淮南矿区煤炭深部开采技术问题与对策.pdf

第4 5 卷第8 期 2 0 1 7年8月 煤 炭 科 学 技 术 Co a l S c i e n c e a nd Te c hn o l o g y Vo 1 ． 4 5 No ． 8 Aug ． 201 7 淮南矿 区煤炭深部开采技术问题与对策 唐 永 志 淮南矿业 集团 有 限责任公 司 ， 安徽 淮南2 3 2 0 0 1 摘要 为实现深部煤炭安全高效绿 色开采 ， 剖析 了淮南矿 区深部开采面临的瓦斯、 灰岩水、 地压、 地 温等 4个方面技术难点， 并给 出深井开采的 7大关键技 术对策， 即 优化开采布局 ， 整合资源； 构建 瓦 斯治理模式， 创建瓦斯治理示范工程 ； 研发试验 了深部煤矿全断面硬岩盾构机和更小断面煤矿顶管机 等， 推进 “ 机械化、 自动化 、 智能化 、 信息化” 进程； 开创“ 钻、 疏、 注” 一体化灰岩水防治技 术； 研发矿井 降温技术； 开发深井巷道稳定性控制与支护技术； 推进协调、 绿色开采成套技术， 以此解决深部开采的 关键技术难题 ， 推进协调绿 色发展 ， 提 高深部矿 井安全生产及综合效益。 关键词 深部开采 ； 瓦斯 灾害； 矿井水害 ； 地压治理 ； 地温治理 ； 绿 色开采； 协调开采 中图分类号 T D 8 2 文献标志码 A 文章编号 0 2 5 3 2 3 3 6 2 0 1 7 0 8 0 0 1 9 0 6 Te c h n i c a l pr o b l e m a n d c o unt e r m e a s ur e s t o de e p c o a l m i ni n g i n Hua i na n M i n i ng Ar e a T a n g Yo n g z hi Hu a i n a n Mi n i n g G r o u p C o r p o r a t i o n L i mi t e d ， Hu a i n a n 2 3 2 0 0 1 ，C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o r e a l i z e a s a f e t y a n d h i g h e f f i c i e n t g r e e n mi n i n g o f t h e d e e p c o a l ，t h e p a p e r a n a l y z e d t h e t e c h n i c a l d i f f i c u l t i e s o f t h e g a s ，l i me s t o n e w a t e r ，g r o u n d p r e s s u r e a n d g r o u n d t e mp e r a t u r e a s p e c t s f a c e d t o t h e d e e p c o a l mi n i n g i n Hu a i n a Mi n i n g Ar e a a n d t h e f a c e d c h a l l e n g e s a n d p r o v i d e d s e v e n k e y t e c h n i c al c o n n t e r me a s n r e s t o t h e c o a l mi n i n g i n t h e d e e p mi n e，i n c l u d i n g t h e o p t i mi z e d mi n i n g l a y o u t ， i n t e gra t e d c o a l r e s o u r c e s ， i n n o v a t e d g a s c o n t r o l m o d e a n d i n n o v a t e d g a s c o n t r o l d e m o p r o j e c t ． A m i n e f u l l f a c e h a r d r o c k r o a d w a y b o ri n g ma c h i n e i n a d e e p c o a l m i n e a n d a s ma l l e r mi n e p i p e j a c k i n g ma c h i n e a n d o t h e r s w e r e r e s e a r c h e d ， d e v e l o p e d a n d t e s t e d a n d t h u s“ me c h a n i z a t i o n，a u t o ma t i o n，i n t e l l i g e n t a n d i n f o r ma t i o n”we r e c o n t i n u o u s l y p r o mo t e d t o a n e w l e v e 1 ．T h e i n n o v a t e d “ d ri l l i n g，d i s c h a r g i n g a n d g r o u t i n g ” i n t e g r a t e d l i me s t o n e wa t e r p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l t e c h n o l o g y ，i n n o v a t e d mi n e c o o l i n g t e c h n o l o gy ，i n n o v a t e d s t a b i l i t y c o n t r o l a n d s u p p o r t t e c h n o l o gy o f t h e d e e p mi n e r o a d wa y wo u l d p r o mo t e a n d c o o r d i n a t e t h e gre e n mi n i n g c o mp l e t e t e c h n o l o gy i n o r d e r t o s o l v e t h e k e y t e c h n i c al p r o b l e ms o f t h e d e e p mi n i n g ，t o p r o mo t e t h e c o o r d i n a t i v e gre e n d e v e l o p me n t o f t h e d e e p mi n e a n d t o i mp r o v e t h e s a f e t y p r o d u c t i o n a nd c o mp r e h e ns i v e e f f e c t o f t h e de e p mi n e． Ke y wo r d s d e e p mi n i n g； g a s d i s a s t e r ； mi n e wa t e r d i s a s t e r ；mi n e g r o u n d p r e s s u r e c o n t r o l ；g r o u n d t e mp e r a t u r e c o n t r o l ；gre e n mi n i n g； C O o r d i n a t i v e mi n i n g O 引 言 随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加 大 ， 浅部资源 日益减少 ， 国内外矿山都相继进入深部 资源开采状态 。据统计 ， 我国煤矿开采深度 以每年 8 ～1 2 I l l 速度增加 。近年来 ， 淮南矿 区生产矿 井相 继进入深度 8 0 0 ～1 0 0 0 m的深部开采 阶段 ， 采场下 延速度 2 】 ～ 2 5 m ／ a 。煤层埋藏深 ， 地质构造复杂 ， 瓦 斯压力高 、 含量大 ， 煤层松 软。深部资源可采储量 9 5 亿 t ， 其中A组煤可采储量 2 0亿 t 。针对深部煤 炭开采难题 ， 何满潮等 1 1 总结分析 了深部开采与浅 部 开采 岩 体 工 程 力 学 特 性 的 主要 区别 ； 谢 和 平 收稿 日期 2 0 1 7 0 4 0 3 ； 责任编辑 赵瑞DOI 1 0 ． 1 3 1 9 9 ／ j ． c n k i ． c s t ． 2 0 1 7 ． 0 8 ． 0 0 4 基金项目 国家科技重大专项资助项 目 2 0 1 6 Z X 0 5 0 6 8 作者简介 唐永志 1 9 6 2 一 ， 男， 安徽淮南人 ， 教授级高级工程师， 硕士， 现任淮南矿业 集团 有限责任公司总工程师。 引用格式 唐永志 ． 淮南矿区煤炭深部开采技术问题与对策[ J ] ． 煤炭科学技术， 2 0 1 7 ， 4 5 8 1 9 2 4 ． T a n g Y o n g z h i ． T e c h n i c a l p r o b l e m a n d c o u n t e r m e a s u r e s t o d e e p c o a l m i n i n g i n Hu a i n a n Mi n i n g A r e a[ J ] ． C o a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， 2 0 1 7 ， 4 5 8 1 9 2 4 ． 1 9 2 0 1 7 年第8 期 煤 炭 科 学 技 术 第4 5 卷 等 提出了亚临界深度 、 临界深度 、 超临界深度等 概念和定义 ； 钱七虎等 。 提出深部 围岩分 区破裂 化与空间、 时间效应密切相关 ， 并分析 了分区破裂化 的主要原因 ； 康红普等 。 。 研究不同支护方式与参 数下超千米深井岩巷 围岩变形 、 破坏特征与支护作 用 ； 袁亮 卜 J 、 谢和平等 指 出了煤与瓦斯共采理 论体系所面临的难题 与挑 战， 提 出了深部煤层煤与 瓦斯共采发展对策； 虎维岳 l 、 董书宁等 副 分析了 深部煤炭资源开发过程中高承压水底板突出机理及 其防治技术 ， 提出了水害防治技术 和矿井水文地质 安全保障体系建设 的发展趋势 ； 何满潮等 提出 以矿井涌水为冷源的 HE MS降温原理及技术 ， 以及 矿井降温系统有效性评价的参数体系及方法。 研究表明 ， 当埋深增加到一定深度后 ， 工程灾害 日趋增多 ， 如 瓦斯灾害、 水害、 地压 、 地温等 ， 对深部 资源的安全高效开采造成了巨大威胁 。经查相关资 料 ， 南非 、 加拿大 、 德 国等 国家 ， 矿井深度达到 8 0 0 ～ 1 0 0 0 m时称为深井开采 ， 英 国和波兰将深井界定为 7 5 0 m， 日本界定 为 6 0 0 m。为更具有针对性 ， 淮南 矿业集 团从淮南矿 区的工程技术 角度 出发 ， 认为具 备以下 3 个特征之一的界定为深井 ①煤层内瓦斯 压力和瓦斯含量超过突出临界指标 。②最小水平主 应力大于工程岩体强度 。③原岩温度 、 地下水温超 过 3 4℃。深井安全高效 开采 已成为煤 炭行业必须 面对和亟待解决的问题[ 1- 3 , 15 ,1 8 ] 。因此， 笔者通过系 统分析深部开采面临的问题 ， 提 出煤炭深部开采 的 7大关键技术， 以期为深井安全高效开采提供技术 参考 。 1 深部开采面I临的技术问题 淮南煤 田主要可采煤层赋存稳定 、 储量丰富， 但 煤田内各生产矿井均 属煤 与瓦斯突 出矿井 ， 煤层多 有 自燃倾 向， 煤尘具有爆炸危险性， A组煤受底板灰 岩突水威胁 ， 部分煤矿存 在地温异 常等不利 因素。 随着开采深度不断增加 ， 瓦斯 、 水害 、 地压 、 地温问题 日益突出， 治理难度不断加大。 1 ． 1 瓦斯灾害 随着开采深度增加 ， 煤层瓦斯压力 和瓦斯含量 不断增大 。如图 1 、 图 2所示 ， 谢一矿 B 煤层- 9 6 0 m实测最大瓦斯压力达到 6 ． 7 MP a ， 实测最大瓦斯 含量为 2 3 ． 6 m ／ t 。原来浅部为非突 出煤层或弱突 出煤层 ， 转化为突出煤层或强突出煤层 ， 深部保护层 选择和开采更加困难 。 2 0 窨 皿 Ⅲ 】] 钿 图1 B l l - 2 煤层瓦斯含量随标高变化曲线 F i g ．1 Ch a ng e e l l r v e o f g a s c o n t e nt wi t h e l e v a t i o n i n 矗 蹇 凄 Bl 】 一2 c o a l s e a m P 一 0 ． 0 0 9 6 x一 2． 3 2 1 1 标 商 x ／ m 图2 B 1 煤层瓦斯压力随标高变化曲线 Fi g ． 2 Ch a n g c ur v e o f p r e s s u r e wi t h e l e v a t i o n i n Bl l 一2 c o a l s e a m 淮南矿业集 团 1 1对生产矿井全部 为煤与瓦斯 突出矿井 ， 采用“ 开采保护层 、 分组岩巷 、 立体抽采” 的煤与瓦斯共采模式 ， 可以实现高瓦斯 煤层在低瓦 斯状态下开采 ， 但开采保护层工作面数量多， 巷道万 吨掘进率高。据统计 ， 瓦斯治理岩巷工程掘进率 2 0 m／ 万 t ， 钻孔掘进率 2 0 0 0 m ／ 万 t ； 瓦斯治理周期长 ， 准备 1 个深部工作面长达 3 ～ 5年 ； 吨煤瓦斯治理综 合成本高达 1 5 0 元左右。 1 ． 2 矿井水害 淮南矿区 A组 煤距其底 板 2 0 m为石炭 系太 原组灰岩含水层 ， 实测水压高达 6 MP a ， 距 其底板 1 2 0 m为奥陶系灰岩含水层 ， 水压高达 1 0 M P a ， 且 太原组灰 岩 与下伏 奥灰 水局部联 系密切 ， 补给水 源丰富。淮南矿区随着采场逐渐 向深部转移 ， A组 煤逐渐进入 高强度开采 ， 受 到底板 高承压 灰岩水 的威胁。如潘 二 、 张集 和顾北 等煤矿 A组 煤陆续 开拓开采 ， 距 A组煤 1 5 ～2 0 m 平均 1 7 m 的底板 石炭系太原组 灰岩层 为直接充 水含水 层 ， 实测 水 压高达 6 MP a ， 由于太原组距 A组煤底板较近 ， 且 岩性主要 以泥岩和砂 泥岩互层 为 主 ， 岩 石抗 压强 度低 ， 石炭 系太原 组灰岩 岩溶裂 隙含水 层组 将成 为直接充水 含水层 组 ， 且 太原组 灰岩 与下伏 奥灰 水局部联系密切 ， 补给水源丰富 ， 一旦 发生太原组 灰岩底 板 突水 或 溃入 巷 道 ， 突水 量 大 ， 持 续 时 间 唐永志 淮南矿区煤炭深部开采技术问题与对策 2 0 1 7年第 8期 长 ， 极易造成淹井事故 。 目前淮南矿 区水 害防治采取 的是 “ 疏水 降压 、 限压开采 ” 的技术路 线 ， 通过钻 孔探查和疏放是 实 现这一路线的主要手段 。水 害防治技术原则如下 地质精查、 疏太灰、 堵奥灰、 不碰陷落柱。施工工作 面底板巷及钻孔对太灰水进行疏放 ， 工程量大 ， 放水 周期长。普通 回转钻进施工 的探放水钻孔浅 ， 轨迹 控制难 ， 经常偏 离设计层 位 ， 导致 目标层位 钻遇率 低 ， 有效 疏放水 段短 ， 循 环探 查方式 周期 长 、 工程 量大 。 1 ． 3 矿井地压 煤矿开采过程 中， 地应力是导致各种矿山压力 显现的力源 ， 也是决定工程煤岩体 力学行为 的主导 因素。随着采场逐年下延 ， 深井 围岩地应力高、 构造 应力场复杂 ， 在浅部相对较硬的围岩 ， 到达深部后呈 现“ 工程软岩” 特征 1 - 2 , 1 9 - 2 1 ] 。 近年来淮南矿区每年巷修量 1 6万 m， 其 中深井 巷道失修率高达 8 0 ％。淮南矿区潘一东井 1 2 5 2 1 开切 眼底 板 巷 ， 埋 深 8 0 0 i n ， 实 测 最 大 主 应 力 为 3 6 ． 1 1 MP a ， 最小主应力 1 9 ． 8 MP a ， 两者方向近水平 且相互垂直 ， 即地应力是 以水平应力为主导的构造 应力场。岩石普氏系数- 厂 为 3 ～8 ， 巷道前掘后修 ， 前 修后坏。原有的锚网索支护或 u型钢、 锚索网联合 支护方式已不能满足深井高地压巷道支护要求。淮 南矿区顾桥矿南翼 带式输送机大巷过 F 一1 0 8断 陷 带施工过 程 中， 巷道 断面收敛量 达 2 m ／ d ， 钻孔夹 钻 、 顶钻现象频发 ， 成巷极为困难。深井地压 问题严 重制约深井安全高效开采。 1 ． 4 矿井地温 按照 煤矿安全规程 要求， 采掘工作面空气温 度超过 3 0℃、 机电设备硐室空气温度超过 3 4℃时， 必须停止作业。淮南矿区 自2 0 0 0年以来 ， 率先进入 深井高温区域开采 ， 高温条件下工作条件 明显恶化 。 淮南矿区原岩温度 高 4 5 ～ 6 O℃ 、 地温梯度大 平 均 3 ． 5 ～ 4 ． 0 C ／ h m 、 井下工作环境温度高 3 5 ～ 4 5 o C 、 湿度大 接近 1 0 0 ％ 、 瓦斯含量高 、 矿井开采系 统复杂， 通风距离长， 通风量大， 设备装机容量大， 热 害治理难度大， 国内外现有的降温技术 尚不 能有效 解决淮南矿区热害 问题。如顾桥矿原岩温度 、 地下 水温均大于 4 5℃， 采用机械降温， 矿井风量 4 0 0 0 0 m ／ m i n ， 降温费用达到 1 6 元／ t 。热害治理成为亟需 解决的关键技术之一。 2 深部煤炭开采关键技术 2 ． 1 优化开采布局、 整合资源 结合当前国家去产 能部署 ， 统筹对整个矿 区进 行资源整合。如淮南矿区潘二矿开采 水平 为一 5 3 0 i n ， 潘 四东矿开采水平为- 6 5 0 i n ， 将潘 四东矿 F 6 6断 层 以南 资源和潘一矿 F 2 、 F 5断层 以北资源划入潘 二矿 ， 新增轨道石门和带式输送机斜巷进行联系 ， 整 合后潘二矿面积增加到 3 2 ． 3 k m ， 可采储量增加到 2 ． 7亿 t ， 按照“ 一矿两区” 模式运行 ， 矿井规模增加 到 5 0 0万 t ， 且潘二西四采区煤炭通过潘 四东深部系 统运输 ， 解决了突出煤层下山开采问题 ， 工作面投产 时间提前 。朱集东矿开采水平为- 9 6 0 m， 将潘 四东 矿 F 6 6断层以北的难采资源划入朱集东矿 开发 ， 资 源开发时间提前， 开采难度大幅降低。潘一矿退出 产能后 ， 剩余深部资源划给潘三矿作为后备资源 ， 盘 活呆滞资源 ， 潘 三矿服务年限得到合理延 长。顾北 矿暂缓 B组煤开采 ， 重点开发 A组煤 ， A组煤投产 后 ， 实现“ 一矿一井一面” 生产格局。 2 ． 2 瓦斯治理模式和创建瓦斯治理示范工程 1 大直径定向钻孔“ 以孔代巷” 技术 ， 即在巷道 钻场内施工长钻孔到目标煤层顶板裂隙带， 取代高 抽巷， 大幅度提高瓦斯治理工程施工进度。目前该 技术在顾桥矿 I 1 2 3 3 轨道巷取得阶段性成功 ， 用 3个钻孔取代传统高抽巷 ， 孔深达 5 1 0 I n ， 终孔直径 0 1 5 3 m m， 扩孔直径 2 4 6 m m， 钻孔轨迹符合设计要 求 ， 成孔效果较好 ， 平均成孔周期小 于 1 5 d ， 达到预 期 目标。大功率定 向钻进装备包括 Z D Y 1 2 0 0 0 L D定 向钻机和 B L Y 4 6 0泵车 。定 向钻机整 机质量 9 0 0 0 k g ， 外形尺寸 4 2 0 0 x 1 6 0 0 x 1 9 0 0 ram， 功率 1 3 2 k W， 额定转矩 3 0 0 0 ～ 1 2 0 0 0 N IT I ， 给进装置最大给进／ 起拔 力 2 5 0 k N。 2 定 向长钻孔“ 一孔两消” 技术 ， 即从 回风巷施 工顺层；／ L U 运输巷设计位置 ， 提前对工作面和运输 巷煤层进行抽采和消突， 为瓦斯治理赢得时间和空 间 ， 取代运输巷“ 底抽巷 穿层钻孔”， 提高瓦斯治理 效率 ， 节约瓦斯 治理成本。设备采 用 Z D Y1 2 0 0 0 L D 定 向钻机 、 螺杆马达等， 目前在潘三矿 1 7 1 0 2 3 工 作面正在进行井下工业性试验。 3 水力压裂加骨料增透技术 ， 研发井下水力压 裂加骨料装置、 支撑剂、 压裂液等， 形成煤矿井下水 力压 裂 加 骨料 增 透 技术 及 工艺 。 目前在 潘 三 矿 - 8 1 7 i n 轨道大巷取得阶段性进展。 21 煤 炭 科 学 技 术 第4 5 卷 4 煤 岱“ 掘探钻抽运” 一体化作业线 ． 研发通J 、 “t 软”、 复杂地 质条件 、 突 } 『 J 煤 的边搠边施 消 突钻孔 的j J}I{ 钻 化 没备， 增加顺层钻孔的预抽时 间， 提高 斯预抽 效果， 实现 离效削煤 、 煤 、 运煤 、 支护 、 瓦斯治理 体化 往坝桥矿 I l 2 3 1 1 作 面取得初步成效 2 ． 3推进“ 机械化、 自动化、 智能化、 信息化” 进程 1 研发试验深 煤 矿个 断 『 f I f 6 史岩盾构机淮 南矿 进 尺总 人 ， 斯 瀹川 巷道 l 匕 高达 4 0 ％， 深井采掘接桥瓶领足岩巷掘进速度 ， 煤矿 町持 续发展的出路在f高效9． L f J 化 为提高 巷单进 水 平 ． 2 0 l 2年 始研 发立 _J 卜 煤 矿 断 面馊 盾 构机 F B M 构机 利用旋转 刀橇 I 的滚 挤 压剪切 破柑， 南悬臂掘进机的“ 刨削”优化为“ 磨削”， 适用。 石 轴抗压姒度 3 0 ～l 6 0 MI a 盾构机 主要构件由刀箍 、 驱动 、 护 盾 、 夫梁 、 撑 紧推进 机构 、 后支撑机构 、 后 套拖车等组成 ， c 殳有} n 淤 、 防尘 、 支 护 、 物料输送 、 导 、 液压 、 润滑 、 循环水 、 电气系统 等 、 3为盾构机实物． 主机 长度 5 0 I I 1 ． 盘 径 4 ． 5 n l ， 最大推力 1 2 0 0 0 k N， 整机装机功率 2 0 0 0 k W 图 3 盾构机 买物 F i g ． 3 P h o t o t ， f- s h i f h I I l l [ i f I l i l l e 2 0 1 5年 1月， 全断面硬岩盾构机 T B M 在张集 矿井下试验成功 ， 实现硬岩巷道 进 5 6 0 I l l ， 创造 了 全国煤矿硬 岩巷道 掘进最 高纪录 ， 人民网 、 科技 卜 J 报、 中国煤炭报等媒体均作 r 报道 为进一步提高 T B M适 应 性 ， 正 展 直 径 2 ． 5 m 盾 构 机 T B M 研 发 2 研发小断 m f 煤矿 顶管机。顶管机实物 及现 场施 l r 分别如图 4和图 5所示 2 2 图 4 顶 管机 实物 F i g ． 4 P h o t o l l f p i p e j a c k i n g n l a 。 h i t l P 图5顶管机 施工现 场 F i g ． 5 C o l l s l r f lf ’ a l i o n s it e f l I ’ p i p e j a t．- k i n g m a c h i n e 为实现更小断 瓦斯治理 巷道快速掘进 ， 正在 歼展“ 直径 1 ． 5 i n顶管机施T煤矿深井巷道” 研究 和试验 ， 矿用顶管掘进装置采用泥水平衡法 ． 应用于 煤矿井下小断面巷道施工 ， 远距离作业 ， 使用顶推装 置一段一段 的水泥顶管将掘进机机头顶入岩石 中， 进水排渣系统输送高压水至掘进机机头， 与机头 削下的渣土混合形成泥浆并输送至始发硐室处 ， 经 泥水分离后由带式输送机将渣土运走 ， 分离出的水 继续循环 机头打通巷道后 ， 将机头及后部钢管工 具管同收 ， 水泥管留在巷道 中做支护使用 。在掘进 过程中， r } _f 激光测 系统与机头内部的纠偏 系统配 合完成掘进定向工作．． 重点从顶管法快速施工煤矿深井巷道适应性 ， 岩石力学性能与地应力 、 围岩稳定性 ， 顶管结构形式 与 力学特性 ， 顶管减阻机理 与新型材料等方面开展 研究 ， 设备样机研制完成并完成井下首次试验 ， 相关 改进 I 作正 进行． 3 推广智能化综 采、，智能化综采将职工从 危 险的 作面采场解放到相埘安全的巷道监控中心 ， 在临控中心埘设备进行远程操控 ， 实现对复杂煤层 环境的预测 、 预判 ， 提 前排除 _ l 作面安全隐患， 实现 工fi - 而安全歼采． ． 2 0 1 5年 张集矿 l 3 1 2 1 综采 工 作面实现智能化开采 ， 采煤机 、 液压支架 、 输送机等 综采设备信息采集及通信联 网， 建立地面远程调度 中心 。 实现综采 r作面可视化远程 自动控 制， 形成 “ 三软” 煤层复杂地质条件下“ 以 作面 自动控制 为 主， 远程干 预控制 为辅” 的 自动化生 产新模式。生 产能力由2 0 0万 t ／ a提高到 3 0 0万 t ／ a 。做到无人作 业 ， 有人巡视 ． 目前第 3个工作面正在实施。 4 加强 自动钻机研 发工作， 提高钻机 自动化程 度。联合 中国煤 炭科 [集 团重庆研 究院联合研发 Z Y WI 一 4 0 0 0 S Y型煤矿用双履带式全液压钻机 ， 一键 全自动钻孔施工。钻进过程中根据地质情况 自动调 节给进速度， 钻机实现远距 离无线操控和 自动加 、 卸 唐永志 淮南矿区煤炭深部开采技术问题与对策 2 0 1 7年第 8 期 钻杆 ， 操作人员由原来 6名减为 1 名 ， 综合台效5 2 0 0 n 1 ／ ， 台 月 ， 大幅降低劳动强度， 实现安全高效。 5 推广巷修机械化。在采煤工作面两巷 、 煤巷 掘进头大力推广应用小挖机挖底 ， 可大幅度提高巷 修效率 ， 减轻职工劳动强度 ， 淮南矿区已基本实现采 煤工作面 、 两巷巷修机械化全覆盖。为进一步提高 巷修 自动化程度 ， 联合 中国煤炭科工集 团太原研 究 院研 发集破 、 装 、 运 、 支为一体 的 H X Y L -1 2 0 ／ 9 0综 合修复机 ， 第一代产品在朱集东矿 一 9 0 6 1T I 南回风巷 应用成功 ， 第二代设备正在井下试验 。 2 ． 4 “ 钻、 疏、 注” 一体化灰岩水防治技术 普通 回转钻进施工的探 放水钻孔浅 、 轨迹控制 难 、 目标层位钻遇率低 、 有效疏放水孔段短 ， 影 响掘 进效率 ， 淮南矿业集 团采用定 向长钻孔技术提高钻 孔轨迹精度 、 目标层钻遇率以及探放距离 ， 创建定 向 长钻孔进行水害防治新技术 。该技术在张集矿井下 应用试验取得成功 ， 砂岩长钻孔长度突破 1 0 0 0 i n 、 灰岩长钻孔突破 6 0 0 1 T I ， 满足淮南矿区煤 系砂岩及 灰岩岩层定向钻进需求 。截至 2 0 1 7年 4月底 已疏 放 水 量 近 9 万 I n ，水 位 下 降 3 1 0 m。 采 用 Z D Y1 2 0 0 0 L D定 向钻 机 、 B L Y 3 9 0泥浆泵 车 、 Y H D 2 一 t o o o A 测量系统、 8 9 m m五级孔底螺杆钻具、 8 9 m m通缆钻杆 、 0 1 2 0 i n to定向钻头 、 孔 口防喷装置及 孑 L 底封隔器 等定 向钻进 装 备 ， 钻机最 大 额定 转矩 1 2 0 0 0 N IT I ； B L Y 3 9 0泥浆 泵车输 出最大 流量 为 3 9 0 L ／ ra i n ， 最大压力 1 2 MP a ； 五级孔底螺杆钻具输 出转矩不小于 1 0 0 0 N 1T I ； 孔 口防喷器的额定工作 压力 1 4 MP a ， 孔底封隔器坐封压力 1 0 ～1 2 MP a 。在 张集 矿 1 4 1 5 A工作面顶板砂岩钻孔 中完成孔深 为 1 0 1 6 m的定 向钻孔 1 个 ， 目标层钻遇率 8 8 ％， 效率 l 0 8 8 m ／ 台 月 ； 在西二 1煤底板三灰下完成孔深 为 6 2 0 ． 6 m 的定 向钻孔 1 个 ， 底板灰岩孔孔深 6 2 0 ． 6 m， 目标层钻遇率 9 4 ． 2 ％。 2 ． 5 矿井降温技术 目前 ， 国内外开发 了井下移动式 、 井下集中式及 地面集中式制冷降温系统。主要设备需要进口， 工 程投资高 、 运行能耗高 。淮南矿 区从深井 高温成 因、 分布规律 、 等效温度等人手 ， 按 “ 瓦斯综合利用与矿 井降温并举 的热 电冷联供 ” 技术 路线 ， 取 得较好效 果， 提出矿井降温技术原则和高效节能治理方案， 研 究和开发高性能材料及国产化设备， 如 新型高效矿 用空冷器 、 隔热风筒 、 高性能冷媒预制保温管 、 大 口 径冷媒输送保温井钻井技术及降温集 中控制管理系 统 ， 解决高地温热害治理技术难题 ， 形成矿井降温技 术体系。如淮南矿区张集矿东 区风井 “ 乏风余热 ” 利用取得较好效果 ， 目前淮南矿业集 团正在与科研 单位开展 “ 以热制热 ” 、 “ 地温制冷 ” 、 “ 地温综合利 用” 等课题研究 。 2 ． 6 深井巷道稳定性控制与支护技术 由于“ 三高一扰动” 的特殊地质力学环境 ， 深部 岩体的力学行为与浅部明显不 同， 深部巷道围岩稳 定性控制对策需转变。深部软岩巷道应根据巷道用 途合理选择层位及岩性 ， 以提高围岩 自承能力为基 点， 采用高压分步复合立体注浆技术， 先注底部、 逐 层注向顶部 ， 保障深部浆液加 固范围和效果。经实 践治理 ， 结 果表 明 治顶不如治底 ， 治底不如治水。 应加强新型支护材料研发 ， 矿压监测实现数字化 、 自 动化 、 智能化 。 2 ． 7 推进协调 、 绿色开采成套技术 瓦斯 、 煤矸石 、 矿井水等伴生资源充分利用 ， 加 大瓦斯利用 、 循环水利用 、 设备和乏风余热利用的力 度。协调瓦斯治理 、 水害治理 、 地压治理 、 地温治理 与经济效益关 系。协调井下采场 和地面建筑关 系， 做到“ 采迁统筹” 。淮南矿 区建立 了 6座瓦斯储 配 站 ， C H 抽采 6亿 IT I ， 发 电4 ． 5 k W h ， 供 2 0万居民 使用 。开展了煤矸石烧砖 、 矿井水循环利用 ， 矿井乏 风和设备余热利用， 沉陷区复垦、 养殖等课题。A组 煤与瓦斯治理巷 ， 兼作 防治水治理巷 ， 做到“ 一巷多 用” ； 巷道施工地质前探孔兼作瓦斯抽采孔， 实现 “ 一 孔多用”、 “ 以孔代巷” 等， 提高综合效益 。 3结 语 深部煤炭开采面临的系列问题已成为煤炭行业 必须面对和亟待解决的问题 ， 须坚持 “ 创新 、 绿 色 、 协调 、 开放” 的发展理念 ， 通过引进 国内外和行业 内 外先进 、 适用技术 ， 消化 吸收再创新 ， 解决深部开采 的关键技术难题 ， 推进协调 、 绿色开采 ， 提高深部矿 井综合效益 ， 实现深部煤炭安全高效开采。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 何满潮 ， 谢和平 ， 彭苏萍 ， 等． 深 部开采岩体 力学研究 [ J ] ． 岩石 力学与工程学报 ， 2 0 0 5 ， 2 4 1 6 2 8 0 4 2 8 l 3 ． He Ma n e ha o， Xi e He p i n g， Pe n g S u p i n g， e t a 1 ． St u d y o n r o c k me - c h a n i c a s i n d e e p m i n i n g e n g i n e e r i n g [ J ] ． C h i n e s e J o u r n a l o f R o c k Me c h a n i c s a n d e n g i n e e r i n g ， 2 0 0 5 ， 2 4 1 6 2 8 0 4 2 8 1 3 ． [ 2 ] 谢和平， 彭苏萍， 何满潮． 深部开采基础理论与工程实践[ M] ． 北京 科学出版社 ， 2 0 0 5 3 - 3 2 ． 23 2 0 1 7 年第8 期 煤 炭 科 学 技 术 第4 5 卷 [ 3 ] 谢和平 ， 高峰 ， 鞠杨 ， 等． 深部开 采的定量 界定与分 析 [ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 1 5， 4 0 1 1 1 0 ． X i e H e p i n g ， G a o F e n g ， J u Y a n g ， e t a 1 ． Q u a n t i t a t i v e d e fi n i t io n a n d i n v e s t i g a t i o n o f d e e p mi n i n g [ J ] ． J o u r n a l o f C h i n a C o a l S o c i e t y ， 2 0 1 5 ， 4 0 1 1 1 0 ． [ 4 ] 钱七虎． 深部 岩体工程 响应的特 征科学现 象及 “ 深 部”的界 定 [ J ] ． 东华理工学院学报 ， 2 0 0 4， 2 7 1 1 - 5 ． Q i a n Q i h u ． T h e c h a r a c t e ri s t i c s c i e n t i fi c p h e n o me n a o f e n g i n e e ri n g r e s p o n s e t o d e e p r o c k ma s s a n d t h e i m p l i c a t i o n o f d e e p n e s s [ J ] ． J o u r n a l o f E a s t C h i n a I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， 2 0 0 4 ， 2 7 1 1 5 ． [ 5 ] 周小平 ， 钱七虎． 深埋巷道分 区破裂 化机制 [ J ] ． 岩石力学 与工 程学报 ， 2 0 0 7 ， 2 6 5 8 7 7 - 8 8 5 ． Z h o