09煤炭张睿毕业论文

编号(学号):200906011

朔州职业技术学院

毕 业 论 文

关于煤矿安全开采技术的基础研究

学生姓名:

指导教师:

2011年 11 月

张睿 煤矿开采 技术

朔州职业技术学院

毕业论文任务书

专业:煤矿开采技术

姓名:张睿

毕业设计题目:关于煤矿安全开采技术的基础研究

指导教师姓名:武海梅

系(教研室)主任签字:

年月日

内容和要求:

1.收集并阅读与论文选题相关的专著至少2部,近十年间尤其是近五年来的相关论文至少10篇;

2.要求本人单独完成并且原创,杜绝抄袭拼凑;

3.写作程序上,按照学院规定的毕业论文环节教学程序进行,不得先完成论文再补办手续;

4.形式上,要严格遵守学术规范和相关体例,不得存在章法技术性错误;

5.内容上,鼓励学术创新,但注意观点的合理性、论文的逻辑性,避免论据与论点的脱节及结论的唐突。

指导教师签字:年月日

毕业论文评语

专业:煤矿开采技术

姓名:张睿学号:200906011题目:关于煤矿安全开采技术的基础研究

毕业论文评语

专业:煤矿开采技术

姓名:张睿学号:200906011 题目:关于煤矿安全开采技术的基础研究

关于煤矿安全开采技术的基础研究

摘要:建立完善的灾变预测预报、控制措施决策、措施实施的监控和效果判断是实现安全开采的基础。煤矿安全开采决策关键技术基础研究的基本内容包括:回采工作面顶板控制、巷道围岩运动控制、与矿山压力和岩层运动有关的重大事故控制、开采沉陷控制和与通风有关的重大事故预测和控制等方面的新理论、新技术,以及控制决策计算机工作系统关键技术的研究。

关键词:矿山压力开采工艺采煤方法采煤技术

On coal mining technology based on

Abstract:the establishment of perfect disaster forecast, decision, control measures implemented in the monitoring and assessment of the results are the basis to realize safe mining. Coal mining decision making research on Key Technologies of basic content includes: roof control in coal face, roadway surrounding rock movement control, and mining pressure and strata movement about the major accident control, mining subsidence control and ventilation about prediction and control of major accidents and other aspects of the new theory, new technology, and control computer system for decision-making the key technology research.

Key words:mine pressure mining technology of coal mining technology of coal mining method

目录

1引言 (1)

1. 以矿山压力理论指导安全开采 (1)

1.1 矿山压力理论的有关概念 (1)

1.2 理论对于生产实践的指导作用 (1)

1.3工程理论与高新技术相结合 (2)

2. 以煤矿充填开采工艺确保安全开采 (2)

2.1常用的不迁村采煤方法 (3)

2.2煤矿充填开采工艺 (3)

2.2.1水砂充填开采 (3)

2.2.2 膏体充填开采 (3)

3.采煤方法和工艺 (4)

3.1缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采 (4)

3.2各种综采高产高效综采设备保障系统 (4)

4.深矿井开采技术 (5)

5.“三下”采煤技术 (5)

6.优化巷道布置,减少矸石排放的开采技术 (5)

7.采场围岩控制技术 (6)

8.小煤矿技术改造和机械化开采技术 (7)

9.煤炭地下气化技术 (7)

10.结语 (7)

11、参考文献 (8)

12、致谢 (9)

关于煤矿安全开采技术的基础研究

1引言

煤炭是工业的粮食,占我国能源结构的70%。当前我国已探明的煤炭储量达9000亿t,按每年开采15亿t计,至少可延续开采400年。我国石油、天然气资源有限,今后也只有靠煤成油、煤成气加以补充。因此,煤炭安全经济开采在我国国民经济中占有很重要的地位。

煤矿地质复杂多变。煤矿开采包括开掘巷道和布置工作面,是在数百米乃至近千米的地下进行。随着采煤、掘进工作面的不断推进,使采过的煤层和岩层遭受破坏。为此,如何安全高效地开采显得尤为重要。目前,一是针对煤矿工程特点,通过矿山压力预测预报,控制设计、控制效果,做到科学安全开采;二是对采空区进行实物充填,避免塌陷,达到安全生产,同时又增加开采量。

1. 以矿山压力理论指导安全开采

1.1 矿山压力理论的有关概念

矿山压力预测预报的依据是中科院宋振骐院士建立的实用矿山压力理论体系,该理论体系包括以下主要内容:一是解释了各种矿山压力现象并利用得到的“矿压显现”来推断矿山压力分布及上覆岩层运动状况。二是揭示了“矿山压力”及其“显现”与上覆岩层面的关系及其随采场推进的发展变化规律,通过现场观测推断采场顶板运动,分析支承压力的大小分布,为正确建立采场矿压与控制设计提供了基础。三是指出了影响矿压及显现的上覆岩层范围,一般包括“直接顶”及“老顶”,可以人为控制采高、开采程序、顶板处理方法等采动条件。四是提出了在生产现场建立位态方程、顶板控制设计准则及相应的力学保证条件。五是提出了采场支架有效支撑能力的概念,为合理选择采场支护形式、确定支护密度提供了依据。

1.2 理论对于生产实践的指导作用

我公司技术人员将矿山压力理论直接用于指导现场生产实践,主要采用了

以下方法:首先,针对具体煤层开采技术条件,把矿采压力及顶板活动的预测预报、控制设计及控制效果结合起来,形成了比较完整的控制手段。其次,以解决工程控制实践问题为目标,实现了理论和实践的统一。主要做法:一是通过观测顶板动态,确定了顶板控制范围及结构参数;二是研制成功了“顶板动态仪”,提高了测量精度;三是研制成功了“顶板动态监测计算机系统”。

1.3工程理论与高新技术相结合

我国煤炭工业与发达产煤国家相比有很大差距,主要原因是煤矿事故频繁、伤亡率居世界之首、地表沉陷灾害严重。事故和灾害的发生都是因为没有了解和掌握随采场推进岩层运动和应力场发展变化的规律,在错误的时间和错误的位置开掘巷道和进行回采工作造成的。对各种事故灾害可靠的控制,只能建立在对不同采动条件的覆岩运动及应力场应力大小和分布规律认识的基础上实现。因此,必须抓住控制事故产生的岩层运动和应力条件这个根本,通过正确设计选择采动条件(包括控制回采工作面长度、采高等参数,选择正确的开采程序以及采空区处理办法等),达到统一考虑各类事故和灾害的控制,实现煤炭安全高效益开采的目标。

针对我国开采煤层地质条件比较复杂,机械化水平低,技术和管理人才素质低的情况下进行煤炭的大幅度开采的状况,所以,必须以我国采矿工程理论、特别是矿山压力和岩层运动控制理论和实践成果为依托,充分利用现代信息技术的成就,建立科学的决策体系,实现安全开采决策的信息化、智能化和可视化,彻底扭转长期依靠经验统计低水平人工决策的局面,把煤矿安全高效益开采决策推进到具体煤层地质条件科学定量的发展阶段。

2. 以煤矿充填开采工艺确保安全开采

我国村庄压煤具有量大面广的特点,且村庄下压煤开采涉及到土地、环境保护、工农关系等社会各方面问题。因此,解决村庄建筑物下大量压煤开采,实现不迁村采煤受到重视。而利用充填开采是减少地表沉陷、确保安全开采与提高煤炭采出率的最有效途径。

2.1常用的不迁村采煤方法

村庄等建筑物下的大量压煤不仅造成煤炭资源的巨大浪费,还严重制约矿井的正常生产和接续。目前,能实现不迁村采煤的主要方法是条带开采和充填开采。

条带开采是在不改变采煤工艺的前提下,采用条带间隔开采,减少地表沉降,提高煤炭产量,但采出率低、资源浪费严重、生产效益较低,故不再提倡使用。

而充填开采是对采空区进行实物充填,相当于填充物把煤炭从岩层中置换出来,以减少地表塌陷,确保安全生产并提高煤炭产出量。

2.2煤矿充填开采工艺

目前,采用的充填开采工艺有水砂充填开采和膏体充填开采两种。

2.2.1水砂充填开采

水砂充填开采已得到广泛应用,效果也好,但水砂充填技术工艺复杂,不利于机械化生产,效率低,国内现在基本不用该技术。

2.2.2 膏体充填开采

膏体充填开采技术是在水砂充填开采基础上发展起来的。我国从20世纪90年代开始应用膏体充填技术并取得了较好的经济效果。

膏体充填是利用煤矿就近的煤矸石、粉煤灰、工业炉渣等固体废弃物制作成不需脱水的膏状浆体,通过泵压或重力作用,经过管道输送到井下,适时充填采空区的方法。根据煤层赋存条件的不同,对采空区充填程度的要求也不同,煤矿膏体充填可以分为全部充填、短壁间隔充填、长壁部分充填、离层区充填,冒落采空区充填等方法。煤矿膏体充填工艺流程分为材料准备、配料制浆、管道泵送、工作面充填等四大部分。

膏体充填的具体工艺要求如下:

一是材料要求:粒度较小的材料过筛(筛除大于20mm的块料及线状杂

物),采用煤矸石等大块材料时,还要进行适当的破碎处理。为降低胶结料用量,还可以对部分粉煤灰采用机械磨细和碱性激发等手段激发粉煤灰的化学活性。

二是配比要求:煤矿充填膏体是由多种材料配合而成,必须混合均匀,配比准确,才能保证充填料的流动性、凝结固化性。这就要求充填料浆的质量分数范围必须控制在0.5%以内,物料称量的误差小于±2%。根据煤矿膏体充填材料的特点,选择周期式混凝土搅拌机,强制搅拌加料,搅拌、出料按周期进行循环作业,以便于控制配比和搅拌质量。

三是管道泵送:采用混凝土真空泵泵送,要求使用前后泵及管道内清洁,用完后及时清洗,泵内充满清水。

四是工作面充填:膏体充填系统与煤矿开采系统的协调是膏体充填开采的关键,普采工作面进行膏体充填,首先在工作面控顶区与充填区构筑一道隔离墙,形成一个“封闭”的空间。通常采用的有塑料编织布隔离、组合式钢质模板隔离。隔离安装完成后,接工作面与隔离墙上设置的管道向待充填空间泵入料浆。

3.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。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革,现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高体积小、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技术。

3.1缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采

应进一步加强完善支架结构及强度,加强支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究,提高支架的可靠性,缩小其与中厚煤层高产高效指标的差距。

3.2各种综采高产高效综采设备保障系统

要实现高产高效,就要提高开机率,对“支架—围岩”系统、采运设备进行监控。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、支架位态、顶板状态、支护质量的自动采集系统;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。

4.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。

5.“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。

6.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。

7.采场围岩控制技术

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、现代数学力学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。

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。

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。

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。

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。

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。

8.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。

9.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。

10.结语

综上所述,随着科学技术的不断发展,煤矿开采技术会更加安全高效,不论利用矿山压力理论体系预防和控制还是煤矿充填开采,都是以安全生产、提高资源开采为目标的。

面对一切的困难,努力做到最好!

11.参考文献

[1]宋振骐; 山东矿业学院; 中国科学院上海冶金研究所; 材料物理与化学(专业) 博士论文 2000年度

路学忠;宁东煤田采煤沉陷地质灾害规律研究[D];中国地质大学(北京);2006年崔希民,刘艳华;地下资源安全开采深度的研究[J];矿业研究与开发;2000年06期张先尘,钱鸣高等,中国采煤学,北京:煤炭工业出版社,2003

闫少宏; 张利清; 天地科技股份有限公司开采所事业部; 内蒙古伊东煤炭集团有限责任公司北京; 内蒙古准格尔旗; 中国科学院上海冶金研究所; 材料物理与化学(专业) 博士论文2000年度

杨伦,石金峰,于广明,王旭春, 阜新矿业学院, 关于煤矿安全开采深度的探讨, 《煤炭科学技术》1995年04期

宋西陀,煤矿开采方法,北京;煤炭部教材编辑室,1985

12.致谢

行文至此,我的这篇论文已接近尾声;岁月如梭,我三年的大学时光也即将敲响结束的钟声。离别在即,站在人生的又一个转折点上,心中难免思绪万千,一种感恩之情油然而生。

生我者父母。感谢生我养我,含辛茹苦的父母。是你们,为我的学习创造了条件;是你们,一如既往的站在我的身后默默的支持着我。没有你们就不会有我的今天。谢谢你们,我的父亲母亲!

育我成才者老师。感谢我的指导老师,这篇论文是在指导老师的的悉心指导与鼓励下完成的。感谢老师为我提供了良好的教材和指导,撰写论文等方面提供了很多专业性的指导。老师渊博的学识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风和诲人不倦的高尚师德,都将深深地感染和激励着我。在三年的实验室时光里,老师不仅在学业上给我以悉心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,在此谨向老师致以诚挚的感谢!

感谢为这篇论文的完成付出了辛勤劳动和心血的同学。他们给了我极大的帮助。

感谢煤炭开采技术09届的同学们。三年来,是同学让我的大学生活变得更加丰富多彩,我们一起亲历了大学的别样生活,愿同窗友谊之树长青。

感谢学校领导们,他们曾让我感受到前所未有的自信与快乐,曾向我展示了一个特别的世界,让我意识到自己的许多不足,真诚地道一声“谢谢”!

相关文档
最新文档