1、东北大学毕业设计设计题目:煤矿开采技术的发展与改进学生姓名： 许柯柯 专业班级： 煤矿开采 2015 年 1 月 20 日专业:：煤矿开采技术学生姓名 许柯柯学 号指导教师课题名称 煤矿开采技术的发展与改进一、课题概况二、课题内容三、课题工作进度安排四、参考文献资料（要求至少查阅6篇以上正式刊物的文献资料）5、 指导教师意见第 1 章 前言中 国 的 采 煤 技 术 的 现 状 与 发 展 趋 势 煤 炭 企 业 由 劳 动 密 集 型 转 向 资 本 及 技 术 高 密 集 型 。 在 矿 井 开 采 方 面实现 日 产 万 吨 的 超 大 型 综 合 机 械 化 ， 采 煤 工 作 面 为
2、 核 心 的 生 产 工 艺 。 在实 现 煤 炭 生 产 工 艺 综 合 机 械 化 的 基 础 上 ， 向 遥 控 和 自 动 化 发 展 ， 机 器 人与 人工 智 能 和 专 家 系 统 相 结 合 ， 为 采 煤 自 动 化 开 辟 了 新 的 途 径 。 煤 炭 企业 向 大型 化 、 集 中 化 、 多 元 化 和 国 际 化 发 展 。 煤 炭 企 业 经 营 也 趋 向 多 元化 。 电 力需 求 的 增 长 ， 洁 净 煤 技 术 的 发 展 ， 促 使 煤 炭电力、化 工 、 建材 联 合 企 业 的发 展 。 外 包 采 掘 生 产 开 始 应 用 于 煤 炭 企 业
3、。 采 掘 行 业 的 安全 将 不 断 提 高 ，安 全 性 更 加 受 到 重 视 。 环 境 治 理 及 综 合 利 用 成 为 煤 炭 企业 经 营 的 重 要 方面 。 采 掘 工 人 将 变 得 自 由 化 、 市 场 化 人 力 配 备 管 理 。第 2 章 概论“浅析当今煤炭开采技术及绿色开采技术”在当今社会发展的新形式下,煤矿开采技术的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。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,建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国采煤方法已趋成熟,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。本论文就对煤矿开采技术
4、作了分析并对其带来的环境影响阐述了针对性的技术。1、现阶段的开采技术1、开发“埋深浅、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,包括高压注水压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。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
5、有利于放顶煤的新型液压支架,合理确定后部臵输送机能力。 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。5.5m 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。2、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术。3、缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁采应进一步加强完善支架结构及强度,加强防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连
6、杆变、防止严重损坏千斤顶措施等的研究,提高可靠性,缩小其与中厚煤层(采高 3m 左右)产高效指标的差距。4、各种综采高产高效综采设备保障体系要实现高产高效,就要提高开机率,对“支架围岩”系统、采掘运设备进行监控。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-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-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。5、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、井巷布臵
7、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。 6、 “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
8、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优化等关键技术。 7、优化巷道布臵,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臵,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臵及工艺技术评价体系专家系统,实现开采方法、开采布臵与煤层地质条件的最优匹配。 8、采场围岩控制技术以科学合理、优化高效的岩层控制技术来保证开采掘活动的安全、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。 9、研究坚硬顶
9、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。 10、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,提出放顶煤优化准则和提高顶煤回收率的途径。11、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
10、,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。 12、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。 13、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。14、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
11、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2、倡导绿色开采绿色开采是煤炭开采的发展方向,对提高煤炭采出率、保护生态环境和实现煤矿可持续发展都具有十分重要的意义。本文分析了绿色开采技术,总结了我国煤矿绿色开采方法的发展现状,对科学采矿具有一定的指导意义。煤炭开采造成岩层移动破坏,引起岩层中水与瓦斯的流动,导致煤矿瓦斯事故与井下突水事故;煤炭开采引起岩层移动,进而造成地表沉陷,导致农田、建筑设施的损坏;煤炭开采形成的大量堆积在地面的矸石,既占用良田,又造成环境污染;随着我国矿井开采深度的不断增加,矿山压力显现及冲击地压等动力灾害发生的频次增加,强度增大,危及矿井的安全生产。上述问题若得
12、不到有效解决,在未来几十年内,随着能源总需求和煤炭产量的不断增长,煤炭资源开采所带来的矿区安全和生态环境问题将更为严重,人类的生存和社会发展环境将受到严重威胁。根据我国的能源资源状况,煤炭作为我国最重要的一次性能源,在未来 20 年内,其在能源构成中的主体地位将不会改变。2020 年我国煤炭消费量将达到 40 亿 t。届时,煤炭产量很可能无法满足工业需求。不能再单纯地通过提高煤炭的产量缓解煤炭供应的压力,而应该综合考虑发展煤炭循环经济,减少煤炭开采对环境的破坏,而且也应该把“发展煤炭循环经济,实现煤炭绿色开采”作为理念,大力发展绿色的采煤技术。第 3 章 煤矿开采技术国内外现状1、煤炭企业集团
13、化发展，集团下属企业多、分布地域广，企业结构复杂，存在多级、多专业的管理部门。煤炭产品在生产、销售等过程中容易损耗；煤炭企业在生产经营中所需资金密集度大、所用物资种类繁多；在煤炭生产过程中不可控的因素较多，导致生产计划的不准确和材料消耗的随机性比较大，所以对产品的监控以及成本的控制非常重要。受作业环境的影响，煤炭企业生产技术具有特殊专业要求，涉及面广，专业技术性强。生产过程复杂，生产系统形式多样，各系统协调运做、管理难度大。井下作业环境的独特复杂性，使行业生产技术具有特殊专业要求，涉及面广、种类多、管理难度大，安全生产是煤矿管理工作的重点，煤矿安全监控系统技术复杂、形式多样，监控数据量大。采煤
14、方法种类很多，目前世界主要产煤国家使用的采煤方法，总的划分为：壁式盒柱式两大类。这两种不同类型的采煤方法，无论从采煤系统还是回采工艺多有很大的区别。（一）柱式采煤法的特点是煤壁短呈方柱形，同时开采的工作面数较多，采出的煤炭垂直于工作面方向运出。壁式采煤法的特点是煤比较长、工作面的两端巷道分别做为进缝合回风、运煤和运料用，采出的煤炭平行于煤壁方向运出工作面，我国多采用壁式采煤法开采煤层。 （二）壁式采煤法一般以长工作面采煤为其主要特征，产量约占我国国有重点煤矿的 95以上。随着煤层厚度及倾角的不同，开采技术和采煤方法会有所区别。对于薄及中厚煤层，一般都是按煤层全厚一次采出，即正层开采。对于厚煤层，可把它分为若干中等厚度进行开采，即分层开采，也可以采用放顶煤整层开采。无论整层开采或分层开采，依据不同倾角，按采煤工作面推进方向，又可分为走向长壁开采和倾斜长壁开采两种类型。壁式体系采煤法优点1、巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低、投产快。 2、运输系统简单，占用设备少，运输费用低。3、减少了工作面长度的变化给生产带来的不利影响，对综合机械化采煤非常有利。4、通风线路短，风流方向转折变化少，同时使巷道交叉点和风桥等通风构筑物也相应减少。壁式体系采煤法缺点长距离的倾斜巷道，使掘进及辅助运输、行人比较困难：
