我国煤炭开采技术

1、我国煤炭开采技术1303班学院：能源学院 班级：采矿工程专业 姓名：田 11 学号： 11 联系方式： 111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

2、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、八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 、 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

3、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

4、，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 。生产成本、经济效益具有十分重要的作用个煤矿的生产经营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

5、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 ，

6、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1 017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

7、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

8、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。19962000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

9、 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141 787t/工，是

10、19 90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

11、，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

12、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

13、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 2000280

14、0t/ h； 液 压 支 架 选 用 美 国 JOY 公 司 和 德 国 D BT 公 司 生 产 的 JOY8670-214/ 510 和 D BT7640-212/ 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D BT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 4

15、m/ 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 68 名 ，班 产 原 煤 在 1 万 t 左 右 ，日 开 机 时 间 一 般 在

16、 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 。

17、 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

18、 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

19、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

20、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

21、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

22、 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