第一篇：煤礦開采技術(shù)復(fù)習(xí)題答案

一、解釋名詞：

1、井田開拓：由地表進(jìn)入煤層為開采水平服務(wù)所進(jìn)行的井巷布置和開掘工程。

2、采煤工藝：采煤工作面內(nèi)各道工序按照一定順序完成的方法及其相互配合。

3、采區(qū)車場：采區(qū)上（下）山與運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷以及區(qū)段平巷聯(lián)絡(luò)處的一組巷道和硐室的總稱，是采區(qū)巷道布置系統(tǒng)中的重要組成部分。

4、正規(guī)循環(huán)作業(yè)：按照作業(yè)規(guī)程中循環(huán)作業(yè)圖表安排的工序順序和勞動定員，在規(guī)定的時間內(nèi)保質(zhì)、保量、安全地完成循環(huán)作業(yè)的全部工作量，并周而復(fù)始的進(jìn)行采煤工作的一種作業(yè)方法。

5、采煤工作面作業(yè)規(guī)程：是現(xiàn)場工程技術(shù)管理人員根據(jù)工作面的具體地質(zhì)條件、機(jī)械電氣設(shè)備配備和勞動力條件編制的技術(shù)性文件，是工作面生產(chǎn)技術(shù)管理的依據(jù)。

6、井底車場：聯(lián)接井筒和井下主要運(yùn)輸大巷的一組巷道和硐室的總稱，是聯(lián)結(jié)井下運(yùn)輸和井筒提升的樞紐，擔(dān)負(fù)著煤炭、矸石、物料和人員的轉(zhuǎn)運(yùn)及為全礦井通風(fēng)、排水、供電服務(wù)的任務(wù)。

7、采煤系統(tǒng)：采區(qū)內(nèi)的巷道布置系統(tǒng)以及為了正常生產(chǎn)而建立的采區(qū)內(nèi)用于運(yùn)輸、通風(fēng)等目的的生產(chǎn)系統(tǒng)。通常是由一系列的準(zhǔn)備巷道和回采巷道組成的。

8、礦山壓力：存在于采掘空間周圍巖體內(nèi)和作用在支護(hù)物上的力。

四、問答題：

一、采煤工作面作業(yè)規(guī)程的主要內(nèi)容有哪些？

1、工作面基本概況

2、工作面的地質(zhì)狀況

3、采煤方法

4、工作面主要生產(chǎn)系統(tǒng)

5、工作面的循環(huán)圖表

6、安全管理制度

7、安全技術(shù)措施

8、災(zāi)害事故防治措施

9、煤質(zhì)管理措施

二：電牽引采煤機(jī)特點(diǎn)有哪些？

1、具有良好的牽引特性；

2、可用于大傾角煤層；

3、運(yùn)行可靠，使用壽命長；

4、反應(yīng)靈敏，動態(tài)特性好；

5、效率高；

6、結(jié)構(gòu)簡單；

7、有完整的監(jiān)測和顯示系統(tǒng)。

三、選擇采煤方法的原則是什么？

答：選擇采煤方法，應(yīng)當(dāng)結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，根據(jù)煤層賦存條件、礦井開采技術(shù)水平等因素，選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全生產(chǎn)條件好、資源回收率高的采煤方法。必須滿足安全、經(jīng)濟(jì)、煤炭采出率高的原則。

四：試問斜井與立井相比較的優(yōu)缺點(diǎn)？

斜井井筒掘進(jìn)技術(shù)和施工設(shè)備比較簡單，掘進(jìn)速度快；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場及硐室較立井簡單；投產(chǎn)快，建井期短；多水平開采時斜井的石門長度較立井短；斜井延深較立井方便。缺點(diǎn)是當(dāng)條件相同時，斜井較立井長，保護(hù)煤柱多；圍巖不穩(wěn)定時，維護(hù)費(fèi)用高；提升速度慢、能力小、鋼絲繩磨損大、動力消耗大；當(dāng)斜井較長時，多段提升，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)多、占用設(shè)備和人員多；沿井筒敷設(shè)的管線長、通風(fēng)線路長；穿過含水層和流砂層困難等。

五、簡述題：

一、繪圖題 答：

一、二、某礦普采工作面長度140m，煤層厚度2.1m，煤層傾角6°～8°，煤層普氏系數(shù)f=1.5。頂板中等穩(wěn)定，采用全部垮落法處理采空區(qū)，采煤機(jī)選用單滾筒采煤機(jī)，割煤方式為雙向割煤、往返一刀，進(jìn)刀方式為推入法進(jìn)刀。試述該工作面割一刀煤的采煤工藝過程。

答：每班開始生產(chǎn)時，采煤機(jī)自工作面下切口開始割煤，采煤機(jī)向上運(yùn)行時升起搖臂，滾筒沿頂板割煤，并利用滾筒螺旋及弧形擋煤板裝煤，工人隨機(jī)掛梁，托住頂板，采煤機(jī)運(yùn)行至工作面上切口后，翻轉(zhuǎn)弧形擋煤板，將搖臂降下，開始自上而下運(yùn)行，滾筒割底煤并裝余煤。滯后采煤機(jī)10-15m，依次開動千斤頂推移刮板輸送機(jī)，與此同時，輸送機(jī)槽上的鏟煤板清理機(jī)道上的浮煤。推移完輸送機(jī)后，開始支設(shè)單體液壓支柱。

當(dāng)采煤機(jī)割底煤至工作面下切口時，支設(shè)好下端頭的支架，移直輸送機(jī)，采用直接推入法進(jìn)刀，使采煤機(jī)滾筒進(jìn)入新的位置，以便重新割煤。然后回掉最后一排柱，讓采空區(qū)頂板自行垮落，同時檢修有關(guān)設(shè)備。

割煤和回柱期間，乳化液泵站始終向工作面供液，以保證推移輸送機(jī)和支設(shè)、回撤液壓工作正常進(jìn)行。

第二篇：煤礦開采技術(shù)復(fù)習(xí)題

一、名詞解釋：

1、井田開拓：由地表進(jìn)入煤層為開采水平服務(wù)所進(jìn)行的井巷布置和開掘工程。

2、采煤工藝：采煤工作面內(nèi)各道工序按照一定順序完成的方法及其相互配合。

3、采區(qū)車場：采區(qū)上（下）山與運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷以及區(qū)段平巷聯(lián)絡(luò)處的一組巷道和硐室的總稱，是采區(qū)巷道布置系統(tǒng)中的重要組成部分。

4、正規(guī)循環(huán)作業(yè)：按照作業(yè)規(guī)程中循環(huán)作業(yè)圖表安排的工序順序和勞動定員，在規(guī)定的時間內(nèi)保質(zhì)、保量、安全地完成循環(huán)作業(yè)的全部工作量，并周而復(fù)始的進(jìn)行采煤工作的一種作業(yè)方法。

5、采煤工作面作業(yè)規(guī)程：是現(xiàn)場工程技術(shù)管理人員根據(jù)工作面的具體地質(zhì)條件、機(jī)械電氣設(shè)備配備和勞動力條件編制的技術(shù)性文件，是工作面生產(chǎn)技術(shù)管理的依據(jù)。

6、井底車場：聯(lián)接井筒和井下主要運(yùn)輸大巷的一組巷道和硐室的總稱，是聯(lián)結(jié)井下運(yùn)輸和井筒提升的樞紐，擔(dān)負(fù)著煤炭、矸石、物料和人員的轉(zhuǎn)運(yùn)及為全礦井通風(fēng)、排水、供電服務(wù)的任務(wù)。

7、采煤系統(tǒng)：采區(qū)內(nèi)的巷道布置系統(tǒng)以及為了正常生產(chǎn)而建立的采區(qū)內(nèi)用于運(yùn)輸、通風(fēng)等目的的生產(chǎn)系統(tǒng)。通常是由一系列的準(zhǔn)備巷道和回采巷道組成的。

8、礦山壓力：存在于采掘空間周圍巖體內(nèi)和作用在支護(hù)物上的力。

二、選擇題：

1、水力采煤法為（）體系采煤法。B A、壁式

B、柱式

2、主、副井均為平硐，風(fēng)井為立井的礦井開拓方式為（）。D A、立井開拓

B、斜井開拓

C、綜合開拓

D、平硐開拓

3、“三人連鎖爆破制”的瓦檢員攜帶的（）牌交給爆破工。C A、警戒牌

B、爆破命令牌

C、爆破牌

4、在普采工作面的支護(hù)中，為保護(hù)最后一排立柱，懸臂頂梁和支柱的關(guān)系應(yīng)是（）。B A、正懸臂

B、倒懸臂

5、“一炮三檢”時，附近（）m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1%時，嚴(yán)禁裝藥和爆破。D A、20

B、30

C、40

D、10

6、底卸式礦車運(yùn)煤時的井底車場形式為（）B A、環(huán)形式井底車場

B、折返式井底車場

7、綜采工作面風(fēng)速不允許超過（）m/s。A A、4

B、5

C、6

8、主井為斜井、副井為斜井、回風(fēng)井為立井的礦井開拓方式為（）B A、立井開拓

B、斜井開拓

C、綜合開拓

D、平硐開拓

9、井底車場屬于（）巷道。B

A、準(zhǔn)備

B、開拓

C、回采

10、綜合機(jī)械化采煤法中“三直一平”的“一平”指的是（）。A A、輸送機(jī)

B、頂梁

C、液壓支架

11、初次來壓前采煤工作面前方煤壁內(nèi)的支撐壓力較平時（）。A A、大

B、相等

C、小

12、煤層群的開采順序通常采用（）。B A、上行式

B、下行式

C、平行式

13、采煤工作面與巷道連接處的（）m范圍內(nèi)必須加強(qiáng)支護(hù)。A A、20

B、30

C、409、14、采區(qū)上山與階段運(yùn)輸大巷相聯(lián)結(jié)的車場為（）C A、采區(qū)上部車場

B、采區(qū)中部車場

C、采區(qū)下部車場

15、采空區(qū)處理最常用的方法是（）。C A、緩慢下沉法

B、充填法

C、全部垮落法

16、“追機(jī)作業(yè)” 屬于（）的范疇。C A、作業(yè)形式

B、循環(huán)方式

C、勞動組織

17、爆破落煤時，三花眼指的是（）排眼。B A、單

B、雙

C、三

18、采煤工作面傾角大于（）時，必須有防止煤（矸）竄出刮板輸送機(jī)傷人的措施。A A、25°

B、15°

C、10°

19、“三采一準(zhǔn)”屬于（）的范疇。A A、作業(yè)形式

B、循環(huán)方式

C、勞動組織

20、綜采放頂煤采煤工藝的循環(huán)標(biāo)志是（）C A、移架

B、回柱放頂

C、放頂煤

三、判斷題：

1、在采空區(qū)兩側(cè)形成的支撐壓力為固定支撐壓力。（√）

2、分區(qū)式布置多用走向長壁采煤法采煤。

（√）

3、液壓支架一般為掩護(hù)式和支撐式兩種。（×）

4、巷道開掘順序是開拓巷道、回采巷道、準(zhǔn)備巷道。

（×）

5、支架應(yīng)具備一定的支撐能力和可縮性。（√）

6、倒懸臂支架主要是為了支護(hù)機(jī)道上方頂板。

（×）

7、壁式采煤工作面推進(jìn)一般采用后退式。（√）

8、采煤工作面所有安全出口與巷道連接處僅在10米范圍內(nèi)要加強(qiáng)支護(hù)。

（×）

9、我國綜采放頂煤開采以低位放頂煤為主。（√）

10、支柱入井前應(yīng)逐根進(jìn)行壓力試驗(yàn)。

（√）

11、綜采放頂煤回采以移架作為一個循環(huán)的標(biāo)志。（×）

12、采區(qū)是一個相對獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)。

（√）

13、基本頂?shù)目迓洳骄啾戎苯禹數(shù)目迓洳骄嘁蟆＃ā蹋?/p>

14、走向長壁采煤工作面是沿走向布置。

（×）

15、偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法是急傾斜煤層采煤法中較為先進(jìn)的一種采煤法。（√）

16、可采儲量一定，井型越大，服務(wù)年限越短。

（√）

17、傾斜長壁采煤工作面是沿煤層傾斜方向推進(jìn)。（√）

18、穿巖層的水平巷道就是運(yùn)輸大巷。

（×）

19、正懸臂支架主要是為了支護(hù)采空區(qū)側(cè)頂板。（×）20、斜井開拓時，主井采用帶式輸送機(jī)運(yùn)煤不可兼作回風(fēng)井。

（×）

四、問答題：

1、采煤工作面作業(yè)規(guī)程的主要內(nèi)容有哪些？

答：

1、工作面基本概況

2、工作面的地質(zhì)狀況

3、采煤方法

4、工作面主要生產(chǎn)系統(tǒng)

5、工作面的循環(huán)圖表

6、安全管理制度

7、安全技術(shù)措施

8、災(zāi)害事故防治措施

9、煤質(zhì)管理措施

2、電牽引采煤機(jī)特點(diǎn)有哪些？

答：

1、具有良好的牽引特性；

2、可用于大傾角煤層；

3、運(yùn)行可靠，使用壽命長；

4、反應(yīng)靈敏，動態(tài)特性好；

5、效率高；

6、結(jié)構(gòu)簡單；

7、有完整的監(jiān)測和顯示系統(tǒng)。

3、選擇采煤方法的原則是什么？

答：選擇采煤方法，應(yīng)當(dāng)結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，根據(jù)煤層賦存條件、礦井開采技術(shù)水平等因素，選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全生產(chǎn)條件好、資源回收率高的采煤方法。必須滿足安全、經(jīng)濟(jì)、煤炭采出率高的原則。

4、試問斜井與立井相比較的優(yōu)缺點(diǎn)？

答：斜井井筒掘進(jìn)技術(shù)和施工設(shè)備比較簡單，掘進(jìn)速度快；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場及硐室較立井簡單；投產(chǎn)快，建井期短；多水平開采時斜井的石門長度較立井短；斜井延深較立井方便。

缺點(diǎn)是當(dāng)條件相同時，斜井較立井長，保護(hù)煤柱多；圍巖不穩(wěn)定時，維護(hù)費(fèi)用高；提升速度慢、能力小、鋼絲繩磨損大、動力消耗大；當(dāng)斜井較長時，多段提升，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)多、占用設(shè)備和人員多；沿井筒敷設(shè)的管線長、通風(fēng)線路長；穿過含水層和流砂層困難等。

五、簡述題：

1、試完成下面綜采工作面循環(huán)作業(yè)圖表，該工作面長度150m，雙向割煤，端部斜切進(jìn)刀（割三角煤），采用“三采一準(zhǔn)”作業(yè)方式，及時支護(hù)，每班四個循環(huán)。

割煤移架推移輸送機(jī)檢修試運(yùn)轉(zhuǎn)

2、某礦普采工作面長度140m，煤層厚度2.1m，煤層傾角6°～8°，煤層普氏系數(shù)f=1.5。頂板中等穩(wěn)定，采用全部垮落法處理采空區(qū)，采煤機(jī)選用單滾筒采煤機(jī)，割煤方式為雙向割煤、往返一刀，進(jìn)刀方式為推入法進(jìn)刀。試述該工作面割一刀煤的采煤工藝過程。

答：每班開始生產(chǎn)時，采煤機(jī)自工作面下切口開始割煤，采煤機(jī)向上運(yùn)行時升起搖臂，滾筒沿頂板割煤，并利用滾筒螺旋及弧形擋煤板裝煤，工人隨機(jī)掛梁，托住頂板，采煤機(jī)運(yùn)行至工作面上切口后，翻轉(zhuǎn)弧形擋煤板，將搖臂降下，開始自上而下運(yùn)行，滾筒割底煤并裝余煤。滯后采煤機(jī)10-15m，依次開動千斤頂推移刮板輸送機(jī)，與此同時，輸送機(jī)槽上的鏟煤板清理機(jī)道上的浮煤。推移完輸送機(jī)后，開始支設(shè)單體液壓支柱。

當(dāng)采煤機(jī)割底煤至工作面下切口時，支設(shè)好下端頭的支架，移直輸送機(jī)，采用直接推入法進(jìn)刀，使采煤機(jī)滾筒進(jìn)入新的位置，以便重新割煤。然后回掉最后一排柱，讓采空區(qū)頂板自行垮落，同時檢修有關(guān)設(shè)備。

割煤和回柱期間，乳化液泵站始終向工作面供液，以保證推移輸送機(jī)和支設(shè)、回撤液壓工作正常進(jìn)行。

第三篇：煤礦開采技術(shù)

煤礦開采技術(shù)

主要課程：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、Visual Basic程序設(shè)計(jì)、工程制圖、工程力學(xué)、電工技術(shù)基礎(chǔ)、測量學(xué)、煤礦地質(zhì)學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、井巷施工技術(shù)、礦山壓力及其控制、流體力學(xué)與流體機(jī)械、采掘機(jī)械、采煤學(xué)、礦井通風(fēng)與安全、礦井提升運(yùn)輸、礦山電工、計(jì)算機(jī)繪圖、煤礦安全法規(guī)、礦山電工學(xué)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、露天開采概論、露天礦爆破工程、露天礦線路工程、邊坡穩(wěn)定、露天采掘機(jī)械、露天礦運(yùn)輸設(shè)備、露天采礦工藝、露天礦設(shè)計(jì)原理、礦山供電等。

就業(yè)方向：可在礦山企業(yè)、科研院所、政府機(jī)構(gòu)等企、事業(yè)單位就業(yè)。主要從事礦區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)、礦山安全技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、安全監(jiān)察、科學(xué)研究等工作。

★ 礦井通風(fēng)與安全

主要課程：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、Visual Basic程序設(shè)計(jì)、工程制圖、電工與電子技術(shù)、采煤概論、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)、燃燒學(xué)、安全工程學(xué)、礦井通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)、瓦斯防治與開發(fā)技術(shù)、火災(zāi)防止理論與技術(shù)、粉層防止理論與技術(shù)、水防止理論與技術(shù)、安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用、煤礦安全法規(guī)、礦山電工學(xué)、管理學(xué)原理、環(huán)保概論、電氣安全管理、通風(fēng)與凈化工程、危險貨物運(yùn)輸管理等。

就業(yè)方向：可在煤礦、金屬礦、非金屬礦從事礦山通風(fēng)安全和環(huán)境保護(hù)技術(shù)管理工作；也可在上述系統(tǒng)的科研、設(shè)計(jì)、教學(xué)、管理部門從事科學(xué)研究、礦山設(shè)計(jì)、教學(xué)、安全監(jiān)察等工作；還能在工礦企業(yè)中從事采暖通風(fēng)技術(shù)工作。

第四篇：煤礦綠色開采技術(shù)

煤礦綠色開采技術(shù)

摘要:提出了煤礦綠色開采的概念，闡述了它的內(nèi)涵和技術(shù)體系.綠色開采的理論基礎(chǔ)為:開采后巖層中的關(guān)鍵層運(yùn)動形成的節(jié)理裂隙與離層規(guī)律以及瓦斯與地下水在破斷巖層中的滲流規(guī)律.綠色開采技術(shù)的主要內(nèi)容包括:保水開采、建筑物下采煤與離層注漿減沉、條帶與充填開采、煤與瓦斯共采、煤巷支護(hù)與部分殲石的井下處理、煤炭地下氣化等.關(guān)鍵詞:綠色開采;關(guān)鍵層理論;巖層移動;綠色開采技術(shù)體系 中圖分類號:TD 82文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 1煤礦綠色開采的提出

黨的十六大報告明確提出“??走出一條科技含量高，經(jīng)濟(jì)效益好，資源消耗低，環(huán)境污染少，人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子.”因此，我們必須充分考慮我國資源相對短缺，環(huán)境比較脆弱的基本特點(diǎn)，建立起適合我國國情的資源節(jié)約、環(huán)境友好的新型工業(yè)化發(fā)展道路.近期提出的循環(huán)經(jīng)濟(jì)(recycling economy)是指遵循自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)[1]，將經(jīng)濟(jì)活動高效有序地組織成一個“資源利用－綠色工業(yè)－資源再生”的封閉型物質(zhì)能量循環(huán)的反饋式流程，保持經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的低消耗、高質(zhì)量、低廢棄，從而將經(jīng)濟(jì)活動對自然環(huán)境的影響破壞減少到最低程度.它不同于傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的“高開采、低利用、高排放”，而是達(dá)到“低開采、高利用、低排放”的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo).顯然，此處的“綠色工業(yè)”是廣義的概念，應(yīng)由各個工業(yè)部門去實(shí)現(xiàn).對礦業(yè)來說就是要實(shí)現(xiàn)“綠色礦業(yè)”.“綠色礦業(yè)”的核心內(nèi)容之一就是要實(shí)現(xiàn)“綠色開采”

礦區(qū)在開發(fā)建設(shè)之前與周圍環(huán)境是協(xié)調(diào)一致的，而進(jìn)行開發(fā)建設(shè)后，強(qiáng)烈的人為活動便使環(huán)境發(fā)生巨大的變化，由此形成了礦區(qū)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境問題，如造成農(nóng)田以及建筑物破壞，村莊遷徙，矸石堆積，使河川徑流量減少，以及地下水供水水源干枯，在地面導(dǎo)致的土地沙漠化，由于開采而使礦物內(nèi)的有害物質(zhì)流入地下水中等.我國目前的煤礦生產(chǎn)是在以下兩種情況下進(jìn)行的:一是生產(chǎn)成本不完全.如投入不足;技術(shù)裝備落后;安全設(shè)施欠帳;工人工資太低.二是相關(guān)費(fèi)用支付不全.如礦產(chǎn)資源費(fèi)以及植被恢復(fù)，地面塌陷與水損失;污染治理等.提出并形成綠色開采技術(shù)是為了使我們正視開采對環(huán)境造成的影響和破壞，并有清醒的認(rèn)識與足夠的估量，以便提出必要的對策和對政府提出必要的政策建議.煤炭開采形成的環(huán)境問題主要為: 1)對土地資源的破壞和占用煤炭開采對土地資源的破壞損害，井工開采以地表塌陷和矸石山壓占為主，而露天開采則以直接挖損和外排土場壓占為主.2)對水資源的破壞和污染煤炭開采過程中，進(jìn)行的人為疏干排水和采動形成的導(dǎo)水裂隙對煤系含水層的自然疏干，破壞了地下水資源.同時開采還可能污染地下水資源.3)對大氣環(huán)境的污染主要來自礦井排出的煤層瓦斯和煤礦研石山的自燃.以山西省為例，1949-1998年共生產(chǎn)原煤56億多噸，地面塌陷破壞面積達(dá)100多萬畝，其中40%是耕地.研石山占地3萬多畝，至1998年煤炭地下采空面積達(dá)1 300 km2(全省面積的1寫).采煤破壞地下水4.2億m3/a，地表水逸流減少，導(dǎo)致井水水位下降或斷流共計(jì)3 218個，影響水利工程433處、水庫40座、輸水管道793.89 km;造成1678個村莊，81.2715萬人，10.824 1萬頭牲畜飲水困難.使本來缺水的山西環(huán)境受到進(jìn)一步破壞.平均每采萬噸原煤造成塌陷土地0.2 hm2，每年新增塌陷地約2萬hm2.礦井瓦斯即煤層氣，它是比CO2還嚴(yán)重的溫室氣體，也是導(dǎo)致煤礦重大安全事故的根源.據(jù)初步估計(jì)，我國2 000 m淺范圍內(nèi)具有30-35萬億m3煤層氣資源，居世界前列.但由于我國煤層透氣性小，難以在開采前抽出.建國以來，我國煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故1500余次，僅2001年由于瓦斯事故的死亡人數(shù)達(dá)2 356人，為煤礦總死亡人數(shù)的40％.煤礦每年排放瓦斯70-190億m3.同時瓦斯又是最好的清潔能源，因此必須加以利用，變害為寶.由此可見，提出并盡快形成煤礦的“綠色開采技術(shù)”已迫在眉睫.2綠色開采的內(nèi)涵與技術(shù)體系

從廣義資源的角度論，在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、地下水、煤層氣(瓦斯)、土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床，都應(yīng)該是經(jīng)營這個礦區(qū)的開發(fā)對象而加以利用.而原來對礦井瓦斯的定義是:“礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體”.而在礦井水文地質(zhì)類型劃分中認(rèn)為:“根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件、涌水量、水害情況和防治水難易程度，劃為……類型”.顯然，上述概念將原本為礦區(qū)資源的瓦斯和水單純作為有害物來對待是不合適的.煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù)，在基本概念上是從廣義資源的角度上來認(rèn)識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源;基本出發(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響;目標(biāo)是取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益.根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，綠色開采技術(shù)主要包括以下內(nèi)容:1)水資源保護(hù)－形成“保水開采”技術(shù);2)土地與建筑物保護(hù)－形成離層注漿、充填與條帶開采技術(shù);3)瓦斯抽放－形成“煤與瓦斯共采”技術(shù);4)煤層巷道支護(hù)技術(shù)與減少殲石排放技術(shù);5)地下氣化技術(shù).這些內(nèi)容構(gòu)成的綠色開采技術(shù)體系簡要表達(dá)如圖1所示。

開采引起環(huán)境與主要安全問題的發(fā)生都與開采后造成的巖層運(yùn)動有關(guān)(巖體不破壞上述問題都不會發(fā)生)，因此，綠色開采的重大基礎(chǔ)理論為:1)采礦后巖層內(nèi)的“節(jié)理裂隙場”分布以及離層規(guī)律;2)開采對巖層與地表移動的影響規(guī)律;3)水與瓦斯在裂隙巖體中的滲流規(guī)律;4)巖體應(yīng)力場分布規(guī)律及巖層控制技術(shù).3巖層控制的關(guān)鍵層理論

采場老頂巖層“砌體梁”結(jié)構(gòu)模型是針對開采過程中的礦山壓力控制而提出來的.近年來，為了解決巖層控制中更為廣泛的問題，提出了巖層控制的關(guān)鍵層理論[2-4].關(guān)鍵層理論提出的目的是為了研究覆巖中厚硬巖層對層狀礦體開采中節(jié)理裂隙的分布及其對瓦斯抽放與突水防治以及對開采沉陷控制等的影響.3.1相鄰硬巖層間相互作用的復(fù)合效應(yīng)

關(guān)鍵層復(fù)合破斷研究表明，一定條件下相鄰兩層關(guān)鍵層會同步破斷.如假設(shè)相鄰兩關(guān)鍵層巖性相同，厚度分別為h1，h2，各自承擔(dān)的巖層組厚度分別為Σh2,Σh3，則按梁的破斷距計(jì)算公式可導(dǎo)出h1與h2同時垮落應(yīng)滿足的條件為

Σh3+h2＝(Σh2+h1)(h2/h1)2(1)例如:h2是h1的2倍，則Σh3 + h2只要等于或大于Σh2 + h1的4倍，h2和h1將同時垮落.此時，雖然h2遠(yuǎn)大于h1，但上部關(guān)鍵層將不會產(chǎn)生離層.3.2關(guān)鍵層初次破斷前的離層與采動裂隙“O”形圈

1)沿工作面推進(jìn)方向，關(guān)鍵層下離層動態(tài)分布呈現(xiàn)兩階段發(fā)展規(guī)律:即關(guān)鍵層初次破斷前，隨著工作面推進(jìn)，離層量不斷增大，最大離層位于采空區(qū)中部.關(guān)鍵層初次破斷后，關(guān)鍵層在采空區(qū)中部離層趨于壓實(shí)，而在采空區(qū)兩側(cè)仍各自保持一個離層區(qū).工作面?zhèn)鹊碾x層區(qū)是隨著工作面開采而不斷前移的，工作面?zhèn)入x層區(qū)最大高度僅為關(guān)鍵層初次破斷前最大離層量的1/3一1/4(參見圖2).從平面看，在采空區(qū)四周存在圖3所示一沿層面橫向連通的離層發(fā)育區(qū)，稱之為采動裂隙“O”形圈.2)沿頂板高度方向，隨工作面推進(jìn)離層呈跳躍式由下往上發(fā)展.首先，第1層亞關(guān)鍵層下出現(xiàn)離層，當(dāng)其破斷后其下離層呈“O”形圈分布;此時，上部第2層亞關(guān)鍵層下出現(xiàn)離層，當(dāng)其破斷后其下離層呈“O”形圈分布，如此發(fā)展直至主關(guān)鍵層.3)貫通的豎向裂隙是水與瓦斯涌人工作面的通道，對“導(dǎo)氣”裂隙發(fā)育動態(tài)過程的研究表明，在開采初期，下位關(guān)鍵層的破斷運(yùn)動對“導(dǎo)氣”裂隙從下往上發(fā)展的動態(tài)過程起控制作用，導(dǎo)氣裂隙高度

由下往上發(fā)展是非均速的，隨關(guān)鍵層的破斷而突變.當(dāng)采空區(qū)面積達(dá)一定值后，“導(dǎo)氣”裂隙的分布也同樣呈“O”形圈特征，它是正常回采期間鄰近層卸壓瓦斯流向采空區(qū)的主要通道.上述成果對對“注漿減沉”及“卸壓瓦斯抽放”的鉆孔布置起指導(dǎo)作用.3.3關(guān)鍵層對地表移動的影響

實(shí)驗(yàn)及實(shí)測研究結(jié)果都證明[5]，主關(guān)鍵層對地表移動過程起控制作用，主關(guān)鍵層的破斷將導(dǎo)致地表快速下沉，地表下沉速度隨主關(guān)鍵層周期性破斷而呈現(xiàn)跳躍性變化.關(guān)鍵層破斷后對地表變形的影響將與表土層的厚度有關(guān).從而形成基于關(guān)鍵層理論的建筑物下采煤設(shè)計(jì)新原則.4綠色開采技術(shù)的主要內(nèi)容 4.1開采對地下水分布的影響

煤層開采后，隨著關(guān)鍵層的破斷，在該區(qū)域內(nèi)地下水將形成下降漏斗.地下水位能否恢復(fù)，則決定于隨著工作面的推進(jìn)，上覆巖層中是否有軟弱巖層(事實(shí)上它是研究地下水滲漏的“關(guān)鍵層”)經(jīng)重新壓實(shí)導(dǎo)致裂隙閉合而形成隔水帶.若有隔水帶，則隨著雨水的再次補(bǔ)給，下降漏斗也將隨之消失.它對地面生態(tài)的影響則決定于漏斗形成與消失的時間間隔.淮北礦區(qū)沖積層中的第四含水層(簡稱四含)與煤系地層相連，煤層開采后四含水位持續(xù)下降，形成了多個水位降落漏斗.目前淮北臨渙礦區(qū)四含水位下降范圍已達(dá)40 km2，造成了四含水資源的永久破壞.以臨渙礦西風(fēng)井85-02四含水文觀測孔為例，1985年水位是97.2 m, 2001年水位降至205.8 m,16年間水位下降了108.6 m.實(shí)際觀測表明，含水層的水位下降與開采形成的導(dǎo)水裂隙通道緊密相關(guān).圖4為淮北朱仙莊礦84-15四含水文觀測孔水位變化曲線，2000年3月以前水位緩慢下降，200。年3月開始84-15鉆孔鄰近的84采區(qū)開采，導(dǎo)致了鉆孔水位的急劇下降.黃縣煤礦在進(jìn)行含水砂層下采煤試驗(yàn)中，在1201面沿走向布置一組觀測鉆孔，在回采前后及整個回采過程中進(jìn)行了為期一年的水位觀測，結(jié)果如圖5及表1所示[6].由表1可見，水位降與鉆孔孔底到開采煤層距離有關(guān).由圖5可見，孔1水位短暫變化后水位恢復(fù)原狀，而孔2，孔3，孔4，孔5的水位下降后有所恢復(fù)，但在觀測期未能恢復(fù)原狀，而孔6則完全漏失了.因此，為了保護(hù)地下水資源，形成的保水開采技術(shù)應(yīng)能使地下水位僅發(fā)生孔1所示的變化.在一般地區(qū)要把地下水視為資源，在我國西北地區(qū)必須形成保水開采技術(shù)，即開采后地表水暫時形成下降漏斗仍能恢復(fù)到原來狀態(tài)的開采技術(shù).另外還應(yīng)該進(jìn)一步觀察和研究水位變化對地表生物根系的影響.對于底板承壓水的防治，也同樣應(yīng)遵循綠色開采原則.4.2建筑物下采煤與減沉技術(shù)

1)基于關(guān)鍵層理論的建筑物下采煤設(shè)計(jì)新原則

基于巖層控制的關(guān)鍵層理論提出，可將保證覆巖主關(guān)鍵層不破斷失穩(wěn)作為建筑物下采煤設(shè)計(jì)的基本原則.為了保證建筑物下采煤既具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時又確保地面建筑物不受到損害，關(guān)鍵在于根據(jù)具體條件下覆巖結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵層特征來研究確定合理的減沉開采技術(shù)及參數(shù).2)離層注漿減沉技術(shù)

確定覆巖中的關(guān)鍵層位置，掌握其離層與破斷特征參數(shù)，是注漿減沉技術(shù)應(yīng)用可行性分析、鉆孔布置與注漿工藝設(shè)計(jì)及減沉效果評價的基礎(chǔ)[7].關(guān)鍵層初次破斷前的離層區(qū)發(fā)育、離層量大，易于注漿充填;而一旦關(guān)鍵層初次破斷后，關(guān)鍵層下離層量明顯變小，僅為關(guān)鍵層初次破斷前的1/3-1/4(參見圖2)，注漿難度增加.因此，離層注漿必須在關(guān)鍵層臨初次破斷前進(jìn)行.鉆孔布置及最佳的注漿減沉效果應(yīng)保證關(guān)鍵層始終不發(fā)生初次破斷.4.3采空區(qū)充填開采技術(shù)

采空區(qū)充填開采技術(shù)是綠色開采技術(shù)的重要組成部分，尤其在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)解決建筑物下開采更應(yīng)受到重視.從理論上來說，充填采礦是解決煤礦開采環(huán)境問題的理想途徑，但由于目前充填采礦的成本相對偏高，限制了該項(xiàng)技術(shù)在煤礦的試驗(yàn)與應(yīng)用.在市場經(jīng)濟(jì)條件下，充填技術(shù)的關(guān)鍵是充填材料的選取及如何降低成本.另外就是充填技術(shù)本身，它應(yīng)該包括充填系統(tǒng)與開采系統(tǒng)的協(xié)調(diào);充填運(yùn)輸系統(tǒng)的暢通;充填后材料的力學(xué)特性等.順利解決上述問題將根本改變將來我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域的開采技術(shù).為了降低充填成本，基于巖層控制的關(guān)鍵層理論，提出了部分充填(條帶充填)控制開采沉陷的思路:僅充填部分采空區(qū)，只要保證未充填采空區(qū)的寬度小于覆巖主關(guān)鍵層的初次破斷跨距，且充填條帶能保持長期穩(wěn)定，就可有效控制地表沉陷.4.4煤與瓦斯共采

我國煤層普遍具有變質(zhì)程度高、滲透率低和含氣飽和度低的特點(diǎn)，70%以上煤層的滲透率小于1× 10-3μm2，這對我國開展煤層瓦斯采前預(yù)抽是極為不利的.正因?yàn)槿绱耍覈雁@的200多口采前地面煤層氣井中，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)井很少，單井產(chǎn)量超3000 m3/d的也只有約30口[8].實(shí)踐表明，一旦煤層開采引起巖層移動，即使是滲透率很低的煤層，其滲透率也將增大數(shù)十倍至數(shù)百倍，為瓦斯運(yùn)移和抽放創(chuàng)造了條件.因此若在開采時形成采煤和采瓦斯兩個完整的系統(tǒng)，即形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)則不僅有益礦井的安全，而且采出的還是潔凈能源.因此在開采高瓦斯煤層的同時，利用巖層運(yùn)動的特點(diǎn)將煤層氣開采出來將是我國煤層氣開發(fā)的一條重要途徑.在“煤與瓦斯共采”技術(shù)方面，巖層運(yùn)動中的關(guān)鍵層理論所得出的節(jié)理裂隙場分布、離層規(guī)律將對上鄰近層瓦斯動態(tài)涌出與下解放層開采最大卸壓高度的影響等瓦斯抽出技術(shù)有重要參考作用[9].4.5煤巷支護(hù)技術(shù)與減少矸石排放

采礦引起的矸石排放對環(huán)境形成影響，而減少矸石排放的主要措施是將巷道設(shè)置在煤層內(nèi).巷道維護(hù)是煤礦的永恒主題.過去，鑒于煤巷圍巖是大變形且不可抗拒，因此維護(hù)原理是:“大斷面預(yù)留量－可縮性支架－巷旁充填”.目前推行錨桿支護(hù)，首先是能否在煤巷中全面使用錨桿支護(hù).顯然，我們要形成“應(yīng)力場測定－數(shù)值計(jì)算－支護(hù)設(shè)計(jì)－現(xiàn)場測定”完整技術(shù)以及煤巷錨桿支護(hù)理論.例如，沿空巷道的維護(hù)方式與采動后巖體內(nèi)的應(yīng)力重新分布及關(guān)鍵層的破斷和形成的結(jié)構(gòu)有關(guān).而且直接影響支護(hù)參數(shù)的選擇(例如錨桿不完全受拉而是受剪切)，因而要形成抗剪切錨桿.矸石不上井涉及到煤巷維護(hù)問題，而且隨著采深的增加，巖石巷的開掘?qū)⒉豢杀苊?因此矸石不上井就存在一個研石井下處理系統(tǒng)，結(jié)果是成本如何?另一種考慮能否將研石在地面處理，變廢為寶，如變?yōu)榻ㄖ牧希涮畈牧系龋K究矸石的地面處理要比井下處理簡單得多.應(yīng)該說，在經(jīng)濟(jì)原則下矸石的井下處理是綠色采礦問題.而矸石的井上處理就像地面復(fù)懇一樣是環(huán)境治理問題，不屬于綠色開采技術(shù) 4.6煤炭地下氣化

煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術(shù).它是將地下煤炭通過熱化學(xué)反應(yīng)在原位將煤炭轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的技術(shù)，是對傳統(tǒng)采煤方式的根本性變革.不僅極大地減少了井下工程及艱苦作業(yè)，而且消除了煤炭開采對環(huán)境的污染和煤炭燃燒對生態(tài)環(huán)境的不利影響和危害.煤炭地下氣化技術(shù)在近10余年來經(jīng)余力教授等的實(shí)踐積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，為今后發(fā)展我國煤炭地下氣化打下了良好技術(shù)基礎(chǔ).今后地下氣化技術(shù)應(yīng)解決:1)提高熱值和生產(chǎn)適合于用戶的氣體;2)建立起一套行之有效的測控系統(tǒng)，重點(diǎn)放在燃燒位置和燃燒速度的控制技術(shù)上;3)燃燒后地下氣化爐體結(jié)構(gòu)變化及地面沉降狀況的研究;4)如何使地下煤炭氣化產(chǎn)生的致癌物質(zhì)苯和酚不擴(kuò)散、不污染和毒化地下水資源.其次是如何處理燃燒形成的大量二氧化碳對空氣的污染.否則煤炭地下氣化就失去了綠色開采的意義.5結(jié)語

綠色采礦首先要將巖層運(yùn)動對工作面的影響轉(zhuǎn)為研究開采后巖層運(yùn)動對巖體內(nèi)形成空隙的影響，以及瓦斯、地下水的滲流規(guī)律.另外，幾個重要標(biāo)志是: 1)將瓦斯作為資源，變害為利，在采煤的同時形成地面或井下瓦斯共同開采系統(tǒng);2)根據(jù)巖層的組成，確定保水采煤的地層判別以及相宜的開采方法;3)根據(jù)具體條件，形成充填、條帶開采、離層區(qū)注漿等保護(hù)建筑物及地表的技術(shù);對東部發(fā)達(dá)地區(qū)城鎮(zhèn)下采煤，充填與條帶開采是必然的選擇，因而如何降低充填成本與提高充填技術(shù)是科學(xué)研究的方向;4)形成在煤層內(nèi)維護(hù)巷道的技術(shù)，減少矸石排放量;5)形成煤炭地下氣化技術(shù)，并研究其對地下水環(huán)境的影響.參考文獻(xiàn): [1]中國科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略組.中國現(xiàn)代化進(jìn)程戰(zhàn)略構(gòu)想[M].北京:科學(xué)出版社，2002.[2]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林.巖層控制中的關(guān)鍵層理論研究[J]?煤炭學(xué)報，1996,21(3):225-230.[3]許家林.巖層移動與控制的關(guān)鍵層理論及其應(yīng)用 [D].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)，1999.[4]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林，等.巖層控制的關(guān)鍵層理論 [M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.[5]許家林，錢鳴高.關(guān)鍵層運(yùn)動對覆巖及地表移動影響的研究[J].煤炭學(xué)報，2000,25(2):122-126.[6]劉天泉.煤礦地表移動與覆巖破壞規(guī)律及其應(yīng)用[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，1981.146-147.[7]許家林，錢鳴高.覆巖注漿減沉鉆孔布置的研究[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998, 23(2):28-30.[8]黃盛初，朱超，劉馨，等.中國煤礦區(qū)煤層氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)化前景[A].煤炭信息研究院主編.2001年煤礦區(qū)煤層氣項(xiàng)目投資與技術(shù)國際研討會論文集[C].上海:2001,11,5一11 [9]許家林，錢鳴高.地面鉆井抽放上覆遠(yuǎn)距離卸壓煤層氣試驗(yàn)研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000, 29(1):78-81

第五篇：煤礦開采技術(shù)畢業(yè)論文

淺析當(dāng)今煤炭開采技術(shù)的發(fā)展趨勢

摘要：在當(dāng)今社會發(fā)展的新形式下,煤礦開采技術(shù)的進(jìn)步和完善始終是采礦學(xué)科發(fā)展的主題。在發(fā)展現(xiàn)代采煤工藝的同時,繼續(xù)發(fā)展多層次、多樣化的采煤工藝,建立具有中國特色的采煤工藝?yán)碚摗Ｎ覈擅悍椒ㄒ掩叧墒?放頂煤采煤的應(yīng)用在不斷擴(kuò)展,應(yīng)用水平和理論研究的深度和廣度都在不斷提高。本論文就對煤礦開采技術(shù)作了分析并對其帶來的環(huán)境影響闡述了針對性的技術(shù)以及向綠色開采的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞: 煤礦 采煤工藝 控制技術(shù) 機(jī)械化開采 綠色開采: 保水開采 煤與瓦斯共采 充填開采 煤炭地下氣化

一、現(xiàn)階段開采技術(shù)

1、采煤方法和工藝

開發(fā)煤礦高效集約化生產(chǎn)技術(shù)、建設(shè)生產(chǎn)高度集中、高可靠性的高產(chǎn)高效礦井開采技術(shù)以提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心,以提高效率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo),研究開發(fā)各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝,簡單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開采布臵,生產(chǎn)過程監(jiān)控與科學(xué)管理

等相互配套的成套開采技術(shù),發(fā)展各種礦井煤層條件下的采煤機(jī)械化,進(jìn)一步改進(jìn)工藝和裝備,提高應(yīng)用水平和擴(kuò)大應(yīng)用范圍,提高采煤機(jī)械化的程度和水平。

1.1 開發(fā)“埋深淺、硬頂板、硬煤層高產(chǎn)高效現(xiàn)代開采成套技術(shù)”,主要解決以下技術(shù)難題。

硬頂板控制技術(shù),研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術(shù),主要通過巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術(shù),使直接頂能隨采隨冒,提高頂煤回收率,且基本頂能按定步距垮落,既有利于頂煤破碎,又保證工作面的安全生產(chǎn)。

硬厚頂煤控制技術(shù),研究開發(fā)埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術(shù),包括高壓注水壓裂技術(shù)和頂煤深孔預(yù)爆破處理技術(shù),使頂煤體能隨采隨冒,提高其回收率。頂煤冒放性差、塊度大的綜放開采成套設(shè)備配套技術(shù),研制既有利于頂煤破碎和頂板控制。又有利于放頂煤的新型液壓支架,合理確定后部臵輸送機(jī)能力。

兩硬條件下放頂煤開采快速推進(jìn)技術(shù),研究合適的綜放開采回采工藝,優(yōu)化工序,縮短放煤時間,提高工作面的推進(jìn)度,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。5.5m寬煤巷錨桿支護(hù)技術(shù),通過寬煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用,有利于綜采配套設(shè)備的大功率和重型化,有助于連續(xù)采煤機(jī)的應(yīng)用,促進(jìn)工作面的高產(chǎn)高效。

1.2 緩傾斜薄煤層長壁開采

主要研究開發(fā):體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機(jī)、刨煤機(jī);研制適合刨煤機(jī)綜采的液壓支架;研究開發(fā)薄煤層工作面的總體配套技術(shù)和高效開采技術(shù)。

1.3 緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長壁采

應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)完善支架結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度,加強(qiáng)防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變、防止嚴(yán)重?fù)p壞千斤頂措施等的研究,提高可靠性,縮小其與中厚煤層(采高3m左右)產(chǎn)高效指標(biāo)的差距。

1.4 各種綜采高產(chǎn)高效綜采設(shè)備保障體系

要實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效,就要提高開機(jī)率,對“支架—圍巖”系統(tǒng)、采掘運(yùn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。今后研究的重點(diǎn)是:通過電液控制閥組操縱支架和改善“支架-圍巖”系統(tǒng)控制,進(jìn)一步完善液壓信息、支架位態(tài)、頂板狀態(tài)、支護(hù)質(zhì)量信息的自動采集系統(tǒng);乳化液泵站及液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的檢測診斷;采煤機(jī)在線與離線相結(jié)合的 “油-磨屑”監(jiān)測和溫度、電信號的監(jiān)測;帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)全面狀態(tài)監(jiān)控。2、深礦井開采技術(shù)

深礦井開采的關(guān)鍵技術(shù)是:煤層開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風(fēng)、井巷布臵等;需要攻關(guān)研究的是:深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場及分布狀態(tài)的特征;

深井作業(yè)場所工作環(huán)境的變化;深井巷道(特別是軟巖巷道)快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)與裝備;深井沖擊地壓防治技術(shù)與監(jiān)測監(jiān)控技術(shù);深礦井高產(chǎn)高效開采有關(guān)配套技術(shù);深礦井開采熱害治理技術(shù)與裝備。3、“三下”采煤技術(shù)

提高數(shù)值模擬計(jì)算和相似材料模擬等,深入研究開采上覆巖層運(yùn)動和地表沉陷規(guī)律,研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護(hù)需要的合理開采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù),發(fā)展沉降控制理論和關(guān)鍵技術(shù),包括用地表廢料向垮落法工作面采空區(qū)充填的系統(tǒng);研究與應(yīng)用各種充填技術(shù)和組合充填技術(shù),村莊房屋加固改造重建技術(shù),適于村莊保護(hù)的開采技術(shù);研究近水體開采的開采設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)優(yōu)化和裝備,提出煤炭開采與煤礦城市和諧統(tǒng)一的開采沉陷控制、開采村莊下壓煤、土地復(fù)墾和礦井水資源優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。

4、優(yōu)化巷道布臵,減少矸石排放的開采技術(shù)

改進(jìn)、完善現(xiàn)有采煤方法和開采布臵,以實(shí)現(xiàn)開采效益最大化為目標(biāo),研究開發(fā)煤礦地質(zhì)條件開采巷道布臵及工藝技術(shù)評價體系專家系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)開采方法、開采布臵與煤層地質(zhì)條件的最優(yōu)匹配。、采場圍巖控制技術(shù)

5.1 進(jìn)一步完善采場圍巖控制理論

以科學(xué)合理、優(yōu)化高效的巖層控制技術(shù)來保證開采掘活動的安全、高效、低成本為目標(biāo),深入總結(jié)我國幾十年的礦山壓力研究成果,以理論分析(解析法)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)力學(xué)(統(tǒng)計(jì)分析預(yù)測、數(shù)值法)和實(shí)測法相結(jié)合運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),深入研究各種煤層地質(zhì)及開采條件。

5.2 研究堅(jiān)硬頂板與破碎頂板條件下應(yīng)用高技術(shù)低成本巖層控制技術(shù)

目前,由于應(yīng)用高壓注水、深孔預(yù)裂爆破處理堅(jiān)硬頂板和應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)存在工藝復(fù)雜、成本高的問題,因而需進(jìn)一步研究開發(fā)新技術(shù)、新工藝、新材料來解決這些問題。

5.3 放頂煤開采巖層和支架—圍巖相互作用機(jī)理 研究放頂煤開采力學(xué)模型、圍巖應(yīng)力、頂煤破碎機(jī)理、支架—頂煤—直接頂—基本頂相互作用關(guān)系;運(yùn)用離散元等方法研究頂煤放落規(guī)律,提出放頂煤優(yōu)化準(zhǔn)則和提高頂煤回收率的途徑。

5.4 支護(hù)質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測技術(shù)

在總結(jié)緩傾斜中厚長壁工作面開展支護(hù)質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測方面,應(yīng)進(jìn)一步在堅(jiān)硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護(hù)質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測,同時應(yīng)不斷完善現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù),發(fā)展智能化監(jiān)測系統(tǒng),改進(jìn)監(jiān)測儀表,使監(jiān)

測儀表向直觀、輕便、小型化方向發(fā)展。

5.5 沖擊地壓的預(yù)測和防治

通過計(jì)算機(jī)模擬研究沖擊性礦壓顯現(xiàn)發(fā)生的機(jī)理;進(jìn)一步完善沖擊性礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng),發(fā)展遙控測量和預(yù)報技術(shù),完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優(yōu)化選擇專家系統(tǒng)。

5.6 研究開發(fā)新型的支護(hù)設(shè)備

研究硬煤層、硬頂板放頂煤液壓支架,完善液壓支架性能和快速移架系統(tǒng),開發(fā)耐炮崩、輕型化單體液壓支柱和厚煤層巷道錨索和可伸縮錨桿。、小煤礦技術(shù)改造和機(jī)械化開采技術(shù)

實(shí)施國家關(guān)閉小煤礦,淘汰落后生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備,提高平均單井規(guī)模的技術(shù)政策,開發(fā)小型煤礦機(jī)械化、半機(jī)械化開采技術(shù)和裝備,改進(jìn)小煤礦的采煤方法和開采工藝,提高采煤工作面的單產(chǎn)和工效;提高小煤礦的頂?shù)装蹇刂萍夹g(shù)水平,最大限度地減少頂?shù)装迨鹿事省?/p>

二、針對環(huán)境的影響所暢導(dǎo)的綠色開采技術(shù)

綠色開采是煤炭開采的發(fā)展方向,對提高煤炭采出率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)煤礦可持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。本文分析了綠色開采技術(shù),總結(jié)了我國煤礦綠色開采方法的發(fā)展現(xiàn)狀,對科學(xué)采礦具有一定的指導(dǎo)意義。

煤炭開采造成巖層移動破壞,引起巖層中水與瓦斯的流動,導(dǎo)致煤礦瓦斯事故與井下突水事故;煤炭開采引起巖層移動,進(jìn)而造成地表沉陷,導(dǎo)致農(nóng)田、建筑設(shè)施的損壞;煤炭開采形成的大量堆積在地面的矸石,既占用良田,又造成環(huán)境污染;隨著我國礦井開采深度的不斷增加,礦山壓力顯現(xiàn)及沖擊地壓等動力災(zāi)害發(fā)生的頻次增加,強(qiáng)度增大,危及礦井的安全生產(chǎn)。上述問題若得不到有效解決,在未來幾十年內(nèi),隨著能源總需求和煤炭產(chǎn)量的不斷增長,煤炭資源開采所帶來的礦區(qū)安全和生態(tài)環(huán)境問題將更為嚴(yán)重,人類的生存和社會發(fā)展環(huán)境將受到嚴(yán)重威脅。

根據(jù)我國的能源資源狀況,煤炭作為我國最重要的一次性能源,在未來20年內(nèi),其在能源構(gòu)成中的主體地位將不會改變。2020年我國煤炭消費(fèi)量將達(dá)到40億t。屆時,煤炭產(chǎn)量很可能無法滿足工業(yè)需求。不能再單純地通過提高煤炭的產(chǎn)量緩解煤炭供應(yīng)的壓力,而應(yīng)該綜合考慮發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì),減少煤炭開采對環(huán)境的破壞,而且也應(yīng)該把“發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)煤炭綠色開采”作為理念,大力發(fā)展綠色的采煤技術(shù)。

1、煤炭綠色開采體系

煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù),在基本概念上是要從廣義資源的角度上來認(rèn)識和對待煤、瓦斯、水等一切

可以利用的各種資源。基本出發(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響。目標(biāo)是取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等,綠色開采主要包括以下內(nèi)容:水資源保護(hù)—“保水開采”;瓦斯抽放—“煤與瓦斯共采”;土地與建筑物保護(hù)—“充填開采”;排放矸石占用土地污染環(huán)境—“煤炭地下氣化”等。2003年,中國礦業(yè)大學(xué)錢鳴高院士首次提出了煤礦綠色開采的概念和技術(shù)體系,隨后明確了實(shí)現(xiàn)煤炭資源開采和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色開采研究目標(biāo),為我國綠色開采技術(shù)的研究指明了方向。錢院士提出的綠色開采技術(shù)體系, 綠色開采理論依據(jù):(1)關(guān)鍵層理論。

(2)開采對巖層移動的影響及移動規(guī)律。(3)水在裂巖體中的滲流規(guī)律。

(4)開采后巖層內(nèi)節(jié)理裂隙分布發(fā)育規(guī)律等。

2、保水開采

保水采煤在不同的礦區(qū)有不同的技術(shù)內(nèi)涵,缺水礦區(qū)要以水資源保護(hù)和利用為主;大水礦區(qū),要以減少水資源破壞和防治水災(zāi)害為主。因此,保水開采包含水資源保護(hù)、水資源利用(煤水共采)和水災(zāi)害防治等多項(xiàng)重要內(nèi)容。煤礦開采過程中破壞了地下含水層的原始徑流,大量排出地下水;采

空區(qū)上方導(dǎo)水裂隙帶與地下水體貫通,形成大規(guī)模地下水降落漏斗,造成區(qū)域含水層水位下降,直接影響到區(qū)域水文地質(zhì)條件。采動影響穩(wěn)定后產(chǎn)生的地表沉陷往往影響到地表水體(河流、湖泊、井泉等)的原來形態(tài),造成部分溝泉水量減少甚至干涸;影響當(dāng)?shù)鼐用裾５纳a(chǎn)生活,進(jìn)而影響區(qū)域植被生長,甚至土地沙漠化。我國大部分礦區(qū)處在干旱半干旱地區(qū),而每年采煤破壞地下水22億m3,可見保水開采具有重要的意義。

3、煤與瓦斯共采

瓦斯既是礦井有害氣體也是潔凈能源。因此,應(yīng)該使其資源化,其技術(shù)途徑有:(1)采前抽采:若能在開采前將煤層內(nèi)瓦斯抽出,則是利用瓦斯改善煤礦安全的最好辦法。但由于我國大部分煤體透氣性低,在本層內(nèi)抽采瓦斯有難度。

(2)煤與瓦斯共采:開采后圍巖壓力降低,大量瓦斯在采空區(qū)釋放,有利于瓦斯抽采,因此形成煤與瓦斯共采體系。

(3)廢棄礦井抽采瓦斯。鑒于廢棄礦井煤層經(jīng)過采動而充滿瓦斯,因而可以利用采動后巖體內(nèi)裂隙場的分布及鉆孔,將瓦斯抽排管裝在井下、封閉井口后,抽出瓦斯。

(4)回風(fēng)井回收瓦斯。

(5)煤與瓦斯共采的技術(shù)主要有:留巷鉆孔法、卸壓法

等。

4、充填開采

我國多數(shù)煤礦存在建筑物下、水體下、鐵路下壓煤的問題,充填采礦法對解決這類問題具有重要的意義。充填開采法是用充填材料充填采煤工作面采空區(qū)的巖層控制方法。該法可以緩和工作面支承壓力產(chǎn)生的礦壓顯現(xiàn),改善采場和巷道維護(hù)狀況,有效減少地表下沉和變形,提高煤礦采出率,保護(hù)地面建筑物、構(gòu)筑物、生態(tài)環(huán)境和水體。按照充填材料的不同,充填采礦法分矸石充填、水砂充填和膏體充填。

4.1 矸石充填利用井下采空區(qū)處臵煤矸石的充填采煤方法,既可以減少煤礦固體廢棄物排放,又可以減輕開采沉陷災(zāi)害、提高礦井資源回收率,是實(shí)現(xiàn)煤礦綠色開采的關(guān)鍵技術(shù)途徑之一。

(1)拋矸機(jī)拋矸充填。將巖巷和半煤巖巷掘進(jìn)矸石用礦車運(yùn)至井下矸石車場,經(jīng)翻車機(jī)卸載后,矸石經(jīng)破碎機(jī)破碎,而后進(jìn)入矸石倉。通過矸石倉下口,膠帶或刮板輸送機(jī)將破碎后的矸石運(yùn)入上下山,而后由膠帶或刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載進(jìn)入采煤工作面回風(fēng)平巷,再由工作面采空區(qū)可伸縮膠帶輸送機(jī)運(yùn)至工作面采空區(qū)拋矸膠帶輸送機(jī)尾部,由拋矸膠帶輸送機(jī)向采空區(qū)拋矸充填。

(2)刮板輸送機(jī)卸矸充填。充填裝備由后端帶懸梁的自

移式液壓支架和充填刮板輸送機(jī)組成。在自移式液壓支架后端增加后懸臂等配件,采用可調(diào)高但掛鏈懸掛充填刮板輸送機(jī)溜槽,懸掛是為了增加充填垂直高度。輸送機(jī)中部溜槽按順序連接,并與機(jī)頭和機(jī)尾組成整部刮板輸送機(jī)。每2節(jié)中部溜槽設(shè)臵1個溜矸孔,溜矸孔開在溜槽的中板上。由電機(jī)車牽引矸石礦車至采區(qū)矸石車場,通過翻車機(jī)卸載,矸石經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)進(jìn)入矸石倉。破碎后的矸石經(jīng)上下山輸送機(jī)、平巷輸送機(jī)運(yùn)至液壓支架后的充填刮板輸送機(jī),在采空區(qū)卸載。

(3)風(fēng)力拋矸充填。風(fēng)力充填材料粒度的直徑不宜大于充填管道的1/2-1/3。并且要求充填材料沉縮率低、不自然、腐蝕性小。矸石經(jīng)充填機(jī)、充填管路充填采空區(qū)。一般采煤機(jī)割兩刀煤充填一次,充填步距1.2-1.6 m,每次充填長度6-9 m,工作面每向前推進(jìn)50-100 m,充填機(jī)前移一次。機(jī)械矸石充填對充填材料要求不嚴(yán)格,使用設(shè)備也較少,在我國山東礦區(qū)發(fā)展較快,有推廣趨勢。

4.2 水砂充填

水砂充填采煤法是利用水力通過管道把充填材料沙粒送入采空區(qū)的充填采煤法。我國早在20世紀(jì)初就開始應(yīng)用水砂充填采煤法,目前水砂充填技術(shù)已經(jīng)十分成熟。在地面用礦車將采出、破碎及篩分后的成品砂運(yùn)到貯砂倉貯存。在貯砂室,砂與水混合成砂漿,經(jīng)充填管路送至工作面采空區(qū)，并在采空區(qū)脫水,砂子形成充填體,廢水經(jīng)采區(qū)流水上山和流水道流入采區(qū)沉淀池,經(jīng)沉淀后,澄清的水流入水倉,用水泵經(jīng)排水管將水排至地面貯水池,以供循環(huán)利用。水砂充填采煤法充填致密,可減少煤塵危害,能有效地控制地表下沉和變形,但井上下充填系統(tǒng)復(fù)雜,設(shè)備及設(shè)施投資大,充填材料昂貴,提高了噸煤成本。

4.3 膏體充填

膏體充填技術(shù)是1979年在德國的格倫德鉛鋅礦首先發(fā)展起來的,由于膏體充填具有料漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)高、充填效率高、成本較低等優(yōu)點(diǎn),這項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)成功以后在金屬礦山得到較快的發(fā)展,在包括中國在內(nèi)的許多國家得到應(yīng)用。為解放村莊壓煤,提高開采上限,提高煤炭資源采出率,延長礦井服務(wù)年限,太平煤礦與中國礦業(yè)大學(xué)合作開展了固體廢物膏體充填不遷村采煤技術(shù)的研究。太平煤礦膏體充填系統(tǒng)是我國煤礦第一個膏體充填示范工程,2006年5月工業(yè)性試采取得成功。膏體充填采煤技術(shù)主要由三部分組成,即充填材料、充填設(shè)備與工藝、采動巖層充填控制理論。膏體是由煤矸石、粉煤灰、水砂、水泥等組成,由地面設(shè)備加工而成的類似牙膏的流體,具有十分良好的流動性和可泵性。充填時,膏體通過巷道中的管路,由充填泵提供動力,輸送到液壓支架后的采空區(qū)。膏體充填技術(shù)的核心是膏體充填材料,膏體充填材料的強(qiáng)度對膏體充填的效果起決定作用。膏體充填后,地表

下沉減小。膏體充填開采是綠色開采技術(shù)的重要組成部分,是解決煤礦開采環(huán)境問題的理想途徑,是解決村莊等建筑物下大量壓煤開采問題的迫切需要。

5、煤炭地下氣化

煤炭地下氣化是指將地下煤炭通過熱化學(xué)反應(yīng)在原位把煤炭轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w。可以部分消除煤炭開采對環(huán)境的污染和煤炭燃燒對生態(tài)環(huán)境的不利影響與破壞。煤炭地下氣化技術(shù)具有投資少、安全、工期短、見效快、用人少、效率高、成本低、效益好等優(yōu)點(diǎn),尤其適合我國煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜、劣質(zhì)煤比例高、“三下”壓煤嚴(yán)重的礦區(qū)。煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術(shù)。它開始于英國1912年,由于熱值低、成本高而未得到發(fā)展。我國于1958-1960年曾在16個礦區(qū)進(jìn)行試驗(yàn),于1962年停止,1984年又開始了新的試驗(yàn),1994年達(dá)到連續(xù)產(chǎn)氣295 d,產(chǎn)氣量為200 m3/h,熱值13.81~17.57 MJ /m,采用的是有井式、長通道、大斷面的煤炭地下氣化方法。2005年中國礦業(yè)大學(xué)與重慶中梁山礦業(yè)集團(tuán)合作實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水煤氣和混合煤氣。但是,地下煤炭氣化燃燒產(chǎn)生的苯和酚是致癌物質(zhì),有可能毒化水資源;燃燒形成的大量二氧化碳對空氣也是嚴(yán)重的污染。目前我國的地下氣化技術(shù)仍處于工業(yè)試驗(yàn)階段,有很多問題需要去研究和探索。

3三、結(jié) 語

資源與環(huán)境協(xié)調(diào)的綠色開采是解決煤炭開采環(huán)境問題的根本出路。要實(shí)現(xiàn)綠色開采,需要綜合研究和解決經(jīng)濟(jì)與技術(shù)等方面的問題。綠色采礦可以減少環(huán)境污染,還能帶來良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。綠色采礦是形成綠色礦業(yè)及礦區(qū)綠色家園的重要組成部分,相信隨著綠色開采的不斷發(fā)展和完善,煤礦綠色開采一定會發(fā)揮它應(yīng)有的作用,為人類與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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