探析煤礦煤層的開采技術

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論文作者: 王保軍
上傳時間:2011/10/2 11:48:00

摘要:由於煤層的自然條件和采用的機械不同,完成回采工作各工序的方法也就不同,並且在進行的順序、時間和空間上必須有規律地加以安排和配合。这種在采煤工作面內按照一定順序完成各项工序的方法及其配合,稱為采煤工藝。在一定時間內,按照一定的順序完成回采工作各項工序的過程,稱為采煤工藝過程。
關鍵詞:開發技術 煤炭工艺 煤炭
    一、煤炭開采的主要形式
    (一)井下采煤
    井下采煤的順序。對於傾角10°以上的煤层一般分水平開采,每一水平又分為若幹采區,先在第一水平依次開采各采區煤層,采完後再轉移至下一水平。開采近水平煤层時,先將煤層劃分為幾个盤區,立井於井田中心到达煤層後,先采靠近井筒的盘區,再采較遠的盤區。如有兩層或兩層以上煤層,先采第一水平最上面煤層,再自上而下采另外煤層,采完後向第二水平轉移。
    按落煤技術方法,地下采煤有機械落煤、爆破落煤和水力落煤三種,前二者稱為旱采,后者稱為水采,我國水采礦井僅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法,以前者為主。壁式采煤法工作面長,一般100~200 m,可以容納功率大,生產能力高的采煤机械,因而產量大,效率高。柱式采煤法工作面短,一般6~30 m,由于工作面短,頂板易维護,從而減少了支护費用,主要缺點是回采率低。
    (二)露天采煤
    移走煤層上覆的巖石及覆蓋物,使煤敞露地表而進行開采稱为露天開采,其中移去土巖的過程稱為剝離,采出煤炭的過程称為采煤。露天采煤通常将井田劃分為若幹水平分層,自上而下逐層開采,在空間上形成階梯狀。
    其主要生产環節:首先用穿孔爆破並用機械將巖煤預先松動破碎,然後用采掘設備將巖煤由整體中采出,並裝入運輸設備,運往指定地點,將運輸設備中的剝離物按程序排放於堆放場;將煤炭卸在洗煤廠或其他卸礦點。
    主要優缺點
    優點為生產空間不受限制,可采用大型機械設備,礦山規模大,劳動效率高,生產成本低,建設速度快。另外,資源回采率可達90%以上,資源利用合理,而且勞動條件好,安全有保證,死亡率僅為地下采煤的1/30左右。
    主要缺點是占用土地多,会造成一定的環境汙染,而且生產過程需受地形及气候條件的制約。在資源方面,對煤赋存條件要求較嚴,只宜在埋藏淺,煤層厚度大的礦区采用。
    二、采煤方法與工藝
    在發展現代采煤工藝的同時,繼續發展多層次、多樣化的采煤工藝,建立具有中國特色的采煤工藝理論。我國長壁采煤方法已趨成熟,放頂煤采煤的應用在不斷扩展,應用水平和理論研究的深度和廣度都在不斷提高,急傾斜、不穩定、地質構造復雜等難采煤層采煤方法和工藝的研究有很大空間,主要方向是改善作業 條件,提高单產和機械化水平。

    (一)開采技術
    開發煤礦高效集約化生產技術、建設生產高度集中、高可靠性的高產高效礦井开采技術。以 提高工作面單產和生產集中化為核心,以提高效率和經濟效益為目标,研究開發各種條件下 的高效能、高可靠性的采煤裝备和工藝,簡單、高效、可靠的生產系統和開采布置,生產過 程監控與科學管理等相互配套的成套開采技术,發展各種礦井煤層条件下的采煤機械化,進一步改进工藝和裝備,提高應用水平和擴大應用範圍,提高采煤機械化的程度和水平。
    (二)解決难題
    開發“淺埋深、硬頂板、硬煤層高產高效現代開采成套技術”,主要解決以下技術难題。
    硬頂板控制技術,研究埋深浅、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,使直接頂能隨采随冒,提高頂煤回收率,且基本 頂能按一定步距垮落,既有利於頂煤破碎,又保證工作面的安全生產。
    硬厚頂煤控制技術,研究開發埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術,包括高压 註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。
頂煤冒放性差、塊度大的綜放開采成套設備配套技术,研制既有利於頂煤破碎和頂板控制, 又有利於放頂煤的新型液壓支架,合理確定后部輸送機能力。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com    两硬條件下放頂煤開采快速推進技術,研究合適的綜放開采回采工藝,優化工序,縮短放煤 時間,提高工作面的推進度,實現高產高效。5~5.5m寬煤巷錨桿支護技術,通過寬煤巷錨 桿支護技術的研究開發和應用,有利於综采配套設備的大功率和重型化,有助於連續采煤機 的應用,促進工作面的高產高效。
    (三)緩傾斜薄煤层長壁開采
    主要研究開發:體積小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤機 、刨煤機;研制適合刨煤機綜采的液壓支架;研究開發薄煤层工作面的總體配套技術和高效開采技術。
    (四)緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長壁综采
    應進一步加強完善支架結構及強度,加 強 支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫开裂和四連桿變形、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)高產高效指標的差距。
    (五)各種綜采高產高效综采設備保障系統
    要實現高產高效,就要提高開機率,對“支架—圍巖”系統、采運設備進行監控。今後研究的重點是:通過電液控制閥組操縱支架和改善“支架—圍巖”系統控制,進一步完善液壓信息、支架位態、頂板狀態、支護質量信息的自动采集系統;乳化液泵站及液壓系統運行狀態的檢測诊斷;采煤機在線與離線相結合的“油 —磨屑”監測和溫度、電信號的监測;帶式輸送機、刮板輸送機全面狀態監控。
    三、主要的開采技術
    (一)深礦井開采技術
    深礦井开采的關鍵技術是: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:深井圍巖狀態和應力場及分布狀態的特征;深井作業場所工作環境的變化;深井巷道(特別是軟巖巷道)快速掘進與支護技術與裝备;深井沖擊地壓防治技術與监測監控技術;深礦井高產高效開采有關配套技術;深礦井開采热害治理技術與裝備。
    (二)“三下”采煤技術
    提高數值模擬計算和相似材料模擬等,深入研究開采上覆巖層運動和地表下陷規律,研究满足地表、建築物、地下水資源保護需要的合理的開采系統和優化參數,發展沈降控制理念和關鍵技術,包括用地表廢料向垮落法工作面采空區充填的系統;研究與应用各種充填技術和組合充填技術,村莊房屋加固改造重建技術,適於村莊保護的開采技術;研究近水体開采的開采設計,工藝參數優化和裝備,提出煤炭開采與煤炭城市和諧統一的開采沈陷控制、開采村莊下壓煤、土地復墾和礦井水資源化等關鍵技术。
    (三)優化巷道布置,減少矸石排放的開采技術
    改進、完善現有采煤方法和開采布置,以实現開采效益最大化為目標,研究开發煤礦地質條件開采巷道布置及工藝技術評價體系專家系統,實現開采方法、開采布置與煤層地質條件的最優匹配。
    實行全煤巷布置單一煤層開采,矸石基本不運出地面,生產系統要減化,同時實现中采與中掘同走發展,生产效率大幅提高的經驗的同時,重點研究高產高效礦井,開拓部署與巷道布置系統的優化,減化巷道布置,優化采區及工作面參數,研究單一煤層集中開拓,集中準備、集中回采的關鍵技術,大幅度降低巖巷掘進率,多開煤巷,減少出矸率;研究矸石在井下直接處理、作為充填材料的技術,既是減少汙染的一項有利措施,又減化了生產系統,有利於高產高效集中化开采,應加緊研究。
    采煤方法和工藝的进步和完善始終是采礦學科發展的主題。采煤工藝的發展將帶動煤炭開采各環節的變革,現代采煤工藝的发展方向是高產、高效、高安全性和高可靠性,基本途徑是使采煤技術與現代高新技術相結合,研究開發强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采 煤設備和生產監控系統,改進和完善采煤工藝。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com
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