第八讲 无人工作面与煤炭气化.pptVIP

西安科技大学 能源学院 第八讲 无人工作面与煤炭气化 第一节 无人采煤工作面开采技术 3 第二节 煤炭气化技术 17 第一节 无人采煤工作面开采技术 无人工作面采煤的含义是，工人不在采煤工作面内采煤，而且是在回采巷道或其它安全地点操纵和控制工作面的机械设备，完成采煤、装运煤、顶板管理等工序。 无人工作面采煤是世界煤炭科学技术开发研究的主要方向之一，具有安全好、效率高等显著效果。因此，世界上各主要产煤国家都十分重视发展这种技术。目前在国内外，虽然在某些方面已取得了一定进展，但由于矿井地质、开采技术条件的复杂性，这一技术基本上处于试验阶段，还需要进行大量的科学研究工作。 无人工作面采煤方法较多。受现按在开采过程中是否改变煤的集聚状态，可分为两类：改变煤的集聚状态的称为化学采煤法采煤，如煤的地下气化、地下液化、油母页岩的地下分馏等；不改变煤的集聚状态的称为机械法采煤，如各种机械采煤、水力采煤等。 采用各种机械化无人工作面采煤，关键是在工人不进入工作面的条件下，如何将煤破落、装运出工作面，并进行顶板管理。其基本途径有两个方面：①在矿井中遥控工作面设备，实现无人采煤，如对综采工作面的设备进行遥控采煤；②在巷道中直接控制采煤设备，动力装置不进入工作面，实现无人采煤。 目前从国内外实践来看，在矿井中实行对设备遥控，困难较大，而目前较为成熟的无人工作面采煤，一般是在巷道中直接控制采煤设备，如水力采煤时的水枪，各种采煤机械如螺旋钻机、刮刨机、锯煤机等。 螺旋钻机无人采煤也是一种较为成熟的方法。它在巷道中工作，利用螺旋钻杆钻入煤层采煤，并通过螺旋钻杆将才落的煤装运出工作面。钻杆每节长1.2～1.9m，可以不断接长或拆除，钻孔深可达35～60m。钻头直径一般小于煤厚50～100mm，一般适用于薄煤层或极薄煤层。 图8—1为双螺旋钻机在回采平巷中工作。目前国外已广泛采用三轴螺旋钻机采煤，采煤时钻孔之间（最窄处）留有厚度不小于0.2～0.5m的小煤柱以临时支撑顶板。 刨煤机采煤时，动力装置在巷道中，也为无人采煤创造了条件，煤层倾角小时，可带刮斗运煤，因而称刮刨机。其顶板管理一般是采用刀柱法，用煤柱支撑顶板；为了提高采出率及避免工作面频繁搬迁，也可以采用有支护的顶板管理，如设有可移动的气垛支架，如图8—2所示。每排两组相邻的支架用钢丝绳相连，钢丝绳绕在管式导向器的绳轮上，通过移动导向起来实现气垛的移动。 顶板管理也可以随工作面推进，采用留设永久性支架的方法来进行。如可采用由两个楔块组成楔形支架，用支架安装机把支架从回风平巷运到工作面进行安装，安装时采煤工作停止。支架可用木材或混凝土制造，在工作面成排布置，不再撤回，永久留于采空区。 图8—3所示为螺旋钻机—刮板机联合无人采煤系统。螺旋钻机采出部分煤炭并使煤体松动。钻机间的煤柱尺寸应保证使顶板缓慢平稳地下沉而又不致使煤柱整体破坏。当顶板下沉量达煤厚的35～40%时，刮刨机可高效率地采出钻孔之间的煤柱。 发展无人工作面采煤具有重要意义，它首先可为某些无法采用综合机械化采煤的煤层，矿山压力大、有冲击地压或有煤与瓦斯突出危险的煤层，厚度在0.7m一下的极薄煤层，由于地质构造变动及起伏较大的煤层的安全、高效采煤提供了一个新的途径。随着生产技术的不断发展，无人采煤技术必将进一步完善与发展。 第二节 煤炭气化技术 煤炭地下气化是煤炭开采的一种新工艺。其特点是将埋藏在地下的煤炭直接变为煤气，通过管道把煤气供给工厂、电厂等各类用户，使现有矿井的地下作业改为采气作业。煤炭地下气化的实质是将传统的物理开采方法变为化学开采方法。地下气化最早由俄国门捷列夫在1888年提出的，英国威廉·拉姆赛在都贺姆煤田首先进行了实验，并用煤气发了电。 煤炭地下气化因具有安全、高效、低污染等优点，所以世界各国都非常重视。我国于1958年在几个矿区曾进行过地下气化，最近又在马庄矿、新河矿进行了试验，取得了一些经验。 一、煤炭地下气化原理 煤炭地下气化原理如图8—4所示。首先从地表沿煤层开掘两条倾斜巷道连接起来，被巷道所包围的整个煤体，就是将要气化的区域，称之为气化盘区，或称地下发生炉。 最初，在水平巷道中用可染物质将煤引燃，并在该巷道形成燃烧工作面。这时从鼓风巷道1吹入空气，在燃烧工作面与煤产生一系列的化学反应后生成的煤气从另一条倾斜的巷道即排气巷道2排出地面。 随着煤层