薄煤层(保护层)综合机械化安全高效开采技术

薄煤层安全高效综合机械化开采是当今煤炭生产中的世界性难题,由于薄煤层赋存条件不稳定或极不稳定,工作面受开采高度限制、破岩及装备等因素影响,开采难度大。近期通过淮南矿业集团组成的薄煤层安全高效开采技术项目联合攻关课题组创新研究开发,从工艺改革、设计、工作面"三机"配套、设备研制等方面实现了高标准、自动化控制;并组织采煤工艺、井巷布置、劳动组织等方面技术创新,在谢一矿薄煤层进行综采安全高效开采试验,得到突破,实现了薄煤层(保护层)工作面日产4543 t,月产90638 t的好成绩,具备年产百万吨的生产能力。     

新河煤矿一井合理集中生产做法

新河煤矿一号井已开采32年,设计生产能力为30万t/a。井田呈狭长形不对称向斜。开采石炭二叠系2、3、7、9、10、20、21层煤。 7层煤厚2～5m,其它薄煤层总厚0.6～1.3m。多年来,该井坚持合理集中生产取得了显著效果,1970～1990年连年超产,最高年产量达41.68万t。工作面平均月产最高达1.46万t。巷道掘进率1971年为438m /万t,1991年降到258m/万t。其主要做法如下:1 工作面的合理集中1.1 改革采煤方法 在缓倾斜薄及中厚煤层中,将走向长壁采煤法改为伪斜长壁采煤法;急倾斜厚煤层水平分层采煤法改为伪倾斜柔性掩护支架采煤法;急倾斜薄煤层沿倾斜推进的仓储采煤法改为沿走向推进的仓储采煤法。改变后的采煤方法均具有产量大、效率高、巷道少、安全好等优点。1.2 因地制宜实行机械化采煤 在煤层薄、顶底板稳定的92O8、903等工作面,采用MBJ-2A型拖钩刨,采出煤炭5万t,     

综采工作面配套技术研究

从工作面产量、日推进度、参数、主要设备等方面阐述了我国综采的配套技术发展情况,并从我国综采工作面设备可靠性、自动化水平、关键部件性能等方面阐述了与国外的差距,展望了我国综采技术的发展方向,即以高效集约化生产为发展方向,以安全、高效、高采出率、环境友好为目标,实现自动化与信息化,提高设备的可靠性,降低劳动消耗,提高生产效率;工作面长度达400 m以上,采煤机实现工作面记忆截割,液压支架跟机自动化推移,基于智能化、可视化技术的工作面巷道集中控制的地面远程控制,在中厚煤层实现工作面年产1 000 万t;加大对复杂难采煤层高效开采成套装备技术的研究。重点对急倾斜、大倾角煤层开采成套技术与装备开发、薄和极薄煤层高效开采以及无人自动化工作面成套技术与装备进行研发。     

硬顶软煤薄煤层滚筒采煤机设备配套研究

介绍了国内外薄煤层滚筒采煤机开采现状;根据我国缓倾斜采煤工作面围岩稳定性分类标准,针对曹窑煤矿薄煤层坚硬顶板和松软煤层地质条件,并依据国内类似条件下薄煤层开采成功的经验,得出曹窑煤矿薄煤层开采对滚筒采煤机配套设备的基本要求,据此研究出煤层厚度为0.8～1.4 m和1.1～1.9 m两种薄煤层条件下滚筒采煤机组的可行性配套方案。研究结论对于曹窑煤矿薄煤层实行机械化开采,提高矿井安全生产能力,延长矿井服务年限具有重要的作用。     

兖州矿区较薄煤层自动化开采成套装备及工艺研究

为实现兖州矿区1.2～2.2m煤层安全高效开采,资源平衡开采,延长矿井寿命,确定了＂较薄煤层自动化开采成套装备及工艺研究＂课题。提出了立足国内先进装备,研制开发出适应性强、功率大、体积小、可靠性高、自动程度高的较薄煤层工作面高效开采的综采成套设备及其生产工艺,彻底解决较薄煤层开采难题,实现较薄煤层工作面安全、高产、高效开采。充分发挥出了工作面配套装备的最佳能力和作用,大幅提高了生产效率,提高了工效,减少了人员。为提高该条件下工作面综合管理水平和生产水平具有重要的现实意义。     

薄煤层综采自动化配套装备开采技术

为提高薄煤层资源采出率和开采效率,采用理论分析和工业试验的方法,在薄煤层工作面开采实践的基础上,对薄煤层自动化工作面开采设备选型进行研究,研制了适应于薄煤层的综采液压支架、采煤机和刮板输送机,并进行工作面自动化平台建设,增设视频监控功能,提高了工作面自动化水平,并在黄沙煤矿进行了工业试验,实现煤层厚度0.75 m自动化开采,试验工作面月产达3.67万t,矿井煤炭采出率提高了4％,延长矿井服务年限5年.     

薄煤层开采技术与成套装备研究及应用

为了实现薄煤层安全、高效、少人甚至无人化开采,针对薄煤层开采装备水平差、能效低的现状,从薄煤层开采工艺、成套装备等方面进行了系统性研究,提出了薄煤层开采技术方案并进行了应用实践。通过降低巷道高度,加宽、加长采煤工作面,实现薄煤层开采工艺优化;研究应用切顶卸压留巷技术,实现无煤柱开采;研制了新型的自动化装备并进行了应用,实现薄煤层开采装备国产化。经实践应用表明,通过研制高可靠性的装备,并进行工作面优化,形成科学有序的采煤工艺,工作面人员减少2/3以上,实现了薄煤层安全高效开采。     

急倾斜软顶薄煤层伪倾斜线性密集支护开采技术

为了解决已有急倾斜煤层采煤法不适应软顶薄煤层开采的难题,利用相关理论对伪斜角度、采空区矸石冲击密集支柱等计算分析,结合俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法和走向长壁采煤法的优点,提出了伪倾斜线性密集采煤法,并采取单体液压支柱配金属铰接顶梁支护顶板、工作面挡矸、防串矸及防坠等关键开采技术,经过四个急倾斜软顶薄煤层工作面开采实践,成功解决了急倾斜软顶薄煤层开采难题,确保了安全生产。     

刮板式采煤机及配套设备的研制

为解决传统采煤设备对低采高薄煤层适应性差、配套设备复杂等问题,研究设计了一种适用于薄煤层开采的刮板式采煤机及配套设备。对刮板式采煤机及配套设备的结构进行了设计,并对其工作原理进行了系统分析。制造了样机并进行了生产实践,结果表明:该刮板式采煤机适用于较软薄煤层开采,开采工作面采高下限可达到0.3~0.5 m,能实现采、运和支护等一体化功能,实现工作面无人化开采,降低工人劳动强度,增加生产安全性,提高采煤效率。     

急倾斜较薄煤层综采装备技术研究

根据急倾斜较薄煤层赋存条件,分析了急倾斜较薄煤层综采装备的配套技术要求。采用刮板输送机配置浮动机头、液压支架配置防倒防滑装置等特殊设计满足煤层开采要求。通过现场实际应用校核,综采装备配套设计合理,满足了综采工作面生产需要,为类似赋存条件煤层开采提供了借鉴     

李嘴孜矿急倾斜厚煤层分层开采工艺实践

由于淮南李嘴孜矿急倾斜煤层的倾角大,煤层厚,煤层顶板、煤壁管理难度大,安全难以保证,开采非常困难。淮南矿业集团联合其他单位共同研究急倾斜厚煤层综合机械化安全高效开采技术、装备及安全防护措施并在李嘴孜3232(3)工作面试验,实现急倾斜工作面最高月产约5万t,无安全事故的优异成绩。     

缓倾斜薄煤层综采工作面矿压显现规律研究

以某煤矿五₂-11070综采工作面为背景,采用理论分析和现场实测的方法,对缓倾斜薄煤层综采工作面矿压显现规律进行了研究。研究结果表明,在充分采动的条件下,受煤层厚度的影响,自工作面下部到上部依次来压,整体压力强度较弱,工作面初次来压步距12.8 m,周期来压步距5.88 m;工作面中部支架压力大于两端支架压力,且下端头支架压力大于上端头;工作面整体支护效果良好,能较好地控制顶板。     

梁北煤矿厚煤层综采工作面设备选型与配套研究

根据梁北煤矿煤层地质条件,进行了300万t/a综采工作面设备的选型与配套研究。开采实践表明,梁北矿此厚煤层综采工作面设备选型合理、性能优越,总体配套性能很好地适应本矿地质条件,达到了生产安全,高产高效的集约化目的。     

工作面煤壁片帮分析与控制及综采设备的防倒防滑技术

针对鹤煤六矿二₁煤层倾角大，强度弱，承载能力差，致使回采过程中容易出现仰采片帮、支架稳定性差等问题，严重限制矿井安全高产高效发展。为有效解决该问题，提高矿井安全高产高效水平，对复杂地质条件下重型综采装备进行了研究，结合理论和实际分析了煤壁片帮力学与控制、综采装备防倒防滑技术，并通过在鹤煤六矿2141工作面1年多的回采实践，解决了工作面在大倾角仰斜回采中煤壁片帮、倒架、下滑等问题，为确保工作面安全生产提供了重要安全保障。     

大柳塔煤矿厚煤层综采自动化系统应用

综采自动化系统是煤矿生产数字化、智能化、信息化、自动化的发展需求,也是实现减员增效的必经途径。为探究厚煤层自动化开采的应用方式,本着"减员提效、无人则安"的原则,对大柳塔煤矿厚煤层综采自动化系统中马蹄尔处"三岗合一"集控系统、煤机自动化割煤、跟机自动拉架等技术进行了研究。在明确集控系统现状及解决方案的基础上,从设备选型、工作原理、参数设置等方面出发,分析了自动化割煤系统及液压支架自动化跟机系统的应用方式。综采自动化系统的运用,实现了减员提效,同时节约了生产成本,可以为其他矿井厚煤层自动化开采提供一定借鉴。     

大倾角大采高综采工作面采煤设备安装的研究

针对新疆焦煤集团2130煤矿25221工作面地质条件恶劣,煤层倾角大,煤层赋存较厚等情况,结合现有煤矿开采技术综合考虑,决定25221工作面采用一次采全高综合机械化采煤工艺,通过对地质条件、综合机械化采煤设备的研究,制定了最佳的施工方案,实现了大倾角综采工作面综合机械化采煤设备的快速安装。     

薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术应用实践

针对薄煤层快速回采工作面瓦斯涌出量大,工作面上隅角、回风流等多处局部瓦斯超限现象,采用分源瓦斯分析方法,确定工作面瓦斯来源及含量,并采用本煤层预抽、高位顶板裂隙抽放、采空区插管埋管抽放等综合抽放瓦斯措施,对工作面瓦斯进行综合治理。试验结果表明:综合抽放瓦斯措施分别解决了快速回采期间落煤及采动引起的工作面瓦斯涌出量大、上邻近层卸压瓦斯向采空区大量涌入、下邻层卸压瓦斯向采空区涌入、U型通风工作面上隅角瓦斯聚集和超限问题。薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术能够有效治理矿井瓦斯,不仅实现了薄煤层工作面安全高效开采,同时为类似矿井瓦斯治理提供了借鉴。     

厚煤层综放开采设备选型及配套探讨研究

在分析影响综采放顶煤工艺设备配套及选型因素的前提下,对厚煤层采用综采放顶煤技术的主要设备进行选型分析,确定出选型要求和原则,特别总结出了三种不同煤层地质条件(急倾斜特厚煤层、缓倾斜中硬厚煤层、倾斜厚煤层)综放开采液压支架的选型原则;阐述了综放工作面主要设备配套要求,可为厚煤层综放开采设备选型及配套提供参考.     

极薄煤层三机配套设备选型研究

针对良庄煤矿六层煤煤层较薄,平均厚度为0.8 m,工作面回采效率低下这一问题,进行了在六层煤极薄煤层条件下进行综合机械化开采技术的研究。选用了MG2×160/710AWD型电牵引采煤机与ZY3200/7.5/16型支撑掩护式液压支架,工作面选用SGZ630/264-BW型刮板输送机。对6603工作面进行了开采应用,结果表明,"三机"设备配套合理,煤炭回采率显著增加,机械化程度大幅度提高,工人的劳动强度大大降低,实现了薄煤层的综合机械化开采。工作面日产量由300 t提高到1 800 t,单产提高3.6万t,煤炭回收可达98%,经济效益显著。     

采空区下近距离煤层巷道围岩稳定性分析及控制

针对近距离煤层工况条件下,下部特厚综放工作面开采时存在覆岩应力变化大、矿压显现明显、工作面支护难度加大,煤壁片帮、顶板漏冒事故多等问题,以王庄煤矿开采的2号和3-5号煤层工作面为工程背景,通过理论分析、采用UDEC离散元软件和FLAC 3D软件建模分析及现场应用实践等方法,对近距离特厚煤层开采条件下工作面采空区覆岩运动及顶板应力变化规律进行了研究分析。结果表明,上部2号已开采煤层覆岩关键层岩体发生断裂对下部3-5号煤层工作面来压强度影响巨大,容易引发工作面采空区顶板大面积来压。据此提出优化30501工作面巷道布置,将原回风巷向内侧偏移25.4 m,工作面倾斜长由原来的180 m缩短为154.6 m,从而减小上部煤层工作面留设的区段煤柱应力影响范围,同时通过优化工作面开采工艺、合理确定工作面三机设备选型和端头及超前支护方案。现场应用结果表明,工作面在掘进和回采过程中矿压显现程度及次数明显降低和减少,未发生过顶板、瓦斯等大型事故,实现了安全高效回采。