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主办单位：煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
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大采高开采理论与技术

来源：煤炭科学技术

大采高综合机械化开采具有工艺简单、单产高、效率高、效益好、采出率高等显著优点，是厚煤层的主要开采方法之一。本专题涉及8.8m智能超大采高综采工作面关键技术与装备、大采高工作面过空巷群顶板破断及矿压规律、大采高综采异常矿压影响因素、大采高采场瓦斯治理模型等研究。

行业视野

采矿

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  • 我国大采高综采技术及围岩控制研究现状

    作者(Author)： 尹希文

    摘要：在分析大采高综采技术特点的基础上，指出大采高综采是我国厚煤层实现自动化、信息化、智能化开采的首选采煤方法。分析了国内外大采高综采的发展历程及现状，认为我国少数矿区大采高综采单产水平、工效已经达到世界领先水平，受煤层松软、倾角大、采深大、地质构造发育等复杂地质条件及装备制造水平低的影响，我国大采高综采技术整体水平与国际领先水平相比仍有很大差距。总结了“砌体梁”、“组合悬壁梁-铰接岩梁”、“煤壁压杆模型”等围岩控制理论与技术研究成果，总结得到了我国大采高综采技术的发展特征，采高不断加大，最大采高8.5m，工作面宽度不断加大，最宽达420m，松软、大倾角、浅埋、高瓦斯等不同煤层赋存条件下大采高综采工作面安全高效开采。提出了大采高综采技术未来发展方向与需要解决的问题，认为综采压架事故呈上升趋势，在支架围岩关系及合理支架工作阻力确定方法、煤壁片帮机理及控制措施，矿压和微震综合预警等方面仍需开展精细化研究。
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    煤炭科学技术
    2019年第08期
    728
    1759
  • 大采高智能化工作面液压支架自动跟机控制技术研究

    作者(Author)： 雷照源, 姚一龙, 李磊, 肖曲, 李川, 曹哲

    摘要：大采高工作面支护作为安全高效开采的核心，伴随智能化工作面不断的实践探索，液压支架的时-空运动、支护效果更是首要条件，因此对液压支架在智能化工作面的应用进行了研究，以陕西黄陵二号煤矿有限公司416大采高智能化工作面为背景。通过地质条件分析、支架与围岩关系、理论分析、生产工艺等，最终确定选用国产ZY10800/28/63D型掩护式液压支架。基于对智能化元件的逻辑，支架时-空运动指标分析、调试，优化支架SAC系统的时间属性。完成了SAC系统与采煤机、刮板输送机的自动根机拉架和自动成组推溜作业等主要动作，形成统液压支架群组的自组织协同控制方法。液压支架的协调控制实现了工作面的智能开采。建立了符合矿井工作面的液压支架智能化标准，有效地保证了大采高智能化工作面“和谐-安全-高效”生产。
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    煤炭科学技术
    2019年第07期
    842
    714
  • 大采高工作面锚杆支护巷道局部冒顶机理研究

    作者(Author)： 孙志勇, 林健, 王子越, 张镇, 颜立新, 王涛

    摘要：基于大采高工作面巷道冒顶制约煤矿安全生产的问题，采用现场实测和数值模拟方法研究了巷道局部冒顶的影响因素。现场测试表明：冒顶位置巷道直接顶板为5.8 m泥岩，且为多层复合，锚索锚固端附近存在泥质页岩软弱岩层，黏土矿物占比达54.3% 。锚杆锚固区内外均发生明显离层，支护体受岩层错动发生剪切变形。数值模拟得出，受回采动压未稳定区域掘巷、护巷煤柱尺寸小、支护强度和刚度不足等因素影响，顶板软弱节理面发生离层，支护应力场完整性丧失，围岩塑性破坏后发生冒落。提出在地质异常区及时支护、增大支护强度防止锚固区离层、加强施工质量检测等技术手段，提高巷道安全系数，为减少冒顶事故提供工程借鉴。
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    煤炭科学技术
    2019年第04期
    811
    714
  • 大采高采场瓦斯治理模型分析及通风系统优化研究

    作者(Author)： 徐玉胜, 李春元, 张勇, 李杨, 乔伟

    摘要：为解决大采高采场多巷通风系统采空区通风的安全隐患及U型通风系统的瓦斯超限问题，基于大采高采场通风系统及瓦斯抽采现状建立了其瓦斯治理模型，应用采空区瓦斯运移的抽采-渗流模型及数值模拟分析了不同通风系统下大采高采场的瓦斯运移特征，实测优化了U型通风系统下定向钻孔及穿透钻孔的布置参数，并进行了抽采验证。结果表明：大直径抽采钻孔的导向作用系统改变了大采高采场及采空区流场，并使其采空区下部形成低瓦斯区域；U型通风系统下，顶板中高位裂隙带内153 mm大直径定向钻孔与间距5 m的250 mm大直径穿透钻孔结合，大幅提高了瓦斯抽采流量，避免了瓦斯超限。
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    煤炭科学技术
    2019年第03期
    770
    640
  • 8.5 m大采高工作面矿压显现规律相似模拟研究

    作者(Author)： 肖江, 吴建军, 邵亚武, 杨浩

    摘要：为了确定特厚煤层覆岩的矿压规律和支架工作阻力变化，根据煤层所处地质条件，基于相似三定理，在实验室采用平面相似模拟的方法，研究了浅埋特厚煤层大采高综采条件下的工作面上覆岩层破断、来压步距和支架阻力及周期来压规律。结果表明：当正常割煤时，直接顶初次垮落步距为23 m，基本顶初次垮落步距为38 m，周期垮落步距为17 m；当工作面矿压显现强烈时，支架最大工作阻力为24 000 kN左右，覆岩垮落会形成宽度12~20 m岩柱；支架最大阻力出现在关键层失稳时，最大来压出现在第4、5次周期来压期间，同时工作面的停滞导致支架阻力明显增加。研究为特厚煤层工作面支护工艺技术水平的提高提供了指导。
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    煤炭科学技术
    2019年第03期
    391
    2838
  • 深部高瓦斯矿井大采高工作面立体抽采瓦斯技术

    作者(Author)： 雷照源, 郭超奇, 黄兴利, 高海东, 李川, 高小虎

    摘要：为了有效提高瓦斯抽采效率，以黄陵二号煤矿瓦斯(油层气)抽采为研究对象，采用现场调查、数值计算和现场监测等方法，综合分析深部高瓦斯矿井瓦斯(油层气)涌入路径，实施了综合立体抽采技术。工作面存有的4个砂岩储气层，均受采动影响，其分别处于上覆岩层的弯曲下沉带、垮落带和裂隙带之间，以及底部扰动范围，为采空区和工作面涌出瓦斯源。依据上覆岩层结构和采动影响程度，将抽采区分为采空区、采动区、未采煤层区，建立动态综合立体抽采技术。研究结果表明：工作面综合抽采技术实现了空间全覆盖的瓦斯抽采，各位置抽采量增加、瓦斯浓度降低。围岩及采空区瓦斯体积分数降低了40%、68%、41%。综合抽采技术提高了矿井的瓦斯抽采率，为矿井开采瓦斯治理提供了有力支撑。
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    煤炭科学技术
    2019年第02期
    511
    662
  • 超强矿压综放工作面支架工作阻力优化研究

    作者(Author)： 郎军

    摘要：针对酸刺沟煤矿工作面回采初期矿压显现强烈、工作面顶板下沉量大、压架事故频发的问题，采用现场实测与理论分析相结合的办法，对酸刺沟煤矿6上105-2综放工作面压架机理及液压支架工作阻力优化进行分析研究。研究结果表明：工作面冒采比小、直接顶韧性高悬顶距大、顶煤超前冒落导致顶板回转量大、支架工作阻力发挥不充分，工作面顶板下沉量大于800 mm；基于位态方程，从控顶效果出发，计算支架临界工作阻力，通过更换安全阀，提高泵站压力，将旧支架工作阻力提升至17 946 kN，工作面顶板下沉量小于600 mm；通过比较支架均值阻力、支架均值偏阻力、支架均值上阻力及额定工作阻力对应的顶板下沉量及其超限比例，确定待采工作面新支架额定工作阻力为21 000 kN，实测顶板下沉量小于300 mm。
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    煤炭科学技术
    2018年第12期
    507
    700
  • 基于井上下联合抽采的三区联动瓦斯综合治理模式

    作者(Author)： 姜小强, 樊少武, 程志恒, 陈亮, 李进鹏, 侯水云, 李庆源

    摘要：为解决近距离突出煤层群开采过程中瓦斯超限及煤与瓦斯突出隐患,通过建立瓦斯治理的时空坐标系,系统分析井上、井下抽采技术的时空分布特征及其约束条件,进而揭示煤炭开采三区的井上下联合抽采的时空转换机制;基于沙曲矿近距离煤层群开采特点,在规划区大范围采用三类地面井,实现煤层气的规模化预抽,在开拓区和生产区首次实施了多分支水平井与千米钻孔定向对接高效抽采、大孔径定向长钻孔立体式抽采等关键技术,通过井上、下抽采方法优选集成,结合煤层气综合利用,形成了沙曲瓦斯综合治理模式与配套技术体系。经过实践验证,推行“沙曲模式”可实现采掘工作面瓦斯零超限,基本消除各煤层突出危险性,保证矿井安全高效生产,结合瓦斯综合利用可产生显著经济和社会效益。
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    煤炭科学技术
    2018年第06期
    1556
    714
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