淺談我國(guó)煤礦開采技術(shù)的發(fā)展方向

【摘要】在當(dāng)今科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新形勢(shì)下，煤炭開采技術(shù)的研究必須面向國(guó)內(nèi)國(guó)外兩個(gè)市場(chǎng)、面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場(chǎng)，立足于煤炭開采技術(shù)的前沿，立足于中國(guó)煤炭發(fā)展戰(zhàn)略所必要的技術(shù)儲(chǔ)備，立足于煤炭工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略所必須的關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，立足于煤炭工業(yè)工程實(shí)際問(wèn)題的解決，重點(diǎn)從事中長(zhǎng)期研究開發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備，跟蹤產(chǎn)業(yè)科技前沿，開發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以煤礦開采技術(shù)及配套裝備為主導(dǎo)的核心技術(shù)，占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】煤礦開采；開采技術(shù)；發(fā)展方向

1、采煤方法和工藝

采煤方法和工藝的進(jìn)步和完善始終是采礦學(xué)科發(fā)展的主題。采煤工藝的發(fā)展將帶動(dòng)煤炭開采各環(huán)節(jié)的變革，現(xiàn)代采煤工藝的發(fā)展方向是高產(chǎn)、高效、高安全性和高可靠性，基本途徑是使采煤技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合，研究開發(fā)強(qiáng)力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤設(shè)備和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，改進(jìn)和完善采煤工藝。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(guó)特色的采煤工藝?yán)碚摗?/p>

（1）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(jiǎn)單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開采布置，生產(chǎn)過(guò)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。

（2）開發(fā)“淺埋深、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(guò)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，且基本頂能按一定步距垮落，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。5～5.5m寬煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)，通過(guò)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。

（3）緩傾斜薄煤層長(zhǎng)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)。

（4）緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長(zhǎng)壁綜采。應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)完善支架結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度，加強(qiáng)支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變形、防止嚴(yán)重?fù)p壞千斤頂措施等的研究，提高支架的可靠性，縮小其與中厚煤層（采高3m左右）高產(chǎn)高效指標(biāo)的差距。

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)、井巷布置等；需要攻關(guān)研究的是：深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場(chǎng)及分布狀態(tài)的特征；深井作業(yè)場(chǎng)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(cè)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)需要的合理的開采系統(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)墾和礦井水資源化等關(guān)鍵技術(shù)。

4、優(yōu)化巷道布置，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置，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)條件開采巷道布置及工藝技術(shù)評(píng)價(jià)體系專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)開采方法、開采布置與煤層地質(zhì)條件的最優(yōu)匹配。

總結(jié)推廣神華集團(tuán)大柳塔礦、潞安漳村礦實(shí)行全煤巷布置單一煤層開采，矸石基本不運(yùn)出地面，生產(chǎn)系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化，分別實(shí)現(xiàn)無(wú)軌膠輪、單軌吊輔助運(yùn)輸一條龍，從井口直達(dá)工作面，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了綜采與綜掘同步發(fā)展，生產(chǎn)效率大幅提高的經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，重點(diǎn)研究高產(chǎn)高效礦井開拓部署與巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)化，簡(jiǎn)化巷道布置，優(yōu)化采區(qū)及工作面參數(shù)，研究單一煤層集中開拓，集中準(zhǔn)備、集中回采的關(guān)鍵技術(shù)，大幅度降低巖巷掘進(jìn)率，多開煤巷，減少出矸率；研究矸石在井下直接處理、作為充填材料的技術(shù)，既是減少污染的一項(xiàng)有力措施，又簡(jiǎn)化了生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于高產(chǎn)高效集中化開采，應(yīng)加緊研究。

5、采場(chǎng)圍巖控制技術(shù)

（1）進(jìn)一步完善采場(chǎng)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(lái)保證開采活動(dòng)的安全、高效、低成本為目標(biāo)，深入總結(jié)我國(guó)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(cè)、數(shù)值法）和實(shí)測(cè)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，如急傾斜、大采高、大采深采場(chǎng)礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律及圍巖破壞與平衡機(jī)理，不斷完善采場(chǎng)圍巖控制技術(shù)。

（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(wèn)題，因而需進(jìn)一步研究開發(fā)新技術(shù)、新工藝、新材料來(lái)解決這些問(wèn)題。

（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，提出放煤優(yōu)化準(zhǔn)則和提高頂煤回收率的途徑。

參考文獻(xiàn)

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