薄煤层开采技术（精选12篇）
薄煤层开采技术 篇1
一、我国发展薄煤层开采的重要性
从目前我国薄煤层的开采状况来看, 我国薄煤层的开采劳动强度大, 安全系数低, 工作效率低。从我国现有的煤层储煤量来看, 薄煤层的储量占我国煤层总储量的20%。但是薄煤层的采出量却仅占到全国煤炭开采总量的10%左右。薄煤层巨大的储存量和低下的生产量之间严重的比例失调, 造成了我国能源发展的一部分缺陷, 使我国的资源没有得到有效合理的开发与利用。这样薄煤层的开采存在着巨大的发展空间。
根据国外能源公司的预测, 依照我国现阶段的煤炭生产量和社会对煤炭的消耗量, 我国的煤炭资源只能维持38年, 即使我国的煤炭需求量在未来增速放一半, 在21年后我国也将出现煤荒的状况, 此后我国的煤炭将面临枯竭。国内外各类专家对我国煤炭储量什么时候枯竭的预测, 对我国来说将原则面临一项非常严峻的能源危机。因为目前我国70%的能源都是依赖煤炭的, 煤炭是我国社会经济的巨大依赖支柱, 无论生产生活都离不开煤炭资源。而在之前的煤炭开采中, 我国的煤炭基本都是开采中厚层的煤层, 所以, 面对我国日益枯竭的煤炭资源和社会经济发展对煤炭日益增大的需求之间的矛盾时, 薄煤层的开采就成为解决这一矛盾的重要途径。现阶段我国应当也必须开发开采之前认为不重要不值得开采的薄煤层, 来弥补煤炭资源的不足。开采薄煤层还缓解我国煤炭储存量的缺陷已成为解决我国资源问题的重要、有效措施。
二、我国薄煤层开采技术的发展过程
我国的煤炭开采经历了以下几个发展阶段:20世纪50年代, 我国薄煤层的开采主要采用炮采的技术;60年代开始, 我国开始使用深截煤机掏槽, 爆破落煤的方法;到了70年代, 薄煤层的开采技术得到较大发展, 分别研制出很多开采机械, 例如不同类型的刨煤机, 包括钢丝绳牵引刨煤机、全液压驱动刨煤机和刮斗刨煤机等;1974年, 我国研制成功BM-100型薄煤层滚筒采煤机使薄煤层的开采效率迅速提高;90年代, 天府矿务局和徐州矿务局, 分别从俄罗斯和乌克兰引进了螺旋钻采煤机, 在国外先进机械的帮助下我国薄煤层的开采技术上了一个新的阶段;2003年, 新汶矿业集团也引进了三钻头的螺旋钻采煤机, 用于薄与极薄煤层的开采, 使一些用传统采煤工艺不能开采的薄煤层、极薄煤层得到有效开采利用。
三、炮采工艺技术在生产中的应用
我国薄煤层的储煤量非常丰富, 薄煤层的工业储量和可采储量均占重要的比重。做好薄煤层的开采工作对于我国能源开发和利用具有极其重要的意义。
在实际的开采过程中, 地址环境影响作业环境, 工作空间和环境的限制, 往往限制开采做工作的开展, 薄煤层开采历来都比较难的环节, 一直都是煤炭开采中的最弱一环。煤炭开采设备的效率、安装、检修和操作也都受到了技术上的限制。除此之外, 薄煤层的生产能力低, 开采成本高, 材料的消耗率高也限制了薄煤层开采技术的发展。本地区地质构造复杂限制了一些先进的采煤工艺技术, 炮采对各种复杂地质条件具有较高的适应性, 一直以来都是采用炮采的工艺技术并以木棚支护作为支护方式开采薄煤层。
1首先要创造良好的爆破自由面
南方的开采环境一般决定了开采的难度, 薄煤层的工作空间非常狭小, 爆破的自由面也就相对狭小, 这样对爆破效果的好坏有着重大的影响, 因此选择条件适合良好的爆破自由面对更好的完成爆破作业至关重要。
2其次要确定炮道的质量
同样开采的技术因素也是不容忽视的, 如果没有炮道就缩小了爆破的自由面, 这样不仅影响爆破效果, 更降低了炮眼的利用效率, 进而影响薄煤层的开采工作, 因此, 要合理规划炮道的长度。
3其中还要确定爆破的“第一眼”
爆破的“第一眼”为掏槽眼。它的作用是先将煤层中下部的局部煤体完全崩出来, 为其它炮眼正常爆破创造良好的自由面, 以达到预期的爆破效果、有利于正常的作业。
4最后要明确炮眼的位置
开采中选择炮眼的位置也是很重要的, 薄煤层炮采的工作面因为工作的空间十分狭小, 炮眼的定位难度就相对增加, 炮眼定位是否准确直接影响着爆破效果。根据不一样的煤层结构特征, 要利用不一样的煤层来进行顶眼的准确定位, 通过实践来确定爆破效果良好, 实现炮眼的高利用率。
四、木棚支护在炮采作业中的重要性
炮采工艺技术作为传统的矿井生产工艺, 在通过爆破进行采煤的作业中需要用到木棚支护的方法。随着开采中工作面的不断推进, 采空区上部顶板的暴露面积逐渐增加, 其承受的应力也越来越大, 一旦该应力高于顶板自身的强度, 就极有可能发生冒落事故, 轻则影响煤产品的质量和生产效率, 重则可能导致工作面摧毁和工作人员的伤亡, 并造成不可挽回的经济损失和社会影响。因此, 必须提高炮采工作面的木支护质量, 以理想的支护系统支持和加强围岩结构, 避免安全问题的发生。
五、薄煤层开采的安全管理
一是, 南方开采自然环境的制约, 致使作业空间狭小, 爆破后松散的煤基本上充填满整个作业空间, 不利于爆破安全管理。容易造成工作面通风困难, 当出现局部瓦斯积聚时则极易导致瓦斯爆炸, 所以, 工作中应当及时采取清通人行道, 确保正常的通风。
二是, 开采环境的制约造成作业空间狭小, 爆破时偶尔会出现缓爆现象, 不利于爆破安全, 工作中应当严格按有关规定施工, 出现拒爆, 等15分钟后再进行处理。
而且, 由于作业空间狭小, 不利于炮眼清眼, 就导致了负氧平衡 (炸药中的氧含量不足以将可燃元素完全氧化) , 产生了大量的有害气体, 不利于安全生产, 工作中严格按照工作流程施工, 认真地清眼、验眼非常重要。
三是, 加强顶板管理, 同时做好防治水和有害气体防治工作。
因此, 加大对薄煤层开采过程中的安全管理至关重要。不仅是对工作效率的保证更是对工作人员人身安全的保障。
六、结语
煤炭作为我国的重要能源, 随着我国社会经济和工业化、产业化的快速发展, 对煤炭的需求量也在逐渐增加。面对我国煤炭储量日益减少的现状, 对薄煤层的开采越来越受到行业和社会的普遍关注。由于薄煤层存在开采难度大、生产成本高也存在巨大的安全隐患, 对薄煤层开采过程中的开采的技术和安全管理技术的探讨已经成为众多煤炭科技工作者研究的重要课题。只有提高科学技术的利用率和加大对开采的安全管理才能保障我国能源的可持续发展和社会经济的日益进步。
薄煤层开采技术 篇2
在大斗沟煤业公司有这样一支队伍，他们常年活跃在最艰苦的低矮煤层中，始终坚守着心中的光明，1万吨、2万吨、3万吨，这不是简单枯燥的数字增加，在这背后是一次次艰难探索，一次次涅槃重生。他们就是历经两年逐渐成长起来的大斗沟煤业薄煤层开采队。
随着中厚煤层资源逐渐枯竭，大斗沟煤业公司薄煤层开与2010年底开始进行，煤层虽薄，但都是工业精粉，丢一点就少一点了，所以大家格外珍惜这些不可再生资源。薄煤层平均厚度80多公分，顶板支护高度只有1.2米，就算是不做任何事，单单在平地上跪一个小时，普通人也很难承受，更何况是在支柱移架、清煤攉煤的负重状态下，困难可想而知。薄煤层党支部一班人带领着员工们趴在低矮的工作面里，大家经常是猫着腰蹲在没靴的水中在支架的掩护下操作机组作业，这是采煤工们以前从未遇到的新情况，要过的第一关就是俗话说的“换骨头”，每天窝在支架下，出了井一展腰，骨头叭叭响，难受劲就别提了。就是这样的情况下全队员工都挺了过来。由于他们是该公司第一支薄煤层队伍，设备操作人员、检修人员均为第一次接触新装备，在机器设备的操作方面，工作环境的适应方面都和以前有很大不同。刚开始生产时，大家对机器都不熟悉，开机率低，机电事故频发，一个月下来产量屈指可数。再加上受地质条件的限制，采煤机组对开采条件要求十分苛刻，只要有高出地面6公分的石头
机组就不能顺利推进，加上工作面断层多，水患重，煤层储存起伏较大，开采难度很大，其次由于大同煤质较硬，采煤机机电事故频发，时常“罢工”，产量一直徘徊不前，效益不佳，随之出勤率下降，组织生产陷入恶性循环。
开机率就是产量，标准化就是效益。找到了问题的难结，全队员工一致达成“只有标准化做到位，安全和产量才能有保证”的共识，统一了思想。为了提高开机率，党支部带领全队员工想办法，出主意，超前组织备用配件，保证了机械的维护维修，缩短维修时间，降低故障率。同时加强培训强化管理入手，开展多种形式的职工技术培训工作，因地制宜，因人施教，一对一的提高职工操作技能，并把维护保养要点和关键操作要领打印成册，供职工学习提高。组织技术人员深入生产一线，手把手地进行操作培训和基本维修保养知识培训。推行全员军事化训练，开展“每日一题、每周一课、每月一考”活动，通过班前抽查、书面考试、现场问答等多种形式，不断强化员工的培训，普及业务知识，使全队员工的生产技术水品得到很大的提高。并结合工作面的特点，单体整齐，支护标准，狠抓巷道成型、顶板管理和支护质量，把“就近管理、班组管理、安全程序化管理”有机结合，深化岗位责任，坚持做到工作面“三直、两平、两畅通”，极大地提高标准化建设和设备完好率，消除重大机电事故和安全隐患，产量由最初的几千吨逐渐提高，最终于2010年10月首次突破10000吨。
投入产出不成比例，薄煤层开采队的员工怎么也高兴不起来。该队党支部一班人认真总结经验，决定还是从标准化建设和激励制度上下手改变现状。全队在落实打造“零事故现场、零事故环境”安全目标任务的同时，将质量标准化与工资挂钩，从劳动定额管理下手，把每刀煤的分值分解成三份，包括生产任务、标准化建设、安全（人身安全和设备事故），其中把标准化定为硬性指标固定，实行动态验收制度。其次实行每班交接日清制，坚决做到未解决的问题不留给下一班，实行复查手拉手交班制度。为了保证全年产量任务的顺利完成，全队90多名干部员工不惧艰险，顽强奋战，生产中开展了生产班组劳动竞赛活动，空间小，衣着笨重，他们脱了棉衣进工作面，就在这样的条件下，靠摸爬滚打，靠着这种精神，这支队伍创造了一个又一个薄煤层生产的全新纪录。2012年3月份突破20000吨，4月20日，日产割煤12刀共1480吨，创出建队以来日产最高水平，4月份原煤生产达到30140吨，创大斗沟煤业公司薄煤层月开采新纪录，为完成全年生产任务做出重要贡献，也为十八大的胜利召开送上大煤人的一份厚礼。
煤层气开采工艺技术 篇3
关键词 煤层气;开采工艺;排水采气;压裂 ECBM技术
1 前言
煤层气是煤层中所生成的以甲烷为主(甲烷含量一般为90％-99％)的天然气，也是人们常叫的瓦斯气。
我国煤层气总资源量约为36．8x10 2m3。由于我国的天然气缺口将长期存在，据预测，到2015年天然气产量加上天然气的进口量，与需求相比缺口达500x108m3，左右。煤层气是补充这个缺口的重要非常规气源。中国2008年煤层气产量50x108m3，纯煤层气产量5xl0 8m3。目前，纯煤层气开发生产能力约20x108m3，按"十一五"计划，2010年煤层气产量达到100x108m3，煤层气利用量80xl0 8m3，2020年产量达到400xl0 8m3。2009年4月，中国政府又确定新的目标，大力发展安全、环保的煤层气作为煤的替代品。
2 煤层气开采工艺技术
当前，在全世界的煤层气工业界，已大量采用的成熟开发方式是压力衰竭法。即利用不同方法使煤层中的气体压力降低，随着气体压力的降低，煤层气由吸附态经过解吸变为游离态。游离态煤层气通过各种裂隙(缝)流人煤层气井，直至煤层中气体压力很低。压力衰竭法包括地面垂直井、采动区井(GOBWELL)、煤矿井下水平井等开采方式。这3种方式在我国都不同程度地被采用。由于技术进步，现已出现了注气(N2、CO2)增产、羽状水平井等先进的煤层气开发方式，可以大大提高煤层气的采收率；这些技术目前仅在美国、加拿大等少数国家的局部地区进行过试验，尚未被大规模采用。基于这些情况，当前我国煤层气资源评价所依据的现今开发技术是压力衰竭法，以地面垂直井为主要开采方式。
2.1 开采机理。煤层气的开采机理与常规储气层有本质不同。赋存于煤层中的天然气有3种状态，即游离状态、吸附状态和溶解状态，实际上很少有或没有游离气。煤层中绝大部分裂缝空间被水饱和。即使有一些游离气，其中大多数也吸附在煤的表面。
当煤层压力降至煤层气解吸压力临界值时，煤中被吸附的CH 开始与微孔隙表面分离，叫做解吸。由于割理中的压力降低，解吸作用也可在煤层的割理一基质界面上发生。解吸的气体通过基岩和微孔隙扩散进入裂缝网络中。再经裂缝网络流向井筒。
对应煤层气的开采机理，煤层气井生产也有3个生产阶段。
第l阶段为脱水降压阶段。主要产水，生产时间可能几天或数月；
第2阶段为稳定生产阶段。产气量相对稳定，产水量逐渐下降，一般为高峰产气阶段；
第3阶段为气产量下降阶段。此阶段随着压力下降，产气量下降，并出少量水或微量水。
这3个阶段是连续的过程。随着时间的延长．由井眼沿径向逐渐向周围的煤层中推进，这是一递进过程。脱水降压时间越长，受影响的面积越大，CH4解吸和排放的面积也越来越大。煤层CH 产量常呈负的下降曲线，即"产量逐年增加"，通常3～5年达到最高产量，然后逐渐下降而持续很长时间，这一阶段开采期达到10多年至20年不等，甚至有的开采30多年仍可生产。
2.2 煤层气的开采施工技术简述
2.2.1 洗井。洗井是在完井之后或在压裂前进行。目的是清洗完井后留在井筒的各种碎屑物。如煤粉、泥岩和页岩等岩屑、残留水泥等，以避免这些碎屑物对地层造成损害。
洗井方法包括清水洗井和高速气流洗井。清水洗井分正洗与反洗。高速气流洗通常用空气或氮气，也有正洗与反洗之分。
2.2.2 排水采气工艺技术
煤层气排水采气要求：
(1)排液速度快，不怕井间干扰；
(2)降低井底流压，排水设备的吸液口一般都要求下到煤层以下；
(3)要求有可靠的防煤屑、煤粉危害的措施。
目前开采煤层气排水的方法为有杆泵法、电潜泵法、螺杆泵法、气举法、水力喷射泵法、泡沫法、优选管柱法等。
2.2.3 煤层气开发地面设备。煤层气井一般是在较低的井底压力条件下采气。在完成人工举升排水之后，还需要一整套地面设备，包括气、水分离设备和集气增压设施等。
从井中采出的气体到达地面之后，压力一般不足1.5大气压，需要采取低压采集、脱水、高压输送方式才能将气体送到用户。
低压采集系统一般包括一个脱水分离器，一个压力控制器，一个水蒸气分离器，一个装有标准压力补偿器的涡轮流量计，一个泄压安全阀。该系统将低压气体输送到中央增压压缩站，将压力增至2.0-3.4MPa。被压缩的气体经过脱水器后，气体中的蒸汽含量降低，获得的干燥气体通过输气管线供给用户。
2.2.4 排水采气方法的优化选择。为了使煤层气开采获得较高的经济效益，应根据区域水文地质条件。预测产水量．然后优化选择排水采气方法及其设备。选择要求；
(1)气井的产水量变化大，早期会产出大量的水，往后产水量相对减少．甚至很小。所选用的排水采气方法应兼顾前后期变化，适用范围较大；
(2)必须满足在最小井底压力下采出最大水量的要求，以保证在尽可能短的时间里，将储层压力降到解吸压力以下，使气井尽早产气；
(3)提高采收率，降低煤层气生产成本。
3 结论及总结
(1)煤储层和常规砂岩储层有许多不同，这就决定了各自的开采工艺也有许多不同之处：
(2)煤层气井生产分3个阶段，一是脱水降压阶段；二是稳定生产阶段；三是气产量下降阶段；
(3)煤层气的开采，约96％的都需要进行压裂等增产作业处理：目前推荐采用的压裂液有活性水、线性胶及冻胶；支撑剂则最好先选用小粒径支撑剂，而后再加入大粒径支撑剂；
(4)煤层气开采将是未来能源的新增长点，因此，应积极开展煤层气开发工艺技术的研究；
(5)压裂是煤层气开发中的必要增产措施，根据其特殊要求，应及早对煤层气压裂用液、添加剂和支撑剂进行研究；
(6)加强施工后管理工作，确保效果不打折；
(7)继续做好增注工艺的研究工作，储备一些其它新工艺。确保增注后有效期较长。
参考文献
［1］ 刘银仓，向素丽等．煤层气压裂工艺技术研究及应用．断块油气田，l998，5(5)：54～56
薄煤层高产高效开采的技术研究 篇4
1 薄煤层机械化工作面中存在的问题
我国薄煤层由于开采煤层厚度小, 与中厚及厚煤层相比, 薄煤层机械化长壁工作面存在有以下几个问题: (1) 采高低、工作条件比较差、设备移动较困难。 (2) 采掘比大, 采煤工作面会接替出现紧张局面。 (3) 薄煤层长壁综采或机采工作面的布置比较困难。 (4) 经济效益比开采厚及中厚煤层工作面低。由以上四点可以看出, 要想实现薄煤层开采高产高效的主要途径应该实现综合机械化采煤。
2 采煤方法及工艺特点
2.1 截深
结合过种因素, 确定截深的深度。要结合采煤机和输送机的装机功率及生产运输能力、支护方式等多种因素。
2.2 采煤机割煤速度
采煤机的割煤速度要与刮板输送机的运输能力相适应, 这就要考虑到采面翻打支柱速度和机巷皮带运输能力。
2.3 采煤机进刀及割煤方式
采煤机的进刀方式可以分为斜切进刀与自开切口, 割煤的方式分为单向割煤。
2.4 回采工艺
煤层开采采用走向长壁后退式采煤方法, 设备及工艺情况见表1。
针对薄煤层的特点, 通过合理确定工作面主要设备配套、回采工艺等技术, 以实现了薄煤层的高效开采。
3 薄煤层开采综合机械化技术
下面主要分析薄煤层开采综合机械化技术的滚筒采煤机、刨煤机和螺旋钻采煤机。
3.1 滚筒采煤机
滚筒式薄煤层综合机械化设备主要应用电牵引、故障自动诊断、支架电液控制等技术。应用比较非常广泛, 发展速度也比较快。
薄煤层滚筒采煤机的优点:第一, 结构简单, 安装容易;第二, 滚筒采煤机的机身窄、低;第三, 滚筒式采煤机适用的范围更广;第四, 适合应用于中、小型煤矿的综合机械化生产。
3.2 刨煤机
刨煤机是薄煤层采煤机械化的重要设备。
刨煤机的优点:第一, 实现极薄煤层的综合机械化开采;第二, 开采过程的自动化;第三, 过程连续进行, 时间效率高;第四, 结构简单, 维护方便。
3.3 螺旋钻采煤机
这种采煤法是新型的无人工作面和开采缓倾斜薄煤层的新型采煤方法。螺旋钻采煤法的优点:第一, 投资较低;第二, 煤的可采范围高, 可以多控掘煤炭资源, 并能够充分释放瓦斯。第三, 安全状况良好。
4 22201工作面自动化控制系统设计
研究难开采薄煤层采煤新技术、新工艺, 研发高效智能的采煤装备, 减少井下作业的矿工人数, 最终实现井下采煤的无人化。薄煤层无人工作面自动化开采是机电液一体化的综合机械化采煤自动化技术, 它由自动化控制技术、传感器技术、计算机技术、设备工况检测和故障诊断技术、电液控制技术、集中控制技术等技术组成。
4.1 系统网络结构
工作面自动化控制系统网络结构如图1所示。
4.2 液压支架电液控制系统
SAC型电液控制系统具有良好的工作性能, 在使用中主要采用3种控制方式, SAC型电液控制系统组成如图2所示。
由以上设计可以看出, 综合自动化薄煤层开采技术具有良好的效果, 它实现了薄煤层开采的高产高效与安全性统一。
结束语
随着采矿设备制造水平的不断提高, 在采用大功率、高可靠性工作面设备的基础上, 还要结合当地的煤层赋存情况, 应因地制宜地选择采煤机械, 不但可以对中、厚煤层的开采, 还要实现薄煤层高产高效开采, 也达到煤矿事业的可持续发展, 这也将对优化中国矿业结构、提升矿业开采技术水平等具有很大的现实意义。
摘要：本文通过对薄煤层机械化工作面中存在的问题、采煤方法及工艺特点、薄煤层开采综合机械化技术进行研究, 以完成对工作面自动化控制系统的设计, 实现煤炭生产的可持续发展。
关键词：薄煤层,高产高效,技术研究
参考文献
[1]杨立军.薄煤层高产高效路径[J].煤炭技术, 2009, 9.
[2]方新秋, 何杰, 郭敏江等.煤矿无人工作面开采技术研究[J].科技导报, 2008, 26 (9) :56-61.
薄煤层开采技术 篇5
同志们：
大家好！
这次会议，是按照市人民政府的安排，经###市安监局局党组研究决定并牵头组织召开的一次现场会。昨天我们在###煤矿下井实地观摩学习了溥煤层机械化开采技术，该矿矿长、技术负责人对溥煤层机械化开采的工艺向大家作了介绍和讲解，讲得比较全面，比较具体，也很有操作性。今天我们在这里再次分析总结昨天大家下井实地观摩学习溥煤层机械化开采的成功经验，其目的就是为了推进我市煤矿溥煤层机械化开采，实现矿井本质安全。刚才，###县人民政府作了致辞，###县安监局、###县###煤矿作了经验交流发言，市煤安局###同志安排了煤矿安全生产工作，都讲得很好。下面我就这会议讲三个方面的意见：
一、我们要正确认识溥煤层机械化开采的目的和重要意义
（一）溥煤层机械化开采的目的
大家都知道，上装备、上技术是防止煤矿发生事故的重要手段，从某种意义上讲，有什么样的装备手段就有什么样的安全状况，生产系统越少，安全系数越大，井下生产少投放一人，就会多一份安全，这是我们在长期安全生产中得到出的共识。作为溥煤层机械化开采的采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一，机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。因此，召开这次现场会目的就是要解决我市东部地区、东西部地区以及其他县、区（市）地区的煤矿能够及时、快速的采用机械化开采技术工艺开采溥煤层，最大限度地减少工人劳动强度，改善现场作业场所安全生产状况，提升煤矿整体安全生产条件，提高产能，确保我市煤矿安全生产环境的良好改变及煤炭工业的健康发展。同时，确保有序推进我市溥煤层机械化开采进度，力争今年年底实现溥煤层机械化开采矿井达到20%，到2015年底达到100%。
（二）溥煤层机械化开采的重要意义
一是溥煤层机械化开采是我市当前煤炭工业研究探讨的重要课题。长期以来，由于我市溥煤层机械化开采水平落后，有限的煤炭资源没有得到合理的开采和利用，导致近年来开采的煤炭产量不大且开采次序混乱，严重阻碍了我市其他行业的经济建设。再加上国发2号文件的出台，我市煤炭的利用量将会更大，若现在不合理规划，优化布臵，采用先进科学技术，采取机械化开采溥煤层，必将因开采资源的效率低下而阻碍其他行业的发展。因此，保障煤矿安全生产，减少事故发生，保证煤炭工业持续、稳定、健康发展，建设高产高效矿井，提高采掘机械化水平，引进适合薄煤层开采的技术和装备，已成为我市亟待解决的问题，也成为我市煤炭工业研究探讨的重要课题。
二是溥煤层机械化开采是我市提升保障、稳定安全的需要。历年来，我市溥煤层机械化开采水平低下，导致安全事故频繁，安全形势十分突出，而今天到会的有各县（区、市）安监局分管领导、煤监股股长、东部及东西部煤矿业主等同志，这充分表明大家对溥煤层机械化开采技术的广泛关注和高度重视。今年来，我市大力推行溥煤层机械化开采，大大提升了煤炭生产效率，有效遏制了事故的发生，安全生产形势较为稳定，因此这次会议进一步明确了我市各级部门提升煤矿机械化建设和稳定安全的决心，回去要及时传达此次会议精神，认真贯彻落实推进全市薄煤层机械化开采的步伐，提高机械化装备水平，提升安全保障能力，促进全市煤矿安全生产状况持续稳定好转。
二、要充分认识和估价我市溥煤层机械化开采的现状 在市委、市政府的高度重视下，紧紧围绕我市溥煤层机械化开采这条主线，积极推进加快技术改造步伐、提高机械化装备水平、提升安全保障能力，促进煤矿安全生产状况持续稳定好转取得了一定成绩。尤其是近年来，在各级政府部门的关心和支持下，###市推进薄煤层机械化开采，优化了煤炭产业结构，煤炭行业的机械化水平明显提高，煤矿安全管理工作得到进一步加强，煤炭产业发展取得了新突破。但是，我市煤矿推进溥煤层机械开采的步伐仍然缓慢，真正实现溥煤层机械化开采的矿井为数不多，并且还存在设备、装备、人员配备跟不上等缺陷。
（一）溥煤层机械化开采取得的成效
一是有了先行先试的经验和推广平台。安全高效开采薄煤层是我市煤炭工业实现可持续发展的关键，机械化开采技术作为薄煤层开采的有效手段近年来在我市周边得到了广泛应用，我市虽然才刚刚起步，但已经形成了以###县###煤矿步入正规化溥煤层开采的成功经验，为我市加快全自动机械化开发及应用提供了推广的平台。
二是溥煤层机械化开采的基础得到了进一步夯实。在市政府的统一领导下，各级各部门高度重视机械化推进工作，在全市形成了机械化开采的合力，并具备了在###县###煤矿召开现场观摩会的先决条件。同时，在各级部门的大力宣传下，全力推进薄煤层采煤机械化，经反复试验，多次改进，终于探索出了适合我市薄煤层的机械化开采之路，不仅为企业自身发展注入了强心剂，而且为全市溥煤层推进机械化开采积累了宝贵经验，###煤矿经验充分说明在###市走机械化开采道路完全可行。三是人们对溥煤层机械化开采的自觉性和主动性有明显提高。全市各级部门及煤矿企业都认识到溥煤层机械化开采是实现煤矿本质安全的第一要务，在我市推进溥煤层机械化开采已经刻不容缓。同时大家也认识到机械化就是效率，机械化就是“发展生产力”，必须重视和加强。
四是推行溥煤层机械化开采的保障能力进一步提高。我市煤炭业的发展已经发生了翻天覆地的变化，从以前的小煤窑到今天集团公司，推行溥煤层机械化开采已经具备了硬实力。同时市委、市政府高度重视，有了上级部门和地方政府的资金扶持，在组织上有了可靠的保障，特别是这次现场会，在###县人民政府及安监局的大力支持配合下，###煤矿积极主动的具体承办，为我们提供了学习溥煤层机械化开采的平台。
（二）溥煤层机械化开采存在的问题
一是推行的面广、量大。我市薄煤层矿井所占比重较大，分布广泛。在我市十三个县区市均有分布，东部有###区、###县、###县、###县，东西部有###县、###县、###县、###县。同时###县、习水县、桐梓县、仁怀市也占有较大比例的溥煤层开采矿井。
二是对溥煤层机械化开采的重视不够。由于我市溥煤层机械化开采技术落实后，起步晚。再加上煤层薄开采作业空间小，工作条件恶劣，掘进率高，回采效率低，经济效益差，大部分薄煤层被暂时放弃开采。直到今天，我市煤炭工业的迅猛发展，安全形势的严重挑战，薄煤层开采已成为困扰我市煤炭行业发展的难题。因此，为了发展，为了安全，我市的今天不得不重新审视推行溥煤层机械化开采的可能性。
三是形势所逼，处于被动方式。由于我市薄煤层开采存在着政策、技术、装备等诸多问题，多年来在各煤矿未得到应有的重视，特别是进入市场经济后，煤炭企业往往为了追求好的经济效益，使得很多矿区薄煤层开采处于停滞甚至倒退状况。随着各大煤矿中厚煤层的不断开采，薄煤层将逐渐增多，瓦斯突出问题越来越严重，有些矿已经到了不开解放层已无主采煤层可采的状况。薄煤层不能及时合理开采，必然造成煤炭资源浪费，缩短矿井服务年限，影响矿区可持续发展。因此在现阶段，我市不得不研究如何推行溥煤层机械化开采，最大限度弥补产能低下的被动局面。
（三）推进溥煤层机械化开采的客观条件
一是######煤矿的成功经验启示了我市溥煤层开采必须坚定不移地走机械化道路。我市在推行溥煤层机械化方面已经形成了“###经验”，###煤矿的实践经验证明：溥煤层推行机械化是落实科学发展观的实践，我们只有解放思想、提高认识，有力的推行溥煤层机械化开采，才能真正解决我市煤炭工业的健康发展、安全发展。
二是推广溥煤层机械化开采是改变我市落后面貌的必然要求。煤矿安全生产事关我市安全生产大局，溥煤层的安全状况直接关系我市煤矿安全生产水平。近年来，我市认真贯彻落实党中央、国务院的决策部署，坚决实施“整顿关闭、整合技改、管理强矿”战略，在整顿关闭和整合技改方面取得阶段性成果的基础上，积极探寻治本之策，不少煤矿以推行溥煤层机械化开采为主要措施，推动管理强矿，在发展机械化的道路上迈出了可喜的一步。
三是政府高度重视，企业自主推行。从近年的安全生产形势来看，政府已经彻底的认识到机械化生产是提高效率、保障安全的有力武器，要效率、要杜绝事故就必须推行机械化。企业也清醒的认识到要兴旺、要发达就必须实行溥煤层机械化开采，也只有这样才会赢得市场、赢得效率、赢得利润。四是具备了推行溥煤层机械化开采的现实条件。当前我市溥煤层矿井分布的面广、量大，采煤机作为一种“浅截深、多循环”的采煤设备，对薄煤层、瓦斯大的矿井具有特有的优势，而自动化工作面机械化不仅能达到高产，而且也能最大限度地保证人身安全，因此实现薄煤层机械化已成为各煤矿企业必选的现实条件。
三、强化推进溥煤层机械化开采的工作措施
（一）统一思想、提高认识
政府、监管部门及煤矿企业要充分认识煤矿机械化开采是煤炭行业发展的必然趋势，是提高煤矿生产力的重要途径，是确保煤矿安全生产形势持续稳定好转的主要措施，要及时把思想统一到溥煤层实行机械化开采的精神上来。
（二）加强领导、精心组织。
溥煤层实行机械化开采是当前的一项重点工作，必须加强领导、精心组织、强力推进，确保取得实效。政府、监管部门及煤矿企业要及时成立相应的溥煤层机械化开采推进工作领导小组，形成主要领导亲自抓、分管领导直接抓、其他领导配合抓的工作格局。
（三）制定计划、科学推进
政府、监管部门及煤矿企业要及时制定溥煤层机械化开采工作计划，做到目标明确、职责明确、措施明确。在实施的过程中要根据工作实际，不定期组织交流学习，加强设备的考察选型和专业人员的技术培训，做到溥煤层机械化开采工作推进有序、科学推进。
（四）强化措施、狠抓落实
政府要加大对煤矿的资金扶持力度，通过项目带动溥煤层机械化开采推进的速度。监管部门要加强对企业的监督管理、严格督促、重点监管，及时跟踪煤矿推进的进度。企业加大资金投入，严格按照制定的计划进行实施，做到措施要得力，方法要可行，速度要快。总之，我们要扎扎实实抓好当前煤矿安全生产工作，以这次会议为契机，学先进、创一流，突出重点、狠抓落实，扎实推进煤矿溥煤层机械化工作，适时调整生产布局，加快老区收缩，合理集中生产，对生产系统和生产区域实施“减肥消肿”，推进先进的集约化生产方式，依靠科技进步，在全市范围内大力发展采掘机械化，推广高档普采，发展综采，逐步减少或消灭炮采，走减人减面，高产高效的路子，促进煤矿安全生产形势进一步稳定好转而努力奋斗。
试探究煤层开采技术及采煤工艺 篇6
关键词：煤层开采 采煤工艺 研究分析
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（a）-0069-01
对于煤层的开采问题来讲，首先需要丰富的经验和实际的操作能力，在整个工作过程当中要特别注意的环节，就是井下开采的顺序，主要问题就是针对倾角10度以上的煤层开采，分为水平开采，然后将水平开采分为若干开采，其次在开采完之后再到下一水平，在开采近水平煤层时，要注意先将煤层划分为盘曲然后立井于井田中心到达每层后部，在开采过程中，要有一定的顺序，先近后远，进行开采盘曲，在开采过程中，如果发现两层以上或两层之内的煤层，要先进行最上层第一水平的开采，然后进行按照一定的顺序自上而下开采煤层，随后进行第二水平的转移。所以对于整个采煤工作要顺利进行，就要按照一定的顺序、时间、空间的互相配合，完成工作，在当前我国作为世界煤炭资源大国，对于开采技术及采煤工艺的要求也在进一步的提升，使煤矿企业得到进一步的发展。
1 煤炭开采的主要形式
1.1 井下开煤工作
现今我国井下采煤技术方法按照落煤技术技巧进行了一定的区分，主要分为地下采煤有水利落煤、爆破落煤和机械落煤，将后两者称为旱采，而前者被称为水采，在我国的煤矿开采工作中，主要以旱采为主，旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，对于壁式采煤法它的工作面长，而且可使用生产功率比较大，生产能力高、产量大、效率高。相比之下柱式采煤法工作面短，顶板易维护，从而在费用方面得到了俭省，它的回采率低，这是它的主要缺点。
1.2 露天采煤技术
露天开采，就是将煤层上覆的岩石及覆盖物在开采中进行移走，确保煤敞露在地表之上，在进行开采工作被称为露天开采。而在采出煤炭的过程称为采煤过程，其中移太土岩的过程被称之为剥离，人们通常将在露天采煤中井田的划分主要分为若干水平分层，进行自上而下逐层的开采方式，而且煤层在空间上形成阶梯状，它的生产环节主要是，第一将用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，第二用采掘设备将岩煤山整体中采出，并装入运输设备，第三运往指定地方，随后将运输没备中的剥离物，按照一定的顺序放入堆放场，将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点，它的主要优点是，在生产过程中空间不受限制，可采用大型机械设备这样劳动的效率就比较高，生产成本低，另外，在资源的同采率可达90%以上。资源利用合理、安全有一定的保障、劳动条件好，死亡率低。它的主要缺点是生产过程受气候及其地形的影响，它的占地面积大，所以造成的土地污染比较严重。资源方面，要求煤的存货条件很严格，只能埋藏在土地的浅层。
2 煤矿开采的主要工艺
在目前我国拥有中国特色的煤炭开采技术，对于采煤的工艺与技术在不断的发展中，不断的提高现代采煤工艺的多层次、多样化的发展，进一步提高了我国煤炭开采现代化的技术与产量，解决开采工作中的问题。
2.1 开采技术
在开采工作中以提高工作面单产和生产集中化为主要核心，主要目标为提高效率和经济效益，进一步研究开发高效能、高可靠性的采煤装备与工艺，要求可靠、简单、搞笑的系统生产与开采的布置，在生产过程中要科学管理与监控配套进行完成，对于采煤机械化要不断的发展，不断改进工艺与装备设施，提高扩大应用的范围及其水平。为进一步建设生产高度集中、高效集约化生产技术、高可靠行的高产高效矿井开采技术完善发展。
2.2 解决难题
采用硬顶板控制技术，解决地压小，埋葬浅的硬厚顶板控制技术，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，使顶能直接随采随冒，进一步提高顶煤的回收率，对于基本顶能按准确步距垮落，这样可以保证顶煤破碎，进而确保工作面的安全高效生产；完善硬厚顶煤控制技术，解决支撑压力小、开发埋深浅条件硬厚顶煤的快速处理技术，进而使顶煤体能够随采随冒，提高它的回收率；进一步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，制定合理后部输送机能力；对于煤层开采技术进行快速的推动，探讨合适的综放开采回采工艺，对于放煤的时间要逐渐缩短，不断提高工作面的推进度，从而确保煤层开采工作的高效高产，为了采配套设备的大功率和重型化，开发了宽煤巷锚杆的支护技术的应用，进而保证了连续采煤机的应用操作以及工作面的高效高产。
2.3 对于缓倾斜薄煤层长壁开采
进一步开发薄煤层工作面的总体配套技术与高效开采技术，讨论与研究出适应于刨煤机综采的液压支架。
2.4 缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采
加强完善对于支架结构及强度，做到支架防倒、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的方法，完善支架结构极其强度问题，尽可能的与中厚煤层高产高效的指标的距离。
2.5 确保综采高产高效设备系统完善
为了进一步确保高产高效，所以要不断提高开机率，和有關采运设备的监控处理。当前的主要问题就是，不断完善液压信息、顶板状态、支架位态支护质量信息的自动化采集系统，对于监控工作要做好带式输送机、刮板输送机全面状态监控工作。
3 煤矿的开采技术
3.1 深矿井开采技术
在煤炭开采中，深矿井开采技术是主要的技术，在开采中重要环节是：冲击地压防治、煤层开采的矿压控制、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置的工作等，主要的研究对象体现在深井作业场所环境的不断变化，深井冲击地压防治的有关检测监控设施以及深矿井开采热害智力的有关方法。
3.2 “三下”采煤技术
“三下”采煤技术最主要的发展对象，研究对象及其开采技术主要是提高数值得模拟计算与相似的有关资料，对于技术研究的重点问题是开采中上覆岩层的运动和地表下陷的规律问题，探讨有关合理开采的措施与方法，进一步有效的开展技术。
4 结语
总之为了确保煤层开采技术及采煤工艺的不断发展，应选择合适的采煤工艺与采煤技术，符合自身特点，进而推动我国煤矿企业的不断发展，我国的经济快速发展。
参考文献
[1]胡方田.采煤概论[J].中国劳动社会保障出版社，2013（1）.
[2]孙中文.煤层工艺研究与应用[J].山东的煤炭科技，2011（14）.
煤矿薄煤层开采技术的发展趋势 篇7
1 薄煤层爆破落煤开采技术及发展趋势
爆破落煤工艺的发展过程也是回采工作面技术和装备不断革新的过程。在发展多种爆破技术的同时,不断提高爆破工作面的相应装备,如发展高性能发爆器,从一次发爆雷电30发逐步发展到200发。增大了工作面输送机及其传递装置掣功率,从11 k W发展到264k W;加强了中部槽结构和中部槽连接强度,以及垂直、水平方向弯曲的可靠性能,中部槽宽度从300 mm发展到630 mm,加大了运输量,从而改善了爆破装煤的辅助装置。研制出适应不同条件的输送机系列,以增大爆破装煤、运煤能力。此外,还研制了适用不同煤层及顶板性质的各种金属顶粱、炮采液压支架,从而改善了爆破回采工作面的顶板支护状况。这些不断更新的技术和装备有力地推动了爆破采煤的工艺。
2 薄煤层滚筒平煤机的发展与应用
为满足开采较硬薄煤层的需要和提高薄煤层滚筒采煤机的可靠性,研制了新一代的薄煤层滚筒采煤机。如:黑龙江煤研所、鸡西煤机厂研制的MG150B型采煤机,煤炭科学研究总院上海分院与大同矿务局联合研制的5MG200-B型采煤机,以及煤炭科学院MG150B型采煤机为BM-100型采煤机的改进。煤炭科学研究总院上海分院在MG200/450-BWD型采煤机的基础上,成功研制出MG250/550 BWD型采煤机,该采煤机截割功率为2×250 k W,总装机功率达550 k W,已在一些煤矿推广应用,并取得较好效果。
3 普通机械化开采技术及发展趋势
随着采煤机械化装备的发展,我国薄煤层工作面的采煤工艺也发生了相应的变化并得到了一定的发展。普通机械化采煤工艺是在爆破采煤工艺基础上发展起来的,两者最大的区别就在于落煤和装煤这两项关键性的工序有了根本性的变革。
在采用MLQ-10型单摇臂滚筒采煤机和变钢丝绳牵引为锚链牵引之后,上述工序才有了根本性的改变。能用摇臂调高的螺旋滚筒和带有上、下翻转的弧形挡煤板使割煤和装煤效率大为提高,同时牵引链固定在工作面输送机机头、机尾架上,使整台采煤机能方便地沿工作面往返割煤和装煤,取消了拉钢丝绳和移设固定柱的工序,也改变了只能单向作业的工艺,再加上用齿条式或油压式千斤顶推移输送机,从而使落煤、装煤、运煤和移动刮板输送机的全部工序实现了机械化作业。在工作面支护上,采用金属摩擦支柱和金属铰接顶梁,以替换传统的木支柱支护。进一步改进了无排柱放顶和按顶板性质设置排距、柱距的顶板控制技术,但在具体操作上仍依靠人工搬柱、升柱和撤除。这一套采煤工艺使机械化程度大为提高,生产能力增大,安全作业环境有所改进。
经过长期实践和不断完善,普通机械化采煤已成为我国采煤业的主要工艺手段。普通机械化采煤的初级阶段,需要人工打眼爆破开切口,其落煤、装煤和运煤机械属于小功率的轻型设备,强度与性能较差,事故较多;装煤后的浮煤不净,在移输送机前还需人工扒清机道,而且推溜力小;操作系统也不完善,其护顶支柱的实际初撑力极小,操作麻烦;整个工艺的劳动量仍较大/工作面生产能力不高,对安全作业也不好。总地来看,这种普采工艺的技术水平和装备水平不高。
龙煤七台河矿业有限责任公司大胆进行支护改革,全面推广单体液压支柱支护,从而使薄煤层的生产水平有了较大幅度的提高。
鸡西矿业集团新发煤矿通过对薄煤层超长面科学优化设计,以降低消耗、降低矿井掘进率、提高单面回采储量、安全高技为原则,选择合理的配套设备,改进回采工艺,加强安全管理技术措施,积累了薄煤层超长工作面(200m)煤层厚12m的开采经验和技术数据,实现了薄煤层超长高档工作面安全高效开采。
以上这些经验为发展我国薄煤层机械化采煤奠定了基础。由于我国大部分薄煤层工作面仍依靠爆破方法采煤,因此,今后提高薄煤层采煤机械化程度的任务十分艰巨。
4 综合机械化开采技术及发展趋势
4.1 滚筒采煤机开采技术及发展趋势
为满足广大中小型矿井薄煤层普采与高档普采工作面的需要,研制了MC250-BWD型采煤机,可适应采高为1.0 m~1.3 m的薄煤层普采和高档普采工作面。
4.2 连续采煤机开采技术及发展趋势
上个世纪末以来,由于注重配套设备的引进,连续采煤机在煤巷掘进及完成残留煤柱的回收,以及对边角煤、条带煤的开采方面,发挥了独特的优点。
4.3 螺旋钻开采技术及发展趋势
我国煤炭行业加大了整机开发的力度,并取得了可喜的成绩。实现了1.0 m~1.5 m煤层螺旋钻无人工作面的开采,创新了我国薄煤层的开采技术。
随着煤炭行业对薄煤层开采的重视,各采煤机厂家也先后推出了各种类型的采煤机。黑龙江煤炭机械研究所、辽源煤机厂、西安煤机厂、太原矿山机器厂分别研制了不同类型的薄煤层采煤机,通过推广应用,取得了较好的生产效果。
摘要：薄煤层由于其开采厚度较小,具有煤层薄、采高低、劳动效率低;掘进率高,采掘接替紧张;煤层的厚度、角度变化大,褶曲、断层等构造,对采煤方法影响很大。薄煤层开采技术及发展趋势有爆破落煤开采技术及发展趋势,在发展多种爆破技术的同时,发展普通机械化开采技术及发展趋势。研究滚筒采煤机开采技术及发展趋势,连续采煤机开采技术及发展趋势,螺旋钻开采技术及发展趋势。
关键词：薄煤层,开采技术,发展趋势
参考文献
[1]袁树来,张立明,王克武,等.薄煤层高产高效开采技术[M].北京:煤炭工业出版社,2011.
[2]杜计平.开采方法[M].徐州:中国矿业大学出版社,2006.
[3]曹树刚,勾攀峰.采煤学[M].北京:煤炭工业出版社,2012.
[4]曲天智,蒋金泉,赵丽娟.复杂结构薄煤层高校综采关键技术[M].南京:中国矿业大学出版社,2010.
铅坑矿薄煤层开采技术实践 篇8
铅坑矿区内煤层赋存复杂, 紧密复式褶皱、复杂断裂相互迭加, 井田内煤系地层为早二迭世晚期童子岩组第一段, 厚约320m, 全为薄~极薄煤层, 其中62﹟、63﹟煤层为该矿目前主采煤层, 煤层形态各异, 煤层压薄、增厚、分叉、尖灭现象频繁出现。
该矿工程技术人员通过对矿区薄煤层构造、赋存情况的分析, 结合该矿采煤工艺的特点, 积极引进适应该矿区复杂赋存条件的薄煤层开采工艺装备, 在薄煤层开采的采煤方法选择、技术布置、工艺设备改进等方面取得了良好成效, 提高了煤炭资源的回收利用, 为延长矿井服务年限做出了贡献。
1 铅坑矿薄煤层开采现状
该矿现有60%以上工作面煤层厚度在1.3m以下, 且煤厚在1.3m以下的薄煤层产量逐年增加。据统计, 该矿近三年薄煤层开采产量约占到总产量65%。这种情况下, 如何选择合适的采煤方法、如何更加有效地开采薄煤层, 对延长矿井服务年限尤为重要。经过老一辈技术人员的不断探索和反复实践, 已总结出一套行之有效的中深孔爆破采煤方法。其巷道布置方式大体为:准备巷掘进到位后, 沿煤层倾向掘进若干条回采巷、沿煤层走向掘进若干个小井, 按从上到下、由里往外顺序回采。
这种采煤方法存在工人劳动强度大、回收率低、容易丢煤造成资源浪费等缺点, 尤其需要多打采准井。所以对薄煤层的开采, 在保证安全、合理、经济的前提下, 要敢于实践、摸索, 尝试其他的采煤方法, 如斜坡采煤法、短壁式采煤法等。
该矿二下山710东三16S回采工作面就是采用了短壁式采煤法、“炮采机装”采煤工艺。该工作面煤层整体为向斜构造, 整体往南倾伏, 轴部煤层厚度在0.7~1.3m、平均倾角25~30°, 为把轴部煤层回收干净, 沿煤层倾向布置了一条斜巷。其具体布置方式为:在煤层轴部中部 (煤层倾伏方向) 往南布置一条斜巷, 斜巷掘进到压薄带为止, 然后沿斜巷两侧布置若干链板机道 (间距控制在15m以内) , 两侧采用短壁式回采, 如图1所示。
2 薄煤层开采的采煤工艺改进———炮采机装工艺
2.1 钻眼设备的改进和装运煤配套设备的引进
铅坑矿采煤工艺主要使用炮采工艺, 钻眼采用一般的煤电钻, 用于薄煤层存在钻眼效率低、工人劳动强度大等问题。经摸索和实践, 该矿已成功引进ZM15T型煤电钻、ZMK-20/40型煤电钻用于薄煤层钻眼, 这两款机具具有钻眼速度比普通煤电钻快15%、噪音小、震动小、操作便捷等优点。2007年该矿引进了SGD5.5/40V型链板机用于采面煤炭运输, 在该矿二下山650东四06N、二下山710东三16S薄煤层采煤工作面进行试验, 其中二下山650东四06N工作面煤层厚度在0.8~1.2m、平均倾角75°, 二下山710东三16S工作面煤层厚度在0.7~1.3m、平均倾角25~30°, 均获得成功, 形成了一套比较实用的“炮采机装”采煤工艺。
2.2 配套设备的主要技术特点
ZM型、ZMK型煤电钻技术特点:这两款钻眼机具属于震动煤岩电钻。它是在原煤岩电钻上增加一个震动机构, 实现了钻、削、凿共同功能, 使煤岩电钻实现了钻削联合作用, 电钻主轴在得到回转的同时, 震动轴使电钻主轴得到回转、钻削和震动凿削的共同作用, 并传递给钻杆, 带动钻头在煤层中打眼。由于比原煤电钻多出一种凿削功能, 从而达到了提高打眼效率和速度, 减轻了工人劳动强度。
SGD5.5/40V型链板机的主要技术原理:刮板输送链以一定链速运行时, 使V型槽内煤炭 (矸石) 间的内部压力增加, 当煤炭 (矸石) 间的内摩擦力大于煤炭 (矸石) 与V型槽壁间的外摩擦力时, 拉动煤炭 (矸石) 与之形成连续煤炭 (矸石) 流送到矿车内。
2.3 炮采机装工艺特点
该工艺主要改进两个施工环节:提高钻眼效率、提高装煤速度。主要工艺特点:在回采工作面采用钻具钻眼, 装药爆破落煤, 通过链板机V型槽和链条传送, 将链板机前方爆破落下的煤炭送到矿车内, 运出回采工作面, 其回采工艺为:准备与检修→打眼装药→爆破落煤→支护维修→装煤→回拉链板机V型槽。
2.4 实施效果
在坚硬薄煤层中采用普通煤电钻钻眼, 平均耗时6min/m;ZM型、ZMK型煤电钻钻眼, 平均耗时4min/m, 根据统计, 钻眼效率提高约35%。ZM型、ZMK型煤电钻钻眼具有钻眼速度较快、噪音小、震动小、操作容易和便于移动等优点。
SGD5.5/40V型链板机总重量1.5t, 配备电动机功率5.5k W, 采用套筒刮板链, 其链速0.5m/s、链条节距38.1mm, 输送量可以达到34~54t/h, 能够适用于采高0.6m以上水平或缓倾斜采掘工作面或中间巷道输送煤炭 (矸石) , 最大设计长度40m。采用该链板机具有“两高两低”的效果即装煤效率高、生产效率高 (效率可提高53%) 、降低巷道掘进费用 (节省掘进费用约17%) 、降低材料费用, 获得显著的经济效益。
3 薄煤层开采的技术经济管理措施
薄煤层开采存在万吨掘进率高、开采难度大、风险大诸多缺点, 铅坑矿采取了一系列的薄煤层开采技术经济管理措施, 主要有:
(1) 合理计划。根据地质条件和生产任务, 合理制定薄煤层开采计划, 每月合理下达生产计划, 确保每月有3-5个薄煤层回采工作面。生产部门定期组织有关人员对薄煤层工作面的开采情况进行检查, 发现由于作业队擅自留设顶、底煤、浮煤未清干净, 违反开采程序或乱掘乱采、采厚丢薄等造成丢煤的, 按规定对作业队等相关责任人进行经济处罚。
(2) 保障收入。该矿根据不同区段、不同煤层及开采难度等因素, 合理确定作业队伍采煤单价, 根据火工材料定额标准, 对火工材料进行适当补贴;当采面条件变化较大, 及时向公司提出采煤单价调整申请, 取得政策上的支持。同时, 为激发地测、采掘工程技术人员的主动性, 根据薄煤层采出的煤量, 对地测、采掘等技术人员给予适当奖励。
(3) 优化布置。首先, 充分利用薄煤层顶底板压力的不同特点以及煤层倾角不同, 合理布置准备巷, 即准备巷采取跟煤层掘进 (如该矿600W4-02N工作面) 、或者跟煤层顶板掘进 (如该矿600W1-01S工作面) 、或者跟煤层底板掘进的三种准备巷道布置方式;其次是采用两翼煤层联合布置, 减少准备巷道投入, 如该矿600W1-02N工作面, 采取了在煤层向斜轴部布置准备巷道、两翼联合开采的布置方式, 降低了准备巷道掘进进尺。
4 结束语
实践证明, 通过合理选择采煤工艺设备, 大胆研究、实践创新薄煤层采煤方法, 改进采煤工艺, 优化开采方案, 采取适当的技术经济管理措施, 可以提高薄煤层工作面产量, 使煤炭资源得到充分利用, 延长矿井服务年限。
参考文献
薄煤层机械化开采新技术探究 篇9
1.1薄煤层自身的特点影响了开采活动
薄煤层是指厚度小于1.3米的煤层, 由此可见, 厚度非常小, 而且煤层中间夹矸的现象严重, 地板质地软, 顶板也有很多破碎现象。使得施工起来难度特别大, 一个不小心就有可能造成煤矿事故, 危机矿工的生命。
1.2对薄煤层的开采水平低
由于包每层的开采容易发生事故, 不安全, 再加上煤矿储量相对于中煤层和厚煤层少了接近三分之二, 所以很多开采企业选择放弃, 就导致对薄煤层的开采不彻底, 对开采技术要求也不高, 间接阻碍了薄煤层的开采技术和水平。
1.3薄煤层的开采成本大
薄煤层由于自身的因素和开采水平的有限, 再加上井下作业空间小, 条件恶劣, 很多工作都仍然是靠打眼放炮, 人为装煤的手段, 开采工作进行的十分缓慢。如果想要保证安全和出产率, 就要加大成本, 但是回收效果, 经济效益却非常小, 也就是说, 薄煤层的成本投入比中煤层, 厚煤层高, 但是开采的煤矿产量却比他们低, 还要冒更大的安全风险。这样就使得很多企业对其望而却步, 宁愿放弃也不冒险。
二.现阶段薄煤层机械化开采的手段
2.1滚筒采煤机
滚筒采煤机分为双滚筒和单滚筒采煤机两种, 现在大多数用的都是双滚筒的采煤机, 采煤机是一个大型的复杂工作系统, 他有机械, 电气和液压三部分组成, 双滚筒采煤机是由左右牵引部, 行走箱, 和电控部等许多部分组成。牵引部就是负责带动机身在滑槽上行走的, 截割部就是电动机, 也是主要的部分, 负责将煤割裂, 粉碎。还有其他部分一起分工合作, 才能完成开采程序。它结合了国内外的薄煤层挖掘机的经验, 能够自动的完成一个采煤过程。而且他的结构很小, 不会占用很大空间, 比较适合薄煤层的开采。
2.2螺旋钻采煤机
刨煤机可以从巷道的两侧打孔开采煤矿, 是一类完全机械化的机器, 不需要人工操作, 就这一点, 就大大节约了成本, 也减少了事故的发生, 避免了人员的伤亡。而且他们本身投资比较低, 采煤面十分广, 开采的十分彻底。它可以开采的的宽度在1.905到2.105之间, 开采的深度在向上85米, 向下45米之间, 开采范围广。为了能够优化螺旋钻杆装煤的效率, 可以通过选择破碎每笔的模式, 改变钻杆的工作速度, 钻杆的强度和力度等条件来设计螺旋钻采煤机的工作效率, 进而在安全可行的前提下, 尽可能的提高效率, 使经济效益实现最大化。
2.3刨煤机
刨煤机是由德国人生产, 并很快就推广到俄罗斯, 法国等国家。刨煤机对薄煤层的薄厚度要求大概在0.8到2米之间, 也是一类自动化, 无需人力控制的采煤机械。刨煤机无论是采煤, 装煤, 运煤全部都是自动化完成, 因此对发动机的要求很高, 价格也要比正常的薄煤层开采机械贵上一到两倍。但是它的生产效率也是很高的, 能够将其他类型采煤机开采不到底地方开采出来, 提高采煤率, 避免资源的浪费还有一点, 它和螺旋钻采煤机一样, 无需人力, 就节约了人力成本, 也会减少安全事故的发生。提高经济效益。
三.薄煤层开采技术存在的问题以及改进
3.1薄煤层开采技术存在的问题
要想更好更多的开采薄煤层里的煤炭资源, 就要采用好的开采技术, 利用好的开采机器, 不管是滚筒采煤机, 螺旋钻采煤机还是刨煤机都面临着一个同样的问题, 要想实现采煤的效率最大化, 就要提高采煤机的功率, 而功率是由电动机, 也就是采煤机的马达决定的, 要知道如果想提高采煤机的功率, 就要改进电动机, 而大多数高功率的电动机的机身占地面积都是很大的, 但是薄煤层的空间有限, 很难使机身占地方面积大的采煤机正常进行工作, 所以如何处理大功率和矮机身这一矛盾, 是非常重要也是很困难的。
由于薄煤层中的条件苛刻, 断层很多, 结构也很复杂, 这样在采煤机工作中, 采煤机机身发动机带来的震动和冲击就很可能使薄煤层出现塌陷事故。因此采煤机机身的各种设施的结构优化也是一个有待解决的重点。
3.2薄煤层开采技术的改进
改进薄煤层开采技术说白了就是改善采煤机器的发动机上述两点存在的问题, 可以通过改善采煤机系统的结构, 提高电动机机身的各项性能, 来减小采煤机的占地面积, 在生产和制造采煤机的过程中, 使用更高的工艺, 减少其振动的频率和幅度, 更好的实现对采煤机的远距离遥控。
总结:薄煤层的开采技术至今仍然有很大需要进步的空间, 这就需要科技研发人员, 不断学习, 不断开发新技术, 使得对薄煤层的开发能够又安全又彻底, 实现企业经济效益的最大化。提高我国煤炭开采的技术水平。有人说, 既然薄煤层在开采上存在这么多的问题, 那我们放弃不就好了, 要知道, 不管是什么资源, 不管它现在的储量有多少, 它总有一天会被开采完, 我们要做的不仅仅是不放弃任何一部分有利用价值的资源, 更重要的是保护资源, 有计划的开采, 实现资源的可持续发展。
参考文献
[1]田成金.薄煤层自动化工作面关键技术现状与展望[J].煤炭科学技术.2011 (08)
[2]王振乾.我国极薄煤层采煤机的技术现状与发展[J].煤矿机电.2010 (02)
[3]温庆华.薄煤层开采现状及发展趋势[J].煤炭工程.2009 (03)
[4]云天宝.国内煤炭行业发展趋势分析[J].西北煤炭.2006 (04)
[5]吕文玉.国内外薄煤层开采技术和设备的现状及其发展[J].中国矿业.2009 (11)
薄煤层开采技术 篇10
关键词：坚硬顶板,薄煤层,巷道布置,回采工艺
韩梁矿区中厚煤层储量已基本开发殆尽, 资源枯竭, 一些矿井进入开采一组煤薄煤层。韩梁矿区一组煤层位于太原群灰岩内, 属不稳定薄煤层, 煤层顶板为瘤状石灰岩, 凸凹不平, 且坚硬不易冒落。煤层厚薄不均, 揭露厚度0.3～0.7 m, 平均厚度0.5 m, 采用传统的中厚煤层采煤法无法开采。现用的方法为以掘代采, 存在资源采出率低、工人劳动强度大、作业环境条件差等问题。且采场不能实现全负压通风, 致使顶板、透水、瓦斯、煤尘事故时有发生, 给矿井的安全生产造成极大危害。因此, 研究适合该地区厚0.7 m以下薄煤层的经济合理、安全可靠、资源采出率高的采煤方法, 对矿区生存发展及社会影响具有重要意义。
1 现开采状况
韩梁矿区的46对矿井井田内赋存有一组煤薄煤层, 估算资源储量总计4 500万t, 厚度0.3～0.7 m, 占70%, 储量约3 150万t。一组煤的开采服务年限大多3～5 a。目前, 已有9对矿井进入厚度0.7 m以下薄煤层的开采, 采煤方法多是以掘代采, 存在的缺陷是:①以掘代采, 独巷掘进开采范围小, 产量低, 资源丢失多;②没有完整的通风系统, 靠局部通风机供风, 属非正常通风, 不能实现全负压通风, 不能有效排除生产中产生的粉尘和有害气体;③薄煤层以掘代采排矸量大, 增加采矿成本, 工效低, 工人劳动强度大。
2 研究区条件
2.1 煤层赋存条件
韩梁矿区石炭统太原组一组煤, 主要指一4、一5、一6煤层, 煤层埋深130～220 m。矿区内一组煤层产状平缓, 倾角1°～14°, 平均倾角7°。揭露厚度在0.3～0.7 m, 平均厚度0.5 m, 属不稳定薄煤层。煤层结构简单, 局部含厚0.05～0.10 m夹矸, 夹矸多为炭质泥岩, 少数为泥岩。
2.2 煤层顶底板岩性
石炭系太原组地层主要由灰、深灰色灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩和一组煤组成, 依其岩性组合分为下部灰岩段、中部砂泥岩段和上部灰岩段。
煤层直接顶板为深灰色灰岩, 厚度较大, 分布稳定, 刚性较强, 岩体质量分类为Ⅱ类, 属稳定岩层。顶板凹凸不平、致密坚硬, 呈瘤状结核与下伏煤层接触。底板为泥岩及砂质泥岩, 分布稳定, 岩体质量为Ⅲ类, 属中等稳定岩层。顶板正常情况下属弯曲下沉型, 小面积开采顶板年下沉量为30 mm, 大面积开采顶板弯曲下沉初次冒落步距为40 m。遇地质构造易冒落。
3 提出的开采方法
根据矿区一组煤层赋存条件和现有矿井对一组煤层采矿实践, 提出2种采煤方法:①盘区布置倾斜长壁无人工作面采煤法 (图1) ;②上下山布置走向长壁无人工作面采煤法 (图2) 。
3.1 巷道布置
盘区布置:沿煤层走向布置运输和回风大巷, 沿煤层倾向布置回采巷道, 工作面为俯仰斜布置。
上下山布置特点:沿煤层倾向布置采区上下山, 沿煤层走向布置回采巷道, 工作面为走向布置。
巷道布置除传统的盘区 (或采区) 大巷 (或上下山) 和区段平巷、切眼外, 增加了单元分割巷道, 把工作面沿走向每隔8～15 m分割成若干个回采单元, 每个回采单元之间由中巷分割, 解决煤层薄、赋存不稳定造成的开采时通风、运输等困难, 方便人员和采掘装备进入和撤离采场, 并能使工作地点粉尘和有毒有害气体及时得到稀释排放。
3.2 回采方法
工作面内从最后1个回采单元依次向外推进, 每次回采1个单元。回采单元内采场推进方向为从工作面回风巷侧向进风巷侧推进。第1中巷作为第1回采单元的进风巷兼做运输巷, 第2中巷为第1回采单元的回风巷;回采第2单元时第2中巷作为第2回采单元的进风巷, 第3中巷作为回风巷兼做运输巷。其他回采单元依此类推, 所有中巷均须沿空留巷。
3.3 落煤及出煤
煤电钻打眼、炸药爆破落煤。工作人员均位于回采单元的进、回风巷道内, 炮眼平行于回采推进方向, 每次打3个炮眼, 炮眼间距0.5 m, 循环进度1.0 m。爆破后工作面落煤用螺杆配弧形挡煤板出煤。为防止顶板大面积垮落, 每连续回采几个单元跳采1次。
3.4 巷道掘进与矸石排放
(1) 运输大巷和回风大巷掘进。
沿煤层顶板掘进, 煤岩巷道。巷道掘进时, 先采上部煤层, 后掘进下部岩石, 巷宽2.5 m, 采煤宽度4.5 m, 巷道掘进矸石充填于一侧采空区内, 并用混凝土砂浆喷射封闭。
(2) 回采巷道掘进。
巷道宽2.0 m, 采煤宽度4.0 m, 掘进矸石充填于回采巷道外侧采空区内, 并用泥浆喷射封闭。
(3) 单元中巷掘进。
由回采工作面回风巷向进风方向掘进, 掘进矸石用矿车运至回采单元内, 在回采单元进回风巷采空区侧砌筑矸石条带, 矸石条带宽0.8 m, 并用泥浆喷射封闭, 主要作用是解决矸石排放、采空区顶板支护及防止采空区漏风问题。在矸石条带外每间隔1 m打1根木柱, 作为顶板来压信号柱, 剩余矸石充填采空区内。
3.5 回采工艺
回采循环作业顺序依次为:打眼→装药→放炮→洒水降尘→煤电钻连接螺杆→挡煤板和螺杆出煤→砌筑矸石条带→打信号柱→矸石带喷射泥浆→采空区注浆。应注意:①初采炮眼平行于第1回采单元采场推进方向 (垂直于工作面回风巷) , 炮眼深度1.5 m, 采宽1.2 m。②第2排及其之后的炮眼垂直于单元采场推进方向, 炮眼深度4.7 m, 采宽0.9 m。③第2排炮爆破完后, 回采单元进入正规循环作业, 循环进度1.0 m。④工作面回采的同时, 第3中巷开始掘进, 在第1回采单元沿采面回风巷侧用第3中巷掘进矸石砌筑矸石条带。
3.6 通风
工作面运输巷、回风巷及切眼掘进完成后, 工作面形成全负压通风, 以保证采场风量能够有效地稀释和排出粉尘和瓦斯: ①采空区侧所砌筑的矸石条带距煤壁最大距离为4 m, 最小距离为3 m;②在回采单元进风巷采空区侧设2道移动风门, 在回采单元内工作面运输巷设调节风门, 调节采场进风量;③采高0.3～0.7 m, 落煤宽度3～4 m, 风速0.25～4.00 m/s, 计算采场最大进风量216 m3/min, 确定配风量为210 m3/min;④调节风门调节风量为150 m3/min, 掘进面局部通风机吸风量200 m3/min, 风门漏风50 m3/min, 工作面配风量为610 m3/min。只要通风构筑物和供风量达到以上要求, 工作面风流即能够及时排出回采过程中产生的粉尘和有毒、有害气体, 确保采掘场所环境和温度适宜生产作业。
3.7 顶板控制
该区一组煤层顶板灰岩呈瘤状结核与下伏煤层接触, 凹凸不平, 致密坚硬, 厚层状分布, 不易冒落。根据采矿经验, 在采长100 m时初次垮落步距为40 m。因此确定采煤工作面采长为100 m, 每采30 m跳采1次。每个回采单元回采时用掘进矸石砌筑条带, 对回采单元四周进行封闭支撑, 使顶板长久处于悬空状态, 每间隔1 m打信号柱1根, 观测顶板来压情况。
3.8 设备
采场设备除一般采煤工作面所需的胶带输送机、刮板输送机, 掘进工作面局部通风机、煤电钻、风动钻岩机、小水泵、喷浆机等外, 主要增加了螺杆出煤装置。螺杆出煤装置由螺杆、动力、挡煤板3部分组成。①螺杆:杆径采用30 mm厚壁钢管, 长10 m, 两端焊接与煤电钻配接的端头, 中间焊接螺旋叶片。螺旋叶片采用3.0 mm普通钢板旋曲而成, 外径260 mm;②动力:配备MZ-15T型煤电钻作为出煤动力;③挡煤板:弧形挡煤板高240 mm, 采用4.0 mm弧形钢板与50 mm槽钢焊接而成。
4 试验及效果分析
2009年6月, 在鲁山县西岭矿进行薄煤层采矿布置及工艺试验。试验目标:①检验盘区布置方式在生产过程中通风、运输及巷道开掘、巷道支护的可靠性;②检验盘区内回采单元设计参数的合理性;③检验瓦斯、粉尘、自燃防治的安全可靠性;④检验顶板及采空区管理的安全性;⑤检验回采工艺的稳定性、实用性;⑥检验生产效率及成本。
4.1 试验过程
第1试验工作面是一6煤层103面, 倾斜长度270 m, 采长60 m, 煤层倾角平均8°, 揭露煤厚0.3～0.7 m。第1回采单元回采同时掘进第2、第3中巷, 中巷间距10 m。单元初次爆破深度1.5 m, 第2次爆破后安装螺杆出煤, 相继钻眼、砌筑矸石条带、安装移动风门等, 按研究工艺进入正规循环。现场记录, 第1回采单元5 d采完, 循环进度1 m, 平均每班循环2次。每回采3个单元 (间距30 m) 跳采5 m, 首采工作面共进行了5次跳采, 每次跳采步距均为35 m, 共回采18个回采单元, 采煤面积10 800 m2, 采出原煤8 300 t, 生产天数91 d, 日均产原煤91 t。①各工序的平均作业时间为:打眼、装药放炮时间45 min;②放炮后通风、洒水降尘5 min;③出煤15 min, 矸石条带砌筑、喷浆35 min;④运输线路及其他影响30 min。
第2试验工作面为105工作面, 开采条件及参数同第1工作面, 工作面采长90 m, 倾斜长度280 m, 可采倾斜长度270 m, 工作面可采面积24 300 m2, 回采单元宽度10 m, 每回采3个单元跳采1次, 跳采6次, 采煤面积20 250 m2, 采出原煤17 000 t, 工作面生产天数98 d, 平均日产原煤173 t。
4.2 效果及数据分析
(1) 炮眼布置及装药。
炮眼位于煤壁中间, 从回采单元两侧进回风巷钻进, 每侧打2个炮眼, 间距0.5 m, 平行于顶底板和回采单元采场推进方向, 煤眼深度为单元长度的一半减300 mm。使用矿用瞬发雷管和矿用硝铵炸药, 炮眼实行间隔装药多雷管起爆, 每个煤眼平均装炸药1 200 g, 雷管5发。每圈炸药间隔300 mm填水炮泥, 炮眼外端1.0 m水炮泥封口。两侧炮眼装药完成后一次起爆。
(2) 出煤螺杆参数。
螺杆长度依据回采单元长度选定为10 m;螺旋叶片直径较大易与顶底板碰撞, 且运行阻力大, 较小时出煤慢、残留浮煤多, 叶片Ø260 mm的螺杆使用较方便;螺旋叶片螺距一般100～350 mm, 螺距大出煤速度快, 螺杆运行阻力大, 工人劳动强度大。经试验, 螺距150 mm使用方便, 运行平稳。
(3) 弧形挡煤板的使用。
原煤从煤壁崩落后一侧为煤墙, 另一侧为采空区, 采空区侧无阻挡物, 出煤时由于螺杆旋转力量的作用, 散煤会向采空区侧推移, 使螺杆工作效率降低。在螺杆采空区一侧安装挡煤板后, 能提高螺杆工作效率。
(4) 顶板与采空区。
第1试验工作面采长60 m, 每采3个回采单元跳采1次, 回采过程中顶板微量下沉, 信号柱和封闭的矸石条带受力压实;第2试验工作面在第3回采单元采过一半后顶板来压, 信号柱发出响声, 砌筑的矸石条带受力压实, 矸石严紧, 但未出现顶板断裂及冒落现象, 过48 h后顶板趋于稳定, 最终测定顶板下沉量8～25 mm。
(5) 通风及瓦斯管理。
初期通风管理较易, 回采两循环后采场风速为1.13 m/s, 工作面最大班作业总人数为20人, 工作面一次起爆炸药最大消耗量为4.8 kg, 计算爆破需风量160 m3/min, 采场温度计算需风量37 m3/min。工作面总进风600 m3/min, 回采单元进风190 m3/min, 人均供风量30 m3/min。瓦斯传感器位于采场回风出口, 爆破时瓦斯浓度为0.41%, 因此采场供风量和瓦斯、粉尘排放效果符合《煤矿安全规程》要求。
(6) 采场布置参数确定。
①采长:按照矿井对采面单产要求, 工作面采长60～100 m。②回采单元宽度:回采单元宽10 m, 出煤螺杆易于操作, 人员体力损耗适中。③跳采步距:每采3个回采单元 (即30 m) 跳采1次, 跳距6 m, 即跳采步距36 m。
(7) 回采工效。
采煤工作面直接工平均工效为4.6 t/工, 经过对回采工艺和循环作业方式的改进, 回采工效可提高到5.8 t/工。
5 技术要点
①采用单元分割采煤法, 改变了以掘代采现状, 提高了资源利用率, 工作面实行负压通风, 解决了不稳定薄煤层开采中通风、运输、粉尘及有毒有害气体排放等问题, 降低了万吨掘进率;②实施跳采技术, 解决了致密坚硬、不易垮落的不稳定薄煤层开采中顶板控制、防火、防水等安全问题;③采用螺杆出煤, 实现了工作面无人作业, 改善了工作环境, 提高了生产效率, 减轻了工人劳动强度;④回采与掘进平行作业, 实现矸石回填, 降低矸石运输成本。
6 结语
薄煤层开采技术 篇11
关键词：厚煤层；地表破损；声部矿井开采技术；地表沉降
近几年，我国在煤矿资源开采的技术上也有了一定的提升，通常煤炭资源都是从浅层开始开采，而随着煤矿资源的采出，开采煤层逐渐转向煤层深度较大的煤层。因此，随着开采规模的增大，机械水平与开采技术也需要不断发生改变与提升。就全球的煤矿生产来看，深部开采仍然是现在面临的主要难题。我国东部地区因经济发达，对煤矿资源的需求量较大，因此，矿井延伸的深度就越强，很多煤矿企业的开采已经转向了矿井的深部开采了，最深的矿井已经达到了千米单位的深度，且这些矿井还以每年5-10m的速度在增长。就当前的形式来看，解决深部煤层开采造成的矿压控制问题与冲击矿压等问题，已经成为当前矿业的主要研究方向。
一、针对高潜水位的不迁村厚煤层采煤
对于高潜水位的煤层开采，想要实现不用迁移村庄、减少良田毁坏的目标，关键就是要在开采后达到地表沉降小的目的，一般通过走向长壁全部垮落开采的下沉系数为0.8-0.6范围内，如果开采深度为7m的煤层，一般造成的地表最大沉降为5m。伴随着矿井深部开采技术的提高，对于减小地表沉降可以采用较少煤炭回收条带式开采的方式，使得煤炭资源大量丢失，或者通过充填采空区等方式来减少的沉降至少可以降低到0.3以下。但就这两种方式来说你，煤炭成本加大，且回填物需要更多，因此实施起来效率不高。
一般，煤层上覆岩都是有岩性软硬不同的岩石组成的，为减缓地面沉降的速度，可以采用对离层空间进行连续注浆的方式，使得含有较大压力的注浆液支托上层岩体缓慢下沉，达到减缓沉降的目的。其次，由于注浆之后，地表下沉量会减少，特别容易形成积水，所以应适当进行地表积水疏排工作，通过在最低点建立排水站的方式，以便雨季排水，既解放了土地，又保证村庄的利益。上述的方法，已经能够有效达到减少地表损坏，降低房屋破损，不需要迁移村庄的目的。对于一般建筑物来说，主要会受到拉伸以及压缩两种变形带来的受力，当村庄在煤矿开采区域中，且首先开始开采村庄周围区域时，村庄首先受到的是拉伸力的影响，很可能造成较大的破坏，产生的裂隙也比较大，而继续开采剩下的区域，村庄区域内则会受到压缩的影响，导致裂缝又有一定程度的缩小。因此，可以通过先开采村庄下的区域，由此形成一个压缩区域，再开采周围区域的方式，有效减少二次拉伸破坏，大大降低村庄损坏。
二、当前矿井深部开采存在的难点与解决措施
1、防治开采中产生的冲击矿压。
1.1 造成冲击矿压的原因。
前面提到，煤层本身与顶底板岩石都具有严重的冲击性，这就是产生冲击矿压的主要内部因素。当深度煤层开采深度在650m以下时，原岩层的应力比较大，很容易造成煤层失稳的情况，尤其在应力比较集中的地方，煤层更容易受到破坏，造成冲击矿压。通常冲击矿压的突发点是高应力区域以及压力低层区，比如断层、向斜轴附近以及煤柱边沿附近等等，对于水力采煤与条带式开采过程中所留煤柱而形成的高应力区域，开采面留有护巷煤柱与丢失的煤柱等区域都是很容易造成冲击矿压的区域。其次，对于煤层老顶或者是直接顶是比较坚硬的岩石、砂石的，由于工作面的矿压显现较为明显，当顶板初次来压或者周期来压、亦或者遇到采掘工作面的集中放炮时，势必会造成冲击礦压发生。
1.2 冲击矿压的防治措施。
对于具有冲击性的煤层开采时，通常采用的防治措施包括开采解放层，合理的布置巷道、煤层以及顶板注水等方式。一旦发现危险区域，可以通过解危措施，进行煤层松动爆破、卸载注水、钻孔或者卸载巷道等方式来解决。要达到消除高应力区域的形成，首先就应该通过地应力的测定与地质动力区划，判断异常区域的高应力集中于冲击矿压走向。其次，为环节冲击矿压的强度，可以采用顶板注水的方式来做好有效的防治措施。有一些实践经验得出，一方面，顶板注水不仅可以减小岩层的弯曲度，更能降低弯曲能量指数，从而达到降低冲击程度的目的。另一方面，顶板注水方式可以将中等冲击转化为无冲击的倾向，在顶板注水后，顶板压裂分层因此很容易冒落，造成工作面前方的支撑压力变小，从而达到减轻煤壁向外的冲击压力。
2、对于井巷的保护措施。
对于矿井深部的开采技术进行研究，可以观测到一般煤层巷道与软岩的闭合速度在0.7-1.2mm/d范围内，而闭合量在600-900mm左右。当矿井深度达到800m时，原岩应力大概在25MPa左右，就会出现软岩与煤层失稳的情况，巷道布置也会出现严重的变形，而在坚硬的岩石中的巷道布置，状态仍然维持得较好。针对这样的状态而言，从经济方面来讲，要实现少丢煤柱，提高回收率，且要保持良好的巷道环境满足生产要求的目的，可以通过两种方式解决。第一，对于矿井的深部开采主要的井巷应布置在坚硬岩石中，采取锚网喷支护的方式可以达到良好的效果。第二，如果缺乏坚硬岩层设置井巷条件的，可以通过在巷道上方煤层中布置工作面，首先进行开采施工的方式，使得巷道处在一个降压环境内，再对周围的煤层进行开采，这样一来，巷道只是在初期受到了较小的影响，受破坏量也就大大减小，使得巷道能较好的保持稳定状态。
结语：综上所述，对于矿井深部的煤矿开采而言，除开需要解决严重的支护与地表损坏问题外，还需要不断探索全新的方式，实现最大限度的利用煤矿资源，减少生态影响，保护环境的目标，真正实现经济性。
参考文献：
[1]李嗣钧. 减少厚煤层采后地表破损及矿井深部开采技术[J]. 煤矿开采，2001，02：25-28.
[2]张农，李希勇，郑西贵，薛飞. 深部煤炭资源开采现状与技术挑战[A]. 中国煤炭工业协会.全国煤矿千米深井开采技术[C].中国煤炭工业协会：，2013：22.
[3]张和生. 山区地下开采引起地表变形对长输气管线的影响研究[D].太原理工大学，2013.
[4]陈勇. 开滦矿区深部开采地表移动规律的研究[D].河南理工大学，2010.
薄煤层开采技术 篇12
关键词：保护层,综合治理,瓦斯
十二矿是平顶山矿区第一个采深超千米的矿井,地质条件复杂,煤层瓦斯压力大,含量高,透气性差,突出危险性严重。针对十二矿瓦斯治理现状,中国平煤神马集团领导果断决策以十二矿为试点,采用极薄煤层保护层开采瓦斯治理技术来解决超千米矿井突出危险性难题[1],实现了瓦斯治理由局部治理向区域综合治理的重大转变,取得良好的瓦斯治理效果。
1保护层的选择
经鉴定,己15煤层作为十二矿的主采煤层,在-350m以下具有突出危险性,因此要开采己15煤层,必须首先采取区域综合防突措施。在选择区域综合防突措施时,优先选择开采保护层[2,3]。
矿井为多煤层开采,己14煤层属于极薄煤层,平均厚度0.5m,己14与己15煤层层间距9m~12m,目前,该煤层没有突出危险性。为了确保己15煤层的安全开采,因此,选择己14煤层作为己15煤层的保护层来开采。
2保护层开采瓦斯综合治理技术
2.1极薄煤层保护层开采技术
由于极薄煤层开采技术难度大,在综采设备配套选型上以设备的大功率和高强度为总原则,力争满足低采高和直接破岩的要求,最终完成了综采设备的三机配套。在开采保护层时,采煤机直接破岩,实现采煤技术的一次突破;煤机、刮板输送机、桥式转载机、破碎机、液压支架能够实现远程集中控制,提高了功效。
2.2沿空留巷“Y”通风技术
己14-31010工作面位于矿井三水平东翼,埋深1062m~1066m,地面标高+290m~+340m,工作面标高-726m~-772m。工作面沿己14煤层回采,己14煤层厚0.m1~1.0m,平均0.5m,煤层倾角平均6°。
“Y”型通风技术在己14-31010下进风巷留巷段进行实践,留巷作为该工作面和己15煤层的瓦斯治理巷,同时,还可用作己15-31010工作面的上进风巷。该技术可以通过抽采本煤层及被保护层己15-31010工作面的卸压瓦斯、消除上隅角瓦斯积聚,并最终实现解放己15-31010工作面的目的,如图1所示。
2.3坚硬顶板强制放顶技术
己14-31010工作面煤层的直接顶为中细砂岩,比较坚硬,回采之后短期内不易垮落,造成煤壁和支架上的承受压力增大,还会压垮沿空留巷墙体,当回采一定距离后,顶板突然垮落,积聚在采空区的高浓度瓦斯瞬间涌出,造成瓦斯超限。为实现保护层顺利开采,特采用坚硬顶板强制放顶技术,也就是说,要在下进风巷施工钻场,通过深孔爆破,使采空区老顶强制性垮落。
根据工作面实际条件,在己14-31010工作面下进风巷距离切眼105m处,布置一个钻场,之后,每隔70m布置一个钻场。每个钻场布置四组保护墙体端头切顶钻孔和一组超前强制放顶钻孔,钻场之间再分别施工3个超前强制放顶钻孔,如图2所示。共计施工钻孔81个,累计孔长3325m,平均孔深41m;深孔爆破由于钻孔深,装药量大,同时炮眼装药封孔的难度也随之增大。通过采用专用的PVC炮棍,把装有炮泥和水胶炸药的PVC管依次送入钻孔内,利用气动炮泥机进行封孔,这是我们在深孔爆破装药、封孔技术上的一次重大实践。目前共实施了16次爆破作业,其中4次强制放顶爆破作业,最大装药量为320kg,12次切顶爆破作业,最大装药量为485kg。
工作面的矿压监测数据,强制放顶前,初次来压步距68m,周期来压步距35m;强制放顶后,初次来压步距58m,周期来压步距20~30m。同时沿空留巷墙体除有部分墙体存在片帮外,整体质量较好。根据现场监测,两帮最终变形量为:墙体侧67mm、下帮96mm、两帮163mm;顶板最大下沉速度8mm/d。通过进行强制放顶爆破,实现了充填面墙体质量完好,采空区老顶实现及时垮落。
2.4瓦斯综合治理技术
2.4.1保护层已14-31010工作面留巷段瓦斯治理
2.4.1.1施工高位穿层钻孔
在己14-31010下进风巷沿空留巷段采空区侧施工高位穿层钻孔,钻孔间距10m,孔径89mm,孔深40m,对从己15煤层裂隙带中逸散到己14-31010采空区上面裂隙带的瓦斯进行集中抽采。
2.4.1.2施工采空区埋管抽采
在己14-31010下进风巷沿空留巷墙体内预埋300mm抽放管,间距10m,用来抽采从己15煤层裂隙带内逸散至保护层采空区的瓦斯。
2.4.2被保护层己15-31010工作面瓦斯治理
由于己15-31010工作面机、风巷已施工完顺层钻孔,其中己15-31010进风巷孔径89mm,孔深140m,孔间距2m,治理被保护层己15-31010采面下部区域;己15-31010回风巷孔径89mm,孔深70m,孔间距2m,治理被保护层己15-31010采面上部区域。由于钻孔抽采时间长,大部分钻孔浓度较低,部分为0%。
保护层回采以来,月风排瓦斯量由14.92万m3升至35.23万m3,风排瓦斯量增加2.36倍,月抽放量由6万m3升至68.89万m3,瓦斯抽放量增加11.48倍。
2.4.3瓦斯抽采
通过北山地面瓦斯抽放泵站的2台CBF710(A)-2BG3型水环式真空泵,对己15-31010工作面进风巷和回风巷顺层钻孔、底抽巷穿层钻孔和己14-31010下进风巷高位穿层钻孔的瓦斯进行抽采。
通过井下三水平瓦斯抽放泵站的2台2BEF420B3G-490型水环式真空泵,对己14-31010工作面采空区瓦斯进行抽采。抽采系统全部安装监测系统,实时监测瓦斯抽采参数,通过抽采参数的收集来分析保护层瓦斯抽采效果。
3被保护层保护效果分析
为分析己14-31010工作面开采对己15-31010工作面的保护效果,我们对己15-31010进风巷、己15-31010回风巷、己14-31010下进风巷、己14-31010采空区的抽放系统浓度、纯量、日抽放量进行考察。极薄保护层回采前后瓦斯变化情况如下表所示:
4保护层开采效益分析
4.1投入产出核算
经核算,保护层开采包括其解放煤量(已15、已16-17的煤量)回采费用吨煤成本为150.55元/t,采用高低位抽采巷瓦斯治理工作面吨煤成本为144.07元/t,相比保护层开采解放已15、已16-17煤层吨煤成本增加6.48元/t,增加4.5%,如减去己14煤层销售费用,则保护层开采吨煤成本比高低位抽采巷瓦斯治理己15、已16-17煤层吨煤成本下降35.54元/吨,下降15.7%。
4.2防止瓦斯突出及冲击地压效果
保护层开采后,被保护层的残余瓦斯压力及残余瓦斯含量大幅降低,彻底解放被保护层,从根本上解决了瓦斯突出及冲击地压的难题。
4.3被保护层回采进度
保护层开采后,被保护层的推进度只受保护层推进度的影响,能够实现安全高效的回采,而目前采用高低位巷瓦斯治理的已15-17200工作面月推进度最高仅为53m。
4.4技术突破
该矿在极薄煤层开采技术、瓦斯综合治理技术和强制放顶技术上的创新突破,实现了采煤机直接破岩,并且设备完好率达到95%,月推进度达到100m,同时,沿空留巷墙体完好,没有发生一起相关的瓦斯超限事故,取得了良好的工作成效。
参考文献
[1]汪东生.近距离煤层群开采保护层开采瓦斯立体抽采防突理论与实验研究[D].徐州:中国矿业大学,2009.