煤矿开采技术的新探究

　　【摘 要】本文阐述了我国煤矿开采应重点研究的六个技术领域：深矿井开采，＂三下＂采煤，减少矸石排放的开采技术，围岩控制技术，小煤矿技术改造和机械化开采技术以及地下气化技术。仅供参考。
　　【关键词】煤矿开采；技术研究
　　在当今科技经济发展的新形势下，煤炭开采技术的研究必须面向国内国外两个市场、面向经济建设主战场，立足于煤炭开采技术的前沿，立足于中国煤炭发展战略所必要的技术储备，立足于煤炭工业中长期发展战略所必须的关键技术的攻关，立足于煤炭工业工程实际问题的解决，重点从事中长期研究开发和技术储备，跟踪产业科技前沿，开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术，占领技术制高点。
　　一、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；深矿井高产高效开采有关配套技术；深矿井开采热害治理技术与装备。
　　二、＂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。
　　三、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。总结推广神华集团大柳塔矿、潞安漳村矿实行全煤巷布置单一煤层开采，矸石基本不运出地面，生产系统大大简化，分别实现无轨胶轮、单轨吊辅助运输一条龙，从井口直达工作面，同时实现了综采与综掘同步发展，生产效率大幅提高的经验的同时，重点研究高产高效矿井开拓部署与巷道布置系统的优化，简化巷道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸率；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术，既是减少污染的一项有力措施，又简化了生产系统，有利于高产高效集中化开采，应加紧研究。
　　四、采场围岩控制技术
　　（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。
　　（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。
　　（3）放顶煤开采岩层和支架—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—顶煤—直接顶—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。
　　（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。
　　（5）冲击地压的预测和防治。通过计算机模拟研究冲击性矿压显现发生的机理；进一步完善冲击性矿压显现监测系统，发展遥控测量和预报技术，完善冲击性矿压综合防治措施的优化选择专家系统。
　　（6）研究开发新型的支护设备。研究硬煤层、硬顶板放顶煤液压支架，完善液压支架性能和快速移架系统，开发耐炮崩、轻型化单体液压支柱和厚煤层巷道锚索和可伸缩锚杆。
　　五、小煤矿技术改造和机械化开采技术
　　实施国家关闭小煤矿，淘汰落后生产技术和生产设备，提高平均单井规模的技术政策，开发小型煤矿机械化、半机械化开采技术和装备，改进小煤矿的采煤方法和开采工艺，提高采煤工作面的单产和工效；提高小煤矿的顶底板控制技术水平，最大限度地减少顶底板事故率。
　　六、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。
　　七、不同硬度条件下应用的开采技术
　　1、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。
　　2、硬厚顶煤控制技术。研究开发埋深浅、支承压力小硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压注水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。
　　3、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。
　　4、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、5～5.5m寬煤巷锚杆支护技术。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。
　　【参考文献】
　　[1]郭凯；我国煤矿开采技术发展的方向探讨；《科技致富向导》2010年第21期
　　[2]李明阳；浅析井工煤矿开采技术现状及趋势；《民营科技》 2012年04期
　　[3]魏同；张先尘；中国煤炭开发战略研究；山西科学技术出版社，1999年