煤矿开采新技术、新工艺
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• 四、矿井生产技术的现代化 • 提高采掘机械化装备水平 • 辅助提升运输系统简单、快速 • 主提升 运输系统采用高效、大容量提升设
备 • 矿井安全监测、监控系统，安全可靠
安全高效矿井硬件建设
• 创新设计理念，建立安全高效生产建设模 式
• 采用一流先进装备，采掘机械化率达到 100%
• 应用并创新先进生产工艺，实现减人提效 • 创建信息化，自动化管理模式，实现“无
• （通过向开采煤层上覆岩层的离层带内打孔，并向其空隙中注入泥浆， 可以减缓地表下沉。该项技术已经进行了工业性试验，其效果比水少 充填减少了案30%-60%，最大下层速度保持在0.5mm/a）
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术----技术途径 和措施
• 五、采空区充填开采技术
•
采空区充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分，尤
其在经济发达地区解决建筑物下开采更应受到重视。从理论上
来说，充填采矿是解决煤矿开采环境问题的理想途径，但由于
目前充填采矿的成本相对偏高，限制了该项技术在煤矿的试验
与应用。
•
在市场 经济条件下，充填技术的关键是充填材料的选取及
如何降低成本。另外就是充填技术本身，它应该包括充填系统
与开采系统的协调；充填运输系统的畅通 ；充填后材料的力学
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术----技术途径和措施
• 二、减少井下废气、粉尘污染的措施 • 1、井下抽放瓦斯综合利用 • （既可减少瓦斯涌出量同时可以瓦斯二次利用）抽放分为
本煤层抽放、邻近层抽放、采空抽放、钻孔抽放、巷道抽 放、综合抽放 • 2、井下粉尘防治 • 今后一个时期，在我国主要研究解决厚及特厚煤层注水工 艺技术及配套装备 • 3、井下防灭火技术（阻化剂、黄泥灌浆、注凝胶、均压 防灭火、注氨、束管检测系统）
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术---技术途径和措施
• 四、建筑物下采煤与减沉技术 • 基于岩层控制的关键层理论提出，可将保证覆岩主关键层不破断失稳
作为建筑物下采煤设计的基本原则。为了保证建筑物下采煤既有较好 的经济效益，同时又确保地面建筑物不受到损害，关键在于根据具体 条件下覆岩结构与关键层特征来研究确定合理的减沉开采技术及参数。 确定覆岩中的关键层位置，掌握其离层与破断特征参数，是注浆减沉 技术应用可行性分析、钻孔布置与注浆工艺设计及减沉效果评价的基 础。
•
实践表明，一旦煤层开采引起岩层移动，即使是渗透
率很低的煤层，其渗透率也将增大数十倍至数百倍，为与
其运移和抽放创造了条件。因此若在开采时形成采煤和采
瓦斯煤层的同时，利用岩层的特点对煤层气进行开采将是 我国煤层气开发的一条重要途径。
煤矿绿色开采技术---技术途径和措施
• 七、煤炭地下气化
•
煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术。它是将地下
• 煤巷掘进与锚杆支护一体化快速掘进技术 与成套装备。采用掘锚联合机组。
• 二、矿井开采的高度集中化 • 简化矿井生产系统，简化巷道布置系统和
运输系统，实现“一矿一面、一个采区、 一条生产线”的高效集约化生产模式。 • 三、矿井主要参数的大型 化 • 工作面长度和连续推进长度的加大。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
煤炭行业发展趋势与启示
进一步提高安全性 开发资源与保护环境和谐发展
提高资源回收率
• 资源 • -----发展表兴能源（风能、水电等） • -----提高资源回收率 • -----提高资源利用率 • 环境 • -----绿色开采 • -----本质安全开采
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 提高资源回收率
谢谢大家
第三章 煤矿开采新技术、新工艺 与新设备
河曲县煤矿安全培训中心 张月霞
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 我国安全高效开采技术现状与发展趋势 • 安全高效采煤技术 • 煤矿绿色技术
安全高效开采技术现状与发展趋势
• 现状 采煤方法及工艺是高效矿井建设的核心。20世纪80年代以来，
长壁安全高效综采技术发生了重大变革，通过30多年机械化开采 摸索与实践，形成了特厚煤层综放开采、大采高综采、中厚及薄 煤层综采和连续采煤机采煤方法等安全高效采煤方法。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术----环境问题
• 煤炭开采形成的环境问题为以下三个方面： • 一、对土地资源的破坏和占用煤炭开采对土地资源的破坏
损害，井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主，而露天开 采则以直接挖损和外排土场压占为主。 • 二、对水资源的破坏和污染煤炭开采过成中，进行的人为 疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干， • 破坏了地下水资源同时开采还可能污染 地下水资源。 • 三、对大气环境的污染主要来自矿井排出的煤层瓦斯和煤 矿矸石山的自燃。
特性等。顺利解决上述问题将根本改变将来我国经济发达区域 的开采技术。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 采用充填法从环境角度讲，保护了地层的完整性，保护了 含水层，阻止了地表塌陷和由于采矿造成的山体滑坡等地 质灾害；并且使废弃物充填到井下，减少了地面污染和土 地的压占。从地下开采角度讲，根本上改变了采场矿山压 力显现规律，不存在工作面的初次、周期来压，因而可以 大大减轻支架重量；也不存在采空区漏风和自燃发火危险， 对承压水上开采也有利。因此，充填开采是今后采矿发展 的重要方向。
• 煤矿绿色开采技术---产生现状
• 我国目前的煤矿生产是在以下两种情况下进行：一是 生产成本不完全。如投入不足，技术装备落后，安全 设施欠账，工人工资太低。二是相关费用支付不全。 如矿产资源费以及植被恢复，地面塌陷与水损失污染 治理等。
• 为此中国矿业大学钱鸣高院士提出并形成绿色开采技 术，是为了使我们正视开采对环境造成的影响和破坏， 并有清醒的认识与足够的估量，以便提出必要的对策 和对政府提出必要的政策建议。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 长壁工作面装备现状 • 采煤机 • 工作面液压支架 • 刮板输送机
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 厚煤层安全高效综采放顶煤开采技术 • 3个阶段 • 第一阶段为探索阶段 • 第二阶段为成熟阶段 • 第三阶段为完善提高阶段
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 成就 • 实现了低投入，高产出的安全高效 • 研制成功了适应综采放顶煤的系列架型 • 提高了放顶煤回采率 • 建立了综放的安全保障体系 • 理论研究工作取得了很大成绩
煤炭通过热化学反应在原位将煤炭转化为可燃气体的技术， 是对传统采煤方式的根本性变革。不仅极大地减少了井下
工程主艰苦作业，而且消除了煤炭开采对环境的污染和煤 炭燃烧对生态环境的不利影响和危害。（复采、薄煤层）
•
无井式气化方法就是用钻孔代替井筒，然后贯通两个
钻孔，井点燃形成火道，进行“燃烧”—一系列化学反应。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术---技术途径和措施
• 一、减少井下排矸石量的有效措施 • 1、煤矿生产进行总体合理规划 • 2、改革巷道布置方式，减少岩巷掘进量 • （1）全煤巷开拓方式，除主要硐室外，所有巷道均布置
在煤层中（2）利用自然边界划分矿井和采区（3）施行搭 配开采（薄厚搭配、煤种搭配）（4）取消岩石集中巷 • 3、合理选择采煤方法及生产工艺 • 4、矸石充填 不出井
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 发展趋势 • 一、提高工作面单产和工效 • 主要设备包括： • 新型电牵引多电机驱动采煤机 • 工作面刮板输送机普遍采用可控启动 工况
监测技术。 • 液压支架采用微机电液智能化控制技术 • 顺槽转载机装 机功率最大达到525KW，具
备自移功能
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 火力贯通：在煤层中用燃烧源烧穿两钻孔间煤层
• 电力贯通：在两钻孔中放入电极，利用电能的热效能烧穿
• 定向钻进通道：钻具（前苏联）中国矿业大学（实验室） 水力压裂贯通
第四节煤矿安全避险“六大系统”
矿井监信 联络系统
六大 系统
井下紧急避 险系统
矿井供水 施救系统
矿井压风 自救系统
煤矿绿色开采技术---技术途径和措施
• 六、煤与瓦斯共采
•
我国煤层普遍具有变质程度高、渗透率低和含气饱和
度低的特点，70%以上煤层的渗透率小于1×10-3μm，这
对我国开展煤层瓦斯采前预抽是极为不利的。正因为如此， 我国已钻的200多口前地面煤层气井中，稳产高产井很少， 单井产量超3000立方每天的也只有约30口。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 大采高煤层安全高效综采技术 • 2.5—3.0M中厚煤层安全高效开采技术 • 中厚1.5—2.5M煤层安全高效开采技术 • 薄煤层安全高效开采技术 • 综放开采提高煤碳回采率技术 • 急（倾）斜特厚煤层综放开采技术 • 连续采煤机短壁机械化开采成套技术
第三节绿色开采技术
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术----技术途径和措施
• 三、煤矿污水处理技术 • 1、矿井水分类排放。（岩溶水、矿井污水） • 2、水采矿井的闭路循环。 • 3、煤矿用化工材料污染治理（例乳化油） • 目前，为了防止乳化液污染水主要从以下几个方面着手
（1）通过开发新液压传动介质代替乳化液同时降低或除 去原乳化油中的矿物油，并选择易于被生物降解的添加剂， 减少乳化油对环境的污染 • （2）研究开发水介质单体液压支柱，完全不用乳化油 • （3）完善各类用油设备的密封性能，防止石油产品泄露。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
近年来随着放顶煤开采技术的发展，放顶煤支架 设计已达到国际先进水平，在支架液压控制方 面，以高压大流量快速移架系统为特征，我国 综放工作面除一小部分进口液压支架配备了电 液控制系统，绝大部分工作面尚未使用这种控 制系统。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 长运距、高可靠性工作面后部刮板输送机 是目前我国开发研制的功率最大、槽宽最 宽、铺设长度最长的缓倾斜放顶煤综采工 作面超重型刮板输送机，首次采用自动伸 缩机尾、液压马达紧链装置、调速型液力 耦合器及紧凑链等国外先进技术，其主要 指标及可靠性达到20世纪90年代中期国际 先进水平。
人则安”的安全理念
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 推行专业服务化，提升高效安全作业能力 • 加大安全资金投入，把科技保安 作为实现
安全生产的重要途径
安全高效矿井的软件建设
• 键全管理机制，强化管理责任落实 • 应用先进的管理体系，提升综合管理水平 • 狠抓质量标准建设 • 强化安全监察，实现安全生产的有效监控 • 强化员工技术培训，提高员工技术素质 • 强化企业文化建设
• 采空区的复采 • 厚煤 层回收率的提高 • 合理煤柱 的留设 • 边角煤 的回收 • “三下”开采
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• -------本质安全开采 • 本质安全设备 • 本质安全环境
安全高效采煤技术
• 实现安全高效的主要采煤方法 • 综放开采 • 大采高开采 • 单一长壁综采 • 旺格维利采煤法
备 • 矿井安全监测、监控系统，安全可靠
安全高效矿井硬件建设
• 创新设计理念，建立安全高效生产建设模 式
• 采用一流先进装备，采掘机械化率达到 100%
• 应用并创新先进生产工艺，实现减人提效 • 创建信息化，自动化管理模式，实现“无
• （通过向开采煤层上覆岩层的离层带内打孔，并向其空隙中注入泥浆， 可以减缓地表下沉。该项技术已经进行了工业性试验，其效果比水少 充填减少了案30%-60%，最大下层速度保持在0.5mm/a）
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术----技术途径 和措施
• 五、采空区充填开采技术
•
采空区充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分，尤
其在经济发达地区解决建筑物下开采更应受到重视。从理论上
来说，充填采矿是解决煤矿开采环境问题的理想途径，但由于
目前充填采矿的成本相对偏高，限制了该项技术在煤矿的试验
与应用。
•
在市场 经济条件下，充填技术的关键是充填材料的选取及
如何降低成本。另外就是充填技术本身，它应该包括充填系统
与开采系统的协调；充填运输系统的畅通 ；充填后材料的力学
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术----技术途径和措施
• 二、减少井下废气、粉尘污染的措施 • 1、井下抽放瓦斯综合利用 • （既可减少瓦斯涌出量同时可以瓦斯二次利用）抽放分为
本煤层抽放、邻近层抽放、采空抽放、钻孔抽放、巷道抽 放、综合抽放 • 2、井下粉尘防治 • 今后一个时期，在我国主要研究解决厚及特厚煤层注水工 艺技术及配套装备 • 3、井下防灭火技术（阻化剂、黄泥灌浆、注凝胶、均压 防灭火、注氨、束管检测系统）
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术---技术途径和措施
• 四、建筑物下采煤与减沉技术 • 基于岩层控制的关键层理论提出，可将保证覆岩主关键层不破断失稳
作为建筑物下采煤设计的基本原则。为了保证建筑物下采煤既有较好 的经济效益，同时又确保地面建筑物不受到损害，关键在于根据具体 条件下覆岩结构与关键层特征来研究确定合理的减沉开采技术及参数。 确定覆岩中的关键层位置，掌握其离层与破断特征参数，是注浆减沉 技术应用可行性分析、钻孔布置与注浆工艺设计及减沉效果评价的基 础。
•
实践表明，一旦煤层开采引起岩层移动，即使是渗透
率很低的煤层，其渗透率也将增大数十倍至数百倍，为与
其运移和抽放创造了条件。因此若在开采时形成采煤和采
瓦斯煤层的同时，利用岩层的特点对煤层气进行开采将是 我国煤层气开发的一条重要途径。
煤矿绿色开采技术---技术途径和措施
• 七、煤炭地下气化
•
煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术。它是将地下
• 煤巷掘进与锚杆支护一体化快速掘进技术 与成套装备。采用掘锚联合机组。
• 二、矿井开采的高度集中化 • 简化矿井生产系统，简化巷道布置系统和
运输系统，实现“一矿一面、一个采区、 一条生产线”的高效集约化生产模式。 • 三、矿井主要参数的大型 化 • 工作面长度和连续推进长度的加大。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
煤炭行业发展趋势与启示
进一步提高安全性 开发资源与保护环境和谐发展
提高资源回收率
• 资源 • -----发展表兴能源（风能、水电等） • -----提高资源回收率 • -----提高资源利用率 • 环境 • -----绿色开采 • -----本质安全开采
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 提高资源回收率
谢谢大家
第三章 煤矿开采新技术、新工艺 与新设备
河曲县煤矿安全培训中心 张月霞
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 我国安全高效开采技术现状与发展趋势 • 安全高效采煤技术 • 煤矿绿色技术
安全高效开采技术现状与发展趋势
• 现状 采煤方法及工艺是高效矿井建设的核心。20世纪80年代以来，
长壁安全高效综采技术发生了重大变革，通过30多年机械化开采 摸索与实践，形成了特厚煤层综放开采、大采高综采、中厚及薄 煤层综采和连续采煤机采煤方法等安全高效采煤方法。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术----环境问题
• 煤炭开采形成的环境问题为以下三个方面： • 一、对土地资源的破坏和占用煤炭开采对土地资源的破坏
损害，井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主，而露天开 采则以直接挖损和外排土场压占为主。 • 二、对水资源的破坏和污染煤炭开采过成中，进行的人为 疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干， • 破坏了地下水资源同时开采还可能污染 地下水资源。 • 三、对大气环境的污染主要来自矿井排出的煤层瓦斯和煤 矿矸石山的自燃。
特性等。顺利解决上述问题将根本改变将来我国经济发达区域 的开采技术。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 采用充填法从环境角度讲，保护了地层的完整性，保护了 含水层，阻止了地表塌陷和由于采矿造成的山体滑坡等地 质灾害；并且使废弃物充填到井下，减少了地面污染和土 地的压占。从地下开采角度讲，根本上改变了采场矿山压 力显现规律，不存在工作面的初次、周期来压，因而可以 大大减轻支架重量；也不存在采空区漏风和自燃发火危险， 对承压水上开采也有利。因此，充填开采是今后采矿发展 的重要方向。
• 煤矿绿色开采技术---产生现状
• 我国目前的煤矿生产是在以下两种情况下进行：一是 生产成本不完全。如投入不足，技术装备落后，安全 设施欠账，工人工资太低。二是相关费用支付不全。 如矿产资源费以及植被恢复，地面塌陷与水损失污染 治理等。
• 为此中国矿业大学钱鸣高院士提出并形成绿色开采技 术，是为了使我们正视开采对环境造成的影响和破坏， 并有清醒的认识与足够的估量，以便提出必要的对策 和对政府提出必要的政策建议。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 长壁工作面装备现状 • 采煤机 • 工作面液压支架 • 刮板输送机
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 厚煤层安全高效综采放顶煤开采技术 • 3个阶段 • 第一阶段为探索阶段 • 第二阶段为成熟阶段 • 第三阶段为完善提高阶段
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 成就 • 实现了低投入，高产出的安全高效 • 研制成功了适应综采放顶煤的系列架型 • 提高了放顶煤回采率 • 建立了综放的安全保障体系 • 理论研究工作取得了很大成绩
煤炭通过热化学反应在原位将煤炭转化为可燃气体的技术， 是对传统采煤方式的根本性变革。不仅极大地减少了井下
工程主艰苦作业，而且消除了煤炭开采对环境的污染和煤 炭燃烧对生态环境的不利影响和危害。（复采、薄煤层）
•
无井式气化方法就是用钻孔代替井筒，然后贯通两个
钻孔，井点燃形成火道，进行“燃烧”—一系列化学反应。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术---技术途径和措施
• 一、减少井下排矸石量的有效措施 • 1、煤矿生产进行总体合理规划 • 2、改革巷道布置方式，减少岩巷掘进量 • （1）全煤巷开拓方式，除主要硐室外，所有巷道均布置
在煤层中（2）利用自然边界划分矿井和采区（3）施行搭 配开采（薄厚搭配、煤种搭配）（4）取消岩石集中巷 • 3、合理选择采煤方法及生产工艺 • 4、矸石充填 不出井
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 发展趋势 • 一、提高工作面单产和工效 • 主要设备包括： • 新型电牵引多电机驱动采煤机 • 工作面刮板输送机普遍采用可控启动 工况
监测技术。 • 液压支架采用微机电液智能化控制技术 • 顺槽转载机装 机功率最大达到525KW，具
备自移功能
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 火力贯通：在煤层中用燃烧源烧穿两钻孔间煤层
• 电力贯通：在两钻孔中放入电极，利用电能的热效能烧穿
• 定向钻进通道：钻具（前苏联）中国矿业大学（实验室） 水力压裂贯通
第四节煤矿安全避险“六大系统”
矿井监信 联络系统
六大 系统
井下紧急避 险系统
矿井供水 施救系统
矿井压风 自救系统
煤矿绿色开采技术---技术途径和措施
• 六、煤与瓦斯共采
•
我国煤层普遍具有变质程度高、渗透率低和含气饱和
度低的特点，70%以上煤层的渗透率小于1×10-3μm，这
对我国开展煤层瓦斯采前预抽是极为不利的。正因为如此， 我国已钻的200多口前地面煤层气井中，稳产高产井很少， 单井产量超3000立方每天的也只有约30口。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 大采高煤层安全高效综采技术 • 2.5—3.0M中厚煤层安全高效开采技术 • 中厚1.5—2.5M煤层安全高效开采技术 • 薄煤层安全高效开采技术 • 综放开采提高煤碳回采率技术 • 急（倾）斜特厚煤层综放开采技术 • 连续采煤机短壁机械化开采成套技术
第三节绿色开采技术
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 煤矿绿色开采技术----技术途径和措施
• 三、煤矿污水处理技术 • 1、矿井水分类排放。（岩溶水、矿井污水） • 2、水采矿井的闭路循环。 • 3、煤矿用化工材料污染治理（例乳化油） • 目前，为了防止乳化液污染水主要从以下几个方面着手
（1）通过开发新液压传动介质代替乳化液同时降低或除 去原乳化油中的矿物油，并选择易于被生物降解的添加剂， 减少乳化油对环境的污染 • （2）研究开发水介质单体液压支柱，完全不用乳化油 • （3）完善各类用油设备的密封性能，防止石油产品泄露。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
近年来随着放顶煤开采技术的发展，放顶煤支架 设计已达到国际先进水平，在支架液压控制方 面，以高压大流量快速移架系统为特征，我国 综放工作面除一小部分进口液压支架配备了电 液控制系统，绝大部分工作面尚未使用这种控 制系统。
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 长运距、高可靠性工作面后部刮板输送机 是目前我国开发研制的功率最大、槽宽最 宽、铺设长度最长的缓倾斜放顶煤综采工 作面超重型刮板输送机，首次采用自动伸 缩机尾、液压马达紧链装置、调速型液力 耦合器及紧凑链等国外先进技术，其主要 指标及可靠性达到20世纪90年代中期国际 先进水平。
人则安”的安全理念
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• 推行专业服务化，提升高效安全作业能力 • 加大安全资金投入，把科技保安 作为实现
安全生产的重要途径
安全高效矿井的软件建设
• 键全管理机制，强化管理责任落实 • 应用先进的管理体系，提升综合管理水平 • 狠抓质量标准建设 • 强化安全监察，实现安全生产的有效监控 • 强化员工技术培训，提高员工技术素质 • 强化企业文化建设
• 采空区的复采 • 厚煤 层回收率的提高 • 合理煤柱 的留设 • 边角煤 的回收 • “三下”开采
煤矿开采新技术、新工艺与新设备
• -------本质安全开采 • 本质安全设备 • 本质安全环境
安全高效采煤技术
• 实现安全高效的主要采煤方法 • 综放开采 • 大采高开采 • 单一长壁综采 • 旺格维利采煤法