护式液压支架大采高强力掩护式液压支架，使长壁面推进长度达到，使长壁面推进长度达到6000m（目前一般推进长度为（目前一般推进长度为10002000m），推

22、进速），推进速度达到度达到2030m/天天，满足了高度集中开采的要求。，满足了高度集中开采的要求。第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-722我国特大采高综采工作面装备我国特大采高综采工作面装备名称名称大采高大采高特大采高特大采高支架结构高度支架结构高度/m3.55.05.06.57.2支护强度支护强度/MPa0.50.70.81.2工作阻力工作阻力/KN35008000600018000支架宽度支架宽度/m1.5、1.751.75、2.05架型（多数）架型（多数）支撑掩护式支撑掩护式掩护式掩护式立柱缸径立柱缸径/

23、mm大于大于320大于大于380支架重量支架重量/t大于大于15大于大于30适应采高适应采高/m3.55.05.07.0第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-723 液压支架：液压支架：国内生产，性能稳定、工作阻力高、液压件密封好、结国内生产，性能稳定、工作阻力高、液压件密封好、结构焊接牢等。目前国产支架结构高度达构焊接牢等。目前国产支架结构高度达7.2m，工作阻力，工作阻力18000KN。电牵引采煤机：电牵引采煤机：基本从国外进口，采高达基本从国外进口，采高达7.0m，功率，功率1800KW以上，以上，截深截深1

24、m，日产最高，日产最高5万万t；运输设备过煤量加大：运输设备过煤量加大：和特大采高工作面配备的刮板输送机、转载和特大采高工作面配备的刮板输送机、转载机、破碎机及自移机尾的可伸缩胶带输送机正在由国外引进向国产化机、破碎机及自移机尾的可伸缩胶带输送机正在由国外引进向国产化转变。转变。重型化辅助运输设备：重型化辅助运输设备：特大采高工作面装备重量大，支架重特大采高工作面装备重量大，支架重3540t，煤机重煤机重5070t，为了缩短非生产时间（搬家安装），引进国外载重超，为了缩短非生产时间（搬家安装），引进国外载重超过过30t的无轨胶轮车。而国产无轨胶轮车载重偏低。的无轨胶轮车。而国产无轨胶轮车载重偏

25、低。特大采高工作面装备的发展特大采高工作面装备的发展第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-724国外大采高综采国外大采高综采技术与装备的主要特点是高功率、高可靠性，技术与装备的主要特点是高功率、高可靠性，其主要技术特点如下：其主要技术特点如下：新型电牵引采煤机。新型电牵引采煤机。装备电控系统，采用先进的信息装备电控系统，采用先进的信息处理技术和传感技术，实现机电一体化，最大采高超处理技术和传感技术，实现机电一体化，最大采高超过过6m，总功率达到，总功率达到1500-2000kW。大采高强力液压支架。大采高强力液压支

26、架。主要架型是高工作阻力的两柱主要架型是高工作阻力的两柱掩护式支架，工作阻力掩护式支架，工作阻力6-12MN，最大支护高度过，最大支护高度过6m；支架中心距支架中心距1.5-2.0m；降、移、升循环时间小于；降、移、升循环时间小于10s，寿命试验寿命试验5万次以上。万次以上。重型刮板输送机、转载设备。重型刮板输送机、转载设备。刮板输送机装机功率达刮板输送机装机功率达4800kW，运量达，运量达6000t/h，过煤能力，过煤能力2000万万t以上。以上。第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-725 长距离工作面巷道带

27、式输送机。带式输送机装机功率可达4970kW，运输能力5500t/h，带速5m/s以上。综采工作面自动化生产技术。开发应用采煤机滚筒自动调高技术、液压支架电液控制技术、计算机集中控制技术，自动完成割煤、运输、移架和顶板支护等生产流程，通过计算机网络系统实现工作面自动化生产和信息监测控制。综采工作面中高压供电技术。工作面输送机和采煤机等机械的供电电压提高到2.3、3.3、4.16、5.0kV等级，改善采区电网和工作面大功率电气设备运行工况，提升工作面装备生产能力和可靠性。第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-726Z

28、F7000/20/40大采高放顶煤液压支架第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-727ZY10800/28/63D型掩护型掩护式支架式支架郑州煤矿机械集团有郑州煤矿机械集团有限责任公司限责任公司第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-728ZY17500/34.5/76D液压支架晋城金鼎公司第二节第二节 大采高综采工作面装备大采高综采工作面装备太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-729太原理工大学太原理工大学-

29、矿业工程学院矿业工程学院2022-8-730优优 点点第三节第三节 适用条件及评价适用条件及评价太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-731第三节第三节 适用条件及评价适用条件及评价缺缺 点点太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-732适用条件适用条件 第三节第三节 适用条件及评价适用条件及评价太原理工大学太原理工大学-矿业工程学院矿业工程学院2022-8-733讨讨 论论 某一矿井某一矿井3号煤层的赋存稳定，埋藏深度平均为号煤层的赋存稳定，埋藏深度平均为350m，地质构造简单，煤层厚度地质构造简单，煤层厚度4.5m-6.8m，平均，平均5.7m，煤层中节，煤层中节理裂隙不发育，煤的普氏系数为理裂隙不发育，煤的普氏系数为3.2，顶板为中等稳定顶板，顶板为中等稳定顶板，高瓦斯矿井。高瓦斯矿井。分析该煤层采用大采高综采的理由，是否需要满足其他分析该煤层采用大采高综采的理由，是否需要满足其他条件？采用综采放顶煤开采是否可行？条件？采用综采放顶煤开采是否可行？