煤矿安全开采技术

我国煤矿开采应重点研究的7个技术领域：采煤方法和工艺,深矿井开采,“三下”采煤,减少矸石排放的开采技术,围岩控制技术,小煤矿技术改造和机械化开采技术以及地下气化技术.

在当今科技经济发展的新形势下,煤炭开采技术的研究必须面向国内国外两个市场、面向经济建设主战场,立足于煤炭开采技术的前沿,立足于中国煤炭发展战略所必要的技术储备,立足于煤炭工业中长期发展战略所必须的关键技术的攻关,立足于煤炭工业工程实际问题的解决,重点从事中长期研究开发和技术储备,跟踪产业科技前沿,开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术,占领技术制高点.

１．采煤方法和工艺

采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题.采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革,现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高体积小、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技术.

1.1缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采

应进一步加强完善支架结构及强度,加强支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究,提高支架的可靠性,缩小其与中厚煤层高产高效指标的差距.

1.2各种综采高产高效综采设备保障系统

要实现高产高效,就要提高开机率,对“支架―围岩”系统、采运设备进行监控.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、支架位态、顶板状态、支护质量的自动采集系统；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.

2.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.

3.“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的开采系统和优化参数,发展沉降控制理论和关键技术,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化等关键技术.

4.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专家系统,实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配.

总结推广神华集团大柳塔矿、潞安漳村矿实行全煤巷布置单一煤层开采,矸石基本不运出地面,生产系统大大简化,分别实现无轨胶轮、单轨吊辅助运输一条龙,从井口直达工作面,同时实现了综采与综掘同步发展,生产效率大幅提高的经验的同时,重点研究高产高效矿井开拓部署与巷道布置系统的优化,简化巷道布置,优化采区及工作面参数,研究单一煤层集中开拓,集中准备、集中回采的关键技术,大幅度降低岩巷掘进率,多开煤巷,减少出矸率；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术,既是减少污染的一项有力措施,又简化了生产系统,有利于高产高效集中化开采,应加紧研究.

5.采场围岩控制技术

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、现代数学力学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,如急倾斜、大采高、大采深采场矿山压力显现规律及围岩破坏与平衡机理,不断完善采场围岩控制技术.

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.

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,提出放煤优化准则和提高顶煤回收率的途径.

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.

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专家系统.

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和可伸缩锚杆.

6.小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率.

7.煤炭地下气化技术

煤炭地下气化技术是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧,通过对煤的热化学作用而产生可燃气体的过程.煤炭地下气化技术属于一种特殊的采煤方法,它属国际首创.煤炭地下气化技术具有投资少、工期短、见效快、用人少、效率高、成本低、效益好等优点,尤其适合我国煤矿地质条件复杂、劣质煤比例高、“三下”压煤严重的具体国情,具有广阔的推广应用前景.应继续研究完善“长通道、大断面、两阶段”和“矿井式气化”两种典型煤炭地下气化工艺,进行较大规模的地下气化试验研究,摸索实现“两个控制、三个稳定”的技术途径,并实现连续、稳定生产探索应用的途径.