我国煤矿开采技术探析

内容摘要:随着煤炭科技的发展,如何适应当今科学技术的发展,成为众多煤矿工作者关注的问题。一方面,煤矿开采是一个传统的工业,高新技术的含量较低,产品附加值低,使其发展及生存在高科技社会中受到严重的威胁;另一方面,煤矿的大规模开采造成了人类赖以生存环境的污染和破坏,也成为人们关注的焦点。因此,煤炭行业挑战与机遇并存,关键是找准突破口,在核心技术上引入高新技术,在竞争中求生存与发展,并满足环境保护的要求。煤矿的开采技术正是煤矿核心技术,本文从开采技术角度来探讨高新技术的应用。

关键词:煤矿;开采;长臂;绿色

中图分类号:TD8

文献标识码:A

目前,我国的自主采煤技术水平仍然较低,技术装备较差,制造技术落后与国外同行业相比,在机电一体化、智能化、自动化的控制技术,产品可靠性技术,数字集成技术与计算机辅助设计技术,仍然存在较大差距。

因此,采煤技术,尤其是采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革,现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性,基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合,研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统,改进和完善采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时,继续发展多层次、多样化的采煤工艺,建立具有中国特色的采煤工艺理论。

一、我国煤矿开采技术分析

(一)巷道优化开采技术,实行全煤巷布置单一煤层开采,矸石基本不运出地面,生产系统大大简化,分别实现无轨胶轮、单轨吊辅助运输一条龙,从井口直达工作面,同时实现了综采与综掘同步发展,生产效率大幅提高的经验的同时,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,既是减少污染的一项有力措施,又简化了生产系统,有利于高产高效集中化开采,应加紧研究。

(二)支护质量与顶板动态监测技术,在总结缓倾斜中厚长壁工作面开展支护质量与顶板动态监测方面,应进一步在坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、放顶煤工作面开展支护质量与顶板动态监测,同时应不断完善现有的监测技术,发展智能化监测系统,改进监测仪表,使监测仪表向直观、轻便、小型化方向发展。研究开发新型的支护设备。

(三)浅埋深、硬顶板、硬煤层高效综采技术,所谓高效综采技术,是以提高工作面单产和生产集中化为核心,以提高效率和经济效益为目标,研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺,简单、高效、可靠的生产系统和开采布置,生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术,发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化,进一步改进工艺和装备,提高应用水平和扩大应用范围,提高采煤机械化的程度和水平。浅埋深、硬顶板、硬煤层高效综采技术则主要解决以下几个问题:

1　定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术,使直接顶能随采随冒,提高顶煤回收率,且基本顶能按一定步距垮落,既有利于顶煤破碎,又保证工作面的安全生产。

2　硬厚顶煤控制技术,研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术,包括高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆理技术,使顶煤体能随采随冒,提高其回收率。

3　顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术,研制既有利于顶煤破碎和顶板控制,又有利于放顶煤的新型液压支架,合理确定后部输送机能力。

(四)深矿井开采技术,深矿井开采的关键技术是:煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等;需要攻关研究的是:深井围岩状态和应力场及分布状态的特征;深井作业场所工作环境的变化;深井巷道快速掘进与支护技术与装备;深井冲击地压防治技术与监测监控技术;深矿井高产高效开采有关配套技术;深矿井开采热害治理技术与装备。

(五)采场围岩控制技术:

1　放顶煤开采的岩层和支架,围岩相互作用原理,研究放顶煤开采力学模型、围岩应力、顶煤破碎机理、支架,顶煤,直接顶,基本顶相互作用关系;运用离散元等方法研究顶煤放落规律,提出放煤优化准则和提高顶煤回收率的途径。

2　完善采场围岩控制理论,以科学合理、优化高效的岩层控制技术来保证开采活动得安全、高效、低成本为目标,深入总结我国几十年的矿山压力研究成果以理论分析、现代数学力学和实测法相结合,运用先进的计算机技术,深入研究各种煤层地质及开采条件,如急倾斜、大采高、大采深采场矿山压力显现规律及围岩破坏与平衡机理,不断完善采场围岩控制技术。

3　研究坚硬顶板与破碎顶板条件下应用高技术低成本岩层控制技术,目前,由于应用高压注水、深孔预裂爆理坚硬顶板和应用化学加固技术存在工艺复杂、成本高的问题,因而需要进一步研究开发新技术、新工艺、新材料来解决这些问题。

(六)长壁开采技术,针对缓倾斜薄煤层,应主要研究开发:体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机、刨煤机;研制适合刨煤机综采的液压支架;研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。针对缓倾斜厚煤层,应进一步加强完善支架结构及强度,加强支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究,提高支架的可靠性,缩小其与中厚煤层高产高效指标的差距。

(七)绿色开采技术,煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响;目标是取得最佳的经济效益和社会效益。绿色开采技术主要包括以下内容;水资源保护,形成“保水开采”技术;土地与建筑物保护,形成离层注浆、充填与条带开采技术;瓦斯抽放,形成“煤与瓦斯共采”技术;煤层巷道支护技术与减少歼石排放技术;地下气化技术。

二、结束语

通过本文的论述可以看出,当今煤炭开采技术的发展应紧紧围绕高新技术的改造和环境保护两大主题,煤炭开采技术的研究必须面向国内外两个市场、面向经济建设主战场,立足于煤炭开采技术的前沿,立足于中国煤炭发展战略所必要的技术储备,立足于煤炭工业中长期发展战略所必须的关键技术的攻关,立足于煤炭工业工程实际问题的解决,同时,要切实处理好高产高效与环保之间的关系,这样才能保证可持续发展。