煤炭技術(shù)論文發(fā)表(2)
煤炭技術(shù)論文篇二
淺談我國(guó)煤炭開采技術(shù)
摘 要:采煤方法和工藝的進(jìn)步始終是采礦學(xué)發(fā)展的主題。采煤工藝的發(fā)展將帶動(dòng)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(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合,研究開發(fā)強(qiáng)力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤設(shè)備和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng),改進(jìn)和完善采煤工藝。
關(guān)鍵詞:煤礦 開采 復(fù)墾
中圖分類號(hào):TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)05(a)-0099-01
1 我國(guó)煤礦開采技術(shù)研究淺析
(1)淺埋深、硬頂板、硬煤層高效綜采技術(shù)。所謂高效綜采技術(shù),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(jì)效益為目標(biāo),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(jiǎn)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(xué)管理等相互配套的成套開采技術(shù),發(fā)展各種礦井煤層條件下的采煤機(jī)械化,進(jìn)一步改進(jìn)工藝和裝備,提高應(yīng)用水平和擴(kuò)大應(yīng)用范圍,提高采煤機(jī)械化的程度和水平。淺埋深、硬頂板、硬煤層高效綜采技術(shù)則主要解決以下幾個(gè)問題:①硬頂板控制技術(shù),研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術(shù),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(shù),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(shù),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(shù),包括高壓注水壓裂技術(shù)和頂煤深孔預(yù)爆破處理技術(shù),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(shè)備配套技術(shù),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(jī)能力。(2)長(zhǎng)壁開采技術(shù)。針對(duì)緩傾斜薄煤層,應(yīng)主要研究開發(fā):體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機(jī)、刨煤機(jī);研制適合刨煤機(jī)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(shù)和高效開采技術(shù)。針對(duì)緩傾斜厚煤層,應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)完善支架結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度,加強(qiáng)支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變形、防止嚴(yán)重?fù)p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(biāo)的差距。(3)深礦井開采技術(shù)。深礦井開采的關(guān)鍵技術(shù)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(fēng)、井巷布置等;需要攻關(guān)研究的是:深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場(chǎng)及分布狀態(tài)的特征;深井作業(yè)場(chǎng)所工作環(huán)境的變化;深井巷道(特別是軟巖巷道)快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)與裝備;深井沖擊地壓防治技術(shù)與監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù);深礦井高產(chǎn)高效開采有關(guān)配套技術(shù);深礦井開采熱害治理技術(shù)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(shè)計(jì)大型綜合機(jī)械化的礦井;當(dāng)煤層產(chǎn)狀急傾斜,煤層褶皺緊密或斷裂構(gòu)造發(fā)育,則會(huì)給生產(chǎn)帶來極大的困難,采煤機(jī)械化受到限制,生產(chǎn)能力也很難提高,一般只宜設(shè)計(jì)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(gòu)造復(fù)雜程度的主要方面,以此把構(gòu)造復(fù)雜程度劃分為簡(jiǎn)單、中等、復(fù)雜、極復(fù)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(xí)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(dāng)空氣中甲烷達(dá)到一定體積分?jǐn)?shù)時(shí),遇火容易引起爆炸,所以它對(duì)人和煤礦安全生產(chǎn)都會(huì)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(yán)重影響人體健康。我國(guó)煤礦有80%左右有煤層爆炸危險(xiǎn)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(píng)定煤塵爆炸性的指標(biāo),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(píng)價(jià)煤塵爆炸性的其它指標(biāo)有灰分、水分,煤的粒度和肉眼煤巖類型。
3 煤炭開采技術(shù)進(jìn)步思路
(1)改進(jìn)采煤方法和工藝。①礦井集約化開拓布置技術(shù)。隨著生產(chǎn)集約化和自動(dòng)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(shè)施和簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程,降低管理成本。②短壁開采工藝技術(shù)。隨著大規(guī)模粗放性開采,適合長(zhǎng)壁開采的煤炭資源日益減少,但長(zhǎng)壁開采后的殘留煤柱、不能布置長(zhǎng)壁的殘采煤區(qū)、不規(guī)則塊段等的煤炭?jī)?chǔ)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(jiǎn)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(gòu)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(zhǎng)壁開采技術(shù)采出,因此,短壁開采技術(shù)在我國(guó)將有很大的發(fā)展空間。為滿足既適應(yīng)短壁開采,又可快速掘進(jìn)的需求,將需要開發(fā)出能夠進(jìn)行橫軸與縱軸切割方式互換的用于半煤巖巷道掘進(jìn)和煤巷快速掘進(jìn)的掘進(jìn)機(jī)短壁開采離機(jī)遙控操作系統(tǒng)、連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)以及短壁工作面通風(fēng)安全系統(tǒng)等。
(2)采場(chǎng)圍巖控制技術(shù)。①進(jìn)一步完善采場(chǎng)圍巖控制理論。以科學(xué)合理、優(yōu)化高效的巖層控制技術(shù)來保證開采活動(dòng)得安全、高效、低成本為目標(biāo),深入總結(jié)我國(guó)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(xué)力學(xué)(統(tǒng)計(jì)分析預(yù)測(cè)、數(shù)值法)和實(shí)測(cè)法相結(jié)合,運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),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(chǎng)礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律及圍巖破壞與平衡機(jī)理,不斷完善采場(chǎng)圍巖控制技術(shù)。②研究堅(jiān)硬頂板與破碎頂板條件下應(yīng)用高技術(shù)低成本巖層控制技術(shù)。目前,由于應(yīng)用高壓注水、深孔預(yù)裂爆破處理堅(jiān)硬頂板和應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)存在工藝復(fù)雜、成本高的問題,因而需要進(jìn)一步研究開發(fā)新技術(shù)、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(xué)模型、圍巖應(yīng)力、頂煤破碎機(jī)理、支架-頂煤-直接頂-基本頂相互作用關(guān)系;運(yùn)用離散元等方法研究頂煤放落規(guī)律,提出放煤優(yōu)化準(zhǔn)則和提高頂煤回收率的途徑。
煤礦地下開采技術(shù)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(shù)的進(jìn)步。采煤工作面高產(chǎn)高效是實(shí)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(dòng)化是發(fā)展方向。煤炭開采技術(shù)進(jìn)步思路是改進(jìn)采煤方法和工藝,采用礦井網(wǎng)絡(luò)化信息化監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
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[3] 姚建國(guó).采礦環(huán)境力學(xué)與煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2000.
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