我国采矿新技术发展现状.doc

采矿新技术New technology of mine采矿新技术课程结业论文论文题目： 我国采矿新技术发展现状 学 号： 200920103164 姓 名： # # 专 业： 矿井通风与安全 班 级： 0931 指导老师： # 2011-11-30我国采矿新技术发展现状XXX（河南工程学院 安全工程系 郑州 451191）摘要: 针对2l世纪发展战略一资源与环境问题，从煤矿安全高效开采的角度，阐述了我国煤矿开采新技术的发展现状。关键词: 采矿；新技术；发展Our country mining new technology development present situation Duan ru xing(1.Henan institute of technology ，department of safety engineering，451191,Zhengzhou China)Abstract：For 2 l century development strategy a resource and environmental problems, from the point of view of coal mine safety mining, this paper expounds the development of new technology, coal mining status quo.Key words：Mining engineering; New technology; development1引言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。我国长壁采煤方法已趋成熟,放顶煤采煤的应用在不断扩展,应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高,急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间,主要方向是改善作业条件,提高单产和机械化水平。跨入2l世纪，以信息技术、生物工程、材料科学等为代表的高新技术成为科技发展的主要方向。同时，资源与环境问题成为一个全球性的战略问题。煤矿开采作为一个老的工业，如何适应2l世纪科学技术的发展，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。目前，我国机械化采煤量已超过66.3l%其中，综采超过38.40%，随着采煤机械化、自动化程度的提高及新的采煤方法的采用，已经，出现了一批高产高效矿井，形成了一矿一面的格局。国有重点煤矿的全员效率显著提高，目前已出现年产400万t的综采面。但是，总体而言，我国综采面的平均效率仍不高，这与没有可靠的地质保障系统有很大关系。长期以来，国内在煤矿建设以前缺乏系统的工程地质条件评价，不能满足综采所要求的高精度的地质资料：如煤厚变化、顶底板地质条件、小的断层、境保护问题。陷落柱及其它地质异常问题，造成工作面布置的主观性，使我国综采工作面设备总体使用效率低，综采面开机率仅为309:5左右。因此，利用现有的高新技术成果，研究精确地质构造探测的新理论、新方法，研制新的探测仪器，是保证综采发挥最大潜能的前提条件。技术正是煤矿核心技术，本文从开采技术角度探讨高新技术的应用及煤矿开采的环境保护问题。2 发展现状2.1 采煤方法和工艺（1）开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术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。（2）开发钱埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下技术难题：硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层定向水力压裂、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。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，包括高压煤体能随采随冒，提高其回收率。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。两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。555m宽煤巷锚杆支护技术，通过宽煤巷锚杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机的应用，促进工作面的高产高效。（3）缓倾斜薄煤层长壁开采。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。（4）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采。应进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，缩小其与中厚煤层深高3m左右)高产高效指标的差距。（5）各种综采高产高效综采设备保障系统。要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架一围岩”系统、采运设备进行监控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架一围岩”系统控制，进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统；乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断；采煤机在线与离线相结合的“油一磨屑”监测和温度、电信号的监测；带式输送机、刮板输送机全面状态监控。2.2 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。2.3 “三下”采煤技术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：研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术；研究近水体开采的开采设计、工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤矿城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。2.4 优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术改进完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化为目标，研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。2.5 采场围岩控制技术(1) 进一步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的安全、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(解析法)、现代数学力学(统计分析预测、数值法)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。(2) 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、深孔预裂爆破处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，因而需进一步研究开发新技术、新工艺、新材料来解决这些问题。(3) 放顶煤开采岩层和支架一围岩相互作用机理。研究放顶煤开采力学模型、围岩应力、顶煤破碎机理、支架一顶煤一直接顶一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。(4) 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。(5) 冲击地压的预测和防治。通过计算机模拟研究冲击性矿压显现发生的机理；进一步完善冲击矿压显现监测系统，发展遥控测量和预报技术，完善冲击矿压综合防治措施的优化选择专家系统。(6) 研究开发新型的支护设备。研究硬煤层、硬顶板放顶煤液压支架，完善液压支架性能和快速移架系统，开发耐炮崩、轻型化单体液压支柱和厚煤层巷道锚索和可伸缩锚杆。2.6 煤炭地下气化技术煤炭地下气化技术是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热化学作用而产生可燃气体的过程。煤炭地下气化技术属于一种特殊的采煤方法，它属国际首创。煤炭地下气化技术具有投资少、工期短、见效快、用人少、效率高、成本低、效益好等优点，尤其适合我国煤矿地质条件复杂、劣质煤比例高、“三下”压煤严重的具体国情，具有广阔的推广应用前景。应继续研究完善“长通道、大断面、两阶段”和“矿井式气化”两种典型煤炭地下气化工艺，进行较大规模的地下气化试验研究，摸索实现“两个控制、三个稳定”的技术途径，并实现连续、稳定生产探索应用的途径。2.7 现代化开采技术的地质保障系统(1) 推广三维地震勘探的技术成果，进一步深入研究，获得高精度探测地质构造的技术，形成一套综合研究岩性、裂隙及含水层等问题的资料综合处理系统，为选择综采采区奠定基础。(2) 开展探测理论的基础研究，结合煤矿开采技术中的上覆岩层动态变化特点及规律，运用新兴的边缘学科的新理论、新方法，研究顶板冒落、瓦斯突出、冲击地压等煤矿灾害现象的发生机理，并找出可定量化探测、预报这些现象的新方法，如声、光、电、超声波、化学元素等方法与这些现象的相关关系，从而使矿方能有效地采取相应措施。(3) 运用新的电子计算机技术、新材料技术，研制适合于井下使用的探测仪器，精确实时探测煤厚、夹矸厚、层位和工作面较大范围内的不同方位、落差的小断层、陷落柱等。2.8 采煤工艺的高新技术应用回采工作面是煤矿生产的核心，采用新技术、新设备对传统的开采方法、工艺形式的改造，是煤矿实现高产、高效、安全的关键。近年来，我国在厚煤层中采用了放顶煤采煤法、大采高采煤法等先进的采煤方法，取得了较好的效果，但也有不少教训。运用新技术对采煤工艺的改造，体现在以下几个主要方面：(1) 继续消化和吸收国外的先进采煤设备的技术，在采煤机、刮板输送机的大功率、高可靠性、智能控制等方面开展深入研究，对采煤机滚筒的煤炭分界面的自动识别技术、液压支架的电液控制技术及三机的自动控制技术深入研究并投入工业运行。以上技术的发展，最终为实现无人采煤工作面打下基础，从而极大地提高煤矿效率。(2) 研究放顶煤开采技术中的难点问题，使其成为真正的高产、高效、高回收率、高安全的开采方法。目前对于放顶煤条件下顶煤的破碎规律，破碎后顶煤与顶板相互作用的移动规律的认识仍不是特别清楚，从而导致支架架型的设计、回采工艺的选择不合理、放煤率不高。所以，首先要开展进一步的基础理论研究，在此基础上，运用新技术研制新型的放煤支架，完善探测顶煤放出率的相关技术，提高回收率。另外，对于高瓦斯矿井、坚硬顶煤及顶板矿井的放顶煤实践需进一步探讨，合理地确定放顶煤的运用条件，以及提高顶煤回收率的其它辅助方法。(3) 在煤层条件适宜的条件下使用大采高的开采技术。大采高开采技术一般指厚度大于3.8rn的一次采全高综采技术，目前，我国最高已采到5rn，大采高开采技术的高产、高效、高回收率正受到越来越多的关注。采用大采高开采技术，由于设备大型化，支架高度大，因而使用新技术对大采高工作面的监测监控显得尤为必要，否则，也不能充分发挥其潜力。2.9 基于环保问题的采矿技术发展资源与环境问题是一个全球性的战略问题。世界自然保护同盟、联合国开发署和世界野生生物基金会共同提出了保护地球一可持续发展战略。我国制定的中国21世纪议程把资源与环境问题提到了前所未有的战略高度。煤炭资源的开发也同样造成了较大的环境污染，破坏了人类生存的自然环境，我国大规模的煤炭开展也证明了这一点。煤炭开采过程对环境的破坏是多方面的：水资源的污染与破坏、土地的破坏，排放出的瓦斯造成的温室效应，再加之煤炭利用中产生的二氧化碳对大气的破坏等都严重限制了煤炭工业的发展。事实上，正是出于对环境保护要求的考虑，人们越来越多地放弃作为燃料的煤炭，去寻求高效、洁净的绿色能源。在这种大的环境保护前提下，煤炭的开采技术必须放弃原来的那种粗放型开采模式，而应充分考虑环保要求，采用既能提高资源回收率，又不破坏自然生态环境的开采方法，走煤炭可持续发展的道路。(1) 深入研究长壁采煤法对岩层及地表的破坏规律，特别是对水资源的破坏规律。在这方面的研究，以前主要着眼于煤矿的安全问题，而现在应主