【文章內(nèi)容簡介】 中型礦井利用的精查儲量僅300億噸左右。據(jù)估算，到2020年，煤炭精查儲量需增加約1250億噸。 當前我國資源破壞和浪費嚴重。部分煤炭企業(yè)存在著采厚棄薄、吃肥丟瘦等浪費資源現(xiàn)象，全國煤礦平均資源回收率為30%～35%左右，資源富集地區(qū)的小型礦井資源回收率只有10%～15%。我國適合建設大型煤炭基地的整裝煤田，隨意被分割肢解現(xiàn)象嚴重。 (1)．煤礦生產(chǎn)技術水平低 全國采煤機械化程度僅為42％，除部分國有大礦之外，大多數(shù)煤礦生產(chǎn)技術水平低，裝備差，效率低。特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，基本上是非機械化開采。 2004年鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦產(chǎn)量仍占我國煤炭總產(chǎn)量的39％，在資源消耗和人員傷亡上，已付出了很大的代價。 (2)．部分煤礦超能力生產(chǎn) 據(jù)調(diào)查分析，，占國有煤礦產(chǎn)量的13%。煤礦超強度超能力生產(chǎn)滿足了國民經(jīng)濟發(fā)展對煤炭的需求，但其造成的負面影響，一是縮短煤礦開采年限，二是威脅煤礦安全生產(chǎn)。 (3)．大中型煤礦煤炭供給能力不足 據(jù)預測。要實現(xiàn)煤炭產(chǎn)需平衡，需要再建設一批新井和擴大現(xiàn)有煤礦的生產(chǎn)能力。 (1)．煤炭產(chǎn)業(yè)集中度低 %，遠低于世界其它主要產(chǎn)煤國家。 ( 2)．煤炭企業(yè)負擔過重 煤礦企業(yè)稅負比1994年稅制改革前提高了6個百分點；2003年，煤炭行業(yè)支出鐵路建設基金約100多億元；國有重點煤礦企業(yè)辦社會問題突出，地方政府接收困難，原國有重點煤礦辦社會年凈支出60億元。 2004年末，原國有重點煤礦在職人員257萬人，由于所在地區(qū)社會承受能力弱，難以減人提效。 部分煤礦資源枯竭，生產(chǎn)能力下降，生產(chǎn)成本上升，富余人員、工傷撫恤人員多，轉產(chǎn)困難。 (3)．煤礦企業(yè)效益差、職工收入低 2004年原中央財政煤炭企業(yè)補貼前虧損面仍高達48%，補貼后仍有6%的企業(yè)虧損。2004年原國有重點煤礦在崗職工平均收入16812元，低于全國平均水平。 (1)．煤炭安全形勢嚴峻 2004年煤礦共死亡6027人，顯著高于世界其它主要國家。，； 大多數(shù)煤礦生產(chǎn)和安全技術裝備落后，防災抗災能力差，重大、特大事故頻繁發(fā)生。2004年共發(fā)生死亡10人以上特大和特別重大事故42起，死亡1008人。 ( 2)．礦區(qū)環(huán)境治理問題 礦井生產(chǎn)中排放的煤矸石約占原煤產(chǎn)量的8～10%，現(xiàn)已累計堆存煤矸石30多億噸，占地超過15萬畝。 礦區(qū)地面塌陷、煤田自燃火災、部分煤矸石自燃、煤礦瓦斯排放對生態(tài)環(huán)境構成嚴重影響。 煤礦開采每年排出地下水約22億立方米，我國西北部主要煤炭產(chǎn)區(qū)，煤炭開采加劇了水資源的匱乏，對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成影響。 井下煤層氣年抽出量約100億立方米，90％直接排放到大氣中。 (1)．煤炭運輸制約 我國煤炭資源主要分布在西北部，而煤炭消費重心在東南部，形成了北煤南運、西煤東調(diào)的格局，運輸距離長，運輸費用高，影響煤炭供應能力和市場競爭力：鐵路運力不足的問題將長期存在；港口吞吐能力滿足不了需要；公路長距離運輸成本過高。 (2)．煤炭消費與環(huán)境保護問題 煤炭在利用過程中將產(chǎn)生大量的污染物和溫室氣體。特別是煤炭的不合理利用，排放了大量煙塵和有害氣體，嚴重污染環(huán)境。隨著煤炭消費量的增加，環(huán)境保護壓力將越來越大。 我國酸雨覆蓋區(qū)已擴大到約占國土總面積的30%，SO2排放的75%以上來源于燃煤。2003年SO2排放總量增加至2158萬噸，酸雨污染加重。2003年燃煤總量增加，煙塵排放總量增加至1047萬噸。我國CO2排放量目前居世界第二位，CO2的排放約80%來自煤炭燃燒。 第四章、大采高技術發(fā)展現(xiàn)狀我國大采高技術的應用我國國有重點煤礦厚煤層儲量占44％，而厚煤層產(chǎn)量占45％以上，絕大多數(shù)高產(chǎn)高效礦井是在以厚煤層開采為主的生產(chǎn)條件下實現(xiàn)的。目前，我國重點煤礦厚煤層開采方法主要有綜采放頂煤開采和大采高綜采兩種。放頂煤開采雖然已經(jīng)在我國發(fā)展成為一種厚煤層高產(chǎn)高效采煤方法，廣泛應用于5～15m厚煤層一次采全高，但仍有許多難以解決技術難題。對于4～6m的穩(wěn)定厚煤層，大采高綜采具有更好的技術經(jīng)濟優(yōu)勢， 近十年來，以神東礦區(qū)為代表的現(xiàn)代化礦井建設，依靠得天獨厚的厚煤層覆存條件和先進的管理模式，采用國際一流裝備，進行4～6m一次采全高，不斷刷新工作面高產(chǎn)高效紀錄，工作面年產(chǎn)超過1000萬t。晉城寺河煤礦采用國產(chǎn)大采高液壓支架，月產(chǎn)突破80萬t，創(chuàng)造了世界最大采高高產(chǎn)高效紀錄 國外主要產(chǎn)煤國家厚煤層開采主要采用一次采全高長壁開采，美國、澳大利亞等發(fā)達國家家的煤礦普遍采用高效集約化生產(chǎn)，最大采高4．5m；南非和捷克最大采高達到6m液壓支架向高工作阻力的兩柱掩護式支架發(fā)展，支護工作阻力達6 000～12 000kN，支護高度3一6m，支架立柱缸徑320～440mm，支架中心距1．75m和2．om，支架控制方式為環(huán)形供液及電液控制，支架的降、移、升循環(huán)時間小于10s，支架的壽命試驗高達50 000次以上.高效綜采的快速發(fā)展世紀之交的十多年間，以長壁高效綜采為代表的煤炭井工開采技術取得前所未有的新進展。高效綜采發(fā)展主要體現(xiàn)在以下三方面：一是綜采工作面生產(chǎn)能力大幅度提高，采區(qū)范圍不斷擴大，出現(xiàn)了“一礦一面”年產(chǎn)數(shù)百萬噸煤炭的高產(chǎn)高效和集約化生產(chǎn)模式；二是高效綜采裝備和開采工藝不斷完善，推廣使用范圍不斷擴大，中厚煤層開采、厚煤層一次采全高開采和薄煤層全自動化生產(chǎn)等技術和工藝取得巨大成功；三是高效綜采裝備的研制開發(fā)取得新的技術突破，年生產(chǎn)能力已經(jīng)達到10 Mt，并實現(xiàn)了綜采工作面生產(chǎn)過程自動化，大型綜采礦井技術經(jīng)濟指標已經(jīng)達到大型先進露天礦水平。鑒于我國煤炭為主的能源結構和當前煤炭需求快速增長，高效綜采也將成為能源開發(fā)技術重要的競爭領域一次采全高工作面的循環(huán)進度主要考慮采煤機的截深。截深的確定首先是根據(jù)工作面整體生產(chǎn)能力進行考慮，綜合機械化開采初期，工作面截深均選用o．6m標準截深，隨著技術的進步，工作面裝備能力的加大提供了采煤機足夠的截割功率和輸送機足夠的輸送能力，巷道支護技術的提高保證了大斷面巷道的掘進和維護, 給工作面加大截深提供了有力的技術支持，近年來，高產(chǎn)高效礦井能夠普遍采用0．8m和 1．om截深，有力保證了礦井生產(chǎn)能力的提高。 實際生產(chǎn)中，截深的確定首先考慮煤層地質(zhì)條件的影響，其考慮因素包括：工作面頂板的破碎程度、工作面煤質(zhì)(硬度、節(jié)理層理發(fā)育程度)、煤層的瓦斯含量等。其次要考慮工作面設備能力；截深的加大是伴隨著采煤機截割功率的增加而實現(xiàn)的，同時對采煤機截齒、截割部受力、整體結構等因素有關，采煤機的能力增加一方面體現(xiàn)在截割功率的增加，另一方面體現(xiàn)在牽引速度的增加；同時截深的選取還應考慮支架的支護強度和 防護能力以及輸送機的運輸能力。采煤機截深不但要考慮傳統(tǒng)的截割功率大小，而且對于綜采放頂煤工作面還要考慮與放煤步距的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。放頂煤工作面實踐證明合理的放煤步距為1 m左右。即采煤機截深為0．6 m時采用兩刀一放，采煤機截深為0．8m和1．0m時采用一刀一放。合理的放煤步距是提高回采率、降低含矸率的重要因素。放煤步距應該滿足兩個條件，一是與支架放煤口的縱向尺寸的水平投影一致，二是與采煤機截深成整數(shù)倍關系。工作面生產(chǎn)能力工作面的生產(chǎn)能力與采煤機截深、牽引速度及設備開機率有關。國產(chǎn)綜采工作面裝備經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，技術水平及可靠性得到了很大的提高，采煤機的牽引速度可以達到6～8m／min，綜采工作面的開機率已經(jīng)由50％左右提高到70％以上。第五章、綜采工作面大采高采煤方法的應用潞新二煤礦從探索綜放開采技術以來，這種對厚煤層的采煤技術日趨成熟,目前已經(jīng)成為我國厚煤層的主要開采方法之一。但近年來，隨著綜采設備制造技術的飛速發(fā)展，綜采設備走向重型化、強力化和自動化，使設備的可靠性得到保證，有力的推動了大采高綜采技術的發(fā)展，帶來了新一輪采煤技術的革命，目前在神東、晉城等礦區(qū)已率先在f=，實現(xiàn)了國內(nèi)工效最高，噸煤成本最低的成果，極大地提高了煤炭市場的競爭能力。為了研究大采高綜采技術在王莊礦現(xiàn)有生產(chǎn)條件下的可行性，王莊礦于2007年11月成立了由機電、生產(chǎn)、地質(zhì)、通風、運輸、自動化、計劃及綜采安裝等科室、隊組人員組成的調(diào)研小組，詳細地分析王莊礦的煤層賦存和現(xiàn)有生產(chǎn)技術狀況，并對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦進行了現(xiàn)場考察，收集了各礦使用大采高綜采設備開采的有關技術資料，經(jīng)過分析對比認為，目前大采高綜采工作面采用大功率，高可靠性設備，具有較強地適應能力，在王莊礦使用是可行的，必將進一步加快王莊礦以減隊減面，增產(chǎn)增效為主要內(nèi)容的集約化發(fā)展步伐，推動王莊乃至潞安的采煤技術發(fā)展，促進安全高效礦井的建設。礦井概況一井原設計生產(chǎn)能力為45萬t/a，采用一對斜井開拓，提升方式為單鉤串車，主斜井、副斜井傾角均為23176。，穿煤層頂板布置，井筒采用料石砌碹支護，井底水平+810m。該井于1958年開工建設，1960年6月簡易移交投入生產(chǎn)，1988年達到30萬t，1991年達到42萬t。1996年進行技術改造，礦井的通風、井下運輸環(huán)節(jié)進行了改造，加大了工作面長度，采煤方法改為走向長壁傾斜分層高檔普采。1998年生產(chǎn)水平由810m延深至720m，礦井規(guī)模也達到了60萬t/a。2001年，再次對采煤方法進行改造，把分層高檔普采改為走向長壁綜合機械化(一次采全高)放頂煤采煤方法。礦井現(xiàn)開拓方式為斜井—暗斜井開拓，多水平上、下山開采，主(暗)井皮帶、副(暗)井串車，目前開采水平為+720m。是主、副斜井進風，立風井回風的中央并列式通風方式，通風方法為機械抽出式。礦井井田內(nèi)含煤2層—6號，現(xiàn)主要開采4號煤層，下部的6號煤層一直未進行開采。，+720m水平以上的4號煤層還剩三個條帶。（1）哈密煤業(yè)集團公司露采公司露采公司與井采公司一井西鄰。于1957年籌建，1962年2月破土剝離，1970年2月簡易投產(chǎn)，設計能力為150萬t/a，服務年限35a。在6km范圍的露天坑內(nèi)，將露天井田分為東西二區(qū)，開采順序先東后西，東西并舉，開拓方式為內(nèi)部出車溝固定折返干線蒸汽機車標準軌鐵道運輸外部排土場。露天井田含煤六層，4號層為主采層，2號、6號煤層局部可采。露采公司的井田走向長6km，～。露采公司的礦井平均回采率達96%。（2）哈密煤業(yè)集團公司井采公司二井井采公司二井與一井的東鄰，原為北泉礦，二井于1989年11月1日開工建設，1991年2月原中國統(tǒng)配煤礦總公司和國家能源投資公司批準二井設計能力由30萬t/a改為60萬t/a。1995年10月移交生產(chǎn)，做到了當年投產(chǎn)當年達產(chǎn)。2002年7～8月通過對礦井的提升系統(tǒng)進行改造，礦井的核定生產(chǎn)能力達120萬t/a。2003年，礦井的生產(chǎn)原煤116萬t。礦井采區(qū)回采率達80%?！??？刹擅簩?層，自上而下為6號，煤層傾角5176?！?176。，礦井開拓方式為一對反斜井開拓，單水平上下山開采，礦井現(xiàn)開采水平為+818m水平，采煤方法為走向長壁綜合機械化放頂煤采煤法。目前+818m水平以上上山東翼已開采完畢，正在開采上山西翼的4號煤層。、位置和工作面生產(chǎn)能力計算礦井投產(chǎn)4號煤層采區(qū)，雙翼布置，東翼走向平均長1100m，西翼走向平均長700m。礦井投產(chǎn)一個采煤工作面即可達到設計生產(chǎn)能力120萬t/a，投產(chǎn)工作面位于4號煤層東翼。工作面采用“三采一放”作業(yè)方式，采煤機開三次幫放一次頂煤，，年推進度475m，正規(guī)循環(huán)率80%。工作面生產(chǎn)能力計算：工作面日產(chǎn)量： A1＝γL180。L（H1n1 ＋n2H2）4號煤層：A1=184（＋）=4618t工作面年產(chǎn)量：：A＝A1L1η1044號煤層：A=4618330104=式中　　L——工作面長度，184m（4號煤層）；L180?！ぷ髅嫒者M度，（4號煤層）；L1——年工作日，330d；n1——4號煤層工作面開幫回采率，95%；n2——4號煤層工作面放頂煤回采率，75%；η——正規(guī)循環(huán)率 ，80%；H1——工作開幫高度，；H2——放頂煤高度，；γ——煤的容重。根據(jù)計算結果，設計投產(chǎn)時布置一個采煤工作面能滿足礦井設計生產(chǎn)能力120萬t/a的要求。開采順序同一煤層內(nèi)按自上而下的順序開采，即先采上區(qū)段，后采下區(qū)段。采區(qū)尺寸、巷道布置根據(jù)確定的開拓方式、采區(qū)劃分及開采順序，投產(chǎn)的采區(qū)走向長度約為1800m，雙翼布置，東翼走向平均長1100m，西翼走向平均長700m。礦井投產(chǎn)一采區(qū)一個采煤工作面可達到120萬t/a的設計生產(chǎn)能力，投產(chǎn)采區(qū)共劃分4個區(qū)段，每個區(qū)段垂高32m，區(qū)段與區(qū)段之間留設16m的區(qū)段煤柱。投產(chǎn)工作面位于4號煤層一區(qū)段的東翼。4號煤層主暗斜井沿4號煤層底板布置，4號煤層副暗斜井沿4號煤層頂板布置。4號煤層副暗斜井通過各區(qū)段的運輸、回風水平車場與工作面回風、運輸順槽聯(lián)系。4號煤層主暗斜井直接與工作面運輸順槽連通。在+715m水平沿煤層走向布置5241工作面回風順槽，鋪設單軌，軌型30kg/m，擔負工作面回風，作為材料、設備等運輸通道。在+683m水平沿煤層底板走向直線布置5241工作面運輸順槽，鋪設帶式輸送機，擔負工作面進風和運煤等通道。采區(qū)車場及硐室副暗斜井各區(qū)段車場采用甩車場的布置方式，+580m水平井底車場采用平車場的布置方式。+580m水平井底車場內(nèi)設采區(qū)變電所、水泵房及管子道、水倉、消防材料庫等硐室。采區(qū)煤、矸和輔助運輸方式及設備選型，采區(qū)通風和排水原煤運輸1．1運輸方式及設備采煤工作面采煤配備1臺SGZ—764/400型可彎曲刮板輸送機，放頂煤配備1臺SGZ—830/800型可彎曲刮板輸送機運煤，工作面運輸順槽配備1臺SZZ—830/250轉載機、1臺PLM—1500/160破碎機和1臺DSP1080/2160型帶式輸送機。5241工作面煤炭運輸線路：5241工作面(SGZ—764/400型可彎曲刮板輸送機或SGZ—830/800型可彎曲刮板輸送機)—→ 5241工作面運輸順槽(SZZ—830/250)—→5241工作