综采放顶煤开采技术及其展望
赵世峰
(鹤岗矿业集团公司益新煤矿,黑龙江鹤岗154107)
摘 要:综采放顶煤技术成为当前我国厚煤层开采的主要方法。我国对综放开采技术的创造性贡献是顶煤冒放性的定量评价方法;综放面顶板结构与支架围岩关系;提高煤炭回收率的技术措施;新型系列综放支架及其配套设备。关键词:综采放顶煤;液压支架;顶板结构;回采率中图分类号:T D80 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2008)05-0003-03
Synthesizing the Mechanization Adopts to Put a Coal Mines
T echnique and Its Outlooks
ZHAO Shi -feng
(Y ixin C oal M ine ,Hegang M ining Industry G roup C om pany ,Hegang 154107,China )
Abstract :Synthesizing the mechanization adopts to put a main method for the coal technique becomes the thick
coal seam of our country of front mines.Our country to synthesize the mechanization release to adopt the techni 2cal creation contributes for a coal puts the sexual fixed am ount evaluation method ,synthesizing the mechaniza 2tion put a plank construction and a technique for rounding rock relating to ,increasing coal recovering rate mea 2sure ,the new series synthesizes the mechanization puts an and its kit equipmentses.K ey w ords :fully -caving ;hydraulic support ;roof structure ;recovery rate
0 前言
煤炭是我国的主要能源,目前已探明的储量达9000亿t ,煤炭在我国21世纪前50a 的能源结构中将稳居50%以上。然而,煤炭开采过程中的高效和安全问题,一直是困扰我国煤炭企业的两大难题,20世纪80年代中期,在我国厚煤层矿井试行并逐步推广的综采放顶煤技术(简称综放),较好地解决了厚煤层矿井的高效和安全问题,使这一技术以惊人的速度发展,并逐步完善,成为当前我国厚煤层开采的
主要方法。综放开采技术之所以在中国发展迅速,普及广泛,主要原因有三点:一是该技术先进,本身具有强大的生命力;二是由于中国整体国力的提高,设备加工制造业的整体水平的提高,使配套设备的可靠性进一步增强,为综放开采技术的发展提供了强有力的保证;三是有一大批高素质的管理人才、科技人才和职工队伍,成为综放开采技术不断发展和
完善的动力[1]
。
用程序控制调速和软启动。煤矿机械机电一体化新型技术装备总体结构更加合理,在煤矿井下狭小的作业空间中工作更加可靠、维修更加方便;配备更大功率的驱动系统,生产能力大幅度提高;在操纵和性能上实现程序控制、离机遥控、自动监测监控,使煤矿传统的采掘、运输等设备功能内涵发生重大突破,为生产过程的自动化控制奠定基础。313 采用矿井网络化信息化监测监控技术
为适应高度集中化生产模式和煤矿生产集团化管理模式,先进采煤国家研制开发了矿井自动化监测控制系统,主要生产环节已基本实现自动化检测监控。全矿井综合自动化监测监控系统集语言、数据、图像于一体,兼容各种专用监控系统功能的综合监控网络系统,将监测、控制、通信功能合成一网,并发展灵活、方便的无线接入技术。监控系统覆盖全矿井各生产环节,包括现场监测控制层、生产与安全集中控制监视层、信息管理层3个层次,通过各种矿
用控制器、传感器、通信终端、摄像器等实现对综采工作面和矿井运输、通风、排水等设备和矿井瓦斯、煤尘等安全参数的自动化监测和控制。
4 结束语
煤矿地下开采技术的变革依赖于采矿装备的创新,没有采矿装备的发展,就不可能有采煤技术的进步。采煤工作面高产高效是实现矿井高效集约化开采的前提,矿井大型化、集中化、系统化和自动化是发展方向。煤炭开采技术进步思路是改进采煤方法和工艺,采用矿井网络化信息化监测监控技术。参考文献:
[1] 张宏,等.我国煤炭资源可持续发展能力研究[J ].煤炭经济研
究,2006,(2).[2] 康红普.深部巷道锚杆支护理论与技术[M].北京:煤炭工业出
版社,2007.[3] 姚建国.采矿环境力学与煤炭工业可持续发展[M].北京:中国
科学技术出版社,2000.
收稿日期:2008-01-03;修订日期:2008-02-20
作者简介:赵世峰(1966-),男,山东东平人,助理工程师,毕业于鹤岗矿务局职工大学采煤工程专业,现任鹤矿集团益新煤矿二采区区长。
第27卷第5期2008年5月 煤 炭 技 术C oal T echnology
V ol 127,N o 15
M ay ,2008
1 综采放顶煤技术的发展历史与现状综合机械化放顶煤开采技术最早出现在国外。1957年,前苏联研制出了КТУ型掩护式放顶煤液压支架,并在库兹巴斯煤田的托姆乌辛斯克使用; 1963年法国研制成功了“香蕉”支撑掩护式放顶煤液压支架,1964年在布朗齐矿区使用并获得成功;80年代初,匈亚利研制成功单输送机前开天窗式放顶煤液压支架。此后,波兰、南斯拉夫、印度等国都使用过综放技术,但效果不够理想,加上国际能源结构变化等原因,80年代后国外综放技术开始萎缩,90年代只有极少数矿井使用。
我国综放的发展始于80年代。1984年6月,由原煤炭部立项,在沈阳矿务局蒲河矿用我国自行研制的FY400Π14Π28综放支架开始试验。
2 我国对综放开采技术的创造性贡献211 顶煤冒放性的定量评价方法
顶煤能否顺利冒落并有效放出,是决定放顶煤开采能否成功的关键,也直接影响到工作面的煤炭回收率。我国科技人员先后提出了多种冒放性评价方法,如将影响因素量化后进行回归,用回归公式计算冒放性;用模糊聚类法计算冒放性;用距工作面煤壁不同距离处顶煤位移量达到100mm处的位置远近作为冒放性判别指标。现场使用较多且直观方便的方法是下述的“七因素加权模糊推理法”。这是对煤层地质条件和开采条件的综合评价,没有考虑辅助措施对冒放性的影响作用。当采用辅助措施影响冒放性时,相当于改变了煤层地质条件和开采条件,因此,该方法仍然适用[2]。
212 综放面顶板结构与支架围岩关系
综放面顶板结构与支架围岩关系一直是学术界和工程界长期争论的课题。一种观点认为,放顶煤一次采出厚度大了,顶板压力必然增大,因此有些厂家设计出了大吨位支架,然而这些支架在有些采场出现了钻底、钻顶及歪架现象,直接影响了矿井的效益;另一种观点认为,放顶煤采场冒落矸石厚度大,顶板压力被缓冲了,压力变小了,因此有些矿井选用了吨位较小的支架,结果出现了立柱压爆、油缸变形的严重事故。那么到底放顶煤采场压力是变大了还是变小了,应该怎么认识这个问题,已成为综放支架设计和选型的首要问题。
21211 放顶煤采场的顶板结构
国内综放采场顶板运动及矿压显现规律已有很多研究成果,较典型的成果有:关于放顶煤采场顶板结构的研究;在“三软”条件下的研究;关于综放提高与优化的研究;在“三硬”条件下矿压规律的研究;关于放顶煤采场顶板结构与支架围岩关系的研究;关于网下、有夹矸等复杂条件下放顶煤采场的矿压显现规律研究等,这些成果较全面地反映了各类顶板条件下的矿压显现规律,推动了放顶煤的健康发展。前人的研究大都认定,直接顶的厚度受到放出率的控制,直接顶上方存在一个传递力的结构。它能代表强度中硬顶板结构[1]。
21212 两种顶板结构下的支架围岩关系
(1)一般结构的支架围岩关系
此结构下支架上的载荷由三部分组成:顶煤重量、部分或全部直接顶作用力、直接顶和老顶之间的接触应力。
(2)坚硬梁式结构的支架围岩关系
当直接顶厚度较小时,直接顶和顶煤以定载荷方式作用在支架上,支架同时还要承受坚硬老顶断裂时的冲击载荷,因此,坚硬梁式结构下的支架围岩关系需要用动力学方法描述。
21213 综放支架受力与顶板结构的关系
由上述分析可知,综放面顶板压力不仅与顶板结构有关,而且与采空区充填状态有关。对于一般的顶板结构,下水平推力不是主要矛盾,也不会有大的冲击载荷。对于坚硬梁式结构采场,顶板压力大小的预计及支架选型应采用以下步骤:
(1)估计在预定放出率条件下的直接顶厚度;
(2)对照具体采场的顶板岩层,推断坚硬梁式结构形成的位置及可能性;
(3)计算坚硬梁式结构运动的自由空间(采空区的空虚程度);
(4)估算结构失稳时最大动力载荷及力作用方向;
(5)提出对支架架型及参数的要求。
213 提高煤炭回收率的技术措施
(1)在综放条件下试验成功并推广了沿空掘巷技术,并实现了煤巷支护锚网化,减少了大量区段煤柱。
(2)研制了过渡放煤支架和端头放煤支架,使工作面回收率提高了2%以上。
(3)特厚煤层采用预采顶分层铺底网技术,一方面提高了回收率,另一方面减少了混矸。
(4)对回采工艺进行了重点攻关,取得了一系列优化工艺。
(5)采区和工作面机构尺寸向大型化发展,降低了固有损失的比例。
214 新型系列综放支架及其配套设备
综放支架的综放开采技术最关键,也是区别于综采的主要设备。经过长期的研究与实践,在缓倾斜厚煤层综放工作面中确立了低位放顶煤支架为主导架型。我国目前可以设计制造适合不同倾角、不同厚度煤层和不同顶底板条件的系列支架,整机结构合理,零部件性能可靠,支架的可靠性和寿命都达到了世界先进水平。采煤机、“三机”(刮板输送机、转载机、破碎机)与支架的配套性好,运转自如。还成功地设计制造了过渡支架和端头支架两个特殊品种,使综放开采技术有了更好的适应性和安全性[3]。215 综放工作面安全保障系统
?4? 煤 炭 技 术 第27卷
K riging 算法的实现及其在矿井物探数据处理中的应用
郭立全1
,刘盛东
2
(1.安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南232001; 2.中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221008)
摘 要:介绍了kriging 插值方法的基本原理并给出具体的实现流程。基于https://www.doczj.com/doc/1613189580.html, 平台编写了相应的模块应用于矿井物探数据空间内插处理。与Surer8.0软件中的kriging 方法插值结果对比表明,所实现的算法是正确有效的。该算法与代码可直接应用于物探等工程软件中的数据插值与显示,保证了工程软件的完整性。关键词:K riging 插值;空间点内插;物探数据;网格化中图分类号:T D163 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2008)05-0005-03
R ealization of K riging Algorithm and Applied Analysis to Spatial
I nterpolation of G eophysics Data
G UO Li -quan 1,LIU Sheng -dong
2
(1.School of Earth and Environment ,Anhui University of Science and T echnology ,Huainan 232001,China ;2.School of Res ource and G eo 2science ,China University of M ining and T echnology ,Xuzhou 221008,China )
Abstract :This paper introduces the fundamental of kriging interpolation method and presents a specific pro 2gram flow.A m odule was com piled at https://www.doczj.com/doc/1613189580.html, and used to spatial interpolation of geophysics data.S ome com 2paris ons were done for the result of my kriging alg orithm and the surfer8.0s oftware.The result of com paring show that the alg orithm realized in this paper is right and effective.The alg orithm code can directly been used in geophysical s oftware and guarantee integrality of project management s oftware.K ey w ords :kriging interpolation ;spatial interpolation ;meshing ;geophysical data
0 引言
K riging (克里格法)最早用于矿产资源储量估算,由南非金矿工程师DGK rige 于1951年提出,法国地质学家Dr.Mathheron1962年加以完善并以克里格的名字命名的一种空间插值方法。它是一种最优、21511 综放面瓦斯涌出特点与防治措施
在高瓦斯矿井,综放工作面的瓦斯涌出的特点是绝对量增加。有效的防治措施为:
(1)本层抽放或邻层抽放。(2)采空区抽放。
(3)加大抽排风量和强化局部瓦斯聚集区的处
理力度。21512 综放面的煤炭自燃防治
(1)研制成功了均压通风自动监测系统。“均压”是被证明了的防、治煤层自燃发火的有效措施,而均压的状态决定着均压的效果。过去,均压状态要靠人工逐点测定,速度慢、精度低。为了提高均压效果,利用计算机技术和传感器技术研制成功了均压通风自动监测系统,该系统通过计算机、传感器和控制软件,及时、准确地将系统中的各个参数用表格和图象的形式,直观地反映出来。
(2)研制成功了高效防灭火系列凝胶材料及相关设备。传统的防灭火材料是水、黄泥浆、砖、料石等等。近几年来陆续研制成功了经济实用的系列凝胶材料,消除了老材料存在的渗漏、干裂造成防灭火性能失效的缺陷,大大提高了防灭火效果。21513 综放面的煤尘治理
(1)根据水在煤层孔隙中的流动特性创造了超前长孔静、动压结合自动切换注水系统。该技术利
用工作面超前压力对煤层的破碎作用,在适当的部位和时间,通过钻孔向煤层注入高压水。与不注水比较,注水后煤层平均水分由3122%增加到4139%,4个产尘部位总煤尘量降低7811%～86%,其中呼吸性煤尘降低5714%～6716%。
(2)对生产过程中采煤机产生的煤尘,根据其运动规律和射流的卷吸机理,发明了“二次负压降尘装置”,有效地控制煤尘外逸,其降尘效果全尘达到6511%,呼吸性煤尘达到6619%。
3 综放开采技术的展望
(1)综放工作面年产将在500万t 的基础上,达
到1000万t 。
(2)工作面将在实现采、放、运自动化程序控制的基础上,实现整个工作面的自动化控制。
(3)复杂厚煤层的系列轻放支架及配套装备将得到进一步发展,以扩大综放开采技术在不同条件
下的应用范围。
(4)顶煤破碎和冒放性理论与控制技术研究将取得巨大进展,直接指导和服务于综放开采。
(5)中国的综放开采技术将走出国门。参考文献:
[1] 杨孟达.煤矿地质学[M].北京:煤炭工业出版社,2000.[2] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2000.[3] 于学谦.矿山运输机械[M].徐州:中国矿业大学出版社,1989.
收稿日期:2008-03-10;修订日期:2008-03-31
作者简介:郭立全(1978-),男,江苏盐城人,助教,硕士研究生,2003年毕业于吉林大学地球探测与信息技术专业,现从事矿井和工程物探教学与科研工作,T el :0554-*******,E -mail :lqguo 2aust @https://www.doczj.com/doc/1613189580.html, 。
第27卷第5期2008年5月 煤 炭 技 术C oal T echnology
V ol 127,N o 15
M ay ,2008