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【摘 要】笔者通过对我国煤矿，井工开采技术现状的分析,探讨发展的对策及加快推进煤炭科学采煤技术进步措施,促进煤炭工业走向新型工业化道路, 实现煤炭工业持续健康发展。促使我国煤矿井工开采技术也不断提高。
【关键词】煤矿;井工开采;技术探讨
煤炭是我国的主体能源, 煤炭工业是我国重要的基础产业。目前煤炭在我国一次能源消费构成中占70%以上, 预计到2050年约占50%左右。
1.煤矿井工开采技术现状
1．1 采煤方法与工艺
采煤方法与工艺的不断完善是采矿发展的主题, 采煤工艺的发展带动了煤炭开采各环节的变革。由于长壁开采是一种最新经济的井工采煤方法,目前壁式采煤法在全球井工开采中普遍应用, 占据了核心地位。
长壁采煤工艺中, 针对缓倾斜、倾斜煤层, 目前采用的采煤方法与工艺有缓倾斜薄及中厚煤层单一长壁综采、缓倾斜厚煤层倾斜分层长壁综采、缓倾斜厚煤层一次采全高长壁综采、缓倾斜厚煤层放顶煤长壁综采等。
我国是世界上应用水平采煤最早国家之一, 产量占世界前列, 在倾角10°以上、煤层中厚以上,顶底板稳定的低瓦斯矿井有较好的应用前景, 特别是煤层厚度、倾角变化较大的不规则煤层中应用更能发挥其能力。
1．2 技术装备状况
煤炭工业技术装备总体趋势是根据煤炭开采条件, 以高产高效、减人增效、安全可靠为目的, 向大型化、集约化、自动控制、无人工作面发展。
液压支架多采用大采高强力两柱掩护式支架,工作阻力达6000kN 以上,最高达9800kN。工作面刮板输送机要求大运量、长运距、大功率、长寿命、高可靠性, 几乎所有的刮板机都使用双中链, 刮板机功率达1790kW,小时输送能力可达2500t以上。
在电压方面, 许多工作面使用高电压(3300V或4160V)。
可伸缩式胶带输送机要求长距离、大运量、大功率, 以保证大煤流的运输畅通, 有的工作面可以伸缩带式输送机的铺设长度已达5000m , 运输能力为2000～3000t/h,带速达5m/s,装机总功率1125kW。
桥式转载机输送能力达2500t/h,长度27m,电机功率315kW。
综采工作面主要设备均实现机电一体化, 具有自诊断功能和通讯功能, 为工作面生产自动化, 提高系统的开机率, 保障系统的安全可靠运行及全矿井的自动控制及信息化管理奠定了基础。
综采工作面应用辅巷多通道快速搬家技术, 从旧工作面采通,挂网,重型综采设备的回撤、搬迁、到新工作面的设备安装调试并达到试生产条件最快仅需7d 时间,真正实现了快速、安全、优质、高效。
无人工作面。我国引进德国采矿技术公司(DB T) 全自动化刨煤机综采系统(刨煤机、输送机及计算机远程控制技术) , 其余配套设备均由国内各生产厂家协助制造。可适应35°以下薄及中厚煤层, 工作面经济长度210m以上,生产能力900t/h,电机功率630kW,目前正在国内铁法煤业(集团) 公司等矿山应用。
螺旋钻机无人采煤技术在我国也较为成熟, 在薄煤层开采中的发展前景十分广阔。目前一种新型三钻螺旋钻式采煤机已在我国研制成功。 该机的一次采宽为119m,采深可达85m。适用于煤层厚度为015m～019m,煤层倾角-15°～+15°,煤层走向倾角小于8°的各种硬度的薄煤层, 其日产量可达250～350t。
1.3采场围岩控制技术
国内大型煤矿采场多采用重型液压支架支护,巷道支护则以锚杆支护为主。中、小型煤矿回采面多采用单体液压支柱、金属支柱支护, 巷道支护多以锚杆为主, 砌碹、金属支架为辅。
针对坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、大采高、大采深采场等不同条件的支护技术和材料也将不断推出。耐炮崩、轻型化单体液压支柱和厚煤层巷道锚索和可伸缩锚杆将陆续生产。监测仪表趋于直观、轻便、小型化。
1.4其它采煤技术现状
“三下”采煤。随着资源利用政策的变化, 适于“三下”采煤的设计、工艺和装备进一步改进。目前一种新型泡沫轻便充填材料已经应用于煤矿,使“三下”采煤更加经济可靠。
2.煤矿井工开采技术存在的问题
采煤技术水平仍然较低, 技术装备较差, 煤机制造技术落后。
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,中、小型矿井落煤方式还以炮采为主, 工作面走向长度过短。
在采煤机械化系统, 运输系统、采场围岩控制系统、巷道准备系统和辅助运输系统技术装备较差, 功率及生产能力较小, 机械化程度和工效普遍不高。
引进消化国外先进设备方面不够。在井下自救系统, 避灾系统、个人防护装备水平仍然很低, 对瓦斯等重大灾害预测预报的仪器、仪表还不能完全达到要求, 对安全事故的防治技术及装备不能充分有效防治灾害或最大限度减轻灾害。
煤矿重大科技攻关课题难以实现, 重大安全技术问题难以解决。
目前我国煤矿在“一通三防”, 防治水、矿井深部地压、冲击地压、高温害和支护等方面存在许多技术难题, 严重威胁着煤矿安全生产, 这些涉及行业技术发展共性基础性和前瞻性的重大科技工作课题, 国家支持范围和力度与过去相比大大减少。
重点煤炭企业下放后, 受单个企业和科研院所经济实力限制, 难以开展技术攻关。煤炭地下气化技术和煤炭地下浆化(液化) 技术受经济成本等因素影响未能有效推广应用。煤炭专业技术人才面临青黄不接的状况。
3.煤矿井工开采技术发展
加快实施“科技兴煤”战略。建立科技攻关资金渠道, 争取每年从科技部或国家发展改革委安全技术改造专项资金中列支一部分, 作为引导资金,在国家煤矿安全监察局的领导下, 组织煤炭企业,科研机构、大专院校和有关单位开展开采技术、安全领域基础性技术研究和科技攻关。
加强煤矿专业技术人才队伍建设。国家应通过建立煤炭教育基金, 实施财政补贴及减免相关专业学费等措施, 扩大大专院校相关专业招生规模, 增加生源供给。
4.结语
运用现代高新技术改造传统的煤炭开采技术。高产高效矿井应朝着矿井大型化, 提升、运输、采煤、瓦斯监测自动化, 固体污染物排放无害化, 洁净开采、绿色开采等方向发展。实践证明, 短期内不可能出现新原理的采煤方法。因此, 发展现代化采煤工艺是重点发展方向。在研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和监控生产系统, 提高单产和机械化水平。同时, 要研究开发多层次、多样化的采煤工艺, 提高急倾斜、不稳定地质构造复杂等难采煤层的单产和机械化水平。研究完善现有装备, 提高其生产能力, 增强配套性、可靠性、提高使用寿命。采煤机向大型化、多电机大容量化、整机结构模块化、机电一体化和可靠性自动控制发展; 液压支架以支撑掩护式为主, 架体宽长、调高范围大、功能齐全、工作阻力大, 电液控制; 工作面和矿井运输设备强力、配套, 实现连续化。大力推行无人工作面开采技术,进一步研究低成本、高适应性的煤炭地下气化、浆化(液化) 技术。
【参考文献】
［１］江理全.地下采煤法的现状及发展趋势[J ].矿山压力与顶．板管理, 2003,专利．
［２］李全生.我国煤矿开采技术发展的方向探讨[J ].中国煤炭,2003，(5).
【关键词】煤矿;井工开采;技术探讨
煤炭是我国的主体能源, 煤炭工业是我国重要的基础产业。目前煤炭在我国一次能源消费构成中占70%以上, 预计到2050年约占50%左右。
1.煤矿井工开采技术现状
1．1 采煤方法与工艺
采煤方法与工艺的不断完善是采矿发展的主题, 采煤工艺的发展带动了煤炭开采各环节的变革。由于长壁开采是一种最新经济的井工采煤方法,目前壁式采煤法在全球井工开采中普遍应用, 占据了核心地位。
长壁采煤工艺中, 针对缓倾斜、倾斜煤层, 目前采用的采煤方法与工艺有缓倾斜薄及中厚煤层单一长壁综采、缓倾斜厚煤层倾斜分层长壁综采、缓倾斜厚煤层一次采全高长壁综采、缓倾斜厚煤层放顶煤长壁综采等。
我国是世界上应用水平采煤最早国家之一, 产量占世界前列, 在倾角10°以上、煤层中厚以上,顶底板稳定的低瓦斯矿井有较好的应用前景, 特别是煤层厚度、倾角变化较大的不规则煤层中应用更能发挥其能力。
1．2 技术装备状况
煤炭工业技术装备总体趋势是根据煤炭开采条件, 以高产高效、减人增效、安全可靠为目的, 向大型化、集约化、自动控制、无人工作面发展。
液压支架多采用大采高强力两柱掩护式支架,工作阻力达6000kN 以上,最高达9800kN。工作面刮板输送机要求大运量、长运距、大功率、长寿命、高可靠性, 几乎所有的刮板机都使用双中链, 刮板机功率达1790kW,小时输送能力可达2500t以上。
在电压方面, 许多工作面使用高电压(3300V或4160V)。
可伸缩式胶带输送机要求长距离、大运量、大功率, 以保证大煤流的运输畅通, 有的工作面可以伸缩带式输送机的铺设长度已达5000m , 运输能力为2000～3000t/h,带速达5m/s,装机总功率1125kW。
桥式转载机输送能力达2500t/h,长度27m,电机功率315kW。
综采工作面主要设备均实现机电一体化, 具有自诊断功能和通讯功能, 为工作面生产自动化, 提高系统的开机率, 保障系统的安全可靠运行及全矿井的自动控制及信息化管理奠定了基础。
综采工作面应用辅巷多通道快速搬家技术, 从旧工作面采通,挂网,重型综采设备的回撤、搬迁、到新工作面的设备安装调试并达到试生产条件最快仅需7d 时间,真正实现了快速、安全、优质、高效。
无人工作面。我国引进德国采矿技术公司(DB T) 全自动化刨煤机综采系统(刨煤机、输送机及计算机远程控制技术) , 其余配套设备均由国内各生产厂家协助制造。可适应35°以下薄及中厚煤层, 工作面经济长度210m以上,生产能力900t/h,电机功率630kW,目前正在国内铁法煤业(集团) 公司等矿山应用。
螺旋钻机无人采煤技术在我国也较为成熟, 在薄煤层开采中的发展前景十分广阔。目前一种新型三钻螺旋钻式采煤机已在我国研制成功。 该机的一次采宽为119m,采深可达85m。适用于煤层厚度为015m～019m,煤层倾角-15°～+15°,煤层走向倾角小于8°的各种硬度的薄煤层, 其日产量可达250～350t。
1.3采场围岩控制技术
国内大型煤矿采场多采用重型液压支架支护,巷道支护则以锚杆支护为主。中、小型煤矿回采面多采用单体液压支柱、金属支柱支护, 巷道支护多以锚杆为主, 砌碹、金属支架为辅。
针对坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、大采高、大采深采场等不同条件的支护技术和材料也将不断推出。耐炮崩、轻型化单体液压支柱和厚煤层巷道锚索和可伸缩锚杆将陆续生产。监测仪表趋于直观、轻便、小型化。
1.4其它采煤技术现状
“三下”采煤。随着资源利用政策的变化, 适于“三下”采煤的设计、工艺和装备进一步改进。目前一种新型泡沫轻便充填材料已经应用于煤矿,使“三下”采煤更加经济可靠。
2.煤矿井工开采技术存在的问题
采煤技术水平仍然较低, 技术装备较差, 煤机制造技术落后。
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,中、小型矿井落煤方式还以炮采为主, 工作面走向长度过短。
在采煤机械化系统, 运输系统、采场围岩控制系统、巷道准备系统和辅助运输系统技术装备较差, 功率及生产能力较小, 机械化程度和工效普遍不高。
引进消化国外先进设备方面不够。在井下自救系统, 避灾系统、个人防护装备水平仍然很低, 对瓦斯等重大灾害预测预报的仪器、仪表还不能完全达到要求, 对安全事故的防治技术及装备不能充分有效防治灾害或最大限度减轻灾害。
煤矿重大科技攻关课题难以实现, 重大安全技术问题难以解决。
目前我国煤矿在“一通三防”, 防治水、矿井深部地压、冲击地压、高温害和支护等方面存在许多技术难题, 严重威胁着煤矿安全生产, 这些涉及行业技术发展共性基础性和前瞻性的重大科技工作课题, 国家支持范围和力度与过去相比大大减少。
重点煤炭企业下放后, 受单个企业和科研院所经济实力限制, 难以开展技术攻关。煤炭地下气化技术和煤炭地下浆化(液化) 技术受经济成本等因素影响未能有效推广应用。煤炭专业技术人才面临青黄不接的状况。
3.煤矿井工开采技术发展
加快实施“科技兴煤”战略。建立科技攻关资金渠道, 争取每年从科技部或国家发展改革委安全技术改造专项资金中列支一部分, 作为引导资金,在国家煤矿安全监察局的领导下, 组织煤炭企业,科研机构、大专院校和有关单位开展开采技术、安全领域基础性技术研究和科技攻关。
加强煤矿专业技术人才队伍建设。国家应通过建立煤炭教育基金, 实施财政补贴及减免相关专业学费等措施, 扩大大专院校相关专业招生规模, 增加生源供给。
4.结语
运用现代高新技术改造传统的煤炭开采技术。高产高效矿井应朝着矿井大型化, 提升、运输、采煤、瓦斯监测自动化, 固体污染物排放无害化, 洁净开采、绿色开采等方向发展。实践证明, 短期内不可能出现新原理的采煤方法。因此, 发展现代化采煤工艺是重点发展方向。在研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和监控生产系统, 提高单产和机械化水平。同时, 要研究开发多层次、多样化的采煤工艺, 提高急倾斜、不稳定地质构造复杂等难采煤层的单产和机械化水平。研究完善现有装备, 提高其生产能力, 增强配套性、可靠性、提高使用寿命。采煤机向大型化、多电机大容量化、整机结构模块化、机电一体化和可靠性自动控制发展; 液压支架以支撑掩护式为主, 架体宽长、调高范围大、功能齐全、工作阻力大, 电液控制; 工作面和矿井运输设备强力、配套, 实现连续化。大力推行无人工作面开采技术,进一步研究低成本、高适应性的煤炭地下气化、浆化(液化) 技术。
【参考文献】
［１］江理全.地下采煤法的现状及发展趋势[J ].矿山压力与顶．板管理, 2003,专利．
［２］李全生.我国煤矿开采技术发展的方向探讨[J ].中国煤炭,2003，(5).