1、太原理工大学成人高等教育毕业（论文）设计学 院 (函 授 站 ） ： 山 西 年 级 专 业 ： 2012 采 矿 工 程 层 次 ： 高 起 专 学 号 ： 姓 名 ： 张 富 怀 指 导 教 师 ： 起止时间：2014 年 7 月 1 日2014 年 9 月 23 日 题 目： 煤矿开采工艺与现代高科技的结合应用 摘 要随着社会不断的发展和进步，我们人类跨入 21 世纪之后，信息技术已经被应用到了多个领域之中，以高科技为科学发展观已经成为了社会发展的重要方向，以此同时，资源和环境问题已经成为了世界性所有面临和解决的问题，煤矿开采行业，是非常传统的重工业，为了能够适应社会发展，实现新世纪的发
2、展目标和要求，这些就成为了我们煤矿工作者需要关注和重视的问题了，在煤矿开采中，其最重要的核心技术就是煤矿开采技术，为此，为了能够提高其开采的效率和开采过程中的安全性，我们必须对其煤矿开采技术进行不断的完善和创新，本文就通过从煤矿开采技术的发展以及在煤矿开采过程中存在的问题，进行了简单的阐述和分析，希望能够在论述过程中，对煤矿开采技术的发展以及解决存在的问题提供可行性思路。分析了当前煤矿开采中开采技术的重要性，探讨矿井开采的关键技术问题以及对矿井开采技术的发展方向进行了展望。关键词: 煤矿开采工艺，存在问题，高科技，结合应用- 1 -目 录1.前 言. 32.我国煤矿开采技术发展现状 . 42.
3、1 煤炭工业呈现多层次的生产技术结构 . 42.2 煤矿开采技术取得重大进展 42.2.1 综采放顶煤技术 . 4 2.2.2 引进大功率综采设备日产万吨以上 .5 2.2.3 大采高综采技术 .6 2.2.4“两硬”条件下综采和综放技术.62.3 煤矿井工开采技术面临的主要问题 . 6 2.3.1 深井开采技术 .6 2.3.2“三下”采煤 .7 2.3.3 困难条件下综采放顶煤技术 . . .7 2.3.4 缓倾斜薄煤层单一长壁综采技术 . .7 2.3.5 乡镇煤矿开采技术水平低. .73.开采技术发展的方向 7 3.1 采煤方法和工艺 .83.2 深矿井开采技术 8 3.3 优化巷道布
4、置，减少矸石排放的开采技术 . .83.4 三下采煤技术 . . . 83.5 矿山压力控制 . 8 - 2 -3.6 煤炭地下气化技术 . . .93.7 小煤矿技术改造和机械化开采技术 . .9 4. 结论. .10致谢. 11参考文献. . 121.前 言煤矿开采方法及技术对煤矿的安全生产、采煤设备能力的发挥、生产成本、经济效益具有十分重要的作用。一个煤矿的生产经营状况，除了自然地质条件和管理水平外，主要取决于开采方法的先进性和适应性。我国从炮采-普通机械化采煤-高档普采-综合机械化采煤 -综采放顶煤 -强力综采技术的发展，使采煤工作面的年单产由几万吨、几十万吨、几百万吨到上千万吨。事实
5、充分证明了煤矿开采技术的发展对煤矿产量、经济效益的重要作用。同时，煤矿开采是一个传统的工业，高新技术的含量较低，如何适应科学技术的发展，在竞争中求生存与发展，煤矿的开采技术正是其核心问题。 因此，从战略上确定好开采技术的创新方向，从战术上搞好开采技术创新，对煤炭工业的持续健康发展具有重要意义。- 3 -2.我国煤矿开采技术发展现状2.1 煤炭工业呈现多层次的生产技术结构 我国煤矿按所有制分为国有重点煤矿、地方国有煤矿和乡镇煤矿。这 3 类煤矿分别处于机械化、半机械化和基本为手工劳动的生产技术水平。在 2001 年全国煤炭产量中， 5916%来自原国有重点煤矿， 21%来自地方国有煤矿，1914
6、%来自乡镇集体煤矿。2000 年国有重点煤矿采煤机械化和综合机械化程度分别达到 74143%和 56173%，掘进装载机械化和综掘程度分别达到 73129%和 12181%。 我国煤矿的开采方法既有世界先进水平的综合机械化高产高效矿井，又有原始落后的人工开采方法。如神华集团大柳塔煤矿在 2000 年实现“一井一面”生产原煤920158 万吨的基础上， 2001 年计划生产原煤 1000 万吨， 3 月份月产创 100158 万吨，综采工作面月产 90107 万吨的好成绩。而我国的乡镇、个体小煤矿井型规模小，平均年产量不到 1 万吨，资源回收率一般只有 10%15%；伤亡事故多， 1988199
7、7 年 10年间，小煤矿死亡人数占全国煤矿死亡总人数的 7312%，死亡率高达 1017 人/Mt；开采方法落后，生产效率低。 多层次的煤炭生产结构决定了煤炭工业生产技术结构的多层次化，而且这种多层次的生产技术结构将会持续相当的时间。保障安全生产、减少手工作业和笨重体力劳动是数万个乡镇集体煤矿急需解决的问题，集约化成为大型企业的发展方向。2.2 煤矿开采技术取得重大进展经过“七五” 、 “八五” 、 “九五”科技攻关，我国在综合机械化放顶煤、坚硬顶板条件下的长壁综采、大- 4 -采高综采技术及工艺方面均取得重大进展。 2.2.1 综采放顶煤技术 20 世纪 80 年代初我国开始试验， 90 年
8、代以来，有了很大发展，出现了兖州、潞安、阳泉等以放顶煤开采为主的大型高产高效矿区。对较好条件下的综放成套装备进行了完善提高，采用 900kW 电牵引采煤机，设计了低位大插板新型支架，开发应用快速移架系统，并采取加大采煤机截深、加大后部输送机溜槽宽度等措施，取得了很大成功。综放队创年产 510 万 t 的好成绩，达到世界先进水平。 我国研制出近 20 种放顶煤液压支架，并对放顶煤工作面矿压显现规律、顶煤破碎规律、顶煤冒放性、支架-围岩关系进行了深入的研究，对安全、高效生产起到了重要指导作用。我国在放顶煤支架架型、结构功能、参数、理论研究及使用效果方面居国际领先水平。综放生产工艺技术研究取得了实质
9、进展，初步解决了有夹矸、顶煤硬等特殊情况下的综放技术难题，进一步提高了回收率。 19962000 年兖州集团公司与煤炭科学研究总院开采所等科研机构和厂家合作完成的煤炭行业“九五”重点科技攻关项目“缓倾斜特厚煤层高产高效综放开采成套技术与装备研究” ，围绕综放开采成套装备与工艺、综合降尘技术、综合防灭火技术和提高回采率相关技术等 4 个专题 15 个子专题，联合攻关，项目总体技术达到了国际领先水平，初步形成了具有自主知识产权的综采放顶煤核心技术，并逐步实现了主要综采设备的国产化，极大地提高了矿井的集中生产能力和经济效益，基本实现了“一矿一面”或“一矿两面”的高产高效生产格局。2000 年，兖矿综
10、采队全部达到 300 万吨以上水平，其中 2 个综采队单产突破 500 万吨，最高达到 512161 万吨；原煤生产效率达到 141787t/工，是 1990 年的 8185 倍。目前，兖矿又与开采所等单位合作，开展了国家技术创新项目/年产 600 万 t 综放工作面设备配套与技术研究 0 及/高效集约化综放开采技术及关键装备 0 的研究与实施工作，项目完成后可基本实现集采煤、放煤、运输等生产环节的智能化、自动化，对主要生产设备工况进行实时在线监测，工作面单产水平已达 600 万 t 以上，可在全国率先实现准无人综放采煤工作面。2.2.2 引进大功率综采设备日产万吨以上 我国神华集团神东公司在
11、全国煤炭行业率先全套引进国外先进技术和装备，实现了采掘工作面生产集中化，主要运输系统胶带化，辅助运输无轨胶轮化的机械化作业方式。神东矿区一般都采用条带式开采，工作面长度为 225245m，推进长度为25005000m，装备美国 JOY 公司生产的 6LS-5 型直流电牵引双滚筒采煤机，总装机功率为 1600kW，采高 212510m，牵引速度为 015m/s，生产能力在 20002800t/h；液压支架选用美国 JOY 公司和德国 DBT 公司生产的 JOY8670-214/510 和 DBT7640- 5 -212/415 液压支架；三泵一箱乳化液泵站每台供液流量达到 270L/min；大功
12、率的 JOY和 DBT 刮板输送机、转载机和破碎机采用集中控制联动操作，总功率达 2030kW，过煤能力为 21500t/h；顺槽胶带机选用美国公司和澳大利亚公司的 B1400-3*375-410 型胶带输送机，带速为 4m/s；采区供电采用采区钻孔，移动箱式变电所， 10kV 电压通过钻孔直接供到工作面顺槽移动变电所。除胶带输送机以外综采工作面其它设备的总重量约 6000t，总装机功率 4500kW。这些先进的大功率重型机械化设备，为实现高产高效矿井建设提供了可靠保障。 综采设备自动化控制的实现，为减人增效提供了广阔空间。一个生产班的员工数由上百人、几十人减到 68 名，班产原煤在 1 万
13、t 左右，日开机时间一般在 83%左右，日产原煤在 213 万 t以上，创出全国第一、世界一流水平。 国产装备日产 7000t 高产高效综采在综采工作面电压不升级 (1140V)的情况下，我国已研制出日产 7000t 综采成套设备，并在铁法矿务局晓南矿成功应用，最高日产达9206 万 t。实际生产表明，若全矿运输系统配套完善后，具有日产万吨的潜力。2.2.3 大采高综采技术 以邢台矿业集团东庞矿 4155m 厚煤层一次采全高综采设备及工艺项目的成功为标志，我国引进德国和采用国产液压支架，分别在开滦范各庄矿、林南苍矿和邢台东庞矿取得了明显成效。邢台矿业集团东庞矿一次采全厚长壁综采，单产与工效比同
14、一煤层条件下的分层综采分别高出 11182162 和 0158112 倍， 1995 年最高月产 24 万 t/月， 1996 年产量达 220 万吨。 2.2.4“两硬”条件下综采和综放技术1979 年，由北京开采所等单位与大同矿务局协同开展的坚硬顶板条件下的综合机械化采煤课题，通过对顶板进行高压注水软化压裂、强制放顶、强力支架相结合的综合顶板控制技术，有效地软化了顶板，减少了来压强度，实现了厚层砂岩坚硬顶板条件下的高产高效矿井综合机械化采煤，解决了顶板的安全隐患，解放了下部煤层，提高了生产效率和资源回收率。 “八五”期间，通过引进关键设备结合自主开发，开展了“大同两硬条件万吨级双高工作面研
15、究”和“大同两硬条件 115m 厚煤层七千吨级双高工作面研究 ”，引进日本 MCLE600-DR102102 型和美国 4LS 大功率电牵引采煤机，英国 LX (2A)2000-100 型和 LX (3B) 1500-830 型工作面输送机；与煤炭科学研究总院太原分院合作研制的ZZS6000/17/37 和 ZZ5200/11/18 型液压支架，与上海分院合作研制的 SSJ1200/3200M和 SSJ1200/3250 型胶带机，在两个试验工作面日产分别达到 12537t 和 7000t。 “九五”攻关项目“两硬厚煤层综放开采关键技术与装备研究” ，通过对顶煤弱化、顶板控制、- 6 -特种低
16、位放顶煤支架与总体配套，以及放煤工艺等方面的攻关，在忻州窑矿 11-12 合并煤层的 8909、8911 两个工作面试验成功，工作面平均煤厚 7106m，采高 218m，放煤厚 412m，顶煤回收率 76%，工作面回采率 8216%，最高月产 121 368t，提高单产近2 倍，成本降低 5.5 元/t。 2.3 煤矿井工开采技术面临的主要问题 2.3.1 深井开采技术 据统计，国有重点煤矿平均采深年增加 9m，采深大于 700m 的矿井有 50 多处，最深矿井已超过 1000m；最终采深超过 800m 的矿井有 171 处，总设计能力 16221 万t/a，预计煤炭资源总量的 53%埋深大于
17、 1000m。由于深井开采采掘工作面的围岩应力场、温度场等与浅部开采有很大变化，浅部开采理论已不完全适用。2.3.2“三下”采煤 “三下”压煤是制约我国许多煤矿发展的重要问题。据不完全统计，我国仅统配煤矿“三下”压煤量就达 13719 亿吨，其中建筑物下压煤量占 60%左右。在人口密集、工业发达的 8 个省建筑物下压煤达 6417 亿吨，占全国“三下”压煤量的近一半。如大屯煤电公司截止 2000 年年底，可采储量合计 6163818 万 t， “三下”压煤及其它非经济可采储量为 4286118 万吨，占可采储量的 69%。随着我国经济发展对煤炭需求的增加，解决/三下 0 压煤呆滞储量的开采技术
18、已成为亟待解决的问题。2.3.3 困难条件下综采放顶煤技术 随着综采放顶煤开采技术的发展，以平朔矿区、陕西矿区、灵武矿区等埋藏较浅(H7m)，煤质硬(f310)，顶板硬 (f10)的一类煤层的综放开采问题日益突出，这类地质条件下的煤层综放开采存在如下技术难题： (1)埋藏浅(H200m)，地压小，使顶煤变形破坏的支承压力小，煤质硬，顶煤冒放性差。 (2)顶板厚、强度大，难以随工作面的推进及时冒落，影响顶煤回收率，同时，如果顶板控制不好，顶板突然垮落将对支架产生冲击，威胁工作面的安全。 (3)煤层厚，煤质硬，煤层破断角小且滞后垮落，冒落的煤块大，难以放出，对顶煤回收率影响很大。2.3.4 缓倾斜
19、薄煤层单一长壁综采技术 我国 77 个重点矿务局的 424 个矿井赋存 765 个薄煤层，占可采总储量的 19%。但从薄煤层中采出的煤量逐年下降， 1996 年仅占 7132%，并有进一步下降的趋势。薄煤层开采机械化程度低，采高小，工作条件差，设备移动维修困难；存在投入多，产出少的问题。2.3.5 乡镇煤矿开采技术水平低 - 7 -乡镇煤矿开采工艺落后，安全生产条件差，资源回收率低，也是需要解决的问题。3.开采技术发展的方向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
20、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。 3.1 采煤方法和工艺 采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题和中心。采煤工艺的发展将带动煤矿开采各环节的变革，现代采煤工艺正在向高产、高效、高安全性和高可靠性方向发展，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合。研制和使用强力、高效、可靠、耐用及智能化的采煤设备及监控系统，改进和完善采煤工艺在发展现代采煤工艺的同时，继续发展，改进多层次、多样化的采煤工艺，通过科学总结实践经验，建
21、立我国系统的采煤工艺理论。 3.2 深矿井开采技术 随着社会对煤炭需求量的日益增加，开采能力不断提高，开采深度不断增加是煤矿开采技术发展的必然趋势。我国采矿工作者一般把采深等于及大于 800m 的矿井称深井。深部矿井开采是我国煤矿开采面临的重大技术课题之一。深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击矿压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等。3.3 优化巷道布里，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，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。重点研究高产高效矿井开拓部署与巷道布置
22、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。 3.4 三下采煤技术 提高数值模拟计算和相似材料模拟等技术的水平,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参- 8 -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
23、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。3.5 矿山压力控制 寻求矿山压力控制实际问题的完好解决与科学解答仍是采矿学科的基本任务。对于性质不同、类型繁多的矿山压力显现与控制问题，通过研制和改进测试仪器、完善监测手段、掌握不同条件下的矿山压力显现规律，并据此研究、改进控制的手段和方法，采取恰当的技术与安全措施，实现矿山压力的适时有效控制。因此我们需要继续研究的问题有: (1) 进一步完善来场围岩控制理论； (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拉制技术； (3) 放顶煤开采岩层和支架围岩相互作用机理； (4)支护质量与顶板动态监测技术
24、； (5)冲击矿压的预测和防治； (6)研究开发新型的支护设备。 3.6 煤炭地下气化技术 煤炭地下气化是实现高效安全开采的一项新工艺，属于一种特殊的采煤方法，它集建井、采煤、气化。 种工艺为一体，取消了庞大笨重的井下采煤设备和地面气化设备，变传统的物理采煤为化学采煤，是多学科开发洁净能源和化工原料的高新技术。它克服了现有井工采煤的安全问题等弊端，也趁免了传统采煤和地面气化过程中的废气、废水、废渣等的污染，其关键技术是实现气化生产的连续、稳定( 煤气量、煤气成份、煤气热值的稳定) 和充分就地监测、控制。 3.7 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
25、高平均单井规模的技术政策,开发小型机械化、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。- 9 -4.结 论综上所述，从上述过程中，笔者认为当今煤矿开采技术的发展主要方向应该是围绕高科技技术应用和保护环境两个方面，一定要坚持可持续发展的路线，来进行的煤矿开采技术的应用，在这一过程中，主要还是需要我们相关的煤矿工作者在实践工作中不断的完善和创新方法，为煤矿开采技术的创新多提宝贵意见，为煤矿事业发展做出贡献，在浅谈煤矿开采技术的发展和存在的问题过程中，可能还存在很多不足的地方，希望可以得到广大煤矿开
26、采工作者的广泛意见，通过相关的建议，虚心接受和思考，来不断完善自身不足之处，争取为煤矿开采技术的发展做出更多贡献。应用现代科学理论新方法与高新技术，研究解决采矿问题，探求采矿规律； 采矿科学与其它科学( 计算机科学、材料科学等) 的相互结合，丰富和扩展了煤矿开采技术，是当今煤矿开采技术的发展方向。- 10 -致 谢本论文在导师的悉心指导下完成的。本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心的指导下完成的，倾注了导师的大量心血，在写论文的过程中，遇到了很多的问题，在老师的耐心的指导下，问题都得以顺利解决，在此，我向我的导师表达我由衷的敬意，谢谢导师在这段时间给我无微不至的关心和爱护。在毕业论文设
27、计这段时间里，导师的渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，而且平易近人的人格魅力对本人都产生了深远的影响，而且，在这期间对于基本研究方向的把握，资料的搜集，期刊论文的学习等方面都对我有很大的帮助，对我今后的学习和工作都产生了深远的影响，为我今后前进指明了方向，在此我再次感谢导师在这段时间对我的帮助。- 11 -参考文献 1杨晋渊.世纪初煤矿开采技术的发展及对策J. 山西焦煤科技，2001,21(2).2李全生.我国井工煤矿开采技术现状和成展展望J. 煤矿开采，2002,7(3).3曹胜根，缪协兴.超长综放工作面采场矿山压力控制 J.煤炭学报，2001,26(6
28、).4魏同,张先尘,王玉浚.中国煤炭开发战略研究M. 太原: 山西科学技术出版社, 19951. 5钱鸣高,何富连,李全生,等.综采工作面矿压显现与支护质量监控 J.煤炭学报, 1995, (7): 48-511. 6中国经济导报社,北京中经通投资咨询有限责任公司.中国煤炭产业国际化发展战略研讨报告R120011. 7魏学贵.现代采煤工艺探析J. 中国集体经济（下半月） ， 2007（5）. 8高家礼.浅析小煤矿采煤方法J. 价值工程，2011（8）. 9付崇禹，高海涛.生产矿井采煤方法选择及影响因素分析 J.知识经济，2008（1）.10郑炎荣.关于采煤方法的选择及应用J. 中小企业管理与科
29、技（上旬刊） ，2011(5). 11王相怀.井下采煤生产技术及采煤方法的选择J. 中国高新技术企业， 2011(4).- 12 -山东理工大学成人高等教育毕业设计（论文）写作提纲姓名 杨小方 学号 120939A341211 专业 采矿工程 所属站 山西通信地址 山西省河曲县 电话 13111206356E-mail地址 设计（或论文）题目 煤矿开采工艺与现代高科技的结合应用指导教师、指导教师组组长及成员姓名 职 称 所从事专业设计（论文）内容： 随着社会不断的发展和进步，我们人类跨入 21 世纪之后，信息技术已经被应用到了多个领域之中，以高科技为科学发展观已经成为了社会发展的重要方向，以此
30、同时，资源和环境问题已经成为了世界性所有面临和解决的问题，煤矿开采行业，是非常传统的重工业，为了能够适应社会发展，实现新世纪的发展目标和要求，这些就成为了我们煤矿工作者需要关注和重视的问题了，在煤矿开采中，其最重要的核心技术就是煤矿开采技术，为此，为了能够提高其开采的效率和开采过程中的安全性，我们必须对其煤矿开采技术进行不断的完善和创新，本文就通过从煤矿开采技术的发展以及在煤矿开采过程中存在的问题，进行了简单的阐述和分析，希望能够在论述过程中，对煤矿开采技术的发展以及解决存在的问题提供可行性思路。分析了当前- 13 -煤矿开采中开采技术的重要性，探讨矿井开采的关键技术问题以及对矿井开采技术的发展方向进行了展望。审批意见函授站（盖章）年 月 日成教院：年 月 日注：不够附页。
