煤矿井下开采技术

【摘 要】先进的采煤方法和工艺为煤矿提供了高产、高效、安全性和高可靠性.介绍了不同硬度条件下应用的开采技术、缓倾斜薄煤层长壁开采技术、放顶煤开采技术及小煤矿开采技术等.

【关 键 词】开采技术；长壁开采；放顶煤开采；小煤矿开采

【中图分类号】TU482【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0333-01

概述

采煤方法及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、高安全性和高可靠性,基本途径是：使采煤技术与现代高新技术相结合,研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统,改进和完善采煤工艺；开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井；以提高工作面单产和生产集中化为核心,以提高效率和经济效益为目标,研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺,简单、高效、可靠的生产系统和开采布置,生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术,发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化,进一步改进工艺和装备,提高应用水平和扩大应用范围,提高采煤机械化的程度和水平.

一、不同硬度条件下应用的开采技术

1、硬顶板控制技术.研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术,主要通过岩层定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术,使直接顶能随采随冒,提高顶煤回收率,且基本顶能按一定步距垮落,既有利于顶煤破碎,又保证工作面的安全生产.

2、硬厚顶煤控制技术.研究开发埋深浅、支承压力小硬厚顶煤的快速处理技术,包括高压注水裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术,使顶煤体能随采随冒,提高其回收率.

3、顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术.研制既有利于顶煤破碎和顶板控制,又有利于放顶煤的新型液压支架,合理确定后部输送机能力.

4、两硬条件下放顶煤开采快速推进技术.研究合适的综放开采回采工艺,优化工序,缩短放煤时间,提高工作面的推进度,实现高产高效.

5、5～5.5m宽煤巷锚杆支护技术.宽煤巷锚杆支护技术的研究开发和应用,有利于综采配套设备的大功率和重型化,有助于连续采煤机的应用,促进工作面的高产高效.

二、缓倾斜薄煤层长壁开采

主要研究开发体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机及刨煤机；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；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(采高3m左右)高产高效指标的差距.

三、各种综采高产高效设备保障系统

要实现高产高效,就要提高开机率,对“支架一围岩”系统及采运设备进行监控.今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架一围岩”系统控制,进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统；乳化液泵站及液压系统运行状态的测诊断；采煤机在线与离线相结合的“油一磨屑”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.优化巷道布置,减少矸百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同标,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；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.目前应用的高压注水、深孔预裂爆破处理坚硬顶板和应用化学加固技术工艺复杂,成本高,因而需进一步研究开发新技术、新工艺、新材料来解决这问题.

四、支护与放顶煤开采有机结合

1、放顶煤开采岩层和支架一围岩相瓦作用机理.研究放顶煤开采力学模型、围岩应力、顶煤破碎机理、支架一顶煤一直接顶一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.

2、支护质量和顶板动态监测技术.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,同时不断完善现有的临测技术,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、小化方向发展.

3、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.

4、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,厚煤层巷道锚索和可伸缩锚杆.

五、小煤矿开采技术

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,最大限度减少顶底板事故率.