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1、彖3匕却栄Northeastern University毕业设计论文)Graduate Design (Thesis)设计（论文）题目现阶段采煤技术与绿色采煤技术学 生XXX教学中心忻州市奥鹏学习中心煤矿开采技术二o四年八月十六日摘要随着我国社会经济的不断发展，人们对于煤炭资源的需求量也日 益扩大，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和 中心采煤工艺的发展将带动煤矿开采各环节的变革，现代采煤工艺 正在向高产、高效、高安全性和高可靠性方向发展，基本途径是使采 煤技术与现代高新技术相结合，因此现代采煤工艺是我国采煤产业发 展的必然趋势。为了更快地适应这一趋势的发展，提高煤矿的开采率
2、以保证煤炭资源的供给量能够满足人们的需求，各方纷纷加强对高效 和高产采煤技术的研究。本文就对我国采煤技术作了分析并对其带来 的环境影响阐述了针对性的技术。关键词：煤矿采煤工艺控制技术 机械化开采 绿色开采 充填 开采目录引言21我国采煤技术现状21.2采煤技术发展迅猛31.3环保型开采技术取得了良好进步32 我国采煤技术的发展趋势32. 1采煤方法与工艺发展相结合322煤矿开釆设备的发展方向42. 3矿井开采朝着高效集约化方向发展43采煤技术国内外现状43. 1柱式采煤法的特点53. 2壁式采煤法的主要特征54现阶段开采技术54. 1采煤方法和工艺54. 2深矿井开采技术74.3 三下”采煤技
3、术74. 4优化巷道布置，减少肝石排放的开采技术84.5采场围岩控制技术86小煤矿技术改造和机械化开采技术95针对环境的影响所畅导的绿色开采技术101煤炭绿色开采体系105.2保水开采11煤与瓦斯共采125.4充填开采125. 5煤炭地下气化14结语15参考文献16我国能源分布特点是富煤、贫油、少气，在我国能源资源储量中 煤炭占90%左右，水电站4. 7%左右，风能核能约占1. 9%o由于可再 生能源太阳能和风能的分散、不稳定和成本高等缺点，在我国煤炭仍 然是主体能源。随着我国国民经济的快速发展，对煤炭资源的需求越 来越大，这相应地要求我国的采矿技术的飞速发展。这几年我国煤炭 采矿设备正在向自
4、动化、信息化、大型化、集约化方向发展，煤炭的 开采强度和速得到极大的提高，因此我们不得不面对的是这几年中小 煤矿生产技术相对落后的局面。造成这一局面的原因有很多，主要与 我国的中小煤矿设备革新慢、适应性差、技术不过关等因素有关。目 前，我国经济的发展严重依赖煤炭资源的支撑作用，同时，近年来煤 炭产量的迅猛增长，凸显了对资源与环境的影响。随着社会经济的发 展人们对环境要求也日益提高，因此，在考虑发展可再生能源的同时 应下大力气解决煤炭开发与利用中出现的问题，绿色开采就是一条解 决该问题经济可行的办法。1我国釆煤技术现状1. 1采煤技术的多元化改革开放以來，我国经济所有制形式多样，煤矿企业主要有公
5、有 制、集体制以及个体制等。由于不同体制的煤矿企业经济投资不够并 且科学技术水平不一，各个煤矿使用的开采技术也不一样。主要有全 机械化、半机械化以及全手工生产等。虽然煤矿开采技术多样，但是 科学高效的生产是现如今煤炭技术发展的重要措施。12采煤技术发展迅猛我国采煤技术是不断发展进步的，尤其是随着近两年计算机技术 以及网络技术的发展，采煤技术取得良好的发展成果，实现了重大突 破。有效实现了煤炭开采技术的进步，主要表现在采用综合放顶技术 以及坚硬式顶板管理技术、大型综合开采技术来实现开采技术的突 破，有效实现了煤炭开采技术的提高。1 -3环保型开采技术取得了良好进步煤炭开采虽然为社会输送了大批的能
6、源，但是由于开采不合理等 问题的存在，煤炭开采还带来了严重的环境问题。最为典型的问题就 是地表资源的浪费和地下水资源的污染，部分煤矿开采还造成大气污 染的产生。针对这种情况，我国煤炭开采技术逐步提高了技术的环保 水平。2 我国采煤技术的发展趋势2.1采煤方法与工艺发展相结合随着采煤技术的发展，我国煤矿开采不再单纯追求煤炭高数量开 采，更加注重煤炭开采的质量以及安全性。所以讲煤炭开采方法和工 艺方法相结合可以有效达到这个目的。在煤炭开采中采用高效、智能 化以及安全性能比较高的开采设备以及监控系统实现高效、高质量开 米。2.2煤矿开采设备的发展方向综合煤矿开釆实践可以看出煤矿开釆设备的发展方向主耍
7、有两 大趋势：第一，采煤技术向着高能效、耐久性、自动化以及高可靠性 等方向发展。第二，煤矿开采产品主要是向着多种规格和多个品种方 向发展。2.3矿井开采朝着高效集约化方向发展要实现煤炭开釆的高效、高产以及安全性主要依靠两种措施：一 是促进采煤设备的性能的提高。二是通过综采放顶方法促进煤炭开采 工艺的提高，以此来开采储量比较丰富的煤矿。要想实现煤炭矿井的 集约化生产，主要是通过机电一体化、科学技术手段以及计算机自动 化等措施实现煤矿机电设备的高效运行。另外还要不断引进先进的开 采技术实现综采机组的机械化水平。釆用先进的智能设备提高采煤过 程的自动化，并不断追求向少人以及无人化釆煤工作技术发展。3
8、釆煤技术国内外现状煤炭企业生产技术具有特殊专业要求，涉及面广，专业技术性强。 生产过程复杂，生产系统形式多样，各系统协调运做、管理难度大。 井下作业环境的独特复杂性，使行业生产技术具有特殊专业要求，涉 及面广、种类多、管理难度大，安全生产是煤矿管理工作的重点，煤 矿安全监控系统技术复杂、形式多样，监控数据量大。采煤方法种类很多，目前世界主要产煤国家使用的采煤方法，总 的划分为：壁式盒柱式两大类。这两种不同类型的采煤方法，无论从 采煤系统还是回采工艺多有很大的区别。3.1柱式采煤法的特点柱式采煤法的特点是煤壁短呈方柱形，同时开采的工作面数较 多，采出的煤炭垂直于工作面方向运出。壁式采煤法的特点是
9、煤比较 长、工作面的两端巷道分别做为进缝合回风、运煤和运料用，采出的 煤炭平行于煤壁方向运出工作面，我国多采用壁式采煤法开采煤层。3.2壁式采煤法的主要特征壁式釆煤法一般以长工作面采煤为其主要特征，产量约占我国国 有重点煤矿的95%以上。随着煤层厚度及倾角的不同，开采技术和采 煤方法会有所区别。对于薄及中厚煤层，一般都是按煤层全厚一次釆 出，即正层开采。对于厚煤层，可把它分为若干中等厚度进行开釆， 即分层开釆，也可以釆用放顶煤整层开釆。无论整层开采或分层开采, 依据不同倾角，按釆煤工作面推进方向，又可分为走向长壁开采和倾 斜长壁开釆两种类型。4现阶段开釆技术4.1采煤方法和工艺开发煤矿高效集约
10、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。4.1.1开发“埋深浅、硬顶板、硬煤层高产高效现代开釆成 套技术”，主要解决的技术难题。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
11、能随采随冒，提高顶煤冋收率，且基本顶能按定步距垮落，既有利于 顶煤破碎,乂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，包括高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使 顶煤体能随采随冒，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。乂有利于 放顶煤的新型液压支架，合理确定后部置输送机能力。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，缩短放煤吋间,提高工作面的推进度，实现高产高效。5. 5m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
12、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。4.1.2缓倾斜薄煤层长壁开釆主要研究开发: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术。4.1.3缓倾斜厚煤层一次采全厚大釆高长壁采应进一步加强完善支架结构及强度，加强防倒、防滑、防止顶梁 焊缝开裂和四连杆变、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高可靠性，缩小其与中厚煤层（采高3m左右）产高效指标的差距。4.1.4各种综采高产高效综采设备保障体系耍实现高产高效，就耍提高开机率，对“支架一围岩”系统、采掘 运设备进行监控。今后研究的重点是:通过
13、电液控制阀组操纵支架和 改善“支架-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釆集系统;乳化液泵站及液压系统运行状 态的检测诊断;釆煤机在线与离线相结合的“油-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。4.2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（特别是软岩巷道）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;深矿井高产高效开釆有关配套技术;深 矿井
14、开采热害治理技术与装备。4.3 “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釆设计、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、升采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源优化等关键技术。4.4优化巷道布置，减少歼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
15、化为 0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。4.5采场围岩控制技术4.5.1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釆掘活动的安 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。4.5.2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。4.53放顶煤开釆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,提出放顶煤优化准则和提高顶煤回收率的途径。4.5.4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
