采煤工艺
济宁煤矿采煤工艺根据开采煤层具体条件,呈现炮采、炮采机装、水采、普采、高档普采、综采(放)等多种方式。1990年前,多采用炮采(爆破落煤),2010年,此工艺在地方煤矿和省属煤矿薄煤层开采中普遍应用。北宿煤矿主采石炭系太原群薄煤层,矿煤层中含有坚硬的硫化铁结核,硬度系数高达11,机采困难,落煤只能采用炮采。1990—2000年,兖矿集团高档普采比重为34.69%,2000年高档普采只占2.04%。2005年无高档普采。2010年,衰老煤矿在边角地带采用高档普采,占比为2.02%。
1991年8月,兖州矿务局为消除厚煤层分层综采存在的掘进率高、顶板控制困难、回采工作面事故多、开采工艺和通风系统复杂等弊端,在充分调研基础上,申报推广应用综采放顶煤开采技术,并选点兴隆庄煤矿进行综放开采试验。对此,省煤炭局专门成立鲁西南厚煤层综采放顶煤课题组,1992年2月,在兴隆庄煤矿召开全省综采放顶煤技术座谈会。综放开采技术迅速在兖矿集团开展,随后在全市推广,效果显著。
采煤方法
济宁市煤炭企业常用采煤方法有走向长壁式采煤法、倾斜长壁式采煤法、短壁条带采煤法、窄打宽刷后退式穿采法、沿空巷采煤法等。兖矿集团主要采煤方法为走向式和倾斜式长壁采煤法。1998年,为解决“三下”采煤问题,从美国引进1套连续采煤机,于1999年在南屯煤矿一采区南部3煤边角区域一个不规则块段,采用连续采煤及进行房柱式开采取得成功。2006年4月,济宁三号煤矿在3下放顶煤已经先开采的条件下,实现3上煤层开采成功,为上行开采提供了理论研究与工程实践经验。
20世纪90年代后,随着支护方式不断加强和采煤机械化程度的不断提高,全市煤矿企业正规回采工作面,全部实现走向长壁后退式采煤法。为减少资源浪费,最大限度提高煤炭资源回收率,对开采薄煤层和深部煤层及“三下”(建筑物下、铁路下、水体下)煤层,在采煤方法上除有条件的采用走向或倾斜长壁式采煤方法外,又增加了“三下”条带采煤法和沿空留巷采煤法。1998年8月,付村煤矿首采工作面在3上206高档普采工作面,使用悬移支架支护顶板采煤工艺,煤机双向割煤后伸前梁接实顶,煤机反刀后推移刮板输送机,紧跟移架,分段追机作业。2002年12月,在3上215工作面采用综放采煤工艺。此工作面为东二辅助采区首采工作面,平均煤厚为6米,煤层变化大。在生产过程中,采取初采时控制采高,加快推进速度,选择合理的采放比,移架和放煤密切配合的措施施工,最大限度提高工效和煤炭回收率。
2006年6月,在3上405工作面实施全省首例大采高采煤工艺,降低万吨掘进率,提高工作面单产工效,提高矿井经济效益。厚煤层大采高采煤工艺的成功运用,为厚煤层开采闯出一条新路。安全采出224万吨,工效达到53吨/工,资源回收率为98%以上。
1993年,兖矿集团在厚煤层矿井积极推广应用放顶煤开采技术,深入开展综采创百万吨、炮采创20万吨活动。全年年产量过百万吨综采队6个,年产量过20万吨炮采队3个。鲍店矿综采二队,全年产煤188.69万吨,创出山东省综采工作面年产最高纪录。东滩矿综采一队,年产原煤151.78万吨,创出山东省综采分层开采年产最高纪录。
2010年,济宁三号矿井为解决矿井西区开拓掘进排矸和地面压煤村庄搬迁问题,进行矸石充填综采成套技术的研究,开始充填开采工艺的探索和尝试。
煤层开采
中厚煤层开采 兖州矿区的矿井主采煤层为3煤,单一3煤厚度在8米左右,均属中厚煤层开采。开采工艺使用综采或综放工艺。1992年8月,南屯煤矿列入“全国一矿一面、年产300万吨、全员效率每工5~8吨的高产高效矿井”序列。1993年3月,兖州矿务局选定南屯煤矿33下07采煤工作面为全局第一个先进大功率综采设备试验工作面,引进日本三井三池公司、英国长壁公司先进设备和技术,在33下07工作面进行工业性试验,创出最高日产1.5万吨、最高月产34.37万吨、年产315万吨的全国煤矿综采工作面最高生产纪录。1996年,又在33下01工作面创出最高日产1.6万吨、最高月产35.06万吨、年产350万吨好成绩,刷新全国煤矿综采面生产最高纪录。1992年2月,省煤炭局确定兴隆庄煤矿为全省综放采煤试验点,1992年11月,省煤炭局通过兴隆庄煤矿5306综放采煤工作面试生产验收,兴隆庄煤矿在5313、1301、4314工作面实现综放开采,1994年创出年产272.36万吨全国综放工作面单产最高纪录。1994年4月,兴隆庄煤矿进行“缓倾斜特厚煤层高产高效综放开采成套设备与工业研究”工业性试验。2000年12月,通过国家煤炭工业局验收,课题总体技术水平达到国际领先水平,获山东省科学技术进步一等奖、中国煤炭工业协会科学技术进步一等奖。2007年2月至2008年5月,东滩煤矿进行“年产600万吨自动化、信息化综放工作面高可靠性装备及系统技术研究”项目工业性试验。实验期间各项指标均创历史最高纪录,顺利完成实验目标,为实现“一矿一井一面”集约化、信息化、自动化生产提供了经验。
2010年5月6日,省煤监局局长王子奇(前右二)到霄云煤矿检查指导工作。 (王传钧提供)

薄煤层开采 薄煤层一般指厚度在1.3米以下煤层。北宿煤矿采用刮板输送机前铲装、刮板输送机后档装、移刮板输送机定量推进及支护液压支架化、支移回一体化采煤工艺。2003年实现年产60.12万吨,创出全国同类薄煤层矿井炮采队年产最高纪录。2001—2005年,北宿煤矿累计产煤1859.22万吨,平均年产64.11万吨,2004年产量为108.19万吨。1998年,杨村煤矿开始对上组3层煤与下组16上17层煤实行厚、薄煤层科学比例配采,1999年,在4601薄煤层工作面成功进行炮采机装试验。2005年,兖矿集团决定实行厚煤层与薄煤层合理开采,在南屯煤矿小槽煤井田范围内布置7个采区,设计年生产能力100万吨,服务年限43.9年。2007年开始开采薄煤层。2007年兖矿集团把“1米以下含坚硬夹矸薄煤层安全高效综采成套设备与技术”列入研究课题。2009年该课题在杨村煤矿完成工业性试验,采煤机工作面日生产能力达到1871吨,生产能力达到60.6万吨/年水平。该研究课题通过中国煤炭工业协会鉴定,达到国际领先水平,获2010年中国煤炭工业协会一等奖。 “三下”开采 2005年,兖矿集团基础储量23.37亿吨,其中,“三下”压煤量12.58亿吨,占基础储量的55%。2010年,基础储量17.04亿吨,其中,“三下”压煤基础储量10.49亿吨,占基础储量的61.6%。1991年后,兖州矿务局兴隆庄煤矿将防水煤柱由垂高80米缩小为53米,采取倾斜长壁金属网假顶分层全部陷落法,实行综合机械化和不疏降顶水,分三层开采。至1994年10月,成功回采8个分层工作面,安全采煤405.2万吨,实现经济效益153.20亿元。至2010年,兖州矿区提高防水煤柱开采共计采出煤炭3845万吨。 1996年,薄煤层建筑物下开采取得成功。同时,回采河下压煤取得良好效果。2002—2010年,南屯煤矿、东滩煤矿在白马河下开采,鲍店煤矿在泗水河、白马河下开采,杨村煤矿在泗水河下开采,济宁二号煤矿在廖沟河下开采,济宁三号煤矿在泗水河、幸福河及湖下开采工作逐步铺开。2008年,市内煤矿企业在泗水河下开采10个工作面,白马河下开采31个工作面,廖沟河下开采6个工作面,累计采出原煤5060.7万吨。1994年后,开始实施矿区铁路下开采技术。兴隆庄煤矿4314综放工作面在铁路下开采取得成功后,在全矿区推广应用。1998年,为解决南屯煤矿“三下”保护煤柱以及无法布置正规长壁采煤工作面煤层开采问题,从美国引进连续采煤机,精心设计开采方案,南屯矿一采区边角煤房柱式开采进行试验。2007年,济宁三号煤矿率先采用矸石充填巷道技术取得成功,并在兖矿集团全面推广。

薄煤层开采 薄煤层一般指厚度在1.3米以下煤层。北宿煤矿采用刮板输送机前铲装、刮板输送机后档装、移刮板输送机定量推进及支护液压支架化、支移回一体化采煤工艺。2003年实现年产60.12万吨,创出全国同类薄煤层矿井炮采队年产最高纪录。2001—2005年,北宿煤矿累计产煤1859.22万吨,平均年产64.11万吨,2004年产量为108.19万吨。1998年,杨村煤矿开始对上组3层煤与下组16上17层煤实行厚、薄煤层科学比例配采,1999年,在4601薄煤层工作面成功进行炮采机装试验。2005年,兖矿集团决定实行厚煤层与薄煤层合理开采,在南屯煤矿小槽煤井田范围内布置7个采区,设计年生产能力100万吨,服务年限43.9年。2007年开始开采薄煤层。2007年兖矿集团把“1米以下含坚硬夹矸薄煤层安全高效综采成套设备与技术”列入研究课题。2009年该课题在杨村煤矿完成工业性试验,采煤机工作面日生产能力达到1871吨,生产能力达到60.6万吨/年水平。该研究课题通过中国煤炭工业协会鉴定,达到国际领先水平,获2010年中国煤炭工业协会一等奖。 “三下”开采 2005年,兖矿集团基础储量23.37亿吨,其中,“三下”压煤量12.58亿吨,占基础储量的55%。2010年,基础储量17.04亿吨,其中,“三下”压煤基础储量10.49亿吨,占基础储量的61.6%。1991年后,兖州矿务局兴隆庄煤矿将防水煤柱由垂高80米缩小为53米,采取倾斜长壁金属网假顶分层全部陷落法,实行综合机械化和不疏降顶水,分三层开采。至1994年10月,成功回采8个分层工作面,安全采煤405.2万吨,实现经济效益153.20亿元。至2010年,兖州矿区提高防水煤柱开采共计采出煤炭3845万吨。 1996年,薄煤层建筑物下开采取得成功。同时,回采河下压煤取得良好效果。2002—2010年,南屯煤矿、东滩煤矿在白马河下开采,鲍店煤矿在泗水河、白马河下开采,杨村煤矿在泗水河下开采,济宁二号煤矿在廖沟河下开采,济宁三号煤矿在泗水河、幸福河及湖下开采工作逐步铺开。2008年,市内煤矿企业在泗水河下开采10个工作面,白马河下开采31个工作面,廖沟河下开采6个工作面,累计采出原煤5060.7万吨。1994年后,开始实施矿区铁路下开采技术。兴隆庄煤矿4314综放工作面在铁路下开采取得成功后,在全矿区推广应用。1998年,为解决南屯煤矿“三下”保护煤柱以及无法布置正规长壁采煤工作面煤层开采问题,从美国引进连续采煤机,精心设计开采方案,南屯矿一采区边角煤房柱式开采进行试验。2007年,济宁三号煤矿率先采用矸石充填巷道技术取得成功,并在兖矿集团全面推广。