现代采矿技术

中国矿业大学工程硕士专业课（课外考核）作业封面学号姓名贺军工程领域课程名称现代采矿技术任课教师邹喜正任课教师规定截止交作业时间：2015年10月8日工程硕士研究生交作业时间：年月日研究生院培养管理办公室印制成绩评阅人注意事项如果老师以课外作业形式考核，如写读书报告或小论文，必须严格按照老师规定的时间上交作业，以便老师评定成绩。作业前面必须订上此封面。由于工程硕士无论什么原因不按规定时间上交作业，晚交作业不予评阅，作业作废，请随下一年级重修。现代采矿技术经济的快速发展，工业的不断的快速发展，工业的不断壮大，对于矿产的需求量也越来越多，这就要求采矿业不断的机械化、标准化和高效化，要求采矿技术不断的朝着先进、安全的目标发展。本文对于目前的采矿技术进行了介绍，并对采矿技术的未来发展进行了展望。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，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。技术正是煤矿核心技术，下面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。1.采煤方法和工艺1.1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。1.2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。5—55m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。1.3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。1.4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。1.5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.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。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。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。5.采场围岩控制技术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。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。5.3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。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。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。7,.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，而现在应主要考虑环保问题。采用长壁全部垮落法后，岩层产生大范围的破坏移动，如何控制这种破坏与移动以及它们与地下水破坏内在规律的研究是有实际意义的。从这一点考虑，在选择采煤方法时，应充分利用新的理论方法，在开采顺序、开采方法、工艺形成上进行分析比较。8.结论在当今科技经济迅速发展的新形势下，资源的开发是社会进步的保证，开矿技术的水平高低也直接关系到经济效益和社会效益。因此对于开矿技术需要不断的开发和研究，这样矿业才能不断的发展，社会也会不断的进步。