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1、大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采集成技术研究大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采集成技术研究研究工作总结报告神华宁夏煤业集团有限责任公司西安科技大学二八年十二月一、完成单位基本概况1项目主持单位：神华宁夏煤业集团有限责任公司神华宁煤集团是神华集团的控股子公司，也是宁夏回族自治区最大的优势骨干企业。2006年1月，宁夏自治区党委、政府以宁夏煤业集团全部资产与神华集团合资合作组建了神华宁夏煤业集团有限责任公司。注册资本101亿元人民币，其中，神华集团占51%，宁夏政府占49%。至2007年底资产总额达307.5亿元，净资产达128亿元。集团主营煤炭开采及洗选、煤化工、电力、建筑、机械制
2、造等。经营范围涉及煤炭制品与煤炭深加工、电力、矿井设计与建设、工程管理与监理、机械制造与修理、建筑与安装、铁路运输、房地产开发、旅游与餐饮、进出口贸易、科研等行业，煤炭、煤化工、煤炭深加工及综合利用等业务收入占全部营业总收入的80%以上。宁东是国家批准建设的13个亿t级大型煤炭基地之一，并列为国家规划建设的6个大型煤电基地和7个煤化工基地之中，被宁夏确定为“一号工程”。 在宁东还正在规划和建设鸳鸯湖矿区、横城矿区、马家滩矿区和积家井矿区。规划到2010年，原煤产量突破5000万t，煤炭总规模达到9720万t以上，煤化工产品产量达到81万t，活性炭产能达到5万t。到2020年，煤炭生产规模达到1
3、.5亿t，煤化工产品规模达到1500万t，电厂装机规模达到387万KW，活性炭规模达到25万t。规划和建设10对大型现代化矿井、6个大型煤化工项目、2座大型坑口电厂。目前，羊场湾煤矿(1000万t/a)、枣泉煤矿(800万t/a)已经建成投产，甲醇厂(25万t/a)、二甲醚项目(21万t/a)已建成生产，灵州电厂一期（213.5万KW）已建成投产。先后荣获“中国矿业十佳企业”、“全国煤炭优秀企业”、“全国企业文化建设先进单位”、“西部开发优秀创业奖”、“国家技能人才培养突出贡献奖”、“全国五一劳动奖状”、“自治区模范集体”等多项荣誉奖项。煤炭、煤化工、煤炭深加工及综合利用三大主业齐头并进，初具
4、规模，得到了胡锦涛、吴邦国等党和国家领导人以及国家有关部委和宁夏自治区党委、政府的充分肯定。2.项目协作单位：西安科技大学西安科技大学是西部惟一的一所煤炭高等院校，拥有安全技术及工程国家重点学科，10个省部级重点学科，3个省部级重点实验室，1个教育部工程研究中心，1个国家矿山应急救援技术研究中心，在大倾角开采与胶体防灭火技术研究方面在国内处于领先地位。2000年获得西部第一个矿业工程博士学位授予权，2002年获得“安全技术与工程”国家重点学科。本学科从20012006年完成国家杰出青年基金、国家“十五”科技公关、国家自然科学基金西部重大研究计划及面上项目等国家级项目和省部级重点项目25项，省部
5、级一般项目35项，企业委托项目176项，纵向科研经费1187万元，横向科研经费3733万元。获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步奖23项，相关成果在全国60多个矿区推广应用，并在俄罗斯、印度和澳大利亚等国煤矿得到应用。实验基地包括以我校为依托建成的“教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室”、“陕西省岩层控制重点实验室”、“国家煤炭工业采矿工程重点实验室”、“国家矿山救援技术研究中心”、“西安市复合胶体防灭火材料设备及工程中心”以及“矿井安全生产模拟巷道”。已建成的我国第一台容量为1T的实验炉已完成了全国12个局矿、76个典型易自燃煤样的自然发火性能的工业性实验，为现场安全生产提供了大量的数
6、据。二、项目（课题）来源本项目是宁夏回族自治区和神华集团立项，神华宁夏煤业集团公司主持研发的重点高新技术项目。三、项目背景我国井工开采特厚煤层开采产量约占总产量的40%以上。神华宁夏煤业集团所辖的宁东矿区是国家批准建设的13个亿t级大型煤炭基地之一，并列为国家规划建设的6个大型煤电基地和7个煤化工基地之中，被宁夏确定为“一号工程”。 截止2010年，宁东矿区正在规划建设的鸳鸯湖、横城、马家滩和积家井矿区的原煤产量突破5000万t，煤炭总规模达到9720万t以上。国外没有6.0m以上大采高一次采全厚开采先例；在国内，目前已经建成投产6.0m以上大采高工作面仅有3个，即晋城寺河煤矿、神东上湾煤矿和
7、羊场湾煤矿，前2个煤矿煤层赋存稳定，煤层倾角在5左右，地质与地应力条件简单。神华宁夏煤业集团羊场湾煤矿主采二号煤层，其地质储量370.21Mt，可采储量171.25 Mt，分别占全矿井地质储量和可采储量的40.6%和37.6%。羊场湾煤矿大采高工作面处于目前国内外大采高开采领域最复杂的赋存条件下，煤层倾角1520，平均18，走向起伏角度812，节理与裂隙发育，硬度系数12，韧性大，地应力复杂，巷道侧压大，片帮冒顶严重，易自燃发火。在如此复杂的地质生产条件下，实现大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高安全高产高效开采是世界性难题。2006年神华宁夏煤业集团公司有关部门多次邀请国内专家进行综合论证，
8、分别在宁夏回族自治区、神华集团和神华宁夏煤业集团分别立项，作为自主创新与研发的重点项目开展攻关研究。四、研究目的和意义本研究针对目前国内外大采高开采领域最复杂的赋存条件，即倾斜大倾角，走向大起伏的复杂埋藏条件下的特厚易燃煤层6.2m大采高开采的回采工艺关键技术、成套设备的国产化关键技术、大断面巷道控制与快速施工关键技术、立体防灭火关键技术及其安全保障支撑技术体系等重大课题进行了深入的研究，形成了大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采集成技术，对提升宁夏回族自治区与全国煤炭开采科技水平及安全效益具有重要意义。五、组织实施过程本项目组织实施过程如下：（1）2006年3月8月，进行了6.2m支架及
9、配套设备的调研，完成开采工艺论证和设备配套选型等研究内容，具体包括：回采工艺技术、论证、设计、管理等方面研究及支架、采煤机、运输机等设备的稳定性、可靠性控制研究等。（2）2006年9月2007年2月，大采高工作面成套设备的国产化关键技术研究。主要包括：成套设备的国产化方案确定；解决支架防倒防滑防片帮漏顶、采煤机失稳、刮板运输机下滑等突出问题；大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高工作面成套设备的国产化与重型化技术研究。（3）2007年3月2007年12月，完成成套开采装备的设计、制造和审查，同时对设备进行监造；研究大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高工作面开采、大断面巷道稳定性支护控制及快速施工
10、难题。（4）2008年1月2008年3月，从时间-空间与综合技术手段3个方面进行全方位研究和控制，构建大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高工作面立体防灭火技术体系。在时间上实现掘进、开采与采空区处理的快速及时；在空间上对工作面、采空区与地表进行防灭火；在综合技术手段上采用通风、回采、监测与注氮灌浆等多元防灭火措施。（5）2008年4月2008年5月，完成设备地面调试、井下安装和调试工作。研究现场开采过程中支架、采煤机、运输机等设备的稳定性、可靠性控制等。（6）2008年6月2008年10月，形成大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采安全保障支撑技术体系，总结复杂赋存条件下大采高工作面开采方面
11、的各项支撑技术，保障安全高产高效开采。（7）2008年11月12月，全面进行总结验收与鉴定。六、完成的主要工作与技术关键1.完成的主要工作构建倾斜大倾角，走向大起伏的复杂埋藏条件下的特厚易燃煤层6.2m大采高开采的回采工艺关键技术；研究复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采成套设备国产化技术；研究复杂特厚易燃煤层6.2m大采高大断面巷道控制与快速施工技术；研究复杂特厚易燃煤层6.2m大采高工艺立体防灭火技术；研究复杂特厚易燃煤层6.2m大采高工艺安全保障支撑技术体系；形成了大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采集成技术。2.技术关键技术关键包括：复杂埋藏条件下的特厚易燃煤层6.2m大采高开采的回
12、采工艺关键技术、成套设备的国产化关键技术、大断面巷道的控制与快速施工关键技术、立体防灭火关键技术及其安全保障支撑技术体系。七、取得的成果与创新点1.取得的主要成果（1）开创性地研究实验成功了煤层倾角1520，平均18，走向起伏812，节理裂隙发育的复杂埋藏条件下的大倾角特厚煤层6.2m大采高综采高产高效高回收率安全回采的关键工艺技术；创造了该特殊复杂条件下采高6.0m，截深0.865m，最高日推进15.57m，最高日产3.7t，最高月产86万t的纪录。（2）首创了复杂埋藏条件下的大倾角特厚煤层6.2m大采高综采成套设备的国产化方案，成功解决了支架防倒防滑防片帮漏顶、采煤机失稳、刮板运输机下滑等
13、突出问题，取得了大倾角复杂特厚煤层6.2m大采高综采开采工艺试验成功，形成了大倾角复杂特厚煤层6.2m大采高综采成套设备的国产化关键技术，装备了全球范围内第一个大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采领域第一套国产化成套设备，为大倾角特厚煤层大采高综采设备国产化和重型化探索了成功的经验。（3）运用“声-光-电”(AOE)等先进的数字化监测手段，对大采高工作面大断面巷道进行监测，为大断面巷道的支护方案、支护参数、煤柱尺寸的设计提出了科学准确的依据，为复杂煤层埋藏条件下大断面巷道稳定性支护控制提供了新的途径；确定了复杂煤层埋藏条件下大断面巷道快速施工技术方案，形成了大倾角复杂特厚煤层6.2m大采高
14、开采的大断面巷道的控制与快速施工关键技术，提高了掘进单进水平，提高了巷道掘进速度，保证了大采高开采项目的顺利施实。（4）从时间、空间与综合技术手段3个方面进行全方位研究，创建了大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高工作面立体防灭火关键技术。在时间上实现送巷、开采与采空区处理的快速及时；在空间上对工作面、采空区与地表进行防灭火布控；在综合技术手段上采用控风、监测、注氮、灌浆等多元防灭火措施，实现了安全开采，丰富了国内外特厚易燃煤层6.0m以上大采高开采技术。（5）集合运用各种先进科技方法手段，形成了大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采项目的安全保障支撑技术体系，有力地保证了项目顺利实施和成功。
15、（6）利用大采高开采集成技术，没有发生任何重伤以上事故，安全效益100%。项目实施期间工作面平均月产80万t，已连续采煤460多万吨，具备年产1000万吨的能力，可实现产值20.8亿元，利税2.7亿元。经济、社会与安全效益显著。（7）本次设计的支架伸缩梁结构已获国家专利。（8）部分成果公开发表后被国际上EI和SCI检索机构收录。2.创新点（1）开创性地研究试验成功了煤层倾角1520，平均18，走向起伏812，节理裂隙发育的复杂条件下的大倾角特厚易燃煤层6.2m大采高综采高产高效高回收率安全回采的关键工艺技术；创造了该特殊复杂条件下采高6.0m，截深0.865m，最高日推进15.57m，最高日产
16、3.7万t，最高月产86.0万t的纪录。（2）首创了大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高综采成套设备的国产化方案，成功解决了支架防倒防滑防片帮漏顶、采煤机失稳、刮板运输机下滑等突出问题，取得了大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高综采开采工艺试验成功，形成了相应的综采成套设备的国产化关键技术，为大倾角特厚易燃煤层大采高综采设备国产化和重型化探索了成功的经验。（3）运用“声-光-电”(AOE)等先进的数字化监测手段，为大断面巷道的支护设计，确定复杂煤层赋存条件下大断面巷道快速施工技术参数，形成了大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采的大断面巷道的控制与快速施工关键技术，提供了科学依据。（4）在时间上实现掘进、回采与采空区处理的及时衔接；在空间上对工作面、采空区
