英国煤炭开采技术

在过去的10年中英国煤炭工业发生了许多变化，并于1994年12月进行了煤炭工业私有化改革。同期煤炭总产量大幅度降低，其原因包括价格低廉的进口煤竞争。但更主要的原因是由于核电站和燃天然气电站的发电量增大。从而导致燃煤电站发电量降低。煤炭需求社减少。
     但是，另一方面，困难时期也促使英国煤炭工业取得了一些积极的成效。煤炭工业劳动生产率显著提高，生产成本降低。这些成效取得的部分原因市由于采用了高效的开采设备备和采煤方法，但更主要的原因是由于煤炭行业内人们的观念发生了变化，人们意识到为了使煤炭工业前景良好。必须保持煤炭比其他能源资源更有竞争性。目前，英国是西欧唯一一个不采取煤炭补贴政策的国家，英国国内生产的煤炭受到进口煤严重的挑战，煤炭生产赢利很少。

煤炭开采业现状
    1997年英国商品煤产量约4700万t，其中井工矿产量3000万t，露天矿产量1700万t。目前英国有20座正在生产的大型井工矿井属于以前的英国煤炭公司。大部分煤炭产产量由长壁后退式回采工作面生产，只有少量煤炭产量来自前进式开采工作面。英国煤矿目前较少采用房柱式开采方式。房柱式开采方式主要用于海下采煤，因为海底下煤层的上覆岩层厚度较小，不宜采用长壁综采方式。英国煤矿广泛采用连续采煤机和巷道掘进机外销巷道。英国煤矿开采的煤层厚度一般为1.5~4.0m，煤层倾角一般不超过15°。高产高效长壁综采工作面年产量超过100万t，一些工作面计划年产量达到200万t。英国煤矿平均生产效率为每人班产15t。尽管这些指标远远低于美国和澳大利亚煤矿相应的最高生产指标，但对大部分其他产煤国来说有一定的可比性。
     除了上述大型机械化开采的煤矿之外，英国还有约50座有开采许可证的小煤矿。这些小煤矿一直属于私有煤矿，它们一般开采小面积的剩余“边角煤”，因为这些煤炭储量不适合于大矿进行大规模经济性开采。这些小矿一般年产煤炭l万t，雇用的煤矿工人少，通常采用手工开采方式。英国所有的小煤矿年产量不足100万t。一些小煤矿采用原英国煤炭公司的“二手设备”(如AB15采煤机)，尽管这些设备对小煤矿来说有点“大材小用”。有些小煤矿采用自己设计制造的设备，以适用于自己煤矿的开采地质条件和生产能力。自己设计的采煤设备及其成功的生产经验可以推广到国外的煤炭市场，例如，某一国家计划发展小规模煤炭工业，那里劳动力成本低，采煤设备缺乏，生产的煤炭用于供应当地煤炭市场。这种国家非常适合引进英国小煤矿自己设计的生产设备。

长壁工作面设备

一个长壁工作面的三大主要机械设备是：液压支架、铠装可弯曲输送机(AFC)和采煤机。一般地，这些设备分别从独立的公司购买，购买时考虑到许多因素，包括煤矿特有的地质条件、煤矿工人的使用偏好、价格和交货时间。有时这种方法会导致设备配套性差，因此不管设备供应商如何承诺设备的可靠性有经验的操作人员先在地面进行新设备的配套性实验，新设备地面配套性实验是一种值得肯定的好方法，可在新设备下井之前使采煤工人和维修人员对共性能有充分的了解。

    英国煤矿早期使用的液压支架比较轻，因为这些支架是按照早期的手动支架设计的。尽管当时设备的可靠性和工作面的煤炭产量无法与现在相比，但这些支架支护易垮落顶板的效果良好。使用这些支架支护澳大利亚和美国早期的长壁工作面时，实验失败了。这些国家花费了一段时间才认识到只有支撑力较大的支架才能解决坚硬顶板的支护问题。澳大利亚和美国等国家研制的支架是在改进英国早期使用的支架的基础上完成的。当改进后的支架重新引进到英国煤矿时，英国煤矿的生产效率也得到提高。
      上述情况说明了一点，即长壁工作面的支架不可能设计得过大；支架的尺寸越大，支撑力越大，支护效果越好。这种思路明显存在两个问题：第一，英国和其他许多国家很早以前没有采用机械化开采方式，井筒和井下巷道的尺寸较小，大型支架运不到长壁工作面，限制了支架的尺寸和重量第二，随着支架支撑强度的增大，支架的重量也随之增大，从而支架的投资也增大了。
      目前长壁综采工作面一般采用两柱掩护式液压支架，支架最大的荷载承受能力为1200t。为此支架腿的直径需要达到400mm，支架的间距达到1．75m。同时，用户要求采煤机的截深达到1m，这也将要求增大支架的尺寸。
      铠装可弯曲输送机有两个作用，一是输送煤炭，二是作为采煤机的支撑轨道。后一种功能需要铠装可弯曲输送机非常坚固，因为采煤机的重量很大，采煤机的切割煤能力也在不断增大，这样作用在采煤机上的载荷也很大。需要切记的是，铠装可弯曲输送机不仅需要输送采煤机正常速度切割的煤量，而且能满足采煤机超速切割时煤炭运输的要求。另外，长壁工作面的长度有不断增大的趋势。为此需要铠装可弯曲输送机的宽度达到1m，双链，链径44mm，装配功率1．5MW。
      1975年久益采矿设备公司对传统采煤机进行了重大改进，研制成多电机全电动采煤机。而传统采煤机采用单电机对各种机械设备提供动力，这经常会遇到一些问题。采煤机的装配功率超过1．5MW时，供电电压需要增大到3．3kV。英国煤矿通常采用双向切割方式，这与其他一些国家不同，因为英国没有特别的规定禁止工作人员站在采煤机下风流处。
      长壁工作面的一些设备和零件(例如切割滚筒)需要经常更换。这些设备和零件可以从原生产厂家直接进货，也有一些小公司专门从事这些设备和零件的供货业务。在一些情况下，这些小公司的服务可以降低产品价格，缩短供货时间，也可按照一家煤矿的特别要求提供特殊服务。黑德拉国际公司（Hydra Toools Internatiiionl)和英国肯纳麦特尔公司(Kennametal UK)均属于此类公司。

巷道掘进

     以前,英国煤矿的巷道掘成拱形，采用型钢拱形支架进行被动支护。这样做的原因有两个：一是因为期形断面的接道不适合于英国煤矿相对软的岩 J‘：．，．—足煤溪Jf采，tI有时儒要“挑顶”或“卧底”以扩大采Ix：巷道的断面积。满足煤炭和物料运输以及通风的要求。除厂：0 ttf—纪50年代的—段时间之外、英国—‘般将全部采区巷道43—能／1：煤出，氏达th足山：界各国煤矿的普遍做法。恨其他几个欧洲闷家却不问、它们通常沿水平方向掘进采区巷道。
提供采区巷道掘进和其他掘进作、Ik所斋设备用18K务的公—．1有：阿特技斯／Al司rA r／as coPcoj．英国蘑夫利公司、多斯科公司rooscoj．E／Afco公司、呼舍尔英国公司rHausherrUX L r山、久益采矿设备公司、朋·艾道／A＼司．湍鹏尔采取国际公司rRe尸o wer AJ／n加g／n rernarjona／j．斯起姆勒公司rsram Jer Corpora r油nJ和威布斯特·施夫公司r yvebs rer3ChaeffJ。
提供设计和项目承包服务的公—r41有：建筑集切公司rAma／gamareJ Consrrucr油n CoJ、克威纳尔公司rxvaemerCemenrarfonJ颧英国特膀森公司r7Ayssenj。
    随着机械化巷道掘进技术的发展，巷道掘进机被认为足最适合于掘进拱形巷道的设备。杯20世纪80年代，人们认为拱形巷道的掘进费用比矩形巷道昂贵，并开始考J富将顶板锚杆支护作为主要的支护方式。恨经过多年的试验、懒扦女护技术在英国煤矿并末获得成功。随后、美圆和财奥大利亚对锚杆支护技术进行厂重大改进，并成功地推J“使用。因此、英国重新研究厂锚杆支护技术在本国煤矿地质条件下的可应用性。
    当时英国煤炭工业的一些部门对锚杆支护的安全性提出质疑，但经过大量科技攻关和试验，锚杆支护方式在英国煤矿终于获得了成功，并逐渐得到推广。目前英国煤矿新掘巷道的一半以上采用了锚杆作为主要的支护方法。英国已积累了丰富的不良岩层条件下锚杆支护的成功经验。这些经验值得世界各产煤国借鉴采纳，特别是目前仍采用拱形型钢支架的东欧国家。锚杆支护是在顶板冒落之前加固顶板，属于“主动”支护顶板的方法。一旦这种概念被人们所接受，人们就会发现锚杆支护方式显然比拱形支架在岩层出现初期破坏后进行被动支护优越。
    随着巷道断面形状的改变(由以前的拱形变成门前常用的矩形)，巷道掘进作业逐渐采用连续采煤机。有时锚杆机安装在掘进机上，掘进一段巷道之后。随后立即安装锚杆。在其他情况下，锚杆机不安装在掘进机上，两者分离作业。巷道快速掘进，保持掘进工作面超前于回采工作面，这一点至关重要，因为可保证长壁工作面高产高效回采。
    英国传统的长壁工作面采区两侧各掘一条巷道。这是由英国煤矿法规确定的。而美国煤矿一般在长壁工作面每侧掘2—3条巷道。英国煤矿的采区巷道长度相对较短，但也可达到2km，在此单一巷道内分别进行煤炭、物料和矿工运输工作、难免会发生运输堵塞现象。为此，在英国煤炭工业私有化之前完成的鲍伊德报告( Boyd Report)中建议英国煤矿在采区中采用多巷布置系统。由于多种原因。这一建议目前还未得到落实。其中一个主要原因是英国煤矿的煤层较软，且开采深度较大，煤层所受的地压大，要求加大巷道之间保护煤柱的宽度，会导致大量煤炭储量浪费。
    从事巷道支护和岩层控制技术服务的公司有：JKS Boyles公司、Oale(Mansfield)公司、
Exchem矿业建筑公司、Holywell工程公司、MAI英国信息网络公司、Pozament公司、Reader and Grour设备集团公司、Sandvik岩石开采设备公司以及英国Wirth公司。
    提供专项服务(如材料和润滑剂)的公司有：Blue Circle水泥公司、Fosroc Expandite公司、Fuchs润滑剂公司、ParsonsChain公司和Tyne Tube 服务公司。