我国煤炭开采技术

我国煤炭开采技术学院：能源学院班级：采矿工程专业1303班姓名：田磊学号：1303020327联系方式：15599413382我国煤炭开采技术摘要：随着社会不断的发展和进步，我们人类跨入21世纪之后，信息技术已经被应用到了多个领域之中，以高科技为科学发展观已经成为了社会发展的重要方向，以此同时，资源和环境问题已经成为了世界性所有面临和解决的问题，煤矿开采行业，是非常传统的重工业，为了能够适应社会发展，实现新世纪的发展目标和要求，这些就成为了我们煤矿工作者需要关注和重视的问题了，在煤矿开采中，其最重要的核心技术就是煤矿开采技术，为此，为了能够提高其开采的效率和开采过程中的安全性，我们必须对其煤矿开采技术进行不断的完善和创新，本文就通过从煤矿开采技术的发展以及在煤矿开采过程中存在的问题，进行了简单的阐述和分析，希望能够在论述过程中，对煤矿开采技术的发展以及解决存在的问题提供可行性思路。分析了当前煤矿开采中开采技术的重要性，探讨矿井开采的关键技术问题以及对矿井开采技术的发展方向进行了展望。关键词:煤矿开采技术；发展方向；存在问题；分析应用前言煤矿开采方法及技术对煤矿的安全生产、采煤设备能力的发挥、生产成本、经济效益具有十分重要的作用。一个煤矿的生产经营状况，除了自然地质条件和管理水平外，主要取决于开采方法的先进性和适应性。我国从炮采-普通机械化采煤-高档普采-综合机械化采煤-综采放顶煤-强力综采技术的发展，使采煤工作面的年单产由几万吨、几十万吨、几百万吨到上千万吨。事实充分证明了煤矿开采技术的发展对煤矿产量、经济效益的重要作用。同时，煤矿开采是一个传统的工业，高新技术的含量较低，如何适应科学技术的发展，在竞争中求生存与发展，煤矿的开采技术正是其核心问题。因此，从战略上确定好开采技术的创新方向，从战术上搞好开采技术创新，对煤炭工业的持续健康发展具有重要意义。我国煤矿发展现状我国煤矿按所有制分为国有重点煤矿，地方国有煤矿，乡镇煤矿。这3类煤矿分别处于机械化、半机械化和基本为手工劳动的生产技术水平。在2001年全国煤炭产量中，5916%来自原国有重点煤矿，21%来自地方国有煤矿，1914%来自乡镇集体煤矿。2000年国有重点煤矿采煤机械化和综合机械化程度分别达到74143%和56173%，掘进装载机械化和综掘程度分别达到73129%和12181%。我国煤矿的开采方法既有世界先进水平的综合机械化高产高效矿井，又有原始落后的人工开采方法。如神华集团大柳塔煤矿在2000年实现“一井一面”生产原煤920158万吨的基础上，2001年计划生产原煤1000万吨，3月份月产创100158万吨，综采工作面月产90107万吨的好成绩。而我国的乡镇、个体小煤矿井型规模小，平均年产量不到1万吨，资源回收率一般只有10%~15%；伤亡事故多，1988~1997年10年间，小煤矿死亡人数占全国煤矿死亡总人数的7312%，死亡率高达1017人/Mt；开采方法落后，生产效率低。多层次的煤炭生产结构决定了煤炭工业生产技术结构的多层次化，而且这种多层次的生产技术结构将会持续相当的时间。保障安全生产、减少手工作业和笨重体力劳动是数万个乡镇集体煤矿急需解决的问题，集约化成为大型企业的发展方向。煤矿开采技术取得重大进展经过“七五”、“八五”、“九五”科技攻关，我国在综合机械化放顶煤、坚硬顶板条件下的长壁综采、大采高综采技术及工艺方面均取得重大进展。综采放顶煤技术20世纪80年代初我国开始试验，90年代以来，有了很大发展，出现了兖州、潞安、阳泉等以放顶煤开采为主的大型高产高效矿区。对较好条件下的综放成套装备进行了完善提高，采用900kW电牵引采煤机，设计了低位大插板新型支架，开发应用快速移架系统，并采取加大采煤机截深、加大后部输送机溜槽宽度等措施，取得了很大成功。综放队创年产510万t的好成绩，达到世界先进水平。我国研制出近20种放顶煤液压支架，并对放顶煤工作面矿压显现规律、顶煤破碎规律、顶煤冒放性、支架-围岩关系进行了深入的研究，对安全、高效生产起到了重要指导作用。我国在放顶煤支架架型、结构功能、参数、理论研究及使用效果方面居国际领先水平。综放生产工艺技术研究取得了实质进展，初步解决了有夹矸、顶煤硬等特殊情况下的综放技术难题，进一步提高了回收率。1996~2000年兖州集团公司与煤炭科学研究总院开采所等科研机构和厂家合作完成的煤炭行业“九五”重点科技攻关项目“缓倾斜特厚煤层高产高效综放开采成套技术与装备研究”，围绕综放开采成套装备与工艺、综合降尘技术、综合防灭火技术和提高回采率相关技术等4个专题15个子专题，联合攻关，项目总体技术达到了国际领先水平，初步形成了具有自主知识产权的综采放顶煤核心技术，并逐步实现了主要综采设备的国产化，极大地提高了矿井的集中生产能力和经济效益，基本实现了“一矿一面”或“一矿两面”的高产高效生产格局。2000年，兖矿综采队全部达到300万吨以上水平，其中2个综采队单产突破500万吨，最高达到512161万吨；原煤生产效率达到141787t/工，是1990年的8185倍。目前，兖矿又与开采所等单位合作，开展了国家技术创新项目/年产600万t综放工作面设备配套与技术研究0及/高效集约化综放开采技术及关键装备0的研究与实施工作，项目完成后可基本实现集采煤、放煤、运输等生产环节的智能化、自动化，对主要生产设备工况进行实时在线监测，工作面单产水平已达600万t以上，可在全国率先实现准无人综放采煤工作面装备研究”，围绕综放开采成套装备与工艺、综合降尘技术、综合防灭火技术和提高回采率相关技术等4个专题15个子专题，联合攻关，项目总体技术达到了国际领先水平，初步形成了具有自主知识产权的综采放顶煤核心技术，并逐步实现了主要综采设备的国产化，极大地提高了矿井的集中生产能力和经济效益，基本实现了“一矿一面”或“一矿两面”的高产高效生产格局。2000年，兖矿综采队全部达到300万吨以上水平，其中2个综采队单产突破500万吨，最高达到512161万吨；原煤生产效率达到141787t/工，是1990年的8185倍。目前，兖矿又与开采所等单位合作，开展了国家技术创新项目/年产600万t综放工作面设备配套与技术研究0及/高效集约化综放开采技术及关键装备0的研究与实施工作，项目完成后可基本实现集采煤、放煤、运输等生产环节的智能化、自动化，对主要生产设备工况进行实时在线监测，工作面单产水平已达600万t以上，可在全国率先实现准无人综放采煤工作面。引进大功率综采设备日产万吨以上我国神华集团神东公司在全国煤炭行业率先全套引进国外先进技术和装备，实现了采掘工作面生产集中化，主要运输系统胶带化，辅助运输无轨胶轮化的机械化作业方式。神东矿区一般都采用条带式开采，工作面长度为225~245m，推进长度为2500~5000m，装备美国JOY公司生产的6LS-5型直流电牵引双滚筒采煤机，总装机功率为1600kW，采高212~510m，牵引速度为0~15m/s，生产能力在2000~2800t/h；液压支架选用美国JOY公司和德国DBT公司生产的JOY8670-214/510和DBT7640-212/415液压支架；三泵一箱乳化液泵站每台供液流量达到270L/min；大功率的JOY和DBT刮板输送机、转载机和破碎机采用集中控制联动操作，总功率达2030kW，过煤能力为21500t/h；顺槽胶带机选用美国公司和澳大利亚公司的B1400-3*375-410型胶带输送机，带速为4m/s；采区供电采用采区钻孔，移动箱式变电所，10kV电压通过钻孔直接供到工作面顺槽移动变电所。除胶带输送机以外综采工作面其它设备的总重量约6000t，总装机功率4500kW。这些先进的大功率重型机械化设备，为实现高产高效矿井建设提供了可靠保障。综采设备自动化控制的实现，为减人增效提供了广阔空间。一个生产班的员工数由上百人、几十人减到6~8名，班产原煤在1万t左右，日开机时间一般在83%左右，日产原煤在213万t以上，创出全国第一、世界一流水平。国产装备日产7000t高产高效综采在综采工作面电压不升级(1140V)的情况下，我国已研制出日产7000t综采成套设备，并在铁法矿务局晓南矿成功应用，最高日产达9206万t。实际生产表明，若全矿运输系统配套完善后，具有日产万吨的潜力。“三下”采煤“三下”压煤是制约我国许多煤矿发展的重要问题。据不完全统计，我国仅统配煤矿“三下”压煤量就达13719亿吨，其中建筑物下压煤量占60%左右。在人口密集、工业发达的8个省建筑物下压煤达6417亿吨，占全国“三下”压煤量的近一半。如大屯煤电公司截止2000年年底，可采储量合计6163818万t，“三下”压煤及其它非经济可采储量为4286118万吨，占可采储量的69%。随着我国经济发展对煤炭需求的增加，解压煤呆滞储量的开采技术已成为亟待解决的问题。缓倾斜薄煤层单一长壁综采技术。我国77个重点矿务局的424个矿井赋存765个薄煤层，占可采总储量的19%。但从薄煤层中采出的煤量逐年下降，1996年仅占7132%，并有进一步下降的趋势。薄煤层开采机械化程度低，采高小，工作条件差，设备移动维修困难；存在投入多，产出少的问题。乡镇煤矿开采技术水平低，乡镇煤矿开采工艺落后，安全生产条件差，资源回收率低，也是需要解决的问题。治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等。优化巷道布里，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，实现开采方法、开采布置与煤层地质条的最优匹配。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。三下采煤技术提高数值模拟计算和相似材料模拟等技术的水平,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。矿山压力控制寻求矿山压力控制实际问题的完好解决与科学解答仍是采矿学科的基本任务。对于性质不同、类型繁多的矿山压力显现与控制问题，通过研制和改进测试仪器、完善监测手段、掌握不同条件下的矿山压力显现规律，并据此研究、改进控制的手段和方法，采取恰当的技术与安全措施，实现矿山压力的适时有效控制。因此我们需要继续研究的问题有:(1)进一步完善来场围岩控制理论；(2)研究坚硬顶板与破碎顶板条件下应用高技术低成本岩层拉制技术；(3)放顶煤开采岩层和支架—围岩相互作用机理；(4)支护质量与顶板动态监测技术；(5)冲击矿压的预测和防治；(6)研究开发新型的支护设备。3.6煤炭地下气化技术煤炭地下气化是实现高效安全开采的一项新工艺，属于一种特殊的采煤方法，它集建井、采煤、气化。种工艺为一体，取消了庞大笨重的井下采煤设备和地面气化设备，变传统的物理采煤为化学采煤，是多学科开发洁净能源和化工原料的高新技术。它克服了现有井工采煤的安全问题等弊端，也趁免了传统采煤和地面气化过程中的废气、废水、废渣等的污染，其关键技术是实现气化生产的连续、稳定(煤气量、煤气成份、煤气热值的稳定)和充分就地监测、控制。3.7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。4.结论综上所述，从上述过程中，笔者认为当今煤矿开采技术的发展主要方向应该是围绕高科技技