矿井设计的发展趋势论.doc

河南工程学院考查课专业论文矿井设计的发展趋势学生姓名： 王乐 学 院： 安全工程学院 专业班级： 采矿工程1142班 专业课程： 矿井设计 任课教师： 郭军杰 2014 年 6月 1日摘要；煤矿在我国的作用不可小觑，当今科技经济发展的新形势下，煤矿开采技术也必须立足于开采技术的前沿。本文主要分析了我国煤矿开采的技术现状，跟踪开采产业的科技脚步，让未来的发展趋势越来越好。 关键词；煤矿；开采技术；现状；发展趋势 一、引言 我国是能源大国，当然煤炭的资源十分丰富，产量和储量都居于世界前列，我国多地都有煤炭产地，截至1983年底，我国已探明的储量为7400多亿吨，其中可采储量达1600多亿吨。煤炭作为工业动力燃料，常用于发电、交通运输、冶金等方面；同时，它还是非常重要的民用生活燃料，我国农民占大多数，大部分的农民仍然把煤炭当做重要的生活燃料；另外，煤炭也是重要的化工原料，通过焦化、蒸馏等处理后，可以得到很多重要的化工原料及其衍生物，比如煤气、煤焦油、氮肥、农药、塑料、合成纤维等上百种产品，有些煤层含有镓、锗、铀等稀有或放射性元素，可供综合利用。可见合理地开发利用煤炭资源是十分重要的。当然，事物都有两面性，煤炭的发热量不如石油高，并且运输不方便，并且煤炭在开采的和燃烧的过程中，容易造成环境污染。 我国的煤矿开采是一个传统工业，高科技的含量比较低。但现如今科学技术的快速发展，让我们懂得科学技术是第一生产力，可以有效的避免在煤矿开采中遇到的灾难。煤矿开采的技术和方法对于煤矿生产设备能力的发挥、生产成本和经济效益都有非常重要的作用，好的开采技术可以大大节省人力、劳力和财力，让利润成倍增长，有事半功倍的作用。 二、我国煤矿开采技术的现状 在我国，煤矿包括三种：乡镇煤矿、地方国有煤矿、国有重点煤矿，但我国的煤矿开采技术并不高，这些煤矿的生产技术水平仍然处于综合开采的水平，半机械半自动的综合采煤仍然是主流，因此为提高我国煤矿生产的销量，必须走高科技的集约化道路。 充填式控顶方法，在国内外都得到了广泛的应用和发展，这种方法对于开采煤矿后的地标环境的保护十分有利，也可以最大程度的减少开采时所造成的工作面灾害，但这种方法成本高、工艺复杂，因此没有得到广泛的使用。 煤柱式控制顶板法，广泛应用在坚硬顶板和坚硬煤层的情况下。而在我国北方中小煤矿中，通常使用房柱型、刀柱形、巷柱式的开采。这种方法简单易操作，成本不高，但煤矿的开采效率不高，不能实现综合机械化的开采，并且当开采空间和面积不断增大时，煤柱在大面积顶板压力下，强度不断降低，支撑能力也开始下降，就会出现严重的灾害，更有可能由瓦斯爆炸引起的矿难，造成人财损失。相对于几年以前，煤矿巷道的几何尺寸全方面的增大。其最主要原因就在于矿井设备的升级，随着科技进步，煤矿生产日趋集约化，煤矿设备等级日益提高，体积增大，其要求的空间（包括运转空间、检修空间、散热需求等）也相应增大，尤其在设备较多的巷道、硐室体现的尤为明显，这就要求有更大断面的巷道为其服务。也有的巷道，为保证巷道断面在受软岩条件影响变形减小的情况下，能够继续有效服务，人为的在设计中留下一定的收缩空间，以达到延长服务时间、减少翻修次数的目的。下面以大平煤矿综放工作面回采巷道为例进行对比我国的深矿井开采指埋藏在距离地表深度800m到1200m之间的煤层勘探。这些煤层有自身的五大特点：原岩应力大、岩体塑性大、矿山压力剧烈、地温高和矿井瓦斯大。因此对于煤层开采的矿压控制、围岩控制、瓦斯和热害治理、冲击地压防治以及巷道布置、深井通风等技术要求非常严格。基于上述因素的考虑，深矿井开采过程中采用深矿井开采热害治理技术、深矿井巷道快速掘进和支护技术、深矿井冲击地压防治技术、深矿井系统监测控制技术、深矿井高效开采配套技术等，来达到理想的开采效果。“三下一上”矿井采煤技术所谓“三下一上”矿井采煤技术就是指在铁路下、建筑物下、水体下和承压水体上开采煤炭，且不破坏原本地貌的技术。我国“三下一上”采煤技术起始于50年代后期，之后发展迅猛。目前我国主要矿区，如开滦、抚顺、淄博等都采用了大量的“三下一上”矿井采煤技术，极大地提高了煤炭的开采量。建筑物下开采是指那些不适合搬迁的城镇、工厂、居民区、村庄等所压煤层的开采，并且做到井筒矿柱的回收，达到即开采出煤炭，又保护好地面建筑物的目的。铁路下开采指铁路干线与支线下所压煤层的开采，同时采用留下矿柱的方法来保护铁路。水体下开采包括地面水体下和地下水体下的开采。水体下开采的实质是如何确定防水和防砂矿柱的高度，此上限到地面的垂高，就是安全开采深度。承压水体上开采指可采煤层以下的承压水体上的煤层开采。如今可通过计算机的建模分析，来寻找开采岩层运动和地表沉陷的规律；预测满足地表、建筑物和地下水保护所需要的精确开采系统和运行参数；研究水体下开采设计、工艺参数和智能装备，发展煤矿水源保护开采技术、煤矿充填减沉开采技术、煤炭瓦斯综合共采技术等沉降控制理论和关键技术，最终达到产煤总量、经济效益、环境保护和人员安全都兼顾的良好效果。浅埋煤、硬顶板、硬煤层开采技术浅埋煤、硬顶板、硬煤层开采技术是一项集成综合技术，它的作用是以简易操作、高效可靠为目的，来提高采煤机械化智能化水平，最终一次作业增加单位面积的煤炭产量。此项集成综合技术包含以下六个方面：(1)硬顶板控制技术，用于控制埋深浅、地压小的硬厚顶板；(2)硬厚顶煤控制技术，用于开发埋深浅、支撑压力小硬质顶煤；(3)顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术，用于破碎顶煤和控制顶板；(4)缓倾斜薄煤层长壁开采技术，用于开发体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤及刨煤机、刨煤机综采的液压支架；(5)缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采技术，用于加强完善支架结构及强度，提高支架的可靠性；(6)高产高效综采设备保障技术，用于监控支架/围岩系统和采运设备，完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统，监测诊断乳化液泵站及液压系统的运行状态，监测油/磨屑、温度、电信号、带式输送机和刮板输送机随着科学技术的不断发展，我国也在传统的煤矿开采技术上得到了新突破和重大进展。各个部门的共同努力和作用，使得我国的煤炭产量得到连续几年位居世界首位的佳绩。 三、我国煤矿开采技术的发展趋势 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，我国煤矿开采技术的发展趋势也要顺应国际变化，追赶世界潮流。未来一段时间，我国的煤矿开采的大趋势有深矿井开采技术、“三下”采煤技术、优化巷道的布置，从而减少矸石排放的煤矿开采技术。 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；“三下”采煤技术，需要提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层运动和地表沉陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理论和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统；减少矸石排放就需要完善现有的煤矿开采方式，在不危害环境的条件下，来实现煤矿开采效益的最大化。 我国的煤矿生产应该逐渐淘汰落后的生产设备，引进新型的采煤设备，向集成化、信息化、科技化、自动化的方向发展。同时还要研究煤炭地下气化的研究，这是一种新型的绿色开采工艺，有很高的利用价值。煤炭地下气化是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程，集建井、采煤、气化工艺为一体的多学科开发洁净能源与化工原料的新技术，其实质是只提取煤中含能组分，变物理采煤为化学采煤，因而具有安全性好、投资少、效率高、污染少等优点，被誉为第二代采煤方法。对现代煤矿通风系统进行优化，新时期的中国的现代煤矿的通风系统不仅要结合平时日常中的通风工作的宝贵经验，还要实现“一通三防”，并且加强各方面通风工作的认识和管理从而形成一套完整的理论结合实际的通风系统。支护技术是巷道设计的重要组成部分。使用恰当的支护技术可以保障安全、减少成本、提高巷道的使用年限。大平煤矿是典型的软岩巷道矿井，在多年与软岩的斗争中，先后试验和实施了多种支护技术。巷道支护手段从建矿初的锚网喷、锚网支喷两种，发展到现在的多种支护手段因地制宜的实施。例如：目前生产的N1S2段综放工作面回顺，一条巷道使用了锚网支喷、双圆棚注喷、锚杆锚索联合支护等多种支护手段，支护取得了良好的效果，并通过数据整理和方案对比，总结软岩支护经验，以便将来更为合理的运用不同支护形式，取得更好的支护效果。 随着煤炭行业的技术水平日益提高，各种新设备、新技术陆续引进到矿井生产中，为满足这些设备的使用需求，旧有巷道有的要进行翻修，而新建巷道，在设计之初就要充分考虑新设备的应用需求，并做好安排。例如，大平煤矿即将开拓的南一采区，对各种可能应用的新设备在开拓巷道的设计过程中就进行全盘考虑：适当减小巷道坡度、增大曲线巷道的半径，满足井下胶轮车的运行需求；每条巷道都考虑无极绳绞车的设置问题等。 通过对巷道可利用空间、巷道坡度、曲线巷道半径、通风条件等各个方面的总体考虑，保证新建巷道对于各种新设备的适应性和即用性。 除此之外，在煤炭的开采过程当中，必须时刻注重与生态环境的和谐发展。环境问题是很多国家都会遇到的问题，如果解决不好，宝贵的煤炭资源就不能可持续发展，还会严重的污染环境，地质生态环境等问题，实现煤炭资源的可持续发展。 四、结束语