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煤矿开采技术研究

作者:未知

  摘 要:现代化采煤的形式下,煤矿开采技术的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。在发展现代采煤工艺的同时继续发展多层次、多样化的采煤工艺建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国采煤方法已趋成熟放顶煤采煤的应用在不断扩展应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高。本文就对煤矿开采技术作了分析。
  关键词:开采技术;采煤方法;高产高效;围岩控制技术
  一、采煤方法和工艺
  开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。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、可靠的生产系统以及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,发展各种煤层条件下的采煤机械化改进工艺和装备,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.缓倾斜薄煤层长壁开采 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术。
  2.缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁采煤应进一步加强完善支架结构及强度,加强防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变、防止严重损坏千斤顶措施等的研究,提高可靠性,缩小其与中厚煤层采高 3m 左右产高效指标的差距。
  3.各种综采高产高效综采设备保障体系 要实现高产高效就要提高开机率,对“支架-围岩”系统、采掘运设备进行监控。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。
  二、深矿井开采技术
  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。
  三、“三下”采煤技术
  提高数值模拟计算和相似材料模拟等深入研究,开采上覆岩层运动和地表沉陷规律研究,满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理开采系统和优化参数发展沉降控制理论。关键技术包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统研究与应用各种充填技术和组合充填技术,村庄房屋加固改造重建技术适于村庄保护的开采技术研究。近水体开采的开采设计、工艺参数优化和装备,提出煤炭开采与煤矿城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源优化等关键技术。
  四、优化巷道布置减少矸石排放的开采技术
  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,系统实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。
  五、采场围岩控制技术
  1.进一步完善采场围岩控制理论,以科学合理、优化高效的岩层控制技术来保证开采掘进活动的安全、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。
  2.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应用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.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,提出放顶煤优化准则和提高顶煤回收率的途径。
  4.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。
  5.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的优化选择系统。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以及可伸缩锚杆。
  六、煤矿技术改造和机械化开采技术
  实施国家关闭小煤矿淘汰落后生产技术和生产设备、提高平均单井规模的技术政策,开发小型煤矿机械化、半机械化开采技术和装备,改进小煤矿的采煤方法和开采工艺,提高采煤工作面的单产和工效,提高小煤矿的顶底板控制技术水平,最大限度地减少顶底板事故发生。
  七、安全技术措施
  1.所有上岗人员必须严格执行《煤矿安全规程》《煤矿安全技术操作规程》严禁违章指挥、违章作业、违反劳动纪律。 2.岗位工必须持证上岗,严格执行岗位责任制,现场交接班制、设备维修制、质量验收制等,各岗点要认真填写运转日志。检测,并作好记录。 3.工作面回采工程质量和顶板管理,要按照煤矿《生产矿井质量标准化》的各项要求严格执行,做到动态达标、安全生产、文明生产。 4.所有上岗人员上岗前都必须学习作业规程,学习后签字并进行考试,不合格不得上岗。 5.为防止重大事故的发生,工作面的通风系统、防尘系统、通讯系统,应时时保證其完好,并坚持正常使用。 针对环境的影响所倡导的绿色开采技术是煤炭开采的发展方向,对提高煤炭采出率、保护生态环境和实现煤矿可持续发展都具有十分重要的意义。
  煤矿开采造成岩层移动破坏,引起岩层中水与瓦斯的流动,导致煤矿瓦斯事故与井下突水事故;煤炭开采引起岩层移动,进而造成地表沉陷,导致农田、建筑设施的损坏;煤炭开采形成的大量堆积在地面的矸石,及占用良田,又造成环境污染;随着我国矿井开采深度的不断增加,矿山压力显现及冲击地压等动力灾害发生的频次增加,强度增大,危及矿井的安全生产。在未来的几十年内,随着能源总需求和煤炭产量的不断增长,煤炭资源开采所带来的矿区安全和生态环境问题将更为严重,人类的生产和社会发展环境将受到严重威胁。 资源与环境协调的绿色开采是解决煤炭开采环境问题的根本出路,要实现绿色开采,需要综合研究和解决经济与技术等方面的问题,绿色采矿可以减少环境污染,还能带来良好的社会经济效益。绿色采矿是形成绿色矿业及矿区绿色家园的重要组成部分,相信随着绿色开采的不断发展和完善,煤矿绿色开采一定会发挥它应有的作用,为人类与自然的协调发展做出贡献。
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