煤礦開采技術研究

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　　摘 要：現代化采煤的形式下，煤礦開采技術的進步和完善始終是采礦學科發展的主題。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。我國采煤方法已趨成熟放頂煤采煤的應用在不斷擴展應用水平和理論研究的深度和廣度都在不斷提高。本文就對煤礦開采技術作了分析。
　　關鍵詞：開采技術;采煤方法;高產高效;圍巖控制技術
　　一、采煤方法和工藝
　　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開采技術。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標研究開發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、可靠的生產系統以及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術，發展各種煤層條件下的采煤機械化改進工藝和裝備，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。
　　1.緩傾斜薄煤層長壁開采 主要研究開發：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薄煤層工作面的總體配套技術和高效開采術。
　　2.緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長壁采煤應進一步加強完善支架結構及強度，加強防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變、防止嚴重損壞千斤頂措施等的研究，提高可靠性，縮小其與中厚煤層采高 3m 左右產高效指標的差距。
　　3.各種綜采高產高效綜采設備保障體系 要實現高產高效就要提高開機率，對“支架-圍巖”系統、采掘運設備進行監控。今后研究的重點是：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、支護質量信息的自動采集系統、乳化液泵站及液壓系統運行狀態的檢測診斷、采煤機在線與離線相結合的 “油-磨屑”監測和溫度、電信號的監測、帶式輸送機、刮板輸送機全面狀態監控。
　　二、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備、深井沖擊地壓防治技術與監測監控技術、深礦井高產高效開采有關配套技術、深礦井開采熱害治理技術與裝備。
　　三、“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沉陷規律研究，滿足地表、建筑物、地下水資源保護需要的合理開采系統和優化參數發展沉降控制理論。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應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于村莊保護的開采技術研究。近水體開采的開采設計、工藝參數優化和裝備，提出煤炭開采與煤礦城市和諧統一的開采沉陷控制、開采村莊下壓煤、土地復墾和礦井水資源優化等關鍵技術。
　　四、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實現開采效益最大化為目標研究開發煤礦地質條件開采巷道布置及工藝技術評價體系，系統實現開采方法、開采布置與煤層地質條件的最優匹配。
　　五、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、優化高效的巖層控制技術來保證開采掘進活動的安全、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、現代數學力學統計分析預測、數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及開采條件。
　　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，因而需進一步研究開發新技術、新工藝、新材料來解決這些問題。
　　3.放頂煤開采巖層和支架-圍巖相互作用機理。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律，提出放頂煤優化準則和提高頂煤回收率的途徑。
　　4.支護質量與頂板動態監測技術。在總結緩傾斜中厚長壁工作面開展支護質量與頂板動態監測方面應進一步在堅硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護質量與頂板動態監測，同時應不斷完善現有的監測技術，發展智能化監測系統，改進監測儀表，使監測儀表向直觀、輕便、小型化方向發展。
　　5.沖擊地壓的預測和防治。通過計算機模擬研究沖擊性礦壓顯現發生的機理，進一步完善沖擊性礦壓顯現監測系統，發展遙控測量和預報技術，完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優化選擇系統。研究開發新型的支護設備，研究硬煤層、硬頂板放頂煤液壓支架，完善液壓支架性能和快速移架系統，開發耐炮崩、輕型化單體液壓支柱和厚煤層巷道錨索以及可伸縮錨桿。
　　六、煤礦技術改造和機械化開采技術
　　實施國家關閉小煤礦淘汰落后生產技術和生產設備、提高平均單井規模的技術政策，開發小型煤礦機械化、半機械化開采技術和裝備，改進小煤礦的采煤方法和開采工藝，提高采煤工作面的單產和工效，提高小煤礦的頂底板控制技術水平，最大限度地減少頂底板事故發生。
　　七、安全技術措施
　　1.所有上崗人員必須嚴格執行《煤礦安全規程》《煤礦安全技術操作規程》嚴禁違章指揮、違章作業、違反勞動紀律。 2.崗位工必須持證上崗，嚴格執行崗位責任制，現場交接班制、設備維修制、質量驗收制等，各崗點要認真填寫運轉日志。檢測，并作好記錄。 3.工作面回采工程質量和頂板管理，要按照煤礦《生產礦井質量標準化》的各項要求嚴格執行，做到動態達標、安全生產、文明生產。 4.所有上崗人員上崗前都必須學習作業規程，學習后簽字并進行考試，不合格不得上崗。 5.為防止重大事故的發生，工作面的通風系統、防塵系統、通訊系統，應時時保證其完好，并堅持正常使用。 針對環境的影響所倡導的綠色開采技術是煤炭開采的發展方向，對提高煤炭采出率、保護生態環境和實現煤礦可持續發展都具有十分重要的意義。
　　煤礦開采造成巖層移動破壞，引起巖層中水與瓦斯的流動，導致煤礦瓦斯事故與井下突水事故;煤炭開采引起巖層移動，進而造成地表沉陷，導致農田、建筑設施的損壞;煤炭開采形成的大量堆積在地面的矸石，及占用良田，又造成環境污染;隨著我國礦井開采深度的不斷增加，礦山壓力顯現及沖擊地壓等動力災害發生的頻次增加，強度增大，危及礦井的安全生產。在未來的幾十年內，隨著能源總需求和煤炭產量的不斷增長，煤炭資源開采所帶來的礦區安全和生態環境問題將更為嚴重，人類的生產和社會發展環境將受到嚴重威脅。 資源與環境協調的綠色開采是解決煤炭開采環境問題的根本出路，要實現綠色開采，需要綜合研究和解決經濟與技術等方面的問題，綠色采礦可以減少環境污染，還能帶來良好的社會經濟效益。綠色采礦是形成綠色礦業及礦區綠色家園的重要組成部分，相信隨著綠色開采的不斷發展和完善，煤礦綠色開采一定會發揮它應有的作用，為人類與自然的協調發展做出貢獻。
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