煤矿井工开采技术现状问题及发展_郁钟铭

UNDERGROUND MINING TECHNOLOGY PRESENT STATUSES PROBLEMS AND DEVELOPPING METHODS IN COAL MINE OF THE CHINA
Yu Zhongming 1, 2 L i Y iqiang 3 ( 1 W uhan U niversit y of T echnolog y; 2 Guizhou U niver sity fo r Ethnic M inor ities; 3 Guizho u Co al M anagement Bureau) Abstract: T hro ug h ana lysis t o underg ro und mining techno lo gy present statuses in coal mine of the China, the paper has found existed problems, inquired int o dev eloping metho ds and measur es to accelerate pushing on co al science and technolog y prog ress fo r coal indust ry g ets into new indust rializatio n w ay and r ealizes continuo us 、 healthy development. Keywords: Co al mine situation U nder gr ound m ining Present stat uses P roblems T he way t o deal w ith a
贵阳 550025;
摘的分析 , 找出存在的问题 , 探讨发展的 对策及加 快推进 煤矿 井 工开采技术 T D679 现状 问题 A 对策 文章编号 1004- 4051 ( 2005) 09- 0001- 03
煤炭科学技术进步的措 施 , 促进 煤炭工业走新型工业化道路 , 实现煤炭工业持续健康发展。 关键词 中图分类号 文献标识码
煤炭是我国的主体能源, 煤炭工业是我国重要 的基础产业。目前煤炭在我国一次能源消费构成中 占 70% 以上 , 预计到 2050 年约占 50% 左右。 我国煤炭资源丰富 , 分布广泛。截至 2002 年 底, 探明可直接利用的煤炭储量 1886 亿 t, 另外包 括 3317 亿 t 基础储量和 6872 亿 t 资源量共计 1 万 亿 t 的煤炭资源可供勘探开发。煤炭资源分布总体 格局是 北富 南 贫, 西 多东 少。全 国 2300 多 个 县 ( 市) 中, 有 1200 多个境内有煤炭资源。改革开放 20 多年来, 煤炭从数量上保障了国民经济 快速发 展的需要。2004 年全国原煤产量预计为 19 5 亿 t。 党的十六大报告明确提出 : 坚持以信息化带 动工业化 , 以工业化促进信息化走出一条科技含量
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中 国 矿 业
第 14 卷
一长壁综采、缓倾斜厚煤层倾斜分层长壁综采、缓 倾斜厚煤层一次采全高长壁综采、缓倾斜厚煤层放 顶煤长壁综采等。 目前长壁工作面向集中、高效方向发展 , 工作 面长度不断增大。神华集团神东公司大柳塔矿工作 面走向长度 2000~ 6200m, 平均 4100m; 工作面长 度 240m, 2002 年综采工作面年产量达到 874 万 t , 超过 了 美 国 20 英 里 矿 保 持 的 综 采 工 作 面 年 产 649 43 万 t 的 世界先进水平。兖矿集团兴隆 庄矿 综放一队产量达 639 92 万 t, 刷新综放工作面年产 新纪录; 薄煤 层刨煤工作面单 产已突破百万 吨大 关。 针对厚及中厚急倾斜煤层 , 目前普遍采用伪倾 斜柔性掩护支架采煤法; 针对急倾斜特厚煤层, 也 采用水平分段放顶煤采煤法。倒台阶采煤法、巷道 短壁小阶段采煤法在急倾斜煤 层开采中也较 多采 用。 新疆乌鲁木齐矿业集团碱沟矿开采 84 急倾斜 煤层中, 使用水平分层放顶煤工艺 , 工作面年产达 45 9 万 t , 刷新我国急倾斜工作面生产纪录。 我国是世界上应用水平采煤最早国家之一, 产 量占世界前列 , 在倾角 10 以上、煤层中厚以上 , 顶底板稳定的低瓦斯矿井有较好的应用前景 , 特别 是煤层厚度、倾角变化较大的不规则煤层中应用更 能发挥其能力。 1 2 技术装备状况 煤炭工业技术装备总体趋势是根据煤炭开采条 件, 以高产高效、减人增效、安全可靠为目的, 向 大型化、集约化、自动控制、无人工作面发展。 综采工作面。我国大柳塔矿引进的 6LS - 5 型 采煤 机 , 装 机 总 功 率 为 1500kW, 生 产 能 力 达 2800t/ h, 电牵引调速 ; 微机控制 , 采用先 进的信 息处理和传感技术, 对采煤机的运行工况及各种技 术参数进行采集、处理、显示、存储和传输 , 并通 过编程对采煤机进行全面控制、监控和保护 , 以及 实现采煤机电气系统的自动调节, 截割电机功率自 动平衡和机械故障自动查寻诊断等功能。 液压支架多采用大采高强力两柱掩护式支架 , 工作阻力达 6000kN 以上 , 最高达 9800kN 。 工作面刮板输送机要求大运量、长运距、大功 率、长寿命、高可靠性, 几乎所有的刮板机都使用 双中链, 刮板机功率达 1790kW, 小时输送能力可 达 2500t 以上。 在电压方面 , 许多工作面使用高电压 ( 3300V 或 4160V) 。 可伸缩式胶带输送机要求长距离、大运量、大 功率 , 以保证大煤流的运输畅通, 有的工作面可以
收稿日期 : 2005- 04- 24 作者简介 : 郁钟铭 贵州民族学院教授 现从事矿 业系统工 程和生 产管理信息系统方面的教学和科研工作 李奕樯 贵州省煤炭管理局规划发展处处长
高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少, 人力 资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。 走新 型工业化的路子 是党中央作出的重大战略决策, 也是指导今后我国煤炭工业发展的总纲。本文旨在 通过对我国煤矿井工开采技术现状的分析 , 找出存 在的问题, 探讨发展的对策及加快推进煤炭科学技 术进步的措施 , 促进煤炭工业走新型工业化道路, 实现煤炭工业持续健康发展。 1 煤矿井工开采技术现状 1 1 采煤方法与工艺 采煤方法与工艺 的不断完善是采矿发展的主 题 , 采煤工艺的发展带 动了煤炭开采 各环节的变 革。由于长壁开采是一种最经济的井工采煤方法, 目前壁式采煤法在全球井工开采中普遍应用, 占据 了核心地位。 长壁采煤工艺中, 针对缓倾斜、倾斜煤层 , 目 前采用的采煤方法与工艺有缓倾斜薄及中厚煤层单
第 14 卷第 9 期 2005 年 9 月 矿业 综述
中
国
矿
业
CHINA MINING MAGAZINE
V ol 14, N o 9 Sept ember 2005
煤矿井工开采技术现状问题及发展
郁钟铭
1, 2
李奕樯
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( 1 武汉理工大学 武汉 430070; 2 贵州民族学院 3 贵州省煤炭管理局 贵阳 550001)
0工作面长度0年综采工作面年产量达到w5万超过了美国英里矿保持的综采工作面年产84万的世界先进水平兖矿集团兴隆庄矿综放一队产量达84万刷新综放工作面年产新纪录薄煤层刨煤工作面单产已突破百万吨大关针对厚及中厚急倾斜煤层目前普遍采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法针对急倾斜特厚煤层也采用水平分段放顶煤采煤法倒台阶采煤法
伸缩带式输送机的铺设长度已达 5000m, 运输能力 为 2000 ~ 3000t / h, 带 速 达 5m/ s, 装 机 总 功 率 1125kW 。 桥式转载机 输送能力 达 2500t/ h, 长 度 27m, 电机功率 315kW 。 综采工作面主要设备均实现机电一体化, 具有 自诊断功能和通讯功能 , 为工作面生产自动化 , 提 高系统的开机率, 保障系统的安全可靠运行及全矿 井的自动控制及信息化管理奠定了基础。 综采工作面应用辅巷多通道快速搬家技术 , 从 旧工作 面采通, 挂网 , 重型综采 设备的回 撤、搬 迁、到新工作面的设备安装调试并达到试生产条件 最快仅需 7d 时间 , 真正实现了快速、安全、优质、 高效。 无人 工 作面。我 国 引 进 德 国 采矿 技 术 公 司 ( DBT ) 全自动化刨煤机综采系统 ( 刨煤机、输送 机及计算机远程控制技术 ) , 其余配套设备均由国 内各生产厂家协助制造。可适应 35 以下薄及中厚 煤层, 工 作 面 经 济 长 度 210m 以 上 , 生 产 能 力 900t / h, 电机功率 630kW, 目前 正在国内 铁法煤 业 ( 集团) 公司等矿山应用。 螺旋钻机无人采煤技术在我国也较为成熟 , 在 薄煤层开采中的发展前景十分广阔。目前一种新型 三钻螺旋钻式采煤机已在我国研制成功。该采煤机 应用薄煤层中 , 对提高煤层资源回收率效果明显。 该机的一次采宽为 1 9m, 采深可达 85m 。适用于 煤层厚度为 0 5m~ 0 9m , 煤层倾角- 15 ~ + 15 , 煤层走向倾角小于 8 的各种硬度的薄煤 层, 其日 产量可达 250~ 350t。 1 3 采场围岩控制技术 国内大型煤矿采场多采用重型液压支架支护, 巷道支护则以锚杆支护为主。中、小型煤矿回采面 多采用单体液压支柱、金属支柱支护 , 巷道支护多 以锚杆为主 , 砌碹、金属支架为辅。 针对坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、大采高、 大采深采场等不同条件的支护技术和材料也将不断 推出。耐炮崩、轻型化单体液压支柱和厚煤层巷道 锚索和可伸缩锚杆将陆续生产。 监测仪表趋于直观、轻便、小型化。 1 4 其他采煤技术现状 三下 采煤。随着资源利用政策的变化, 适 于 三下 采煤的设计、工艺和装备进一步改进。 目前一种新型泡沫轻便充填材料已经应用于煤矿, 使 三下 采煤更加经济可靠。 绿色开采技术。以实现开采效益最大化和环境 污染最小化为目标 , 减少矿石排放, 防止地表塌陷 的绿色开采技术正在逐步采用。优化矿井开拓部署
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郁钟铭等 : 煤矿井工开采技术现状问题及发展
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与巷道布置, 简化巷道系统, 优化采区及工作面参 数, 大幅度降低岩巷掘进率, 减少出矸率或使矸石 在井下直接作为充填材料的采 煤工艺改革不 断深 入。 煤炭地下气化。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 煤炭地下气化技术在山东、河南等矿井已经应用 , 前景广阔。 煤炭地下浆化 ( 液化 ) 。将处于地下的煤炭加 水、添加剂进行浆化 ( 液化) 抽出地面的煤炭地下 浆化 ( 液化) 技术, 可实现地下无人采煤, 目前在 国内正在试验中。 2 煤矿井工开采技术存在的问题 采煤技术水平仍然较低, 技术装备较差 , 煤机 制造技术落后。 与国外同行业相比 , 在机电一体化、智能化、 自动化的控制技术, 产品可靠性技术, 数字集成技 术与计 算机辅 助设 计技 术, 仍 然存 在较 大差距 , 中、小型矿井落煤方式还以炮采为主, 工作面走向 长度过短。 在采煤机械化系统, 运输系统、采场围岩控制 系统、巷道准 备系统和辅助运 输系统技术装 备较 差, 功率及生产能力较小 , 机械化程度和工效普遍 不高。 引进消化国外先进设备方面不够。在井下自救 系统 , 避灾系统、个人防护装备水平仍然很低, 对 瓦斯等重大灾害预测预报的仪器、仪表还不能完全 达到要求 , 对安全事故的防治技术及装备不能充分 有效防治灾害或最大限度减轻灾害。 煤矿重大科技攻关课题难以实现, 重大安全技 术问题难以解决。 目前我国煤矿在 一通三防 , 防治水、矿井 深部地压、冲击地压、高温害和支护等方面存在许 多技术难题, 严重威胁着煤矿安全生产 , 这些涉及 行业技术发展共性基础性和前瞻性的重大科技工作 课题 , 国家支持范围和力度与过去相比大大减少。 重点煤炭企业下放后 , 受单个企业和科研院所经济 实力限制 , 难以开展技术攻关。 煤炭地下气化技术和煤炭地下浆化 ( 液化) 技 术受经济成本等因素影响未能有效推广应用。 煤炭专业技术人才面临青黄不接的状况 目前国有煤矿中 , 大专以上程度的技术人员仅 占职工总数的 3% 。而个体煤矿相应技术人员的比 例更低。在发达国家则占 60% 以上。在近 40 个年 产 500 万 t 以上的大中型煤炭企业中, 工程技术人 员不足 2000 人, 由于煤炭行业安全的特殊性 , 地