采煤概论课程设计

采煤方法（综采）

采煤概论

2015-12-27

采煤方法（综采）

采煤方法（综采）

摘要：本论文从煤矿开采发展史出发，介绍了煤矿开采的三个时期的发展历程及各个时期包括的采煤方法，并着重介绍了我国最新的采煤技术——综合机械化采煤和其生产过程中存在的问题。还介绍了目前我国煤炭从管理到生产中存在的问题及应对方法。然后从我国安全生产的现状出发，着重介绍了我国目前采用最为广泛的采煤方法——综采放顶煤技术，并且对其生产过程中的潜在问题并针对这些问题提出来解决方法。以期能使采煤过程中采用合理的采煤方法，并对潜在危险及时防治，减少各类事故发生，促进煤矿安全生产。

关键词：发展历程、三个时期、综合自动化、综采放顶煤、问题及解决方法

Coal-Mining Method（Fully mechanized mining）

Abstract:This paper, Starting from the history of coal mining, introduces the coal mining in the three periods of development and various periods including coal mining methods, and emphatically introduces the latest comprehensive mechanized coal mining technology, the problems existing in the coal and its production process. Also introduced the current our country coal from the management to the existing problems in production and the methods to deal with. Then starting from the present situation of safety production in China, emphatically introduced the most widely used methods of coal mining in our country at present, technology of fully mechanized caving coal face, and the potential problems in the process of production and put forward solutions to solve these problems. In order to make the reasonable mining methods adopted during coal mining, and the potential danger timely prevention and control, reduce all kinds of accidents, to promote coal mine safety production.

Keywords:development. three https://www.360docs.net/doc/6a13510835.html,prehensive mechanized coal mining.technology of fully mechanized caving coal face. problems and solutions

目录

1 绪论 (1)

2 发展历程 (2)

2.1古代采煤法 (2)

2.2近代采煤法 (3)

2.3现代采煤法 (4)

3 新技术/方法 (6)

3.1煤炭综采自动化 (6)

3.2综采放顶煤开采技术的发展现状 (9)

4 存在问题 (12)

4.1煤炭综采自动化存在的问题 (12)

4.2综采放顶煤技术的相关问题 (12)

5 解决方法 (14)

5.1瓦斯综合防治措施 (14)

5.2提高采出率降低含矸率 (14)

致谢 (15)

参考文献 (16)

1.绪论

当今信息技术在各个领域都得到了广泛的应用，社会发展方向就是以高科技为科学的发展观。同时环境和资源问题也成为了急需解决的全球性问题，煤矿开采行业作为传统的重工业，怎样实现适应社会的发展完成当代的发展需求和目标，成为从事煤矿开采行业人士需要重视的问题。

本课程设计就采煤方法做了发展历程、新技术、存在问题、解决方案四个方面做了具体的阐述。

对采煤方法发展历程的追溯有利于我们对现在采煤方法的理解，同时可以在我们脑海中建立一个大致的采煤方法发展的时间线。

新技术中对煤炭综采自动化与综采放顶煤开采技术这两项当前高新采煤方法做了系统的介绍。

然而技术虽新，缺不够完善。在存在问题中，我们将综采自动化与综采放顶煤这两项技术中存在的问题做了简单的分析与剖析，有利于我们对其进行更深刻的理解。

技术存在问题，我们便要解决它，是技术更具适用性、实用性。正文最后一部分我们就综采放顶煤技术中存在的问题提出了几点解决方案。

总体来说，在煤矿行业中，全部工序实现机械化、劳动强度降低，安全系数增加的综合机械化采煤工艺（综采工艺）的不断运用给我们带来便利，顺带也产生了许多新的问题。这就要求煤矿企业更好运用综采工艺的同时学会正确应对综采带来的一系列问题。

同时，综采放顶煤开采作为一项综合性的采煤新技术。应当得到很好地利用，特别是在一些特厚煤层的适宜条件之下，这样较为突出的经济效益才能得到较好的体现。但是，综采放顶煤开采方法依旧存在很多的问题，这些问题会在一定程度上妨碍我们有效地提高工作面的生产能力。所以，我们必须加强技术攻关，解决实践中存在的问题，不断创新，大胆突破，让综采放顶煤技术得到较好的发展。

2.发展历程

目前，中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是最早发现、开采和利用煤炭的国家之一。并且截至到现在煤炭都是中国最重要的能源，不仅在发电，金属冶炼，化工生产中在人民生活中也有重要的地位。而说到煤炭的应用，首要其谈的就是采煤方法，在中国采煤方法主要经历了个三个历程。

2.1古代采煤法：

在古代由于受到生产工具提升和排水能力及设备条件的限制，人们只能采掘煤层，煤窑的井筒不可能太深。巷道一般高一米多，形状是上窄下宽（上部宽1m，下部宽1.4m宽），均无顶住承托，由此可见顶压力不大。各工作面的形状以狭长的椭圆及瓢，瓶形为多。上述都是自上而下的直井，也有横向开采的平硐。

古代采煤亦称攻煤、伐煤、凿煤等。采煤方法一般包括巷道布置和回采工艺两个方面。在古代中国的井下“巷道布置非常简单，凿井见煤后，再开两条上山或下山，即完成了巷道布置的准备工作，然后沿煤层走向挖掘运输、通风巷道，即使掘进，也是采煤，采掘合一。”

纵向的煤井凿到煤层后，开始横向掘进和开采。横向掘进和开采的半径距离长短不一。

2.1.1巷道式采煤法

这种方法的主要特点是采掘不分，以掘代采，没有形成明显的开拓，采煤系统，凿井见煤后即开拓巷道，在沿着巷道两边开采出一个个煤洞，实际上就是采煤工作面。巷道式采煤法即煤井延伸到可采煤层后，沿煤层走向和倾向挖掘纵横交错的煤层巷道，完全采用掘进出煤。为了防止顶板塌落延长煤窑的使用期限，巷道采煤法一般不回采，靠巷道之间的方形煤柱自然支撑顶板，每隔一段距离留一段煤柱支撑顶板，扩散通风，待延伸到一定深度通风困难时则停止采煤另开辟新的工作面，将老工作面封闭。

这种“蚁穴式”的采煤方法，在薄煤层和中厚煤层中多有采用。这种方法的煤炭回收率一般在20%～30%之间，并且很不安全。

2.1.2跳格式采煤法

这种采煤方法一般是先内后外，先突破一点再向两帮挖掘，自然形成瓶袋装工作面。

例如，20世纪50年代末，考古工作者在河南鹤壁发现宋代古梅井巷道有四条全长600米，自井口南面向东，南，西，三面延伸，通向8个采煤区。。

2.1.3掏槽式落煤法

这种方法是先把煤层底部掏空（俗称“刨根”），预留一些临时支护顶板（俗称“留马腿”），然后，捅倒煤柱，（俗称“砍马腿”），使煤炭落下。这种采煤法

的工作面大小因地而异，主要根据顶板的坚硬程度而定，工作面狭窄的仅能容一人工作。这种采煤方法一般在煤质较硬综采的地方使用效果较好。

2.1.4残柱式采煤法、

俗称“放大棚”，又称“放柱法”，“地片法”，“区划法”，“高落式采煤法”等。这种采煤法主要出现在明清时期，其特点是，沿煤层走向开凿运输巷道，沿倾斜开数条巷道巷道，巷道两侧留10~20m的护路煤柱。然后将煤层切割成若干长宽各10～15m的方形煤柱，备日后回采，有一字型和十字型两种形式。

采空区的顶板任其自行塌落，手镐刨煤，人手拉筐或背筐运输。整个采煤工艺流程中，除顶板自然冒落外，其它工序全靠人力手工用或借助简单工具完成，冒落的高度以见到顶板矸石层为限。第一个棚口做封堵处理后，后退10～20m 挖掘第二个棚口，如此循环往复，这种方法直到近代仍被采用。

2.2近代采煤法

19世纪60年代，中国兴起了一场以，“富国强兵”为目的的洋务运动，创办包括煤矿在内的新式企业。新氏企业的发展带来了对煤炭需求的激增，从而大大改变了以往煤炭需求的构成，由以民间需求为主，迅速向官方需求为主改变。1874年清政府在洋务派的建议下将煤炭资源的管理政策改为官办官督商办煤矿制度。此后洋务派兴起了在中国开办煤矿的第一个高潮。

从19世纪70年代开始，中国的采煤也从手工开采进入机器开采阶段，其标志一方面是在提升、排水、通风等环节采用了以蒸汽机为动力的机械，为采掘距地表较深的煤层创造了条件。近代以来的井筒形状以圆形居多，井壁支护受力状态好，耐久，井筒断面有效利用率大。采煤方法是指采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间、空间上的相互配合。不同采煤工艺与采区内相关巷道布置的结合，构成了不同的采煤方法。进入近代以后采煤和掘进开始分为两个环节，按照采煤工艺，矿压控制的特点，近代的采煤方法大体可分为柱式体系，和壁式体系两大类。

2.2.1高落式采煤法

与残柱式采煤法近似，高落式采煤法是在较厚的煤层中开拓巷道将煤柱底部掏空，应利用岩石压力或爆破方法将煤崩下来。高落式采煤法回采率较低，往往回采的煤炭不到一半的时候，因顶板冒落岩石或矸石将煤埋了起来。房柱一般占储量的20%~30%，在工作面敞空的条件下，一般不进行回收。这种方法浪费较大，往往越厚的煤层回采率越低，有时不到30%。这种方法还存在矿工劳动强度大，危险程度高等弊端。

2.2.2洒砂充填采煤法

洒砂充填采煤法，亦称水平累段充填采掘法。这种采煤方法起源于美洲，后

传入欧洲英、德等国。主要方法是回采工作面沿水平方向推进。充填材料用河砂加一定比例的泥土、石块。这种方法1912年首先在奉天（今辽宁省）抚顺杨柏堡坑使用。

2.2.3长壁式采煤法

长壁式采煤法按采空区处理方法不同，可分为垮落式采煤法，煤柱支撑采煤法，充填采煤法；按煤层倾角和采煤工作面推进方向不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法；按工作面推进方向与运输巷，回风巷的关系，分为前进式和后退式采煤法；按采煤工作面是否将煤层全厚一次开采，可分为整层采煤法和分层采煤吧。其工艺流程是：打眼——装药——放炮落煤——装煤——运煤——支柱——移溜——回柱放顶。炮眼布置主要有3种：

单排眼：一般用于薄煤层或煤质软，节理发育的煤层。

双排眼：一般适用于采高较小的中厚煤层。

三排眼：又有媒质坚硬或采高较大中厚煤层。

炮眼的深度一般在0.8~1.2m，与顶梁的长度大体相适应。

2.2.4露天开采法

除了井工开采，中国还有一些露天开采的煤矿。从敞露的地表直接开采煤炭的方法称为露天开采。露天开采与地下开采在进入矿体的方式、生产组织、采掘运输工艺等方面截然不同，它需要先将覆盖矿体之上的表土或岩石剥离掉。其工艺流程大体如下：首先穿孔机打眼，然后装炸药放炮松动岩石或煤层或煤层，再用气铲把剥离物装入翻车或煤车，选出煤矸石运往弃置厂，选出油页岩运往炼油厂，选出煤炭运往洗煤厂。露天采掘坑成椭圆形，有若干个台阶（采掘段），台阶高九米，每一台阶均设有运输铁轨。

2.3现代采煤法

在中国，从20世纪50年代初到70年代初，煤炭开采主要从半机械化向普通机械化过渡。在建国初期大多数煤矿仍沿用无支护的穿硐式和高落实采煤方法，明火爆破，手镐落煤。1949年11月，中央人民政府燃料工业部举行了第一次全国煤矿会议，决定全面推进长壁式采煤法，改进各项采煤工艺。从50年代开始，全国煤矿进行了采煤技术大变革，开始推行长壁式采煤法，提高了采煤机械化水平，使中国采煤技术发生了较大的转变。

2.3.1长壁式采煤法

这一时期采用的长壁式采煤法基本特点是：“沿采区走向掘回风巷和运输巷各一条，间距60m达到预定位置后在切眼内布置开切眼，采煤时在切眼内打眼爆破开帮，沿走向推进，采用打眼爆破落煤也，用风镐落煤；工作面铺设刮板输送机，通过运输巷将煤运出，采用木柱支护，排距为0.9～1.20m；工作面推进两

排支柱，移动装刮板运输机后，后方木垛随之前移，形成打眼、爆破、落煤、装煤、支护、移溜、回柱、放顶的一个完整循环作业。”对于厚度高于3m的煤层，采用分层长壁采煤法。

长壁采煤法的优点是，资源回收率高，开拓巷道数量较少，对各种煤层赋存条件适应性较广，通风和安全生产条件较好。

2.3.2水力采煤法

1958年7月在文化大革命的背景下，全国煤矿全力推行水力采煤。水力采煤是利用矿井水通过高压泵，水枪等机械喷出的高压水射流在采掘工作面直接破煤、落煤、运煤和提升煤炭的一种采煤工艺。其方法是：工作面内布置水运道、回风道和开采眼，铺设溜槽水运至脱水筛，经煤仓车或煤泥入井下沉淀池，沉淀后挖出装车。采煤的水枪水量260立方米每小时左右，压力三百零六百万帕左右。这种采煤方法适宜于厚度和倾角变化大，难以使用综合机械化开采的煤层。其优点是：装备简单，机械化程度高，作业连续性强，回采工序单一，节省坑木，操作技术易于掌握，提高安全系数，易于实现生产系统全部自动化监控等。随着综采技术的发展与日益臻成熟，这种采煤方法已经逐渐退出中国的煤炭工业。

2.3.3水砂充填采煤法

这种方法是开采特厚煤层行之有效的方法。但是20世纪70年代以后，由于水砂充填系统设备比较复杂，基建投入大，出煤成本高，很多矿井的特厚煤层已改用倾斜分层下行垮落法开采，采用水砂充填法呈逐年减少趋势。

2.3.4机组采煤法

中国最早出现机组采煤是在1954年。鸡西煤机厂仿制了苏式截煤机和深截式联合采煤机，与张家口煤机厂生产的刮板输送机配套，为煤炭提供了第一代采煤机械化设备，标志中国采煤机械化零突破。中国采煤工艺迈向了机械化的进程。

进入20世纪60年代初，中国的机械化采煤技术开始研制采煤工作面落煤、装煤和运煤三个工序的联动机械化，为中国的煤矿提供了第二代机械化采煤设备。

进入20世纪70年代，中国的采煤方法进入到了机械化采煤的新阶段，其装备包括采煤机、运输机、转载机、皮带运输机、综采电气和液压支架。

进入20世纪80年代，综合机械化采煤技术得到广泛运用，大幅度提高了中国煤矿采煤技术水平。

近年来，我国一些煤矿在厚煤层采用了综采放顶煤技术，其方法是沿煤层（或分段）底部布置一个采高2~3m的长壁工作面，用常规方法进行回采，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法，使支架上方的顶煤破碎或散体后由支架后方（或上方）放出经由刮板输送机运出工作面。还有大采高一次采全高综合机械化采煤法。它是随着大采高液压支架、大功率采煤机的出现而形成的新工艺。

3．新技术/方法

3.1煤炭综采自动化

3.1.1背景

目前，我国采煤方法层出不穷，采煤工艺也不断更新，现在趋向于采用综合机械化采煤，综合机械化采煤工艺的出现有效弥补了普通机械化采煤工艺下的缺点，并且该种采煤工艺在具体应用中具有产能高、安全系数高、耗能低以及劳动条件好等特点，并且该采煤工艺在具体应用中可以有效降低煤矿工人的劳动强度，所以我国自改革开放以后很多企业均采用综合机械化采煤工艺，对提高煤矿企业采煤工艺水平有着重要作用，同时也取得了良好的经济效益与社会效益。但是综合机械化采煤工艺在具体应用中需要与其相配套的运输系统与通风系统作为支撑，只有一些矿井管理水平较高的煤矿企业才能使用该种采煤工艺，再加上综合机械化采煤工艺在应用中容易受到矿井技术水平和煤层地质条件的限制。因此，煤矿企业需要根据矿井煤层地质条件的适用来选择使用该项采煤工艺。并且煤矿企业在发展中需要不断提高自身矿井技术水平和管理水平，这样才能通过综合机械化采煤工艺的应用来提高煤矿生产效率，帮助煤矿企业在发展中实现经济效益最大这一目标。

采煤工作面作业是煤炭生产中最重要的环节。煤炭生产企业要以安全生产为原则提高采煤工作面自动化程度，促进煤炭生产进度和产能的全面提高，只有采用自动化设备和技术才是实现自动化的必由之路。综采自动化系统工程是有由采煤机远程监控系统、刮板输送机远程监控系统和液压支架远程监控系统等设备构成。通过应用这种新技术新设备能有效的提高采煤效率，为安全生产提供障。3.1.2煤炭综采自动化系统工作原理

自动化采煤工作面主要包括：液压支架远程控制系统、采煤机自动采煤监控系统和刮板远程控制系统。液压支架远程控制系统是利用已成功应用的采煤工作面无线局域网系统，使各液压支架数据的传输实现了无线化。通过3DVR操作系统，使液压支架的所有姿态能以三维立体兼数据的形式展现出来，并能对数据进行实时的分析和优化，使得升架、降架和移架变得更加合理。刮板远程控制系统可以使刮板运输机的移动速度、位置、倾角和起停通过3DVR来真实再现，同时，通过采煤机上的本安型物位传感器来对刮板机上的集煤情况进行分析，对刮板运输机的传送速度和启停指令做出相应判断，从而达到远程控制刮板输送机的智能化。

采煤机、液压支架和刮板运输机的工作过程是：在采煤机上装配红外发射装置，每个液压支架都装一个红外接收装置。在采煤机割煤的过程中，收到红外信号的液压支架收互帮板，被前滚筒采过之后的液压支架开始降架，液压千斤顶推溜，刮板运输机移动、进而液压支架移动、升架，来支护新暴露的顶板，后滚筒

采过之后的一组液压支架沿着固定的曲线将刮板运输机推向煤壁。在这个过程中采煤机的远程控制系统对实现各个设备的协调起着非常关键的作用也为工作面

操作节省了不少人力。

综采的主要工序就是破煤、装煤、运煤、支护、处理。要实现整个过程的自动化、无人化，必须要有计算机安装监控系统来设定好程序。

3.1.3综采自动化各个系统的功能

3.1.3.1采煤机无线远程监控系统

采煤机是煤炭综采工作面的重要设备之一，实现对采煤机的可靠远程控制是提高综采工作面自动化水平的重要内容。目前，煤炭井下工作面普遍采用采煤机自身配备的控制系统来监视采煤机运行时的电压、电流、速度角度和温度等参数，并有工作人员对现场操作进行实时监控。这种简单的本地检测，还需工作人员对采煤机进行近距离的操作，若出现重大事故对综采工作人员的生命安全造成威胁，也满足不了煤炭综采自动化的要求。为实现综采自动化工作面的远程控制，一定要建立一套完整有效的采煤机远程控制系统，进行地面控制和井下采煤机之间的控制指令和数据传输，包括工作状态显示、可靠的数据采集、数据传输及组态分析和远程控制的数字化平台，实现真正意义上的采煤无线远程监控。控制器的主要作用就是利用无线发送器把顺槽主机的采煤机控制命令发射出去，实现对采煤机的远程控制。利用电液控制器来检测采煤机的位置，这样就能实现综采自动化控制平台的远程监控。

采煤机无线网络远程控制系统主要由三部分构成：无线网络控制部分、井上控制部分和井下主机控制部分。无线网络控制部分是由采煤机载控制器和无线收发控制器组成，无线收发器通过无线网把地面主机发出的控制指令发送到机载控制器，然后由机载控制器对采煤机进行实际控制。井上控制部分主要是由地面主机，地面交换机和数据服务器组成，它们之间通过以太网来连接。井下控制部分主要是顺槽主机和连接网络。通过以太网来使井下主机和井下交换机相连，又通过总线连接到采煤机的无线网络部分。

3.1.3.2液压支架电液控制系统。

液压支架稳定性和安全性是制约采煤工作面生产的重要因素之一，使用液压支架电液控制系统已经成为当前综合机械采煤的核心技术。支架电液控制是将计算机控制技术、液压技术和电子技术结合起来的新技术。支架电液控制系统现已成为煤炭综采工作面生产技术水平的重要标志。支架电液控制系统主要是由主控制台、电液控制单元和远程数据传输控制单元组成。设在工作面的运输巷内是主控制台，电液控制单元主要是有信号转换原件，电源箱，支架控制器、电液控制阀等部件组成。支架电液控制系统一般是有在工作面设置的支架控制器、压力传感器、监

控主机、支架人机操作页面、采煤机位置传感器、行程传感器、电源、过滤元件、主阀、电磁先导阀和电源电缆组成。

3.1.3.3工作面数据集成监控系统

工作面巷道数据集成监控系统主要由两台隔爆兼本安型主控制计算机和一台本安型的光纤环网交换机组成。主控制计算机主要是提供Modbus/TCP、Modbus 等多种标准接口与协议，从而有利于综采工作面设备的相互通信得以实现，并且还能够将信息传入网络。通过总线实现工作面电液控制主机与支架控制器和RS485通信相互冗余构成的一个操作、存储、监控系统。该系统对工作面液压支架的跟机控制和远程控制提供支持的作用，而且还具有在线诊断能力，能够对液压支架电液控制系统的网络故障、传感器故障等进行诊断，对数据进行转换可以通过光纤环网交换机进行，使工作面的支架电液控制系统其它设备的数据集成和上传的已完成支持支架控制器的程序更新和参数配置等。主控计算机还有综采工作面支架的所有相关信息，其使用的操作系统是Linus操作系统，工作面液压支架的有效数据可以做到在线监测、显示，包括采煤位置信息、支架立柱下腔压力、支架动作、推移千斤顶行程、工作面开采信息、传感器状态信息及网络状态信息等。

3.1.3.4数据传输和地面监控系统

综采工作面自动化系统综合信息传输的平台使用工业以太网，数据传输装置安装在工作面巷道列车上，其主要提供Modbus、Modbus/TCP等多种标准协议与接口，与工作面综采设备进行通信;同时，矿井的环网可以与提供的光纤接口连接，实现数据的传输。主干线采用MGTB_4光缆负责矿井上下数据传输，不同的通信协议可以通过交换机进行转换为TCP/IP协议，实现信号的集成，从而实现在统一的工业以太网上传输。综采工作面采用的IP网络视频监控，在不同部位安装摄像头的位置分别是在工作面的上下端头、中部和工作面巷道控制台，这样做的好处是方便将工作面视频系统、电液控制计算机、系统集成计算机利用交换机集成组网，再把监测数据通过光纤以太网络上传到监控计算机。

地面监控系统主要是由系统集成主机和地面视频监控计算机两部分组成。为了实现三级、泵站、负荷中心、液压支架、工作面采煤机及通信系统的集中传输、存储、处理、显示，还能通过地面系统集成主机修改工作面控制器的程序和参数，使地面监控工作人员可以及时掌握工作面设备的各种运行信息，还需要对组态软件进行二次开发。

3.1.4综采工作面自动化系统控制预期

通过井上监控室来监控工作面设备的工作状况、运行情况和相关数据。整个采煤的过程都是利用高速网络把数据传输到监控室，以此达到实时监控的效果。通过网络语音传输和地面沟通，情况紧急时可以采用急停按钮来使设备停止工作。

电液控制系统都配有自动和手动选择按钮以便于维护和远程操作。远程自动控制是在地质条件允许情况下利用记忆切割煤的方式，在远程监控状态下采煤机进行运行来完成自己巡航、加速、减速、卧底和调高，并实现磨合三角和斜切进刀等功能;液压支架能够根据采煤机的位置，自动实现推溜拉架等动作。远程手动控制是在工作面的地质条件不太好时，由控制中心的计算机来对单体设备进行点动控制。

当远程操作出现问题时，工作人员可以利用顺槽主机或直接进入现场使用遥控器来进行调整。出自动化功能外，才采煤机和支架还保留本身的操作功能，遇到特殊情况需要工作人员现场处理时，可以对机器进行单击和单功能操作。

由于煤炭综采自动化技术要求极高而且耗价比较高，所以普变应用比较困难，下面就介绍一下目前综采中广泛应用的综采放顶煤开采技术。

3.2综采放顶煤开采技术的发展现状

3.2.1国内外综采放顶煤技术的相关发展概况

国外：

在20 世纪的初期，最先应用放顶煤开采技术的是一些欧洲的国家。一直到了50 年代末期，前苏联就开始对这方面进行深入的研究，并在不久就研制出了KTY 型掩护式放顶煤液压支架，在库兹巴斯煤田的托姆乌辛斯克这项技术也是迅速地得到了比较好地使用。一直到60 年代初期，一些欧洲国家也开始参与这项研究，比如法国研制成功了“香蕉”支撑掩护式放顶煤液压支架，并于次年在布朗齐区开始进行使用。液压支架技术也是得到了比较快速的发展，许多国家也纷纷开始采用放顶煤开采煤厚。这之后，印度、波兰、南斯拉夫等国家也慢慢使用综放技术，由于受国际能源结构变化的影响，该应用的效果并不是很理想。80 年代后这项技术开始逐渐萎缩，90 年代之后基本很少使用。

国内：

从20 世纪80 年代开始我国的综放得到了比较好的发展。我国自行研制的FY400/14/28 综放支架开始进行的试验主要是在沈阳矿务局蒲河矿，但是后来由于四连杆强度较低，支架稳定性比较差以及缺乏完善的配套设备，导致试验被中止。1987年平顶山矿务局一矿在引进匈牙利VHP-732 型高位插底式放顶煤液压支架的研究的基础之上，取得了比较满意的结果：回采率79.6% ，最高月产55 000t，平均工效25.5t。我国的综放技术在1984 年到1994 年之间得到了迅速的发展。截止1998 年，全国 64 个百万吨综采队中，有22 个是综放，全国综

放总产量达到 7 000 104 t，使用条件也有所改善，由初期的缓倾斜煤层发展到倾斜、急倾斜煤层。现如今，我国的综放技术已经发展得比较先进，使用范围也逐步扩大，基本接近于世界领先水平。我国也在这方面做出进一步地努力，不断拓展外部市场，向海外市场发展。

3.2.2急倾斜厚煤层综采放顶煤的适用条件：

煤层可冒落性：煤层可冒性好，便于顶煤放落；

煤层顶板：二级中等冒落性顶板；

放煤时间：应在工作面处于最小孔距的条件下进行;放煤方式：自底板向顶板方向依次进行。为使工作面均匀出煤，放煤时间根据实际情况，可分为两轮次或多人轮次进行。第一轮放出50%，第二轮以后把顶煤全部放完;停止放煤：放煤施

工应坚守岗位，要观察顶煤放出情况，见矸前后应立即停止放煤，并做好喷雾灭尘工作;尾梁放顶煤：若以尾梁放顶煤时，摆动尾梁放煤后应将梁下段降低到最低位置，改善支架受力状况;清理浮煤：架间的浮煤应及时清理，以保证后部输送机正常前移和运转;初次放顶煤：当工作面液压支架在切眼内安装好后，一般采煤机割四刀后，即可进行放煤工作;放煤步距的确定：放煤步距确定得是否合理，将会直接影响煤的含矸率、工作面单产、回采率。

但是，放顶煤步距受顶煤厚度、松软程度、破碎机机理和工作面条件、放煤口的位置和尺寸、顶板类型等多方面因素影响，因此，应在实践中认真总结经验，根据工作面实际情况，合理确定放煤步距。

3.2.3综采放顶煤开采主要特点

（1）保持并不断创造着我国长壁工作面高产高效的记录。近几年来，我国长壁工作面年产量连年刷新，但创水平综采对中前几名均采用放顶煤开采技术。

（2）综采放顶煤开采巷道掘进率低，工作面搬家次数少。综采放顶煤开采万吨掘进率比分层开采一般要低50%-60%，改变了分层综采采掘接替紧张的局面。综采放顶煤工作面每生产百万吨煤的搬家次数比分层综采可减少一半以上。

（3）综采放顶煤开采较分层综采工作面吨煤成本明显降低。顶煤利用地压破煤，靠自重放煤，节省了电力、截齿消耗；避免了金属网消耗和坑木消耗，减少了巷道支护材料消耗；原煤生产成本下降，多数综采放顶煤工作面吨煤成本降低可达到元/吨以上。

（4）综采放顶煤工作面的高产高效，是全矿有可能减少矿井工作面数目，减少和简化生产环节。

（5）对于赋存不稳定、厚度变化较大的缓倾斜及倾斜特厚煤层，放顶煤综采有较强的适用性。目前综采放顶煤开采技术在两种不同类型的的情况下，都得到了发展。一种类型是少数大型、特大型矿井，其煤层厚度大，储量大、地质构

造简单、瓦斯不大、煤质中硬的地质条件下，适用综采放顶煤，工作面单产、效益大幅度增长。另一种类型数量都，即矿井井型较小，矿井各环节设备能力较小，地质条件相对复杂，特备是一些难采煤层，边角煤、小块煤，较薄煤层等综采放顶煤开采技术有了较大发展，并在技术上形成了各自的典型模式。

4.存在问题

4.1煤炭综采自动化存在的问题：

煤炭综采自动化系统控制技术还不太成熟，还有许多问题需要解决。例如，在地面控制井下情况，怎样采集到的数据显示到软件界面上，根据界面上显示的信息，如何避免盲目的操作。另外，采煤机工作状态需要精确的远程监视，并要实时更新采集到的数据。综采工作面用到的设备很多，怎样保证井下设备的运行状态能

快速上传到地面工作站，实现液压支架监控系统的数据可视化。视频图像接入的实现，还要解决摄像现场受限的情况。如何解决好这些问题，是煤炭综采自动化系统工程能否广泛应用的关键。总之，煤炭综采自动化的实现是一个曲折的过程，需要国家不断地大力培养技术型人才，提高创新能力，早日实现技术完善。

4.2综采放顶煤技术的相关问题

伴随着我国采煤技术的不断向前发展，综采放顶煤开采也得到了比较迅速的发展，它不仅能够实现高产高效，还能够同时解决其它采煤方法难以解决的问题。我们在比较广泛地应用综采放顶煤开采的技术，不但使得资源的回收率得到提高，而且还在回采的过程之中使得对矿压的冲击明显减少，能够在一定程度上保证安全生产，显著提高经济效益。但综采放顶煤业仍然存在着以下问题。

4.2.1绝对瓦斯量的不断增加

在一般的情况之下，厚煤层的开采一次采出的煤层一般全是高厚的，但由于工作面前方的支承应力的一些分布、采动之后的岩层运动、顶煤运移以及裂隙发育以及对于瓦斯析出的影响，分层开采与采空区在瓦斯溢出、运移以及聚集方面有着较为明显的区别。从生产实践的角度出发，放顶煤开采不会使得瓦斯灾害的威胁有所增加。恰恰相反，放顶煤工作面在一些厚煤层开采之中相对于瓦斯涌出量的的范围之内并没有比较明显的降低，瓦斯高灾威胁得到了一些比较好的缓和。采空区的上部会聚集一部分的高浓度瓦斯，这主要是在我们的工作面的后方，这些瓦斯在伴随着顶煤的冒落的情况之下也将会全部涌入到工作面之上。

4.2.2发火问题比较严重

通过我们的一些经验，我们不难发现：放顶煤的开采的自燃火灾一般大体上可以分为采前发火以及采后发火两大类。一般比较正规的放顶煤长壁工作面在采空区是不会轻易留下废巷，常常会产生采后发火的威胁相对较小；采前发火一般是指发生在在巷道局部冒顶以及空帮空顶处，这种火灾发生的几率较大。一旦发生火灾，因设备的难以撤出造成的损失是巨大的。

4.2.3粉尘严重超标

与其它的采煤方法相似，放顶煤的开采工作比较难一些。主要的产尘尘源下风向不存在相关的工作人员，这使得工作面既增加了产尘源的数量，也增加了放煤的工序，在空气之中一般情况下，总的含尘量会比一般的综采的工作面都要高一些。与此同时，工厂内的工人呼吸的空气之中所含的粉尘含量比国家相关的卫生标准要低很多。粉尘含量超标的现象也是比较严重。

4.2.4采出率不高和含矸率的增加

一般情况之下，综放工作面的煤炭损失大致上可以分为三个部分：设备条件限制引起的损失大约会占到1/4 ；放煤工艺造成的损失大约会占到工作面损失

的一半以上; 工作面的设计参数常常会受限引起的损失大约会占到1/4 左右。比如说，放顶煤步距以及支架放煤口的尺寸不一致，在一些情况之下，会在一定程度上造成步距间的顶煤损失；综放工作面上下两端头支架不能够放煤，在一定程度上会造成顶煤丢失；较为复杂的采煤工艺，比较困难的分区平行作业管理，将不能够适应高效生产。

五、解决方法

由于煤炭综采自动化这一技术比较超前，其中存在的问题暂时无法解决，所以此处主要介绍综采放顶煤问题的相关对策。

5.1瓦斯综合防治措施

1）我们在进行日常生产的过程之中，需要对采空区的瓦斯的积存程度进行监测。为了避免采空区上部的瓦斯会过多地聚集，应该提前进行人工爆破放顶，以防止一些老的空区冒落。

2）对于一些瓦斯与煤比较突出的矿井，应该提前对瓦斯进行预抽放，在一定程度上降低瓦斯涌出的浓度，适当减少瓦斯的压力，之后再将之投产，这样才能比较安全地进行生产运营。

3）我们应该使得工作面有较为足够的通风量以及合适的风速。防止工作面上一些火源的发生或者是电火花的发生。能够保持机组的正常平稳运行。为了防止截齿撞击引起火花，尽量不要割顶底板岩石。

5.2提高采出率降低含矸率

提高工作面的采出率可以从以下几个方面入手：首先应当采取各种适当的措施改善工作面设备以及相关的配套方案，从而能够减少作面两端的损失。其次，我们应该加强放煤工艺的方法，在一定程度上降低放煤工艺的损失。最后，我们应该完善工作面的设计，尽量减少因为设计参数不合理引起的损失。

综采放顶煤开采作为一项综合性的采煤新技术。应当得到很好地利用，特别是在一些特厚煤层的适宜条件之下，这样较为突出的经济效益才能得到较好的体现。但是，综采放顶煤开采方法依旧存在很多的问题，这些问题会在一定程度上妨碍我们有效地提高工作面的生产能力。所以，我们必须加强技术攻关，解决实践中存在的问题，不断创新，大胆突破，让综采放顶煤技术得到较好的发展。

致谢

非常感谢老师、老师对我们的指导。伟人、名人为我所崇拜可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人我的导师。我不是您们最出色的学生而您们却是我最尊敬的老师。您们治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔为我们营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼，不如授人以渔。置身其间，耳濡目染，

潜移默化使我们不仅接受了全新的思想观念树立了宏伟的学术目标领会了基本的思考方式从论文题目的选定到论文写作的指导经由您们悉心的点拨再经思考后的领悟常常让我们“山重水复疑无路柳暗花明又一村”。

书到用时方恨少。在这篇论文的写作过程中，我深感自己的水平还非常的欠缺。生命不息学习不止人生就是一个不断学习和完善的过程。敢问路在何方？路在脚下。

最后再次感谢学院所有授课老师与我们的同学们。你们使我们终身受益。

参考文献

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