漳村煤矿煤与瓦斯共采技术优化研究

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随着开采深度的增加,高瓦斯矿井的瓦斯治理难题更加突出,同时瓦斯作为一种清洁资源与煤炭一同开采,对于实现煤与瓦斯共采更具现实意义。煤炭开采与瓦斯抽采既相互促进又相互制约,研究煤与瓦斯共采技术优化问题具有重要的理论意义和工程应用价值。
  论文以漳村煤矿3#煤开采为背景,采用理论分析、实验室实验、现场测试和工业实验等方法,对煤炭开采和瓦斯抽采相关技术参数进行系统研究,提出漳村煤矿煤与瓦斯共采技术优化理论,主要开展了如下几个方面的研究工作:通过现场瓦斯基础参数测试和工作面推进度测试,分析工作面回采速度与瓦斯涌出量之间的关系,研究高瓦斯工作面瓦斯抽采作业和煤炭开采作业之间互相影响机制。在此基础上,利用协同理论和系统优化理论将瓦斯抽采和煤炭开采两个系统统一成煤与瓦斯共采系统,建立以煤炭开采量和瓦斯抽采量为变量,以瓦斯抽采和采煤相互制约关系为约束条件,以共采系统最大经济效益为目标的煤与瓦斯共采技术优化模型,并利用作业成本法将煤与瓦斯共采生产活动划分若干个基本作业体系开展煤炭开采和瓦斯抽采成本分析,确定煤炭开采和瓦斯抽采两个系统的生产成本。计算得到漳村煤矿2601工作面采煤成本107.5元/吨,瓦斯抽采成本5.8元/m3。利用MATLAB软件编制优化模型求解程序,求解漳村煤矿2601工作面最优的推进速度、瓦斯预抽时间和预抽量等控制参数。通过优化分析得到最优推进速度3.5m/天,预抽时间540天,优化后的工作面日产量与原设计值基本相等,煤炭开采总量增加3660t,预抽时间增加180天,预抽瓦斯量增加44×104m3,优化后的共采实际利润比原利润多出647×104元,优化后的工作面回采率比原设计值高出0.15%,瓦斯抽采率降低了0.85%,瓦斯抽采总量降低104×104m3。
  通过建立的煤与瓦斯共采技术优化模型,明确采煤和瓦斯抽采成本,得到了优化工作面开采推进速度、瓦斯抽采时间和抽采量等控制参数合理量值的科学方法。有利于企业对采煤和瓦斯抽采作业的控制管理,保障安全的同时获取最优的经济效益,完善了我国高瓦斯矿井煤与瓦斯共采理论,对煤矿安全高效开采和资源高效回收具有借鉴价值。
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