第一篇：煤礦開采技術(shù)方法的運(yùn)用

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煤礦開采技術(shù)方法的運(yùn)用

煤礦開采技術(shù)方法的運(yùn)用

摘要:煤礦是我國當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域發(fā)展的主要能源之一，各個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域?qū)τ诿旱V資源的需求量極大，需要加大對(duì)于煤礦的開采力度，來滿足用戶對(duì)于煤礦資源的需求。同時(shí)，煤礦資源也有著極為巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及利用價(jià)值，值得重視。本文即依據(jù)這一實(shí)際情況，以煤礦開采技術(shù)方法的運(yùn)用作為研究中心，首先論證了煤礦開采技術(shù)的重要價(jià)值，進(jìn)而簡要分析了我國當(dāng)前煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，最后詳細(xì)闡述了煤礦開采技術(shù)方法的運(yùn)用途徑，望能夠引起各方關(guān)注與重視。

關(guān)鍵詞:煤礦開采；技術(shù)；價(jià)值；現(xiàn)狀；運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TD82文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展過程當(dāng)中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)展的可持續(xù)性目標(biāo)，解決在能源供應(yīng)方面的問題是重中之重。特別是對(duì)于煤礦資源而言，其作為工業(yè)化生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)施的物質(zhì)基礎(chǔ)，更是需要各方加大對(duì)于開采挖掘技術(shù)的研究。在煤礦開采作業(yè)的實(shí)施過程當(dāng)中，各個(gè)開采作業(yè)環(huán)節(jié)的發(fā)展與變革很大程度上來說需要依賴于對(duì)煤礦開采技術(shù)方法的發(fā)展?，F(xiàn)代意義上的煤礦開采工藝發(fā)展逐步向著高產(chǎn)、高效、安全、可靠的方向邁進(jìn)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)階段煤礦開采工藝技術(shù)的發(fā)展、優(yōu)化、乃至完善，最主要的方法就在于：加大對(duì)于煤礦開采技術(shù)方法與現(xiàn)代化高新技術(shù)的融合，使采煤設(shè)備能夠更加的高效、智能，開采技術(shù)能夠更具針對(duì)性特色。本文即主要圍繞煤礦開采技術(shù)方法的運(yùn)用這一中心問題展開分析與探討。煤礦開采技術(shù)的重要價(jià)值

我國對(duì)經(jīng)濟(jì)政策進(jìn)行了數(shù)次調(diào)整與優(yōu)化，各個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域開始將對(duì)自然資源的開發(fā)、利用作為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象之一。在我國現(xiàn)階段已探明的煤礦資源當(dāng)中，絕大部分資源被應(yīng)用于燃燒原料，以此種方式來滿足各個(gè)行業(yè)對(duì)于能源的需求。特別是對(duì)于電力行業(yè)而言，煤礦作為能源燃燒，支持設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，已成為煤礦資源的主要應(yīng)用價(jià)值所

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在。然而，需要注意的問題是：我國盡管現(xiàn)階段在煤礦資源的占有量方面比較的豐富，但仍然存在資源有限，不可再生的客觀問題，若煤礦資源利用率長期處于較低的水平，將使得整個(gè)煤礦開采行業(yè)效益逐步降低。在這樣一種發(fā)展背景下，通過對(duì)煤礦開采技術(shù)的深入研究，不單單能夠促使煤礦開采過程中的安全水平得到鞏固與強(qiáng)化，更能夠借助于對(duì)智能化控制系統(tǒng)、以及多功能設(shè)備的綜合應(yīng)用，達(dá)到合理化、規(guī)范化整個(gè)煤礦開采作業(yè)流程的目的。而從宏觀發(fā)展的角度上來說，以現(xiàn)代化的煤礦開采技術(shù)方法為帶動(dòng)，能夠使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化升級(jí)，煤礦產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)大幅度的提升，最終助力于整個(gè)煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的優(yōu)化、完善。我國煤礦開采技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)近年來的統(tǒng)計(jì)資料數(shù)據(jù)顯示，我國當(dāng)前煤礦企業(yè)已經(jīng)基本上實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)開采作業(yè)的自動(dòng)化，部分企業(yè)構(gòu)建了具有煤礦開采作業(yè)針對(duì)性的機(jī)械化模式、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、以及信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用于煤礦開采實(shí)踐當(dāng)中，使得開采作業(yè)的安全性有所保障，降低了開采期間的能源損失問題。同時(shí)，由于我國大量的煤礦資源所處的地質(zhì)條件以及環(huán)境特征比較復(fù)雜，因而也積極展開對(duì)針對(duì)性煤礦開采技術(shù)的應(yīng)用。包括海洋采礦技術(shù)、以及物理化學(xué)采礦技術(shù)被廣泛應(yīng)用，同時(shí)也配備了與之相對(duì)應(yīng)的開采設(shè)備作為支持，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備操作的自動(dòng)化。煤礦開采技術(shù)方法的運(yùn)用途徑

1）針對(duì)不同煤層煤質(zhì)，運(yùn)用不同的開采技術(shù)與方法：針對(duì)我國在現(xiàn)階段已探明煤炭當(dāng)中廣泛存在的淺埋煤層、硬頂板、硬煤層、以及傾斜煤層而言，在應(yīng)用煤礦開采技術(shù)與方法的過程當(dāng)中需要體現(xiàn)一定的針對(duì)性特征，以確保開采技術(shù)能夠與煤層實(shí)際特征充分契合，確保開采作業(yè)的實(shí)施質(zhì)量。在其中，主要?dú)w納了以下幾個(gè)方面的技術(shù)要點(diǎn)：（1）硬頂板控制技術(shù)：此項(xiàng)開采技術(shù)是一項(xiàng)立足于對(duì)低壓水平較小，且埋深深度較淺硬頂板、厚頂板煤層的開采控制技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的核心在于：通過面向巖層結(jié)構(gòu)實(shí)施傾斜深孔爆破技術(shù)、或者是定向水力壓裂技術(shù)的方式，對(duì)頂板進(jìn)行及時(shí)的處理，確保這部分較淺硬頂板、厚頂板能夠在既定的時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)到冒落的標(biāo)準(zhǔn)，從而確保頂板

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煤層回收率的額可靠性。與此同時(shí)，由于基本頂能夠按照一定的步距進(jìn)行跨落，因此還對(duì)于提高綜采工作面的安全性而言有重要的價(jià)值；（2）硬厚頂煤控制技術(shù)：此項(xiàng)開采技術(shù)是一項(xiàng)立足于對(duì)支撐壓力水平較低，埋深深度較淺硬質(zhì)頂煤的開采控制技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的核心在于：通過對(duì)高壓注水壓裂技術(shù)、以及深孔預(yù)爆破技術(shù)的綜合應(yīng)用，確保頂煤媒體能夠滿足“隨采隨冒”開采標(biāo)準(zhǔn)，避免頂煤回收率過低導(dǎo)致開采不徹底的問題產(chǎn)生；（3）綜放開采成套設(shè)備配套技術(shù)：此項(xiàng)技術(shù)是一項(xiàng)立足于對(duì)冒放性水平較差頂煤的破碎以及頂板控制技術(shù)。通過與液壓支架設(shè)備的綜合應(yīng)用，使得回采工藝能夠得到顯著的提升，避免放煤時(shí)間過長，同時(shí)可提高綜采工作面的推進(jìn)水平。同時(shí)，綜合對(duì)煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)（可滿足寬度在5.0~5.5 m以內(nèi)寬度煤巷工作面的應(yīng)用需求）的實(shí)踐，還能夠確保綜采工作面配套設(shè)備運(yùn)行效率得到有效的提升；（4）傾斜煤層長壁開采技術(shù)：針對(duì)不同厚度的傾斜煤層而言，在煤礦開采技術(shù)方法的應(yīng)用方面還存在一定的差異性。以厚煤層為例，研究的重點(diǎn)表現(xiàn)在對(duì)連桿變形的加固，以及對(duì)支架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的改善方面，在一次全采后大采高長壁綜采技術(shù)的實(shí)踐方面，重視對(duì)頂梁焊縫質(zhì)量的控制，以及對(duì)支架防滑控制技術(shù)的研究，提高其高產(chǎn)高效的水平。而以薄煤層為例，研究的重點(diǎn)在體現(xiàn)在對(duì)刨煤機(jī)大功率、小體積的研究，以及對(duì)長壁開采技術(shù)的研發(fā)這兩個(gè)方面。兩者相互配套，依賴于對(duì)綜采液壓支架的研發(fā)與應(yīng)用，提高長壁開采的綜合質(zhì)量與水平。

2）針對(duì)深礦井的開采技術(shù)方法：在對(duì)深部礦井煤礦資源進(jìn)行開采的過程當(dāng)中，技術(shù)研究的重點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：對(duì)煤層開采所對(duì)應(yīng)礦壓的合理控制；對(duì)沖擊地壓現(xiàn)象的防治措施；對(duì)綜采工作面瓦斯危害的控制技術(shù)；對(duì)合理井巷布置方案的設(shè)計(jì)技術(shù)。為了滿足以上研究要求，就需要進(jìn)一步展開對(duì)深部礦井圍巖結(jié)構(gòu)組成、狀態(tài)、應(yīng)力場分布情況的研究，對(duì)深部礦井所處開采環(huán)境條件及變化趨勢的研究，對(duì)深部礦井沖擊地壓防治及其監(jiān)控技術(shù)的研究，對(duì)瓦斯?jié)舛阮A(yù)測、監(jiān)測、以及自動(dòng)報(bào)警技術(shù)的研究工作。

3）綠色性開采技術(shù)方法：綠色性煤礦開采技術(shù)方法研究的核心目標(biāo)在于，促使當(dāng)前的煤礦開采方法以及開采布置進(jìn)一步的完善，盡

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量避免煤礦開采對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良的影響，達(dá)到實(shí)現(xiàn)開采效益最大化發(fā)展目標(biāo)的目的。研究的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)集中在對(duì)煤礦開采技術(shù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)、以及復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦巷道布置方案評(píng)價(jià)系統(tǒng)分析這兩個(gè)方面當(dāng)中。以上述問題為切入點(diǎn)展開研究，有助于工作人員將煤層巷道所依賴的地質(zhì)條件、煤礦開采技術(shù)方法、以及煤礦開采布置方案充分結(jié)合在一起，促進(jìn)其和諧共存。在此基礎(chǔ)之上，還可以通過對(duì)煤礦巷道部署方案的優(yōu)化拓展，使巷道布置更加的簡化，配合對(duì)集中開拓單一煤層的應(yīng)用，在提高煤礦巷道開采質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)出矸率進(jìn)行有效的控制。開采過程當(dāng)中所產(chǎn)生的矸石能夠作為填充材料，對(duì)綜采工作面進(jìn)行恢復(fù)，具有了簡化生產(chǎn)系統(tǒng)、以及綠色環(huán)保，控制污染的綜合優(yōu)勢。

結(jié)束語

在現(xiàn)階段的發(fā)展過程當(dāng)中，煤礦開采作業(yè)已經(jīng)深入至包括電能、熱能在內(nèi)的多個(gè)方面領(lǐng)域當(dāng)中，開采作業(yè)需要以大量的現(xiàn)代化科學(xué)基礎(chǔ)作為支持。一方面，確保煤礦資源開采效率的穩(wěn)步提升，另一方面，避免因煤礦資源開采而帶來的生態(tài)環(huán)境惡化問題，以上兩個(gè)方面的問題是現(xiàn)階段在煤礦開采技術(shù)方法應(yīng)用中需要重點(diǎn)關(guān)注的?？偠灾疚脑诤喴爬旱V開采技術(shù)研究重要價(jià)值以及我國當(dāng)前煤礦開采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)從針對(duì)不同煤層煤質(zhì)，運(yùn)用不同的開采技術(shù)與方法、針對(duì)深礦井的開采技術(shù)方法、以及綠色性開采技術(shù)方法這三個(gè)方面入手，論述了煤礦開采技術(shù)方法的運(yùn)用途徑，望能夠引起各方人員的特別關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

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[C].//2010中國國際煤炭發(fā)展高層論壇論文集.2010:25-30.[6] 王文杰,劉文舉,帥銀周等.高產(chǎn)高效礦井開采技術(shù)與裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[C].//煤礦機(jī)電一體化新技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2012:28-30.------------最新【精品】范文

第二篇：煤礦開采方法

摘要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國許多煤礦由于生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備的落后，及安全條件差而導(dǎo)致被關(guān)閉.所以，提高煤礦開采技術(shù)政策，使煤獷開采技術(shù)機(jī)械化以及提高生產(chǎn)設(shè)備，改進(jìn)煤礦的開采方法和技術(shù)工藝對(duì)我國煤礦的開采起著重要意義.關(guān)健詞: 煤礦開采;開采工藝;開采方法;開采技術(shù)

第三篇：煤礦開采技術(shù)

煤礦開采技術(shù)

主要課程：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、Visual Basic程序設(shè)計(jì)、工程制圖、工程力學(xué)、電工技術(shù)基礎(chǔ)、測量學(xué)、煤礦地質(zhì)學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、井巷施工技術(shù)、礦山壓力及其控制、流體力學(xué)與流體機(jī)械、采掘機(jī)械、采煤學(xué)、礦井通風(fēng)與安全、礦井提升運(yùn)輸、礦山電工、計(jì)算機(jī)繪圖、煤礦安全法規(guī)、礦山電工學(xué)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、露天開采概論、露天礦爆破工程、露天礦線路工程、邊坡穩(wěn)定、露天采掘機(jī)械、露天礦運(yùn)輸設(shè)備、露天采礦工藝、露天礦設(shè)計(jì)原理、礦山供電等。

就業(yè)方向：可在礦山企業(yè)、科研院所、政府機(jī)構(gòu)等企、事業(yè)單位就業(yè)。主要從事礦區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)、礦山安全技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、安全監(jiān)察、科學(xué)研究等工作。

★ 礦井通風(fēng)與安全

主要課程：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、Visual Basic程序設(shè)計(jì)、工程制圖、電工與電子技術(shù)、采煤概論、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)、燃燒學(xué)、安全工程學(xué)、礦井通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)、瓦斯防治與開發(fā)技術(shù)、火災(zāi)防止理論與技術(shù)、粉層防止理論與技術(shù)、水防止理論與技術(shù)、安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用、煤礦安全法規(guī)、礦山電工學(xué)、管理學(xué)原理、環(huán)保概論、電氣安全管理、通風(fēng)與凈化工程、危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理等。

就業(yè)方向：可在煤礦、金屬礦、非金屬礦從事礦山通風(fēng)安全和環(huán)境保護(hù)技術(shù)管理工作；也可在上述系統(tǒng)的科研、設(shè)計(jì)、教學(xué)、管理部門從事科學(xué)研究、礦山設(shè)計(jì)、教學(xué)、安全監(jiān)察等工作；還能在工礦企業(yè)中從事采暖通風(fēng)技術(shù)工作。

第四篇：煤礦綠色開采技術(shù)

煤礦綠色開采技術(shù)

摘要:提出了煤礦綠色開采的概念，闡述了它的內(nèi)涵和技術(shù)體系.綠色開采的理論基礎(chǔ)為:開采后巖層中的關(guān)鍵層運(yùn)動(dòng)形成的節(jié)理裂隙與離層規(guī)律以及瓦斯與地下水在破斷巖層中的滲流規(guī)律.綠色開采技術(shù)的主要內(nèi)容包括:保水開采、建筑物下采煤與離層注漿減沉、條帶與充填開采、煤與瓦斯共采、煤巷支護(hù)與部分殲石的井下處理、煤炭地下氣化等.關(guān)鍵詞:綠色開采;關(guān)鍵層理論;巖層移動(dòng);綠色開采技術(shù)體系 中圖分類號(hào):TD 82文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 1煤礦綠色開采的提出

黨的十六大報(bào)告明確提出“??走出一條科技含量高，經(jīng)濟(jì)效益好，資源消耗低，環(huán)境污染少，人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子.”因此，我們必須充分考慮我國資源相對(duì)短缺，環(huán)境比較脆弱的基本特點(diǎn)，建立起適合我國國情的資源節(jié)約、環(huán)境友好的新型工業(yè)化發(fā)展道路.近期提出的循環(huán)經(jīng)濟(jì)(recycling economy)是指遵循自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)[1]，將經(jīng)濟(jì)活動(dòng)高效有序地組織成一個(gè)“資源利用－綠色工業(yè)－資源再生”的封閉型物質(zhì)能量循環(huán)的反饋式流程，保持經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的低消耗、高質(zhì)量、低廢棄，從而將經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響破壞減少到最低程度.它不同于傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的“高開采、低利用、高排放”，而是達(dá)到“低開采、高利用、低排放”的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo).顯然，此處的“綠色工業(yè)”是廣義的概念，應(yīng)由各個(gè)工業(yè)部門去實(shí)現(xiàn).對(duì)礦業(yè)來說就是要實(shí)現(xiàn)“綠色礦業(yè)”.“綠色礦業(yè)”的核心內(nèi)容之一就是要實(shí)現(xiàn)“綠色開采”

礦區(qū)在開發(fā)建設(shè)之前與周圍環(huán)境是協(xié)調(diào)一致的，而進(jìn)行開發(fā)建設(shè)后，強(qiáng)烈的人為活動(dòng)便使環(huán)境發(fā)生巨大的變化，由此形成了礦區(qū)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境問題，如造成農(nóng)田以及建筑物破壞，村莊遷徙，矸石堆積，使河川徑流量減少，以及地下水供水水源干枯，在地面導(dǎo)致的土地沙漠化，由于開采而使礦物內(nèi)的有害物質(zhì)流入地下水中等.我國目前的煤礦生產(chǎn)是在以下兩種情況下進(jìn)行的:一是生產(chǎn)成本不完全.如投入不足;技術(shù)裝備落后;安全設(shè)施欠帳;工人工資太低.二是相關(guān)費(fèi)用支付不全.如礦產(chǎn)資源費(fèi)以及植被恢復(fù)，地面塌陷與水損失;污染治理等.提出并形成綠色開采技術(shù)是為了使我們正視開采對(duì)環(huán)境造成的影響和破壞，并有清醒的認(rèn)識(shí)與足夠的估量，以便提出必要的對(duì)策和對(duì)政府提出必要的政策建議.煤炭開采形成的環(huán)境問題主要為: 1)對(duì)土地資源的破壞和占用煤炭開采對(duì)土地資源的破壞損害，井工開采以地表塌陷和矸石山壓占為主，而露天開采則以直接挖損和外排土場壓占為主.2)對(duì)水資源的破壞和污染煤炭開采過程中，進(jìn)行的人為疏干排水和采動(dòng)形成的導(dǎo)水裂隙對(duì)煤系含水層的自然疏干，破壞了地下水資源.同時(shí)開采還可能污染地下水資源.3)對(duì)大氣環(huán)境的污染主要來自礦井排出的煤層瓦斯和煤礦研石山的自燃.以山西省為例，1949-1998年共生產(chǎn)原煤56億多噸，地面塌陷破壞面積達(dá)100多萬畝，其中40%是耕地.研石山占地3萬多畝，至1998年煤炭地下采空面積達(dá)1 300 km2(全省面積的1寫).采煤破壞地下水4.2億m3/a，地表水逸流減少，導(dǎo)致井水水位下降或斷流共計(jì)3 218個(gè)，影響水利工程433處、水庫40座、輸水管道793.89 km;造成1678個(gè)村莊，81.2715萬人，10.824 1萬頭牲畜飲水困難.使本來缺水的山西環(huán)境受到進(jìn)一步破壞.平均每采萬噸原煤造成塌陷土地0.2 hm2，每年新增塌陷地約2萬hm2.礦井瓦斯即煤層氣，它是比CO2還嚴(yán)重的溫室氣體，也是導(dǎo)致煤礦重大安全事故的根源.據(jù)初步估計(jì)，我國2 000 m淺范圍內(nèi)具有30-35萬億m3煤層氣資源，居世界前列.但由于我國煤層透氣性小，難以在開采前抽出.建國以來，我國煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故1500余次，僅2001年由于瓦斯事故的死亡人數(shù)達(dá)2 356人，為煤礦總死亡人數(shù)的40％.煤礦每年排放瓦斯70-190億m3.同時(shí)瓦斯又是最好的清潔能源，因此必須加以利用，變害為寶.由此可見，提出并盡快形成煤礦的“綠色開采技術(shù)”已迫在眉睫.2綠色開采的內(nèi)涵與技術(shù)體系

從廣義資源的角度論，在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、地下水、煤層氣(瓦斯)、土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床，都應(yīng)該是經(jīng)營這個(gè)礦區(qū)的開發(fā)對(duì)象而加以利用.而原來對(duì)礦井瓦斯的定義是:“礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體”.而在礦井水文地質(zhì)類型劃分中認(rèn)為:“根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件、涌水量、水害情況和防治水難易程度，劃為……類型”.顯然，上述概念將原本為礦區(qū)資源的瓦斯和水單純作為有害物來對(duì)待是不合適的.煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù)，在基本概念上是從廣義資源的角度上來認(rèn)識(shí)和對(duì)待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源;基本出發(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開采煤炭對(duì)環(huán)境和其他資源的不良影響;目標(biāo)是取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，綠色開采技術(shù)主要包括以下內(nèi)容:1)水資源保護(hù)－形成“保水開采”技術(shù);2)土地與建筑物保護(hù)－形成離層注漿、充填與條帶開采技術(shù);3)瓦斯抽放－形成“煤與瓦斯共采”技術(shù);4)煤層巷道支護(hù)技術(shù)與減少殲石排放技術(shù);5)地下氣化技術(shù).這些內(nèi)容構(gòu)成的綠色開采技術(shù)體系簡要表達(dá)如圖1所示。

開采引起環(huán)境與主要安全問題的發(fā)生都與開采后造成的巖層運(yùn)動(dòng)有關(guān)(巖體不破壞上述問題都不會(huì)發(fā)生)，因此，綠色開采的重大基礎(chǔ)理論為:1)采礦后巖層內(nèi)的“節(jié)理裂隙場”分布以及離層規(guī)律;2)開采對(duì)巖層與地表移動(dòng)的影響規(guī)律;3)水與瓦斯在裂隙巖體中的滲流規(guī)律;4)巖體應(yīng)力場分布規(guī)律及巖層控制技術(shù).3巖層控制的關(guān)鍵層理論

采場老頂巖層“砌體梁”結(jié)構(gòu)模型是針對(duì)開采過程中的礦山壓力控制而提出來的.近年來，為了解決巖層控制中更為廣泛的問題，提出了巖層控制的關(guān)鍵層理論[2-4].關(guān)鍵層理論提出的目的是為了研究覆巖中厚硬巖層對(duì)層狀礦體開采中節(jié)理裂隙的分布及其對(duì)瓦斯抽放與突水防治以及對(duì)開采沉陷控制等的影響.3.1相鄰硬巖層間相互作用的復(fù)合效應(yīng)

關(guān)鍵層復(fù)合破斷研究表明，一定條件下相鄰兩層關(guān)鍵層會(huì)同步破斷.如假設(shè)相鄰兩關(guān)鍵層巖性相同，厚度分別為h1，h2，各自承擔(dān)的巖層組厚度分別為Σh2,Σh3，則按梁的破斷距計(jì)算公式可導(dǎo)出h1與h2同時(shí)垮落應(yīng)滿足的條件為

Σh3+h2＝(Σh2+h1)(h2/h1)2(1)例如:h2是h1的2倍，則Σh3 + h2只要等于或大于Σh2 + h1的4倍，h2和h1將同時(shí)垮落.此時(shí)，雖然h2遠(yuǎn)大于h1，但上部關(guān)鍵層將不會(huì)產(chǎn)生離層.3.2關(guān)鍵層初次破斷前的離層與采動(dòng)裂隙“O”形圈

1)沿工作面推進(jìn)方向，關(guān)鍵層下離層動(dòng)態(tài)分布呈現(xiàn)兩階段發(fā)展規(guī)律:即關(guān)鍵層初次破斷前，隨著工作面推進(jìn)，離層量不斷增大，最大離層位于采空區(qū)中部.關(guān)鍵層初次破斷后，關(guān)鍵層在采空區(qū)中部離層趨于壓實(shí)，而在采空區(qū)兩側(cè)仍各自保持一個(gè)離層區(qū).工作面?zhèn)鹊碾x層區(qū)是隨著工作面開采而不斷前移的，工作面?zhèn)入x層區(qū)最大高度僅為關(guān)鍵層初次破斷前最大離層量的1/3一1/4(參見圖2).從平面看，在采空區(qū)四周存在圖3所示一沿層面橫向連通的離層發(fā)育區(qū)，稱之為采動(dòng)裂隙“O”形圈.2)沿頂板高度方向，隨工作面推進(jìn)離層呈跳躍式由下往上發(fā)展.首先，第1層亞關(guān)鍵層下出現(xiàn)離層，當(dāng)其破斷后其下離層呈“O”形圈分布;此時(shí)，上部第2層亞關(guān)鍵層下出現(xiàn)離層，當(dāng)其破斷后其下離層呈“O”形圈分布，如此發(fā)展直至主關(guān)鍵層.3)貫通的豎向裂隙是水與瓦斯涌人工作面的通道，對(duì)“導(dǎo)氣”裂隙發(fā)育動(dòng)態(tài)過程的研究表明，在開采初期，下位關(guān)鍵層的破斷運(yùn)動(dòng)對(duì)“導(dǎo)氣”裂隙從下往上發(fā)展的動(dòng)態(tài)過程起控制作用，導(dǎo)氣裂隙高度

由下往上發(fā)展是非均速的，隨關(guān)鍵層的破斷而突變.當(dāng)采空區(qū)面積達(dá)一定值后，“導(dǎo)氣”裂隙的分布也同樣呈“O”形圈特征，它是正?；夭善陂g鄰近層卸壓瓦斯流向采空區(qū)的主要通道.上述成果對(duì)對(duì)“注漿減沉”及“卸壓瓦斯抽放”的鉆孔布置起指導(dǎo)作用.3.3關(guān)鍵層對(duì)地表移動(dòng)的影響

實(shí)驗(yàn)及實(shí)測研究結(jié)果都證明[5]，主關(guān)鍵層對(duì)地表移動(dòng)過程起控制作用，主關(guān)鍵層的破斷將導(dǎo)致地表快速下沉，地表下沉速度隨主關(guān)鍵層周期性破斷而呈現(xiàn)跳躍性變化.關(guān)鍵層破斷后對(duì)地表變形的影響將與表土層的厚度有關(guān).從而形成基于關(guān)鍵層理論的建筑物下采煤設(shè)計(jì)新原則.4綠色開采技術(shù)的主要內(nèi)容 4.1開采對(duì)地下水分布的影響

煤層開采后，隨著關(guān)鍵層的破斷，在該區(qū)域內(nèi)地下水將形成下降漏斗.地下水位能否恢復(fù)，則決定于隨著工作面的推進(jìn)，上覆巖層中是否有軟弱巖層(事實(shí)上它是研究地下水滲漏的“關(guān)鍵層”)經(jīng)重新壓實(shí)導(dǎo)致裂隙閉合而形成隔水帶.若有隔水帶，則隨著雨水的再次補(bǔ)給，下降漏斗也將隨之消失.它對(duì)地面生態(tài)的影響則決定于漏斗形成與消失的時(shí)間間隔.淮北礦區(qū)沖積層中的第四含水層(簡稱四含)與煤系地層相連，煤層開采后四含水位持續(xù)下降，形成了多個(gè)水位降落漏斗.目前淮北臨渙礦區(qū)四含水位下降范圍已達(dá)40 km2，造成了四含水資源的永久破壞.以臨渙礦西風(fēng)井85-02四含水文觀測孔為例，1985年水位是97.2 m, 2001年水位降至205.8 m,16年間水位下降了108.6 m.實(shí)際觀測表明，含水層的水位下降與開采形成的導(dǎo)水裂隙通道緊密相關(guān).圖4為淮北朱仙莊礦84-15四含水文觀測孔水位變化曲線，2000年3月以前水位緩慢下降，200。年3月開始84-15鉆孔鄰近的84采區(qū)開采，導(dǎo)致了鉆孔水位的急劇下降.黃縣煤礦在進(jìn)行含水砂層下采煤試驗(yàn)中，在1201面沿走向布置一組觀測鉆孔，在回采前后及整個(gè)回采過程中進(jìn)行了為期一年的水位觀測，結(jié)果如圖5及表1所示[6].由表1可見，水位降與鉆孔孔底到開采煤層距離有關(guān).由圖5可見，孔1水位短暫變化后水位恢復(fù)原狀，而孔2，孔3，孔4，孔5的水位下降后有所恢復(fù)，但在觀測期未能恢復(fù)原狀，而孔6則完全漏失了.因此，為了保護(hù)地下水資源，形成的保水開采技術(shù)應(yīng)能使地下水位僅發(fā)生孔1所示的變化.在一般地區(qū)要把地下水視為資源，在我國西北地區(qū)必須形成保水開采技術(shù)，即開采后地表水暫時(shí)形成下降漏斗仍能恢復(fù)到原來狀態(tài)的開采技術(shù).另外還應(yīng)該進(jìn)一步觀察和研究水位變化對(duì)地表生物根系的影響.對(duì)于底板承壓水的防治，也同樣應(yīng)遵循綠色開采原則.4.2建筑物下采煤與減沉技術(shù)

1)基于關(guān)鍵層理論的建筑物下采煤設(shè)計(jì)新原則

基于巖層控制的關(guān)鍵層理論提出，可將保證覆巖主關(guān)鍵層不破斷失穩(wěn)作為建筑物下采煤設(shè)計(jì)的基本原則.為了保證建筑物下采煤既具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又確保地面建筑物不受到損害，關(guān)鍵在于根據(jù)具體條件下覆巖結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵層特征來研究確定合理的減沉開采技術(shù)及參數(shù).2)離層注漿減沉技術(shù)

確定覆巖中的關(guān)鍵層位置，掌握其離層與破斷特征參數(shù)，是注漿減沉技術(shù)應(yīng)用可行性分析、鉆孔布置與注漿工藝設(shè)計(jì)及減沉效果評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)[7].關(guān)鍵層初次破斷前的離層區(qū)發(fā)育、離層量大，易于注漿充填;而一旦關(guān)鍵層初次破斷后，關(guān)鍵層下離層量明顯變小，僅為關(guān)鍵層初次破斷前的1/3-1/4(參見圖2)，注漿難度增加.因此，離層注漿必須在關(guān)鍵層臨初次破斷前進(jìn)行.鉆孔布置及最佳的注漿減沉效果應(yīng)保證關(guān)鍵層始終不發(fā)生初次破斷.4.3采空區(qū)充填開采技術(shù)

采空區(qū)充填開采技術(shù)是綠色開采技術(shù)的重要組成部分，尤其在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)解決建筑物下開采更應(yīng)受到重視.從理論上來說，充填采礦是解決煤礦開采環(huán)境問題的理想途徑，但由于目前充填采礦的成本相對(duì)偏高，限制了該項(xiàng)技術(shù)在煤礦的試驗(yàn)與應(yīng)用.在市場經(jīng)濟(jì)條件下，充填技術(shù)的關(guān)鍵是充填材料的選取及如何降低成本.另外就是充填技術(shù)本身，它應(yīng)該包括充填系統(tǒng)與開采系統(tǒng)的協(xié)調(diào);充填運(yùn)輸系統(tǒng)的暢通;充填后材料的力學(xué)特性等.順利解決上述問題將根本改變將來我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域的開采技術(shù).為了降低充填成本，基于巖層控制的關(guān)鍵層理論，提出了部分充填(條帶充填)控制開采沉陷的思路:僅充填部分采空區(qū)，只要保證未充填采空區(qū)的寬度小于覆巖主關(guān)鍵層的初次破斷跨距，且充填條帶能保持長期穩(wěn)定，就可有效控制地表沉陷.4.4煤與瓦斯共采

我國煤層普遍具有變質(zhì)程度高、滲透率低和含氣飽和度低的特點(diǎn)，70%以上煤層的滲透率小于1× 10-3μm2，這對(duì)我國開展煤層瓦斯采前預(yù)抽是極為不利的.正因?yàn)槿绱耍覈雁@的200多口采前地面煤層氣井中，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)井很少，單井產(chǎn)量超3000 m3/d的也只有約30口[8].實(shí)踐表明，一旦煤層開采引起巖層移動(dòng)，即使是滲透率很低的煤層，其滲透率也將增大數(shù)十倍至數(shù)百倍，為瓦斯運(yùn)移和抽放創(chuàng)造了條件.因此若在開采時(shí)形成采煤和采瓦斯兩個(gè)完整的系統(tǒng)，即形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)則不僅有益礦井的安全，而且采出的還是潔凈能源.因此在開采高瓦斯煤層的同時(shí)，利用巖層運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)將煤層氣開采出來將是我國煤層氣開發(fā)的一條重要途徑.在“煤與瓦斯共采”技術(shù)方面，巖層運(yùn)動(dòng)中的關(guān)鍵層理論所得出的節(jié)理裂隙場分布、離層規(guī)律將對(duì)上鄰近層瓦斯動(dòng)態(tài)涌出與下解放層開采最大卸壓高度的影響等瓦斯抽出技術(shù)有重要參考作用[9].4.5煤巷支護(hù)技術(shù)與減少矸石排放

采礦引起的矸石排放對(duì)環(huán)境形成影響，而減少矸石排放的主要措施是將巷道設(shè)置在煤層內(nèi).巷道維護(hù)是煤礦的永恒主題.過去，鑒于煤巷圍巖是大變形且不可抗拒，因此維護(hù)原理是:“大斷面預(yù)留量－可縮性支架－巷旁充填”.目前推行錨桿支護(hù)，首先是能否在煤巷中全面使用錨桿支護(hù).顯然，我們要形成“應(yīng)力場測定－數(shù)值計(jì)算－支護(hù)設(shè)計(jì)－現(xiàn)場測定”完整技術(shù)以及煤巷錨桿支護(hù)理論.例如，沿空巷道的維護(hù)方式與采動(dòng)后巖體內(nèi)的應(yīng)力重新分布及關(guān)鍵層的破斷和形成的結(jié)構(gòu)有關(guān).而且直接影響支護(hù)參數(shù)的選擇(例如錨桿不完全受拉而是受剪切)，因而要形成抗剪切錨桿.矸石不上井涉及到煤巷維護(hù)問題，而且隨著采深的增加，巖石巷的開掘?qū)⒉豢杀苊?因此矸石不上井就存在一個(gè)研石井下處理系統(tǒng)，結(jié)果是成本如何?另一種考慮能否將研石在地面處理，變廢為寶，如變?yōu)榻ㄖ牧?，充填材料等，終究矸石的地面處理要比井下處理簡單得多.應(yīng)該說，在經(jīng)濟(jì)原則下矸石的井下處理是綠色采礦問題.而矸石的井上處理就像地面復(fù)懇一樣是環(huán)境治理問題，不屬于綠色開采技術(shù) 4.6煤炭地下氣化

煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術(shù).它是將地下煤炭通過熱化學(xué)反應(yīng)在原位將煤炭轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)采煤方式的根本性變革.不僅極大地減少了井下工程及艱苦作業(yè)，而且消除了煤炭開采對(duì)環(huán)境的污染和煤炭燃燒對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響和危害.煤炭地下氣化技術(shù)在近10余年來經(jīng)余力教授等的實(shí)踐積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，為今后發(fā)展我國煤炭地下氣化打下了良好技術(shù)基礎(chǔ).今后地下氣化技術(shù)應(yīng)解決:1)提高熱值和生產(chǎn)適合于用戶的氣體;2)建立起一套行之有效的測控系統(tǒng)，重點(diǎn)放在燃燒位置和燃燒速度的控制技術(shù)上;3)燃燒后地下氣化爐體結(jié)構(gòu)變化及地面沉降狀況的研究;4)如何使地下煤炭氣化產(chǎn)生的致癌物質(zhì)苯和酚不擴(kuò)散、不污染和毒化地下水資源.其次是如何處理燃燒形成的大量二氧化碳對(duì)空氣的污染.否則煤炭地下氣化就失去了綠色開采的意義.5結(jié)語

綠色采礦首先要將巖層運(yùn)動(dòng)對(duì)工作面的影響轉(zhuǎn)為研究開采后巖層運(yùn)動(dòng)對(duì)巖體內(nèi)形成空隙的影響，以及瓦斯、地下水的滲流規(guī)律.另外，幾個(gè)重要標(biāo)志是: 1)將瓦斯作為資源，變害為利，在采煤的同時(shí)形成地面或井下瓦斯共同開采系統(tǒng);2)根據(jù)巖層的組成，確定保水采煤的地層判別以及相宜的開采方法;3)根據(jù)具體條件，形成充填、條帶開采、離層區(qū)注漿等保護(hù)建筑物及地表的技術(shù);對(duì)東部發(fā)達(dá)地區(qū)城鎮(zhèn)下采煤，充填與條帶開采是必然的選擇，因而如何降低充填成本與提高充填技術(shù)是科學(xué)研究的方向;4)形成在煤層內(nèi)維護(hù)巷道的技術(shù)，減少矸石排放量;5)形成煤炭地下氣化技術(shù)，并研究其對(duì)地下水環(huán)境的影響.參考文獻(xiàn): [1]中國科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略組.中國現(xiàn)代化進(jìn)程戰(zhàn)略構(gòu)想[M].北京:科學(xué)出版社，2002.[2]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林.巖層控制中的關(guān)鍵層理論研究[J]?煤炭學(xué)報(bào)，1996,21(3):225-230.[3]許家林.巖層移動(dòng)與控制的關(guān)鍵層理論及其應(yīng)用 [D].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)，1999.[4]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林，等.巖層控制的關(guān)鍵層理論 [M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.[5]許家林，錢鳴高.關(guān)鍵層運(yùn)動(dòng)對(duì)覆巖及地表移動(dòng)影響的研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2000,25(2):122-126.[6]劉天泉.煤礦地表移動(dòng)與覆巖破壞規(guī)律及其應(yīng)用[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，1981.146-147.[7]許家林，錢鳴高.覆巖注漿減沉鉆孔布置的研究[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998, 23(2):28-30.[8]黃盛初，朱超，劉馨，等.中國煤礦區(qū)煤層氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)化前景[A].煤炭信息研究院主編.2001年煤礦區(qū)煤層氣項(xiàng)目投資與技術(shù)國際研討會(huì)論文集[C].上海:2001,11,5一11 [9]許家林，錢鳴高.地面鉆井抽放上覆遠(yuǎn)距離卸壓煤層氣試驗(yàn)研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000, 29(1):78-81

第五篇：煤礦開采技術(shù)畢業(yè)論文

淺析當(dāng)今煤炭開采技術(shù)的發(fā)展趨勢

摘要：在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的新形式下,煤礦開采技術(shù)的進(jìn)步和完善始終是采礦學(xué)科發(fā)展的主題。在發(fā)展現(xiàn)代采煤工藝的同時(shí),繼續(xù)發(fā)展多層次、多樣化的采煤工藝,建立具有中國特色的采煤工藝?yán)碚摗Ｎ覈擅悍椒ㄒ掩叧墒?放頂煤采煤的應(yīng)用在不斷擴(kuò)展,應(yīng)用水平和理論研究的深度和廣度都在不斷提高。本論文就對(duì)煤礦開采技術(shù)作了分析并對(duì)其帶來的環(huán)境影響闡述了針對(duì)性的技術(shù)以及向綠色開采的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞: 煤礦 采煤工藝 控制技術(shù) 機(jī)械化開采 綠色開采: 保水開采 煤與瓦斯共采 充填開采 煤炭地下氣化

一、現(xiàn)階段開采技術(shù)

1、采煤方法和工藝

開發(fā)煤礦高效集約化生產(chǎn)技術(shù)、建設(shè)生產(chǎn)高度集中、高可靠性的高產(chǎn)高效礦井開采技術(shù)以提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心,以提高效率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo),研究開發(fā)各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝,簡單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開采布臵,生產(chǎn)過程監(jiān)控與科學(xué)管理

等相互配套的成套開采技術(shù),發(fā)展各種礦井煤層條件下的采煤機(jī)械化,進(jìn)一步改進(jìn)工藝和裝備,提高應(yīng)用水平和擴(kuò)大應(yīng)用范圍,提高采煤機(jī)械化的程度和水平。

1.1 開發(fā)“埋深淺、硬頂板、硬煤層高產(chǎn)高效現(xiàn)代開采成套技術(shù)”,主要解決以下技術(shù)難題。

硬頂板控制技術(shù),研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術(shù),主要通過巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術(shù),使直接頂能隨采隨冒,提高頂煤回收率,且基本頂能按定步距垮落,既有利于頂煤破碎,又保證工作面的安全生產(chǎn)。

硬厚頂煤控制技術(shù),研究開發(fā)埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術(shù),包括高壓注水壓裂技術(shù)和頂煤深孔預(yù)爆破處理技術(shù),使頂煤體能隨采隨冒,提高其回收率。頂煤冒放性差、塊度大的綜放開采成套設(shè)備配套技術(shù),研制既有利于頂煤破碎和頂板控制。又有利于放頂煤的新型液壓支架,合理確定后部臵輸送機(jī)能力。

兩硬條件下放頂煤開采快速推進(jìn)技術(shù),研究合適的綜放開采回采工藝,優(yōu)化工序,縮短放煤時(shí)間,提高工作面的推進(jìn)度,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。5.5m寬煤巷錨桿支護(hù)技術(shù),通過寬煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用,有利于綜采配套設(shè)備的大功率和重型化,有助于連續(xù)采煤機(jī)的應(yīng)用,促進(jìn)工作面的高產(chǎn)高效。

1.2 緩傾斜薄煤層長壁開采

主要研究開發(fā):體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機(jī)、刨煤機(jī);研制適合刨煤機(jī)綜采的液壓支架;研究開發(fā)薄煤層工作面的總體配套技術(shù)和高效開采技術(shù)。

1.3 緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長壁采

應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)完善支架結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度,加強(qiáng)防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變、防止嚴(yán)重?fù)p壞千斤頂措施等的研究,提高可靠性,縮小其與中厚煤層(采高3m左右)產(chǎn)高效指標(biāo)的差距。

1.4 各種綜采高產(chǎn)高效綜采設(shè)備保障體系

要實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效,就要提高開機(jī)率,對(duì)“支架—圍巖”系統(tǒng)、采掘運(yùn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。今后研究的重點(diǎn)是:通過電液控制閥組操縱支架和改善“支架-圍巖”系統(tǒng)控制,進(jìn)一步完善液壓信息、支架位態(tài)、頂板狀態(tài)、支護(hù)質(zhì)量信息的自動(dòng)采集系統(tǒng);乳化液泵站及液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的檢測診斷;采煤機(jī)在線與離線相結(jié)合的 “油-磨屑”監(jiān)測和溫度、電信號(hào)的監(jiān)測;帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)全面狀態(tài)監(jiān)控。2、深礦井開采技術(shù)

深礦井開采的關(guān)鍵技術(shù)是:煤層開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風(fēng)、井巷布臵等;需要攻關(guān)研究的是:深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場及分布狀態(tài)的特征;

深井作業(yè)場所工作環(huán)境的變化;深井巷道(特別是軟巖巷道)快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)與裝備;深井沖擊地壓防治技術(shù)與監(jiān)測監(jiān)控技術(shù);深礦井高產(chǎn)高效開采有關(guān)配套技術(shù);深礦井開采熱害治理技術(shù)與裝備。3、“三下”采煤技術(shù)

提高數(shù)值模擬計(jì)算和相似材料模擬等,深入研究開采上覆巖層運(yùn)動(dòng)和地表沉陷規(guī)律,研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護(hù)需要的合理開采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù),發(fā)展沉降控制理論和關(guān)鍵技術(shù),包括用地表廢料向垮落法工作面采空區(qū)充填的系統(tǒng);研究與應(yīng)用各種充填技術(shù)和組合充填技術(shù),村莊房屋加固改造重建技術(shù),適于村莊保護(hù)的開采技術(shù);研究近水體開采的開采設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)優(yōu)化和裝備,提出煤炭開采與煤礦城市和諧統(tǒng)一的開采沉陷控制、開采村莊下壓煤、土地復(fù)墾和礦井水資源優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。

4、優(yōu)化巷道布臵,減少矸石排放的開采技術(shù)

改進(jìn)、完善現(xiàn)有采煤方法和開采布臵,以實(shí)現(xiàn)開采效益最大化為目標(biāo),研究開發(fā)煤礦地質(zhì)條件開采巷道布臵及工藝技術(shù)評(píng)價(jià)體系專家系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)開采方法、開采布臵與煤層地質(zhì)條件的最優(yōu)匹配。、采場圍巖控制技術(shù)

5.1 進(jìn)一步完善采場圍巖控制理論

以科學(xué)合理、優(yōu)化高效的巖層控制技術(shù)來保證開采掘活動(dòng)的安全、高效、低成本為目標(biāo),深入總結(jié)我國幾十年的礦山壓力研究成果,以理論分析(解析法)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)力學(xué)(統(tǒng)計(jì)分析預(yù)測、數(shù)值法)和實(shí)測法相結(jié)合運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),深入研究各種煤層地質(zhì)及開采條件。

5.2 研究堅(jiān)硬頂板與破碎頂板條件下應(yīng)用高技術(shù)低成本巖層控制技術(shù)

目前,由于應(yīng)用高壓注水、深孔預(yù)裂爆破處理堅(jiān)硬頂板和應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)存在工藝復(fù)雜、成本高的問題,因而需進(jìn)一步研究開發(fā)新技術(shù)、新工藝、新材料來解決這些問題。

5.3 放頂煤開采巖層和支架—圍巖相互作用機(jī)理 研究放頂煤開采力學(xué)模型、圍巖應(yīng)力、頂煤破碎機(jī)理、支架—頂煤—直接頂—基本頂相互作用關(guān)系;運(yùn)用離散元等方法研究頂煤放落規(guī)律,提出放頂煤優(yōu)化準(zhǔn)則和提高頂煤回收率的途徑。

5.4 支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)

在總結(jié)緩傾斜中厚長壁工作面開展支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測方面,應(yīng)進(jìn)一步在堅(jiān)硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測,同時(shí)應(yīng)不斷完善現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù),發(fā)展智能化監(jiān)測系統(tǒng),改進(jìn)監(jiān)測儀表,使監(jiān)

測儀表向直觀、輕便、小型化方向發(fā)展。

5.5 沖擊地壓的預(yù)測和防治

通過計(jì)算機(jī)模擬研究沖擊性礦壓顯現(xiàn)發(fā)生的機(jī)理;進(jìn)一步完善沖擊性礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng),發(fā)展遙控測量和預(yù)報(bào)技術(shù),完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優(yōu)化選擇專家系統(tǒng)。

5.6 研究開發(fā)新型的支護(hù)設(shè)備

研究硬煤層、硬頂板放頂煤液壓支架,完善液壓支架性能和快速移架系統(tǒng),開發(fā)耐炮崩、輕型化單體液壓支柱和厚煤層巷道錨索和可伸縮錨桿。、小煤礦技術(shù)改造和機(jī)械化開采技術(shù)

實(shí)施國家關(guān)閉小煤礦,淘汰落后生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備,提高平均單井規(guī)模的技術(shù)政策,開發(fā)小型煤礦機(jī)械化、半機(jī)械化開采技術(shù)和裝備,改進(jìn)小煤礦的采煤方法和開采工藝,提高采煤工作面的單產(chǎn)和工效;提高小煤礦的頂?shù)装蹇刂萍夹g(shù)水平,最大限度地減少頂?shù)装迨鹿事省?/p>

二、針對(duì)環(huán)境的影響所暢導(dǎo)的綠色開采技術(shù)

綠色開采是煤炭開采的發(fā)展方向,對(duì)提高煤炭采出率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)煤礦可持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。本文分析了綠色開采技術(shù),總結(jié)了我國煤礦綠色開采方法的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)科學(xué)采礦具有一定的指導(dǎo)意義。

煤炭開采造成巖層移動(dòng)破壞,引起巖層中水與瓦斯的流動(dòng),導(dǎo)致煤礦瓦斯事故與井下突水事故;煤炭開采引起巖層移動(dòng),進(jìn)而造成地表沉陷,導(dǎo)致農(nóng)田、建筑設(shè)施的損壞;煤炭開采形成的大量堆積在地面的矸石,既占用良田,又造成環(huán)境污染;隨著我國礦井開采深度的不斷增加,礦山壓力顯現(xiàn)及沖擊地壓等動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生的頻次增加,強(qiáng)度增大,危及礦井的安全生產(chǎn)。上述問題若得不到有效解決,在未來幾十年內(nèi),隨著能源總需求和煤炭產(chǎn)量的不斷增長,煤炭資源開采所帶來的礦區(qū)安全和生態(tài)環(huán)境問題將更為嚴(yán)重,人類的生存和社會(huì)發(fā)展環(huán)境將受到嚴(yán)重威脅。

根據(jù)我國的能源資源狀況,煤炭作為我國最重要的一次性能源,在未來20年內(nèi),其在能源構(gòu)成中的主體地位將不會(huì)改變。2020年我國煤炭消費(fèi)量將達(dá)到40億t。屆時(shí),煤炭產(chǎn)量很可能無法滿足工業(yè)需求。不能再單純地通過提高煤炭的產(chǎn)量緩解煤炭供應(yīng)的壓力,而應(yīng)該綜合考慮發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì),減少煤炭開采對(duì)環(huán)境的破壞,而且也應(yīng)該把“發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)煤炭綠色開采”作為理念,大力發(fā)展綠色的采煤技術(shù)。

1、煤炭綠色開采體系

煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù),在基本概念上是要從廣義資源的角度上來認(rèn)識(shí)和對(duì)待煤、瓦斯、水等一切

可以利用的各種資源?；境霭l(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開采煤炭對(duì)環(huán)境和其他資源的不良影響。目標(biāo)是取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等,綠色開采主要包括以下內(nèi)容:水資源保護(hù)—“保水開采”;瓦斯抽放—“煤與瓦斯共采”;土地與建筑物保護(hù)—“充填開采”;排放矸石占用土地污染環(huán)境—“煤炭地下氣化”等。2003年,中國礦業(yè)大學(xué)錢鳴高院士首次提出了煤礦綠色開采的概念和技術(shù)體系,隨后明確了實(shí)現(xiàn)煤炭資源開采和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色開采研究目標(biāo),為我國綠色開采技術(shù)的研究指明了方向。錢院士提出的綠色開采技術(shù)體系, 綠色開采理論依據(jù):(1)關(guān)鍵層理論。

(2)開采對(duì)巖層移動(dòng)的影響及移動(dòng)規(guī)律。(3)水在裂巖體中的滲流規(guī)律。

(4)開采后巖層內(nèi)節(jié)理裂隙分布發(fā)育規(guī)律等。

2、保水開采

保水采煤在不同的礦區(qū)有不同的技術(shù)內(nèi)涵,缺水礦區(qū)要以水資源保護(hù)和利用為主;大水礦區(qū),要以減少水資源破壞和防治水災(zāi)害為主。因此,保水開采包含水資源保護(hù)、水資源利用(煤水共采)和水災(zāi)害防治等多項(xiàng)重要內(nèi)容。煤礦開采過程中破壞了地下含水層的原始徑流,大量排出地下水;采

空區(qū)上方導(dǎo)水裂隙帶與地下水體貫通,形成大規(guī)模地下水降落漏斗,造成區(qū)域含水層水位下降,直接影響到區(qū)域水文地質(zhì)條件。采動(dòng)影響穩(wěn)定后產(chǎn)生的地表沉陷往往影響到地表水體(河流、湖泊、井泉等)的原來形態(tài),造成部分溝泉水量減少甚至干涸;影響當(dāng)?shù)鼐用裾５纳a(chǎn)生活,進(jìn)而影響區(qū)域植被生長,甚至土地沙漠化。我國大部分礦區(qū)處在干旱半干旱地區(qū),而每年采煤破壞地下水22億m3,可見保水開采具有重要的意義。

3、煤與瓦斯共采

瓦斯既是礦井有害氣體也是潔凈能源。因此,應(yīng)該使其資源化,其技術(shù)途徑有:(1)采前抽采:若能在開采前將煤層內(nèi)瓦斯抽出,則是利用瓦斯改善煤礦安全的最好辦法。但由于我國大部分煤體透氣性低,在本層內(nèi)抽采瓦斯有難度。

(2)煤與瓦斯共采:開采后圍巖壓力降低,大量瓦斯在采空區(qū)釋放,有利于瓦斯抽采,因此形成煤與瓦斯共采體系。

(3)廢棄礦井抽采瓦斯。鑒于廢棄礦井煤層經(jīng)過采動(dòng)而充滿瓦斯,因而可以利用采動(dòng)后巖體內(nèi)裂隙場的分布及鉆孔,將瓦斯抽排管裝在井下、封閉井口后,抽出瓦斯。

(4)回風(fēng)井回收瓦斯。

(5)煤與瓦斯共采的技術(shù)主要有:留巷鉆孔法、卸壓法

等。

4、充填開采

我國多數(shù)煤礦存在建筑物下、水體下、鐵路下壓煤的問題,充填采礦法對(duì)解決這類問題具有重要的意義。充填開采法是用充填材料充填采煤工作面采空區(qū)的巖層控制方法。該法可以緩和工作面支承壓力產(chǎn)生的礦壓顯現(xiàn),改善采場和巷道維護(hù)狀況,有效減少地表下沉和變形,提高煤礦采出率,保護(hù)地面建筑物、構(gòu)筑物、生態(tài)環(huán)境和水體。按照充填材料的不同,充填采礦法分矸石充填、水砂充填和膏體充填。

4.1 矸石充填利用井下采空區(qū)處臵煤矸石的充填采煤方法,既可以減少煤礦固體廢棄物排放,又可以減輕開采沉陷災(zāi)害、提高礦井資源回收率,是實(shí)現(xiàn)煤礦綠色開采的關(guān)鍵技術(shù)途徑之一。

(1)拋矸機(jī)拋矸充填。將巖巷和半煤巖巷掘進(jìn)矸石用礦車運(yùn)至井下矸石車場,經(jīng)翻車機(jī)卸載后,矸石經(jīng)破碎機(jī)破碎,而后進(jìn)入矸石倉。通過矸石倉下口,膠帶或刮板輸送機(jī)將破碎后的矸石運(yùn)入上下山,而后由膠帶或刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載進(jìn)入采煤工作面回風(fēng)平巷,再由工作面采空區(qū)可伸縮膠帶輸送機(jī)運(yùn)至工作面采空區(qū)拋矸膠帶輸送機(jī)尾部,由拋矸膠帶輸送機(jī)向采空區(qū)拋矸充填。

(2)刮板輸送機(jī)卸矸充填。充填裝備由后端帶懸梁的自

移式液壓支架和充填刮板輸送機(jī)組成。在自移式液壓支架后端增加后懸臂等配件,采用可調(diào)高但掛鏈懸掛充填刮板輸送機(jī)溜槽,懸掛是為了增加充填垂直高度。輸送機(jī)中部溜槽按順序連接,并與機(jī)頭和機(jī)尾組成整部刮板輸送機(jī)。每2節(jié)中部溜槽設(shè)臵1個(gè)溜矸孔,溜矸孔開在溜槽的中板上。由電機(jī)車牽引矸石礦車至采區(qū)矸石車場,通過翻車機(jī)卸載,矸石經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)進(jìn)入矸石倉。破碎后的矸石經(jīng)上下山輸送機(jī)、平巷輸送機(jī)運(yùn)至液壓支架后的充填刮板輸送機(jī),在采空區(qū)卸載。

(3)風(fēng)力拋矸充填。風(fēng)力充填材料粒度的直徑不宜大于充填管道的1/2-1/3。并且要求充填材料沉縮率低、不自然、腐蝕性小。矸石經(jīng)充填機(jī)、充填管路充填采空區(qū)。一般采煤機(jī)割兩刀煤充填一次,充填步距1.2-1.6 m,每次充填長度6-9 m,工作面每向前推進(jìn)50-100 m,充填機(jī)前移一次。機(jī)械矸石充填對(duì)充填材料要求不嚴(yán)格,使用設(shè)備也較少,在我國山東礦區(qū)發(fā)展較快,有推廣趨勢。

4.2 水砂充填

水砂充填采煤法是利用水力通過管道把充填材料沙粒送入采空區(qū)的充填采煤法。我國早在20世紀(jì)初就開始應(yīng)用水砂充填采煤法,目前水砂充填技術(shù)已經(jīng)十分成熟。在地面用礦車將采出、破碎及篩分后的成品砂運(yùn)到貯砂倉貯存。在貯砂室,砂與水混合成砂漿,經(jīng)充填管路送至工作面采空區(qū)，并在采空區(qū)脫水,砂子形成充填體,廢水經(jīng)采區(qū)流水上山和流水道流入采區(qū)沉淀池,經(jīng)沉淀后,澄清的水流入水倉,用水泵經(jīng)排水管將水排至地面貯水池,以供循環(huán)利用。水砂充填采煤法充填致密,可減少煤塵危害,能有效地控制地表下沉和變形,但井上下充填系統(tǒng)復(fù)雜,設(shè)備及設(shè)施投資大,充填材料昂貴,提高了噸煤成本。

4.3 膏體充填

膏體充填技術(shù)是1979年在德國的格倫德鉛鋅礦首先發(fā)展起來的,由于膏體充填具有料漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)高、充填效率高、成本較低等優(yōu)點(diǎn),這項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)成功以后在金屬礦山得到較快的發(fā)展,在包括中國在內(nèi)的許多國家得到應(yīng)用。為解放村莊壓煤,提高開采上限,提高煤炭資源采出率,延長礦井服務(wù)年限,太平煤礦與中國礦業(yè)大學(xué)合作開展了固體廢物膏體充填不遷村采煤技術(shù)的研究。太平煤礦膏體充填系統(tǒng)是我國煤礦第一個(gè)膏體充填示范工程,2006年5月工業(yè)性試采取得成功。膏體充填采煤技術(shù)主要由三部分組成,即充填材料、充填設(shè)備與工藝、采動(dòng)巖層充填控制理論。膏體是由煤矸石、粉煤灰、水砂、水泥等組成,由地面設(shè)備加工而成的類似牙膏的流體,具有十分良好的流動(dòng)性和可泵性。充填時(shí),膏體通過巷道中的管路,由充填泵提供動(dòng)力,輸送到液壓支架后的采空區(qū)。膏體充填技術(shù)的核心是膏體充填材料,膏體充填材料的強(qiáng)度對(duì)膏體充填的效果起決定作用。膏體充填后,地表

下沉減小。膏體充填開采是綠色開采技術(shù)的重要組成部分,是解決煤礦開采環(huán)境問題的理想途徑,是解決村莊等建筑物下大量壓煤開采問題的迫切需要。

5、煤炭地下氣化

煤炭地下氣化是指將地下煤炭通過熱化學(xué)反應(yīng)在原位把煤炭轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w?？梢圆糠窒禾块_采對(duì)環(huán)境的污染和煤炭燃燒對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響與破壞。煤炭地下氣化技術(shù)具有投資少、安全、工期短、見效快、用人少、效率高、成本低、效益好等優(yōu)點(diǎn),尤其適合我國煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜、劣質(zhì)煤比例高、“三下”壓煤嚴(yán)重的礦區(qū)。煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術(shù)。它開始于英國1912年,由于熱值低、成本高而未得到發(fā)展。我國于1958-1960年曾在16個(gè)礦區(qū)進(jìn)行試驗(yàn),于1962年停止,1984年又開始了新的試驗(yàn),1994年達(dá)到連續(xù)產(chǎn)氣295 d,產(chǎn)氣量為200 m3/h,熱值13.81~17.57 MJ /m,采用的是有井式、長通道、大斷面的煤炭地下氣化方法。2005年中國礦業(yè)大學(xué)與重慶中梁山礦業(yè)集團(tuán)合作實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水煤氣和混合煤氣。但是,地下煤炭氣化燃燒產(chǎn)生的苯和酚是致癌物質(zhì),有可能毒化水資源;燃燒形成的大量二氧化碳對(duì)空氣也是嚴(yán)重的污染。目前我國的地下氣化技術(shù)仍處于工業(yè)試驗(yàn)階段,有很多問題需要去研究和探索。

3三、結(jié) 語

資源與環(huán)境協(xié)調(diào)的綠色開采是解決煤炭開采環(huán)境問題的根本出路。要實(shí)現(xiàn)綠色開采,需要綜合研究和解決經(jīng)濟(jì)與技術(shù)等方面的問題。綠色采礦可以減少環(huán)境污染,還能帶來良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。綠色采礦是形成綠色礦業(yè)及礦區(qū)綠色家園的重要組成部分,相信隨著綠色開采的不斷發(fā)展和完善,煤礦綠色開采一定會(huì)發(fā)揮它應(yīng)有的作用,為人類與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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