综述现代采煤的方法与关键技术.pdf

164科技创业家 TECHNOLOGICAL PIONEERS 煤 矿 技 术 科技创业家 2011 NO.07 TECHNOLOGICAL PIONEERS 20世纪80年代至今我国煤炭业经历了 从计划经济向市场经济的转变,煤炭供需 结构也发生了变化。 特别进入90年代后期 出现了供过于求的局面． 煤炭库存量急剧 增加,煤炭价格大大下跌,在这样的背景 下,迫使井上开采技术从传统低效率、 高成 本的粗放型经营逐步向现代化的高效率、 低成本的集约型经营转变。 特别在进入本 世纪初,矿井的高产高效开采技术、 深矿井 开采技术、 洁净开采技术等成为煤矿开采 技术发展及提高经济效益的主导方向,最 近几年我国根据不同的地质开采条件、 经 济条件,建设不同层次、 不同类型的高产高 效矿井。 并研究出与此相适应的一系列配 套的开采实用技术、 先进采煤工艺及设备、 牛产系统及装备、 生产系统监测与监控、 安 全生产的保障系统等相匹配的成套技术, 极大地提高了各类矿井的综合开采效益。 1 概述 我国长壁采煤方法已趋成熟,放顶煤 采煤的应用在不断扩展,急倾斜、 不稳定、 地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺 的研究有很大空间,主要方向是改善作业 条件,提高单产和机械化水平。 采煤工艺的 发展将带动煤炭开采各环节的变革,现代 采煤工艺的发展方向是高产、 高效、 高安全 性和高可靠性,基本途径是使采煤技术与 现代高新技术相结合,研究开发强力、 高 效、 安全、 可靠、 耐用、 智能化的采煤设备和 生产监控系统,改进和完善采煤工艺。 1 . 1 开发煤矿高效集约化生产技术 以提高工作面单产和生产集中化为核 心,以提高效率和经济效益为目标,研究开 发各种条件下的高效能、 高可靠性的采煤 装备和工艺,简单、 高效、 可靠的生产系统 和开采布置,生产过程监控与科学管理等 相互配套的成套开采技术,发展各种矿井 煤层条件下的采煤机械化,进一步改进工 艺和装备,提高应用水平和扩大应用范围, 提高采煤机械化的程度和水平。 1.2 需重点解决的技术难题 硬顶板控制技术,研究埋深浅、 地压小 的硬厚顶板控制技术,主要通过岩层定向 水力压裂、 倾斜深孔爆破等顶板快速处理 技术,使直接顶能随采随冒,提高顶煤回收 率,且基本顶能按一定步距垮落,既有利于 顶煤破碎,又保证了工作面的安全生产。 硬 厚顶煤控制技术,研究开发埋深浅、 支承压 力小条件硬厚顶煤的快速处理技术,包括 高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理 技术,使顶煤体能随采随冒,提高其回收 率。 顶煤冒放性差、 块度大的综放开采成 套设备配套技术,研制既有利于顶煤破碎 和顶板控制,又有利于放顶煤的新型液压 支架,合理确定后部输送机能力。 两硬条件 下放顶煤开采快速推进技术,研究合适的 综放开采回采工艺,优化工序,缩短放煤时 间,提高工作面的推进度,实现高产高效。 5～5.5m宽煤巷锚杆支护技术,通过宽煤 巷锚杆支护技术的研究开发和应用,有利 于综采配套设备的大功率和重型化,有助 于连续采煤机的应用,促进工作面的高产 高效。 1.3 长壁开采技术研究 主要研究开发体积小、 功率大、 高可靠 性的薄煤层采煤机、 刨煤机;研制适合刨煤 机综采的液压支架;研究开发薄煤层工作 面的总体配套技术和高效开采技术。 1 . 4 各种综采高产高效综采设备保障系统 要实现高产高效,就要提高开机率,对 “支架围岩” 系统、 采运设备进行监控。 今 后研究的重点是通过电液控制阀组操纵支 架和改善 “支架围岩” 系统控制,进一步 完善液压信息、 支架位态、 顶板状态、 支护 质量信息的自动采集系统;乳化液泵站及 液压系统运行状态的检测诊断;采煤机在 线与离线相结合的 “油磨屑” 监测和温 度、 电信号的监测;带式输送机、 刮板输送 机全面状态监控。 2 采煤关键技术 深矿井开采的关键技术是煤层开采的 矿压控制、 冲击地压防治、 瓦斯和热害治理 及深井通风、 井巷布置等。 需要攻关研究的 是深井围岩状态和应力场及分布状态的特 征;深井作业场所工作环境的变化;深井巷 道特别是软岩巷道快速掘进与支护技术 与装备;深井冲击地压防治技术与监测监 控技术;深矿井高产高效开采有关配套技 术;深矿井开采热害治理技术与装备。 3 围岩采矿法 3 . 1 研究坚硬顶板与破碎顶板条件下应用 高技术低成本岩层控制技术 目前,由于应用高压注水、 深孔预裂爆 破处理坚硬顶板和化学加固技术存在工艺 复杂、 成本高的问题,因而需进一步研究开 发新技术、 新工艺、 新材料来解决这些问题。 3 . 2 以科学合理、优化高效的岩层控制技 术来保证开采活动的安全、高效、低成本 为目标, 深入总结我国几十年的矿山压力 研究成果,以理论分析 解析法 、现代数学 力学 统计分析预测、数值法 和实测法相 结合运用先进的计算机技术, 深入研究各 种煤层地质及开采条件。 3. 3 研究开发新型的支护设备 研究硬煤层、 硬顶板放顶煤液压支架, 完善液压支架性能和快速移架系统,开发 耐炮崩、 轻型化单体液压支柱和厚煤层巷 道锚索和可伸缩锚杆。 3.4 冲击地压的预测和防治 通过计算机模拟研究冲击性矿压显现 发生的机理,进一步完善冲击性矿压显现 监测系统,发展遥控测量和预报技术,完善 冲击性矿压综合防治措施优化选择专家系 统。 3 . 5 支护质量与顶板动态监测技术 在总结缓倾斜中厚长壁工作面开展支 护质量与顶板动态监测方面,应进一步在 坚硬顶板、 破碎顶板、 急倾斜、 放顶煤工作 面开展支护质量与顶板动态监测,同时应 不断完善现有的监测技术,发展智能化监 测系统,改进监测仪表,使监测仪表向直 观、 轻便、 小型化方向发展。 3 . 6 放顶煤开采岩层和支架围岩相互作 用机理 研究放顶煤开采力学模型、 围岩应力、 顶煤破碎机理、 支架顶煤直接顶基 本顶相互作用关系。 运用离散元等方法研 究顶煤放落规律,提出放煤优化准则和提 高顶煤回收率的途径。 4 减少矸石排放,优化巷道布置 改进、 完善现有采煤方法和开采布置, 以实现开采效益最大化为目标,研究开发煤 矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价 体系专家系统,实现开采方法、 开采布置与 煤层地质条件的最优匹配。 实行全煤巷布置 单一煤层开采,矸石基本不运出地面,生产 系统大大简化,分别实现无轨胶轮、 单轨吊 辅助运输一条龙。 从井口直达工作面,同时 实现了综采与综掘同步发展,生产效率大幅 提高的经验的同时,重点研究高产高效矿井 开拓部署与巷道布置系统的优化,简化巷道 布置,优化采区及工作面参数,研究单一煤 层集中开拓,集中准备、 集中回采的关键技 术,大幅度降低岩巷掘进率,多开煤巷,减少 出矸率。 研究矸石在井下直接处理、 作为充 填材料的技术,既是减少污染的一项有力措 施,又简化了生产系统,有利于高产高效集 中化开采,应加紧研究。 综述现代采煤的方法与关键技术 彭国 营 （龙煤集团双鸭山分公司煤炭销售公司 黑龙江双鸭山 155100） 摘 要煤炭开采技术的研究必须面向国内国外两个市场、 面向经济建设主战场,重点从事中长期研究开发和技术储备,跟踪产业科技前 沿,开发有自主知识产权的,以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术,占领技术制高点。 选择科学的采煤方法和灵活的经背模式是 合理开发煤炭资源和提高煤炭企业综合效益的关键。 在现代采煤技术和市场经济条件下,重新认识不同采煤方式的特点,经济合理的寻 求最佳采煤办法和经营模式是实现资源和资产的合理配置,追求煤炭企业效益最大化的有效途径。 关键词采煤 方法 技术 万方数据