世界煤矿开采概况

2006/9/12 12:01:53

一、地下开采

    1、概述
    目前，地下开采仍是硬煤开采的主要方法。中国、前苏联、欧洲采用长壁采煤法，美国、澳大利亚、南非、印度等国则以短壁采煤法为主。长壁采煤法产量约占世界矿井总产量的70%。
    60年代以来，多数产煤国家的开采条件加速恶化，如德国矿井的平均开采深度从1960年的726M增加到1995年的927M，最大达1443M，岩石温度高达43℃。几个国家矿井开采深度见表1-1。煤炭生产面临石油、天然气（高成本产为国还有廉价进口煤）的竞争，以及越来越严格的环境法规的制约，用扈地煤炭质量提出了更高的要求。另一方面，以微电子技术和住处技术为核心的高新技术迅速渗透到煤炭工业。这两方面的因素促进了矿井采煤技术的革新。
    目前，采煤综合机械化已是成熟的技术；微处理器、计算机和专家系统的应用，以及岩层控制理论和技术的改善，进一步提高了作业安全性和生产效率。发达国家正应用自动化和机器人技术研究开发新一代井下采煤系统。

     2、地下开采发展趋向
    （1）扩大规模
    经验表明，在一定开采条件下，加大开采强度是提高规模经济效的主要途径，而综采设备生产能力的提高，为扩大矿井规模创造了条件。
    目前，一套综采设备的最大小时生产能力已达3500T，日产量可保持在10000T以上。因此，许多新建矿井的年产能力达3-4MT。长壁综采工作面的快速推进，促使采区长度不断加大，1996年美国平均达2570M，澳大利亚平均1874M，世界最大达5365M（美国）。工作面长度加大到200M以上，1996年美国平均251M，德国277M，最大达354M。这都促进了采煤方法的革新，如采用倾斜长壁、变向开采、旋转工采、无煤柱开采等。
    （2）集中生产。
    矿井生产集中化是提高生产效率和效益的关键因素，主要途径是现有矿井合并改建，关闭不经济矿井，新建高产高效矿井。德国在1965-1995年期间，生产矿井数由107个减少到19个，每矿平均年产量从1.26MT增至2.79MT，井下平均效率由2.705T/工提高致电5.587T/工。
集中生产的关键问题，是确保设备和系统的可靠性，以及各生产环节之间的协调。这需要解决一系列技术和管理问题。
    （3）简化生产系统。
    在采煤综合机械化的基础上，实行采掘合一，进一步简化开采工艺；厚煤层一次采全高取代分层开采；采用大功率胶带输送机实现全矿连续运输，减少转载；采用单轨吊、卡轨车或无轨车辆把设备、材料直接运到工作面；简化巷道布置，一巷多用；采准巷道尽可能开在开采煤层中。

     3、采煤设备
    近10多年来，井下采煤设备和控制系统有很大进步，主要趋向是：
    （1）适应性。采煤机已能开采厚0.55~6.0m、倾角60°以下的各种煤层。模块式设计使制造厂可根据矿井特定地质条件提供专用产品，而且便于维修。
    （2）大型化。为提高生产能力和可靠性，所有采煤设备的体积、重量和功率都趋向大型化。目前，采煤机最大重量已达90t，自移支架达50t/架。德国艾柯夫公司的SL—500型新一代采煤机，总功率达1508kW，供电电压5000V，采高2.2~5.0m。德国生产的自移支架，可用于0.55~6.0m的煤层，赫姆夏特公司为美国生产的二柱强力掩护式支架，工作阻力达8900kN。中国和前苏联已制出10000 kN的厚煤层强力支架。支架成组（6~15架）电液控制已成为标准控制系统，移架时间达8s以下。可在顺槽内遥控的微处理器控制系统已用于生产。
    高产工作面采区胶带输送机最大运输能力已达3500t/h，功率1400kW，带宽1.5~1.6m，带速3.5~4.7m/s，最大水平运距2000m（多点驱动），自动监控技术已达到很高水平。部分断面掘进机的最大重量达120t，截割头功率达500kW，可切割抗压强度超过100Mpa的岩石，最大掘进断面70m 。
    （3）控和自动化。
    英、德、美等国在井下作业的遥控和自动化方面进行了大量的研究工作，最终目标是实现不经常有人的自动化采煤工作方面。
    目前，将井下传感器测得的数据传输到地面计算机网络的多功能井下环境监测系统，已推广应用。采煤机、自移支架、掘进机、胶带输送机等单台设备的遥控和自动化技术日趋成熟。整个工作面的遥控和自动化已取得明显进展，英国开发的天然放射性煤岩分界传感器已向国内外出售300多个。美国矿业局开发的全自动连续采煤机已初步试验成功。英国研究开发的自动长壁工作面系统正进行示范，每班只需1名控制人员和1名检查人员。自动化工作面的问世已经为期不远了。
    在设备工况和健康监测的基础上，已开发出以微处理器和微机为基础的矿井和选煤厂全过程监控系统。英国的MINOS系统已成功地用于许多矿井。未来计算机化的矿井，可使人力比目前减少75%。

    4、综采工作面调查
    据美国《煤时代》调查，1996年12个主要产煤国家共有1759个综采工作面，这些长壁综采矿井的总产量达905Mt，占世界硬煤总产量的27%，

    5、高产高效工作面和矿井
    （1）高产工作面
    目前，年产百万吨的综采工作面已很普遍。美国1994年综采工作面平均年产1.58MT,最高水平.54MT;平均效率281.2T/工.中国1997年有76个综采队年产超过1MT,有12个超过2MT,最高的兖洲东滩矿综采二队达4101808T,效率203.9T/工.
1997年6月,美国塞浦洛斯·阿玛克斯煤炭公司20英里矿创综采工作面月产908270T的世界新纪录.工作面长256M,采高超过3M,采区长5365M.采用安德森ELECTRA 300型采煤机,小时能力达5000T;威斯特伐利亚掩护支架.
    (2)高产高效矿井
    在美,澳等国,90年代采用最先进技术新建的现代化长壁采煤矿井,反映当前世界矿井开采技术的最高水平.
    美国宾夕法尼亚洲恩洛福克矿,1990年月2月投产,1994年生产商品7.35MT(原煤约10.3MT),是目前世界最大的矿井.开采煤层厚1.7-1.8M;主斜井倾角落6°长670M;2个综采工作面,装备英国大功率(917KW)采煤机,德国640T自移支架.全员效率63.9T/工.
    澳大利亚新南威尔士洲南巴尔戈矿,1994年产量达4.1MT,全员效率24450T/(人.年),比露天矿还高.该矿只有一个综采工作面,长200M,采高2.4M,采区长3000M,装备1250KW采煤机,940T2柱掩护式支架,1250KW输送机.

    二、露天开采

    概述: 在适宜的自然条件下,露天开采与矿井开采相比,安全性好,生产能力大,建设工期短,劳动生产率和资源回采率高,生产成本低.如前苏联露天矿平均效率比矿井高4.5倍,成本低2/3.因此,各国都优先发展露天开采.
    全世界适于露天开采储量约占煤炭总可采储量的43%。

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