煤炭技術論文發(fā)表(2)
煤炭技術論文篇二
淺談我國煤炭開采技術
摘 要:采煤方法和工藝的進步始終是采礦學發(fā)展的主題。采煤工藝的發(fā)展將帶動煤炭開采各環(huán)節(jié)的變革,現(xiàn)代采煤工藝的發(fā)展方向是高產(chǎn)、高效、高安全性和高可靠性,基本途徑是使采煤技術與現(xiàn)代高新技術相結合,研究開發(fā)強力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤設備和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng),改進和完善采煤工藝。
關鍵詞:煤礦 開采 復墾
中圖分類號:TD82 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(a)-0099-01
1 我國煤礦開采技術研究淺析
(1)淺埋深、硬頂板、硬煤層高效綜采技術。所謂高效綜采技術,是以提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心,以提高效率和經(jīng)濟效益為目標,研究開發(fā)各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝,簡單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開采布置,生產(chǎn)過程監(jiān)控與科學管理等相互配套的成套開采技術,發(fā)展各種礦井煤層條件下的采煤機械化,進一步改進工藝和裝備,提高應用水平和擴大應用范圍,提高采煤機械化的程度和水平。淺埋深、硬頂板、硬煤層高效綜采技術則主要解決以下幾個問題:①硬頂板控制技術,研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術,主要通過巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術,使直接頂能隨采隨冒,提高頂煤回收率,且基本頂能按一定步距垮落,既有利于頂煤破碎,又保證工作面的安全生產(chǎn)。②硬厚頂煤控制技術,研究開發(fā)埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術,包括高壓注水壓裂技術和頂煤深孔預爆破處理技術,使頂煤體能隨采隨冒,提高其回收率。③頂煤冒放性差、塊度大的綜放開采成套設備配套技術,研制既有利于頂煤破碎和頂板控制,又有利于放頂煤的新型液壓支架,合理確定后部輸送機能力。(2)長壁開采技術。針對緩傾斜薄煤層,應主要研究開發(fā):體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機、刨煤機;研制適合刨煤機綜采的液壓支架;研究開發(fā)薄煤層工作面的總體配套技術和高效開采技術。針對緩傾斜厚煤層,應進一步加強完善支架結構及強度,加強支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變形、防止嚴重損壞千斤頂措施等的研究,提高支架的可靠性,縮小其與中厚煤層(采高3m左右)高產(chǎn)高效指標的差距。(3)深礦井開采技術。深礦井開采的關鍵技術是:煤層開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風、井巷布置等;需要攻關研究的是:深井圍巖狀態(tài)和應力場及分布狀態(tài)的特征;深井作業(yè)場所工作環(huán)境的變化;深井巷道(特別是軟巖巷道)快速掘進與支護技術與裝備;深井沖擊地壓防治技術與監(jiān)測監(jiān)控技術;深礦井高產(chǎn)高效開采有關配套技術;深礦井開采熱害治理技術與裝備。
2 影響煤礦開采的因素
(1)煤層的產(chǎn)狀。煤層產(chǎn)狀平緩、走向與傾向方向產(chǎn)狀變化又很小,可考慮設計大型綜合機械化的礦井;當煤層產(chǎn)狀急傾斜,煤層褶皺緊密或斷裂構造發(fā)育,則會給生產(chǎn)帶來極大的困難,采煤機械化受到限制,生產(chǎn)能力也很難提高,一般只宜設計中、小型礦井。所以煤層的產(chǎn)狀、褶皺和斷層的發(fā)育程度,以及巖漿巖的影響程度等是構造復雜程度的主要方面,以此把構造復雜程度劃分為簡單、中等、復雜、極復雜四類。按煤層傾角大小,將煤層分為緩傾斜煤層(傾角<25°)、傾斜煤層(傾角為25°～45°)、急傾斜煤層(傾角>45°)。習慣上常將傾角<5°的煤層稱為近水平煤層;將傾角>60°的煤層稱為立槽煤。(2)瓦斯。礦井瓦斯系指井下煤體和圍巖中涌出及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種有害氣體的總稱。瓦斯是在成煤過程中生成,目前主要系指煤體和圍巖中涌出的氣體。瓦斯主要成分是沼氣(甲烷),它是無毒且使人窒息而死的氣體,當空氣中甲烷達到一定體積分數(shù)時,遇火容易引起爆炸,所以它對人和煤礦安全生產(chǎn)都會帶來極大的危害。(3)煤塵。煤塵是指礦井生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的煤的微粒。煤塵的危害性主要表現(xiàn)為煤塵燃燒與爆炸;此外,煤塵還污染空氣,嚴重影響人體健康。我國煤礦有80%左右有煤層爆炸危險性。影響煤塵爆炸的主要因素是煤的揮發(fā)分含量。煤的揮發(fā)分越高,煤塵爆炸性越大。因此可利用揮發(fā)分含量作為初步評定煤塵爆炸性的指標,即:Vdaf<10%,為不爆炸煤層;Vdaf為10%～15%,為爆炸性弱的煤層;Vdaf>15%,為爆炸性開始迅速增加的煤層。此外,評價煤塵爆炸性的其它指標有灰分、水分,煤的粒度和肉眼煤巖類型。
3 煤炭開采技術進步思路
(1)改進采煤方法和工藝。①礦井集約化開拓布置技術。隨著生產(chǎn)集約化和自動化程度的提高,在地質(zhì)條件允許的礦區(qū),可以走一井一面的集約化生產(chǎn)模式,而在地質(zhì)條件不允許的礦區(qū),也可以走多井生產(chǎn),一井出煤的模式,大量減少地面設施和簡化生產(chǎn)流程,降低管理成本。②短壁開采工藝技術。隨著大規(guī)模粗放性開采,適合長壁開采的煤炭資源日益減少,但長壁開采后的殘留煤柱、不能布置長壁的殘采煤區(qū)、不規(guī)則塊段等的煤炭儲量卻在逐年上升,一些城市和村鎮(zhèn)的建筑物下、鐵路下、水體下(以下簡稱“三下”)壓煤量也很大;另外,處于礦區(qū)煤田的邊緣地帶、小的地質(zhì)構造附近的煤炭,以及露天煤礦邊坡下壓煤,均不能用常規(guī)的長壁開采技術采出,因此,短壁開采技術在我國將有很大的發(fā)展空間。為滿足既適應短壁開采,又可快速掘進的需求,將需要開發(fā)出能夠進行橫軸與縱軸切割方式互換的用于半煤巖巷道掘進和煤巷快速掘進的掘進機短壁開采離機遙控操作系統(tǒng)、連續(xù)運輸系統(tǒng)以及短壁工作面通風安全系統(tǒng)等。
(2)采場圍巖控制技術。①進一步完善采場圍巖控制理論。以科學合理、優(yōu)化高效的巖層控制技術來保證開采活動得安全、高效、低成本為目標,深入總結我國幾十年的礦山壓力研究成果,以理論分析(解析法)、現(xiàn)代數(shù)學力學(統(tǒng)計分析預測、數(shù)值法)和實測法相結合,運用先進的計算機技術,深入研究各種煤層地質(zhì)及開采條件,如急傾斜、大采高、大采深采場礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律及圍巖破壞與平衡機理,不斷完善采場圍巖控制技術。②研究堅硬頂板與破碎頂板條件下應用高技術低成本巖層控制技術。目前,由于應用高壓注水、深孔預裂爆破處理堅硬頂板和應用化學加固技術存在工藝復雜、成本高的問題,因而需要進一步研究開發(fā)新技術、新工藝、新材料來解決這些問題。③放頂煤開采的巖層和支架-圍巖相互作用原理。研究放頂煤開采力學模型、圍巖應力、頂煤破碎機理、支架-頂煤-直接頂-基本頂相互作用關系;運用離散元等方法研究頂煤放落規(guī)律,提出放煤優(yōu)化準則和提高頂煤回收率的途徑。
煤礦地下開采技術的變革依賴于采礦裝備的創(chuàng)新,沒有采礦裝備的發(fā)展,就不可能有采煤技術的進步。采煤工作面高產(chǎn)高效是實現(xiàn)礦井高效集約化開采的前提,礦井大型化、集中化、系統(tǒng)化和自動化是發(fā)展方向。煤炭開采技術進步思路是改進采煤方法和工藝,采用礦井網(wǎng)絡化信息化監(jiān)測監(jiān)控技術。
參考文獻
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[3] 姚建國.采礦環(huán)境力學與煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展[M].北京:中國科學技術出版社,2000.
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