我国厚煤层开采技术的探讨
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煤矿开采技术应用技术现状的探讨摘要:煤矿是我国重要的能源,也是制约国民经济增长的重要因素。
随着经济的不断发展,各行各业对煤炭资源的需求量与日俱增,能源将会逐渐出现短缺现象。
因此,如何科学开发、提高煤矿开采技术成为首要的问题。
本文中,笔者将会就国内煤矿开采现状,探讨煤矿开采应用技术现状以及未来的发展趋势。
关键词:煤矿开采,采煤形式,开采现状,开采技术,在煤炭产业成为全球重要产业的同时,采煤技术却没有得到同步发展。
由于煤炭需求量逐年增多,价格也在逐年攀升,很多煤矿公司都加大了开采量,以获得更大的利润。
因此,能否拥有高效的煤矿开采技术对煤矿企业来说,是至关重要的。
本文笔者将会就煤矿开采技术应用现状进行详细分析与探讨。
一、煤矿开采的主要形式(一)地下采煤地下采煤,也称井下采煤。
按落煤技术方法,地下采煤包括机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种。
这种煤矿开采方式的优点是产量大,效率高,成本较低,减少了支护费用,主要缺点是回采率低。
(二)露天采煤移走煤层上覆的岩石及覆盖物,使煤敞露地表而进行开采的方法称为露天开采。
这种煤矿开采方式的优点是生产空间不受限制,机械化水平高,劳动效率高,生产成本低,建设速度快。
回采率可达90%以上,死亡率仅为地下采煤的1/30左右。
主要缺点是占用土地多,会造成严重的环境污染,同时也带来移民搬迁、土地复垦等一系列问题。
另外,受地形及气候条件的制约,对开采条件也有极高的要求。
二、我国煤矿适用的技术(1)硬顶板以及硬煤层现代开采技术:研究埋深浅、地压小的采煤控制技术。
有利于顶煤快速破碎,又能保证在生产上的安全性。
(2)缓倾斜薄煤层开采技术:研究开发体积小、功率大、高效可靠的薄煤层开采机、刨煤机。
研究开发薄煤层的总体配套技术和高效开采技术。
(3)缓倾斜厚煤层一次性开采技术:研究支架结构和强度。
加强防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂技术和四连杆变形、防止严重损害千斤顶措施等的研究。
提高采煤支架的可靠性。
厚煤层开采的常用方法、特点及其适用条件厚煤层开采的常用方法、特点及其适用条件如下所述:1. 长壁工作面法:特点:- 适用于厚煤层的整体开采。
- 工作面长度可达到数十至数百米,提高了煤炭采运效率。
- 采用割缝炸药爆破技术进行开采,煤炭产量高,矿石损失小。
适用条件:- 煤层倾角适中,不超过30度。
- 煤层厚度较大,大于4米。
- 煤层硬度较高,不易塌方。
2. 长子巷工作面法:特点:- 适用于覆岩较轻的煤层开采。
- 工作面长度较长,数百至数千米,适合连续开采。
- 煤层井巷复杂,需要开设大量巷道。
适用条件:- 煤层地压力小,煤柱稳定。
- 岩层上覆较轻,不易坍塌。
- 地下水位较低,不容易积水。
3. 断层开采法:特点:- 利用断层面作为开采工作面,简化采掘过程。
- 煤层倾向断层方向延伸,方便水平开采。
- 断层面前后有大量水,利于降低煤尘、减少火灾。
适用条件:- 煤层倾角与断层面倾角接近,方便开采。
- 断层面稳定,不易塌方。
- 断层面两侧有足够空间进行工作面设置。
4. 房柱工作法:特点:- 煤层分割成方柱状,实施分段采掘。
- 采掘单元由巷道和工作面组成,便于管理和控制。
- 矿区生态环境受到较小影响。
适用条件:- 煤层倾角适中,不超过20度。
- 煤层整体比较稳定,不易发生塌方。
- 煤层厚度适中,大于3米。
以上所述的几种开采方法具有各自的特点和适用条件,开采单位根据具体的煤矿条件和需求,选择合适的开采方法进行厚煤层开采。
小煤矿开采薄及中厚煤层的技术与安全对策摘要:论述小煤矿在特殊地质条件下,薄及中厚煤层开采活动中的几个关键技术与安全问题与对策,为小煤矿安全顺利开采薄及中厚煤层进行经验介绍和理论探讨,从而更好地为小煤矿的安全生产提供技术安全保障。
关键词:小煤矿特殊地质条件煤层开采技术与安全众所周知,科学发展、安全发展是煤矿企业当前和今后永恒的主题。
我省大多数煤炭企业均属小煤矿,井下地质构造较复杂,煤层赋存条件差(表现为断层、褶曲、压薄带较发育,局部有火成岩侵入,地层完整性受到破环),绝大多数无法形成正规壁式采煤工作面,且受劳动力市场影响,采掘一线工人流动性较大,其素质也都偏低,高新技术、设备均使用不上,在此条件下,要想实现安全生产,难度很大。
但是,本人根据近十年的实践经验总结后认为:一个小煤矿如果抓住了薄及中厚煤层的安全开采,也就抓住了整个矿井安全生产的关键。
因为,薄及中厚煤层不仅在我省一般都作为主采煤层,而且在煤层赋存条件较差的情况下有着一定的开采难度和安全风险,也因此包含了一定的技术含量,所需采取的技术与安全对策相对应更加细致、周密。
本文以永定县溪煤矿三采区+100-43#煤层为例,论述在特殊地质条件下薄及中厚煤层开采的几个关键技术,安全问题与对策,为小煤矿顺利开采薄及中厚煤层进行经验介绍和理论探讨,以期抛砖引玉,借鉴一些更好、更合理,而且切实有效的方法、经验、理论、对策,更好的为小煤矿提供技术安全保障。
1 三采区+100-43#煤层赋存概况43#煤层为二迭系童子岩组一段煤层,为我矿主采煤层之一,平均厚度1.5 m,为粒状粉煤,容重工业1.66T/M3。
三采区+100-43#煤层受F7、F8、F25等较大断层以及一些未探明断层的影响,使得该煤层在走向上断裂成几段长短不一(长的70~120 m,短的30~50 m,而且长的少,短的多)的“豆腐块”,局部只有煤线,所揭露的煤层也大都存在煤层厚度变化大,煤层顶底板整体稳定性差,局部极不稳定,小断层、小褶曲、压薄带时有出现。
复杂条件特厚煤层综放开采提高煤炭采出率技术摘要:本文研究了复杂条件下特厚煤层的开采技术,探讨了如何提升煤炭采出率。
首先,综述了提高煤炭采出率的关键因素,包括地质条件、工程技术和开采技术。
其次,研究了特厚煤层开采过程中复杂条件如何影响采出率及矿区安全稳定,并对相应技术措施提出了建议。
最后,通过工程实践与分析,总结了提升煤炭采出率的方法和技术,并建议了今后的研究方向。
关键词:特厚煤层;复杂条件;采出率;开采技术正文:一、引言随着煤炭资源开发的不断深入,复杂条件下特厚煤层的开采已经成为煤炭行业中非常重要的一个研究领域。
特厚煤层可以提供资源丰富的煤炭,但是由于复杂的地质条件,其采出率相对较低,因此提高采出率尤为重要。
本文将综述针对复杂条件下特厚煤层的开采技术,深入研究几个关键原因,并对针对特厚煤层的采出率提升技术提出建议。
二、分析复杂条件下特厚煤层采出率开采特厚煤层的采出率会随着地质条件、工程技术和开采技术的不同而变化。
1)地质条件:地质条件是影响特厚煤层可采出率的关键因素之一,特厚煤层的特征主要包括煤层厚度、煤层陷落程度、岩性结构特点等。
2)工程技术:另外,煤矿工程技术也是影响特厚煤层采出率的关键因素之一,特厚煤层开采的技术包括顶板处理、采掘工艺的选择、飞灰管理技术、煤炭分级技术、岩石处理技术、支护技术等。
3)开采技术:开采技术对特厚煤层采出率的影响也非常明显,特厚煤层开采的技术包括掘进技术、拆除技术、采掘机械技术、采掘工具技术、管理技术等。
三、提升特厚煤层采出率的技术1)顶板处理技术:顶板处理技术是特厚煤层采出率提升的关键,采用顶板处理技术可以提高采空区内的物料流动,改善采出率。
根据特厚煤层的地质条件,选择适当的顶板处理技术,能够有效提高采出率。
2)采掘工艺:采掘工艺是提高特厚煤层采出率的重要因素,选择适当的采掘工艺可以有效提高采出率。
常见的采掘工艺有大穴采掘、台形全空采掘、毛穴采掘、半采薄煤采掘等。
大倾角中厚煤层综采工作面开采技术大倾角煤层”的说法是我国煤炭行业在上个世纪90年代前后提出的。
这是采煤机械化由缓倾斜向倾斜再向更大倾角煤层发展的必然结果。
而至于究竟什么是大倾角煤层,目前还没有公认的很明确的解释和统一的定义。
从检索到的文献来看,大倾角煤层一般多指30°~55°倾角的煤层,而在此煤层内布置的工作面叫大倾角工作面,实际上通常把45°以上煤层定义为急倾斜煤层。
一、大倾角煤层开采的现状:35°以下倾角的倾斜煤层、60°以上的急倾斜8m以上的厚煤层综采技术成熟,设备选型合理,工作面单产高。
35°~60°倾角的中厚煤层被国内外视为难采煤层,开采这种煤层时,职工劳动强度大,安全性差,煤炭回收率低,产量工效低,万吨掘进率高。
综采工作面“三机配套”选型困难,工作面液压支架防倒防滑、运输机防滑、工作面下出口的可靠支护和防护、防止煤矸下滚下窜伤人等一系列重大难题不好解决。
由于大倾角急倾斜中厚煤层倾角大、地质条件复杂等因素影响,采煤机械化的发展远较缓倾斜煤层缓慢,因此,国内急倾斜煤层目前仍以炮采为主,主要的采煤方法:倒台阶式采煤法;仓储采煤法;钢丝绳锯采煤法;伪倾斜柔性掩护支架采煤法等。
二、采煤工艺及主要问题工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤法,主要设备有采煤机、刮板输送机、液压支架、转载机、破碎机、乳化液泵站、喷雾泵站等组成。
其主要特点是需要正确处理采煤机、刮板输送机和液压支架沿工作面下滑,以及液压支架倾倒的问题,同时还应该防止工作面飞矸伤人的问题。
三、大倾角综采工作面回采采取措施:1、采煤工艺的措施:1)工作面伪斜推进。
人为使工作面的下端头超前上端头,工作面呈伪斜推进,可有效的防止输送机与支架的下滑,一般情况下伪斜角度一般不超过6°。
2)上行顺序推移输送机。
无论采煤机是上行还是下行割煤,推移输送机都必须依上行顺序推移。
煤矿综采技术在厚煤层开采中的应用摘要:我国绝大多数煤矿仍采用传统的留煤柱护巷方式,但大多数煤柱留设不大合理,造成了相当一部分煤炭资源浪费。
在开采过程中,由于煤柱尺寸留设的不科学而引起的巷道围岩变形十分严重,造成了巷道维护困难,巷道返修率高等问题,给采场工作面正常开采带来很大阻碍。
关键词:煤矿综采技术;厚煤层开采;应用引言就煤矿开采工作而言,其属于应用广泛与难度较高的工程,需要在不同地质环境中开展煤矿作业,对此要想促进煤矿开采效率的提升,就需要对现有技术予以全面的研究,进而在优化的基础上,促进开采水平的不断提升。
而厚煤层开采作业在开采技术和工艺方面的要求更高,为了能够提升开采效率,我们就需要将综采技术应用到厚煤层之中,增强开采水平。
1煤矿综采技术特点防治煤壁剥落的综合技术已经克服了地层控制,高效率和高回收率的顶煤崩落的困难,并且能够在大型采矿的单个放顶煤工作面实现>1000万吨的生产率。
超厚煤层的高度。
液压支架具有5.2m的支撑高度和抗岩爆能力,采煤机具有高可靠性,后面有大功率的刮板输送机,以及大负荷和长距离的前门带式输送机,提高了煤层设备可靠性的关键技术,克服了在超厚煤层中设置采煤高度大的采煤顶板的挑战,符合超厚煤层大断面巷道的变形特征。
2存在的不足2.1缺乏对厚煤层情况的了解在进行煤矿开采的过程中,环境一般比较复杂,涉及多个环节和步骤。
在开采厚煤层的过程中,由于不同环节地质因素和环境因素的制约,厚煤层的煤炭开采仍有很大的难度以及不确定性,是需要攻克的问题之一。
对这个问题进行解决,需要对先进的科学技术手段进行有效的应用,从而对煤矿的效益进行提升。
在实际厚煤层开采的过程中,相关的工作人员不能对厚煤层的情况进行有效的了解,从而导致不能够相关的影响因素进行分析研究,不能选择合适的方式进行厚煤层的开采工作,从而导致厚煤层的开采效果不是很好,挖掘的质量也有待完善。
2.2粉尘问题综采放顶煤开采技术有效应用大幅提高了煤矿产量,同时也带来了较为严重的粉尘问题,严重影响工作人员与周边居民的健康。
我国厚煤层采煤技术的发展及采煤方法的选择针对目前我国厚煤层开采方法的现场生产情况,重点论述了大采高、放顶煤开采方法近年来在技术经济上的现状及发展。
同时,针对大采高存在的煤壁片帮与设备下滑问题,提出了在开采技术上应该采取的一些有效措施,对近年来发展起来的大采高放顶煤开采技术和研制的两柱式放顶煤液压支架的支护特点及使用情况等,进行了分析研究。
文章从开采技术以及设备研制与生产现状等方面对厚煤层开采的采煤方法进行了分析,并根据目前我国厚煤层开采现状及国家的相关技术政策,探讨了厚煤层开采技术与采煤方法的适用条件与选择原则。
标签:厚煤层开采;大采高;放顶煤;分层开采。
1、引言在我国的煤炭开采和实际储量中,厚煤层的产量和储量都占有很大的比例,厚煤层是我国进行煤炭开采的主要煤层,储量相当可观。
在进行厚煤层的开采过程中,因为煤层的厚度非常的大,所以我们可以根据具体情况选择很多种的开采方法进行作业。
随着煤炭市场的进一步扩大,对煤炭资源进行高效的开发已经成为煤炭开采行业的迫切需要。
在进行具体的煤炭开采的时候,煤层所处位置的地质条件以及开采条件对煤层的开采具有很大的限制,所以我们要根据具体情况进行相关方法的选择,保证煤炭资源的有效开采。
2、我国厚煤层开采技术的发展历程从上个世纪八十年代以来,我国的煤炭开采技术实现了巨大的转折,开始加入了现代化、信息化的采煤手段。
在此之前,我国主要采用的是分层开采的方式,其中的采煤设备和技术都是围绕着分层开采方式而研究形成的。
在分层开采方式的支撑下,我国的长壁分层开采技术得到了巨大的发展。
后来,在我国科学技术的不断进步下,开始形成了放顶煤开采技术的研发工程。
经过理论上的不断完善,以及实践的不断发展,放顶煤开采技术的优势逐渐显现,渐渐成为市场中使用范围最广泛的煤炭开采技术之一。
在放顶煤开采技术的支撑下,我国的综合机械化放顶煤开采技术也得到了进一步发展。
对于大采高开采方法,在我国兴起时间不久,在刚兴起的时期,由于我国技术上的不成熟,以及受到煤炭经济情况的制约,导致大采高开采方法使用面积狭隘。
厚煤层综采技术研究现状与展望发布时间:2021-07-01T17:00:02.900Z 来源:《科学与技术》2021年第29卷3月第7期作者:胡斐[导读] 中国的煤炭产量占世界总产量的1/3胡斐中煤华昱元宝湾煤业有限公司山西省朔州市 036900摘要:中国的煤炭产量占世界总产量的1/3,中国近一半的产量是在厚煤层中开采的。
因此,研究厚煤层综采技术具有重要意义。
系统地分析了综采技术中分层开采、放顶煤和煤层开采足够高度的发展、现状和存在的问题。
根据分析结果,对厚煤层综采技术的发展前景进行了探讨。
重点介绍了阻碍厚煤层综采技术发展的关键问题。
关键词:厚煤层;综采技术1.介绍我国厚煤层的煤炭储量和产量分别占全国煤炭资源/产量的40%~60%。
2008年煤炭产量27.16亿吨,占世界煤炭总产量的三分之一以上。
这意味着我国厚煤层开采技术在世界煤炭开采领域处于领先地位。
2006年,77.47%的国有重点煤炭企业采用了综采技术,煤炭开采100万吨死亡率为0.628[1]。
由于地质条件、工艺条件和开采成本的限制,厚煤层开采主要采用分层开采、放顶煤开采和综采足高度开采三种开采方法。
根据分析结果,对厚煤层综采技术的发展前景进行了探讨。
重点阐述了阻碍厚煤层综采技术发展的关键问题。
2.分层采矿法,采用综采技术分层综采技术自1974年在开滦唐山矿成功试验以来,已推广到开滦、兖州、邢台等77个矿区。
该技术具有回采率高、覆岩下沉速度慢、开采安全条件好等优点。
但其缺点是巷道掘进率高,巷道支护维护成本高,作业板产量低,生产管理复杂。
由于分层采矿法存在这样的缺点,目前我国大部分缓倾角厚煤层煤矿采用综采技术放顶煤开采足够高度。
分层采矿法仍适用于煤层超厚或特殊条件下,限制使用其他采矿方法的情况。
3.综采放顶煤技术的发展现状3.1放顶煤开采技术的发展综采放顶煤技术自2002年以来发展迅速。
2002年兴隆庄煤矿在采用德国生产的ZFS6800/18/35盾构、SL300切割机及配套输送系统的条件下,长壁工作面生产能力达到640万吨/年。
急倾斜厚煤层伪倾斜柔性掩护式支架放顶煤开采技术的研究摘要:针对急倾斜厚煤层伪倾斜柔性掩护式支架的开采技术,本文采用数值模拟方法,研究了侧向放顶煤的规律及放顶煤协同最优控制工艺过程、开采原理和特殊的顶底板控制技术及工艺并实施,取得了较高的经济效益。
关键词:急倾斜厚煤层伪倾斜柔性掩护式支架协同最优控制顶底板控制技术虽然我国煤炭储量十分丰富,但分布类型和开采条件极不平衡。
煤层倾角35°以下的易采煤层,其储量在锐减。
而随着开采深度的增大,开技术难度剧增,严重制约了大规模高效集约化生产。
倾角在35°以上的厚煤层储量比重较大,约占总储量的20%左右。
研究这类难采煤层的高效开采技术,是确保国民经济快速稳健发展,实现矿井大规模集约化的紧迫任务,也是国家能源战略的需要。
1、问题的提出在我国南方地区80%的矿区赋存有急倾斜煤层,国有重点煤矿开采急倾斜煤层的矿井数占17%,产量占3.88%,在地方煤矿和乡镇煤矿中急倾斜煤层的矿井数、产量比重还要大些,矿井数约占37.58%,产量占7.0%。
急倾斜煤层因煤层倾角大,煤层的地质因素和矿山压力显现与缓倾斜、倾斜煤层有着较大的差异,因此,在矿井开拓方式、采区巷道布置、采煤方法的确定方面,在采煤机械化设备的选择、通风方式的确定、安全技术措施的制定等方面独具特色。
急倾斜煤层的采煤方法一直是采矿技术中的难题之一。
长期以来,国内外专家、学者对此作出了不懈的努力,进行了大量的研究,已取得了可喜的进展。
然而,由于其煤层开采条件的特殊性,这类矿井需要解决的主要问题仍然是提高机械化水平、改善技术经济指标与安全状况。
2急倾斜煤层开采的主要特点(1)急倾斜煤层不稳定,厚度变化大,其构造复杂,断层和褶曲多。
储量少、开采困难,造成采煤工作面生产能力小。
因此,开采急倾斜煤层的矿井,其生产能力小,多数是中、小型矿井。
(2)急倾斜煤层顶板压力垂直作用于支架或煤柱上的分力比缓倾斜煤层小,而沿倾斜作用的分力较大,导致在煤层开采后,煤层顶、底板都有可能沿倾斜方向滑动、垮落。
特厚煤层煤炭资源巷道支护开采结构原理与技术分析摘要:特厚煤层是我国煤矿资源中的重要组成部分,在开采的过程中,需要技术人员全面考虑到影响因素,保证开采的安全。
巷道支护开采技术是一项煤炭资源开采的有效技术,在我国煤矿资源的开采过程中,发挥了重要的作用,提高了煤矿开采的安全性。
本文从特厚煤层煤炭资源的开采情况,分析巷道支护开采技术在应用过程中的结构原理。
关键词:特厚煤层煤炭资源巷道支护开采结构原理技术巷道支护技术是一种有效的煤炭资源开采技术,利用锚杆进行主动支护,可以实现对煤矿中围岩的及时加固,提高围岩的稳定性。
同时,还可以有效的提高围岩的承载力。
巷道支护开采技术具有成本较低和支护效果较好的特点,在我国煤矿的开采过程中应用十分广泛。
尤其是在特厚煤层煤炭资源的巷道支护过程中,发挥了十分重要的作用。
1 特厚煤层煤炭资源的开采情况某煤矿公司中的特大型煤炭资源的开采过程中,开采的框架走向长度达到了25 km,斜宽是12 km。
该煤矿企业中的特大型矿井不仅具有比较大的面积规模,而且具有比较大的年开采量。
因为该煤矿企业中的特大型矿井规模比较大,所以在实际的煤炭资源开采过程中,存在大量的井下作业深度。
煤炭资源的开采过程中,应用的开采方法主要是综合机械化放顶煤采煤法。
但是,在煤矿的开采过程中,矿井煤层顶板的地质岩层主要是粉砂岩、高岭质泥砂岩和炭质泥沙岩;矿井煤层低层的地质岩层主要是粉砂岩和高岭质泥砂岩等。
而且,煤矿中的矿井煤层附近的地质的岩层结构破碎。
所以,在煤矿资源的开采过程中,应用巷道开采支护技术,可以保证煤炭资源的开采过程中,开采作业的安全。
2 巷道支护开采结构原理2.1 巷道支护开采技术煤矿企业在煤炭资源的开采过程中,尤其是特厚煤层资源的开采过程中,应用的巷道支护技术,主要是指架棚巷道开采方式、锚杆巷道支护方式和砌碹巷道支护方式等。
相对来说,架棚巷道开采方式和砌碹巷道支护方式是一种比较被动的开采方式,在煤炭资源的实际支护开采过程中,具有一定的局限性。
浅谈厚煤层开采的问题摘要:我国是一个能源大国。
本文总结了国内外厚煤层开采的技术方方和发展现状,对我国主要的厚煤层开采工艺进行了系统的分析比较,论述了三种主要厚煤层开采工艺存在的问题以及厚煤层开采的发展方向。
关键词:厚煤层开采技术存在问题Mainly talks about the mining of thick coal seamChen Zhou(Guizhou university institute of mining)Abstract:Our country is an energy superpower. Thick coal seam mining technology at home and abroad this paper summarizes the all and the development present situation, the thick coal seam mining process of the main system of analysis and comparison, this paper discusses the three main problems existing in the thick coal seam mining process and the development direction of thick coal seam mining.Key words:Thick coal seam mining technology problems1、前言所谓厚煤层,即是指井工开采3.5m以上,露天开采10m以上的煤层。
我国厚煤层产量占原煤总产量的 45% 左右,是一个厚煤层储量大国, 也是厚煤层的开采大国。
厚煤层是我国实现高产高效开采的主要煤层,具有资源储量优势,由于其煤层厚度较大,可有多种采煤方法进行选择。
目前,我国厚煤层开采工艺大体为三种, 即分层开采、大采高一次采全高、放顶煤开采【1】。
“三软”厚煤层综采放顶煤技术与一次采全高技术效果比较分析随着煤炭资源的逐渐减少和社会对环境保护的要求越来越高,传统的煤炭开采方式已经不能满足目前的发展需求。
因此,针对不同煤层的特点,煤炭行业不断地探索新的开采方式和技术,以提高煤炭开采的效率和安全性。
在这些新技术中,“三软”厚煤层综采放顶煤技术和一次采全高技术是目前比较有代表性的两种技术。
本文将分析这两种技术的优缺点,并比较它们的效果。
一、“三软”厚煤层综采放顶煤技术“三软”厚煤层指的是地质结构相对松散,煤岩浸润度高,煤体强度差的煤层。
综采放顶煤技术是指在采煤的同时,将煤层上部的顶煤全部放下来采出。
这种技术在“三软”厚煤层中应用广泛,并且取得了不错的效果。
采用“三软”厚煤层综采放顶煤技术的优点主要有以下几个方面:1.降低成本传统的采煤方法会使得很多煤炭资源无法开采,而“三软”煤层的资源利用率很高。
此外,综采放顶煤技术可以避免顶板塌落造成的人员伤亡和设备损坏,减少采煤成本。
2.提高生产效率传统采煤方法只能单面采煤,效率较低。
而综采放顶煤技术可以实现双面采煤,减少了时间和人力成本。
此外,该技术还可以使得煤层的开采有更大的自由度,开采率得到了进一步提升。
3.保护环境传统采煤方法会对环境造成严重的破坏,而综采放顶煤技术可以降低其对环境的影响。
尤其是在山区地区,避免了传统采煤对环境造成的大面积破坏,符合现代社会对绿色环保的要求。
二、一次采全高技术一次采全高技术指的是在煤层的开采中,只采取单一体高的煤层,将煤层的厚度一次性全部开采出来,同样也是针对“三软”煤层的一种采煤技术。
采用一次采全高技术的优点主要有以下几个方面:1.减少采煤次数采用一次采全高技术,可以将煤层一次性采取,减少了采煤次数,降低了煤炭开采成本。
2.提高采煤效率该技术的采煤效率高,一次性可以开采高厚煤层,提高了采煤效率和生产效益。
3.降低风险一次采全高技术可以避免采煤中的坍塌等风险,提高了煤炭采矿安全性。
2013年11月 第26卷第4期 山西煤炭管理干部学院学报
Journal of Shanxi Coal-Mining Administrators College NOV.,2013
V01.26 No.4
・煤炭生产与管理・ 我国厚煤层开采技术的探讨
朱玉宽 (神达惠安煤业有限公司,山西忻州036500) 【摘要】根据目前厚煤层开采技术的发展现状,结合长平矿4302工作面将厚煤层一次采全高分别与分层开采、综 放开采进行比较分析,分别对分层开采和综放开采的覆岩破坏规律进行研究,一次采全高开采和放顶煤开采的安全技术 比较,以及对一次采全高开采和分层开采经济效益比较,为厚煤层开采方法选择提供一定的依据。 【关键词】煤炭生产厚煤层开采大采高放顶煤分层开采 【中图分类号】TD421 【文献标识码】A 【文章编号】1008—8881(2013)04—0042-03
我国的厚煤层资源分布相当广泛,具有资源储 量优势,因此我国对厚煤层实现高产量、高效率开 采是势在必行的。三十年以来,我国开采厚煤层的 主要方法为分层开采,随着煤炭开采技术的飞速发 展,近年来综放开采和大采高一次采全高技术应运 而生,并成功应用于矿井生产。不论从时间顺序上 看还是从技术等级角度分析,厚煤层开采要经历分 层开采、综放开采和大采高一次采全高开采3个阶 段,但实际情况并不是这样。因此,下面主要对长平 矿4302工作面分层开采、综放开采和大采高一次 采全高技术三种方法的进行分析比较。 一、厚煤层开采方法 根据我国目前煤炭企业的开采技术水平来看, 厚煤层的开采方法有以下三种: (一)一次采全高开采方法,采高为3.5~6.0m, 采用功率大、强度高、可靠性高、机电一体化设备, 目前我国对此方法进行了深入的研究,并在实际生 产中得到应用。 (二)综采放顶煤开采方法,沿厚煤层底板布置 一个采高为2 ̄3m的长壁工作面进行回采,然后在 工作面回采后利用上覆岩层的自重将工作面上方 煤体压碎冒落予以回收的一种采煤方法。 (三)传统的分层开采方法,将厚煤层分为若干 个3.0m左右的平行层面从上至下逐层开采。当从 上至下逐层开采时,上一分层开采后,为确保下分 层回采安全,上分层回采必须在底板铺设金属网形 成下一分层人工假顶,待垮落的岩层稳定后对下一 分层进行回采。虽然此方法煤炭的回采率比较高, 但巷道掘进量大、巷道维护困难、工序复杂、生产效 率低、成本高,从经济、技术、安全角度考虑,此方法 较为落后,不宜采用[ ]。 二、分层开采和综放开采冒落岩层高度分析 (一)分层开采 分层开采工作面上覆岩层结构图,如图1所示。
图1 分层开采覆岩结构图 按几何关系可推导出第一分层开采冒落岩层 高度他及第n分层开采时冒落岩层高度‰的计 算表达式:
(1)
mzn- +mc[1一器】 (2) 式中: ,l-—分层采高,m; ——开采n分层时岩梁实际沉降值,m;
——开采n分层时,岩梁触矸点处冒落岩层 碎胀系数; m ——开采n一1分层时已冒落岩层高度,m; K ——n分层工作面所在位置上部冒落岩层残
收稿日期:2013—10—09 作者简介:朱玉宽(1963一),男,山西河曲人,神达惠安煤业有限公司总工程师。 42 余碎胀系数。 以长平矿4302工作面(煤层平均厚度为4.4m) 为例,表达式可以用来计算第一分层冒落岩层高 度,表达式可以用来计算第二分层冒落岩层高度。 在分层开采采高相同的情况下,若两分层开采间隔 时间较短时,则第二分层工作面上覆岩层冒落残余 碎胀系数大于l,冒高有较大的扩大范围,即值大;若 两分层开采间隔时间较长时,上覆岩层垮落后重新 压实,残余胀系数值约等于1,则冒高有较小的扩大 范围。 (二)综放开采 综放开采的工作面上覆岩层结构图[31,如图2 所示。 图2综放开采覆岩结构图 综放开采冒落岩层高度与分层开采第一分层 冒落岩层高度公式表达式近似相等,区别在于(1)式 中的h1用hd与}lf的关系式进行代换,公式表达式 如下: %: (3) AA--l 式中:r顶煤放出率; JIl广—综采煤层高度; ^广一放煤高度。 2.3冒落岩层高度 根据综放开采和分层开采冒落岩层高度的分 析,综放开采的冒落岩层总厚度之和随着采高增大 而增大,然而分层开采的冒落岩层总厚度之和则随 着开采间隔时间的变化而变化。上下分层分别进行 开采,待上分层垮落的岩层稳定后开采下分层,冒 高保持不变。 三、一次采全高开采和放顶煤开采的安全技术 比较 (一)顶板及矿压控制 在综放开采工作面,片帮和冒顶事故屡见不 鲜,采用人工超前支护方式对顶板进行控制,会增 加危险系数。前排柱的初始支撑能力为l0~ 20MPa,两巷的超前支护距离范围为45—50m。在大 采高一次采全高工作面,液压支架的支护阻力非常 大,可以达到7600kN,大大提高了工作阻力、支护强 度,当回采进入正常期后,明显地减少了煤壁片帮 及冒顶次数,液压支架基本保持均匀受力,有较好 受力状态;两巷的超前支护距离约为30m。 (二)工作面管理 在综放开采工作面回采时,煤壁片帮、顶板冒 落、工作面端头三角煤难于控制及两巷超前支护难 度大的现象时有发生。在工作面末采时,沿顶煤铺 网难度大,容易造成煤壁片帮及顶板冒落,甚至会 发生空顶现象。 在一次采全高的初采工作面,煤壁片帮,冒顶等 现象同样也会发生,但在正常回采以后,这一现象会 得以改善,回采巷道的高度与顶板相同,工作面收尾 时在顶板铺设金属网,铺网速度快,效果好,对巷道 顶板支护控制及施工安全管理有利,这也就是大采 高一次采全高在工作面管理方面的优势所在。 (三)通风与瓦斯管理
一次采全高与综放开采相比,工作面的断面要 大的多,优点归纳为: 1.易于通风,不易出现上隅角瓦斯积聚造成瓦 斯超限; 2.工作面温度容易控制,不易出现工作面高温 现象; 3.相对风速较小,煤尘污染程度较小,能够起 到抑尘作用。 因此,与综放开采相比,一次采全高在通风和 瓦斯管理方面更具有优势。 四、一次采全高开采和分层开采经济效益比较 (一)工作面产量 一次采全高工作面产量c。= 。M。Ldd 式中,C。——一次采全高工作面产量,万t; ——一次采全高的工作面进度,95m/月; L。——一次采全高工作面长度(=180m); p——煤的比重,取1.33rim ; d ——一次采全高工作面回采率,取93%;
——一次采全高采高,取4.4m。 分层采工作面产量 C2=V2M2L ̄d2 式中, 一分层开采工作面产量,万t; 厂分层开采的工作面进度,95m/月; Lr一分层开采工作面长度(=180m); p——煤的比重,取1.33ffm ; 分层开采工作面回采率,取95%;
一分层开采采高,取2.2m。 经计算得,cl=9.52万t,C2=4.76万t。 C >c2,故一次采全高工作面产量大于分层开 采工作面产量。
43 (二)掘进工作量 如果工作面布局相同,一次采全高所需要掘进 的巷道要比分层开采的少,所以一次采全高的掘进 工程量比分层开采少。 (三)吨煤电耗 虽然分层开采工作面设备的功率比起一次采 全高设备的功率要小一些,但是两个分层开采单位 时间耗电量A。大于一次采全高单位时间耗电量A (A >A:),而且一次采全高工作面产煤效率 高于 分层开采产煤效率 。( 。< :),因此,盟>盟分层 "01 "02 开采的吨煤电耗比一次采全高的吨煤电耗大。 (四)一次采全高和分层开采优、缺点综合比较 一次采全高的缺点有前期资金需求大、搬家困 难大及拆装工程量大,但随着高新科技的发展,这 些问题将会迎刃而解。分层开采是一种普通的厚煤 层开采方法,虽然回采率高于一次采全高,但是它 有巷道掘进量大、吨煤成本高、采煤工艺复杂、回采 效率低等缺点,而且这些缺点是很难克服的。 五、结束语 (一)根据综放开采和分层开采冒落岩层高度的 分析,综放开采的冒落岩层总厚度随着采高增大而增 大,然而分层开采的冒落岩层总厚度则随着开采间隔 时间的变化而变化。上下分层分别进行开采,待上分 层垮落的岩层稳定后开采下分层,冒高保持不变。 (二)一次采全高开采分别与综放开采、分层开 采这两种采煤方法进行相比,分析得出一次采全高 开采能够实现高产、高效、低成本的目的,获得了良 好的经济效益和技术效果,被列入厚煤层开采方法 的先进行列,彰显其优越性。
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(上接41页) 测和计算。
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图5进化神经网络煤矿顶板来压强度预测值和误差值
图6实测值与预测值曲线图 五、结论 通过对煤矿顶板压力时间序列预报的基本原 理分析,可以确定采场顶板来压强度的预测和计算
能运用智能岩石力学的有关知识来实现。通过工作 面矿山压力的观测工作,收集到的大量顶板压力数 据,可以得到智能岩石力学处理非线性问题的样 本。整理时间序列的工作面压力数据得到人工神经 网络训练学习样本,通过采煤工作面前面工作阻力 数据来推测目前采场工作面的压力数值,通过对采 场工作阻力的人工神经网络样本数据学习训练,得 到采场工作面顶板来压预测进化神经网络模型,通 过样本数据中的检验样本,证明了进化人工神经网 络结构对采煤工作面顶板来压预测有比较好的使 用性。