厚及特厚煤层相关技术难题_中国煤炭行业知识服务平台

厚及特厚煤层相关技术难题

我国煤炭在一次能源消费中的比例达60%以上。厚煤层可采储量约占全国煤炭总可采储量的43%，厚煤层条件下实现安全、高效、高采出率开采对我国煤炭工业的发展具有重要影响。厚煤层一次采全高综采一直是世界煤矿生产技术主要竞争区域，随着采矿理论、采煤技术、装备制造等多方面创新和发展，使得厚煤层综采技术得到快速发展。

行业视野: 采矿
类别; 114个
关键词; 96位
专家; 29篇
论文; 25303IP
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煤矿智能化(初级阶段)研究与实践

作者(Author)：王国法, 刘峰, 孟祥军, 范京道, 吴群英, 任怀伟, 庞义辉, 徐亚军, 赵国瑞, 张德生, 曹现刚, 杜毅博, 张金虎, 陈洪月, 马英, 张坤

摘要：煤炭是我国能源的基石，是可以实现清洁高效利用的最经济、安全的能源，煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。系统阐述我国煤炭工业发展历程，分析煤矿综合机械化、自动化、智能化的发展过程与现状，列举了部分典型成功案例。详细阐述煤矿智能化的发展理念、特征、技术路径与阶段目标，分析煤矿智能化基础理论与关键技术研究现状，从数据采集与应用标准、装备群智能协同控制、健康状态诊断与维护等方面，分析了实现煤矿智能化开采需要解决的3个关键基础理论难题。从感知层、传输层、平台层和应用层等方面，分析了智能化煤矿的主体系统架构，研究了煤矿智能化建设的主要技术路径。针对不同煤层赋存条件工作面智能化开采的技术要求，提出了薄及中厚煤层智能化无人开采模式、大采高工作面智能耦合人工协同高效开采模式、综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式、复杂条件机械化+智能化开采模式等4种开采模式，研究了不同开采模式的核心关键技术与实施效果。介绍了我国煤矿掘进技术与装备发展现状，分析了制约巷道实现快速掘进的关键难题，提出了智能快速掘进的研发方向及技术路径。提出了我国煤矿智能化发展的基本原则，分析不同地域条件煤矿智能化发展模式及评价标准，提出新建矿井智能化建设路径，以及现有生产矿井进行智能化改造的主要任务，从法规体系、财税政策、人才培养等方面提出了保障煤矿智能化建设顺利实施的政策建议。

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煤炭科学技术

2019年第08期

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松散砂砾含水层下特厚煤层分层综放开采可行性研究

作者(Author)：李江华, 李宏杰, 黎灵, 杜明泽

摘要：突水溃砂灾害对工作面的安全回采影响恶劣，矿井生产过程中应采取安全有效的防治措施。水体下采煤合理留设安全煤岩柱，需要考虑覆岩裂隙发育特征、岩石物理力学性质等，含水砂层水文特征、渗溃性及黏土的阻隔水特性等的研究同样关键。以多伦煤矿为例，通过岩石物理力学性质测试、砂土渗溃性试验及水文补勘，得出松散层底部砂砾含水层富水性弱，砂土的渗溃直径大于6.5 mm，渗溃性较差；松散层底部黏土样的塑性指数基本都大于17，液性指数都小于0，为坚硬半固结状态，具有良好的隔水性和比较差的流动性；7号煤层顶板岩石力学强度低，泥类岩占50%以上，属于软弱类型。采用地面钻孔冲洗液漏失量和水位观测方法对覆岩破坏垮落带和导水裂缝带高度进行观测，其中软弱地层特厚煤层单层综放开采最大垮采比为5.62，分层综放开采最大垮采比为4.71，为防隔水安全煤（岩）柱的留设提供了依据。根据研究成果，底砾区、底黏区分别具备留设防砂和防塌安全煤（岩）柱开采的条件，并对井田北部工作面进行开采优化设计，部分基岩较薄区域实现了分层综放安全回采，提高了生产效率。经多个工作面试采后，工作面涌水量较小且未发生突水溃砂事故，表明该水文地质条件下煤层开采所选取的方法及措施合理，对松散含水层下特厚煤层开采突水溃砂的防治具有指导意义。

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煤炭科学技术

2019年第05期

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低透松软破碎厚煤层水力扩孔增透技术研究

作者(Author)：杜昌华, 冯仁俊

摘要：针对云南能投观音山煤矿一井C5煤层地质条件复杂、瓦斯压力大、含量高、煤质松软、透气性差、抽采达标时间长等问题，结合高压水射流力扩孔的技术原理和特点，提出采用底板穿层钻孔“钻扩一体化”的增透技术措施，并在矿区内开展了试验研究。通过现场研究表明，采用“钻扩一体化”增透技术措施能有效提高单个钻孔的暴露面积，改变煤层裂隙及应力分布状态，扩孔后单孔瓦斯体积分数平均提高1.4倍，抽采量增加2.8倍，缩短穿层钻孔抽采达标时间。该试验的成功为本矿井及类似矿井提高煤层透气性提供了依据。

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煤炭科学技术

2019年第04期

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大倾角特厚煤层工作面圆弧段割煤工艺仿真研究

作者(Author)：贠东风, 王震, 伍永平, 张袁浩, 任奉天

摘要：为解决大倾角特厚煤层综放面支架的整体稳定性和下端头支护技术难题，近年来出现了“倾斜直线—圆弧—水平”的创新型大倾角特厚煤层综放工作面布置方式。在生产实践中发现采煤机在圆弧段割煤存在自行留顶切底现象，随着留顶切底量的积累，圆弧段上端点逐渐上移且圆弧段曲率增大，加剧支架倾倒，影响正常割煤。针对这一突出问题，采用软件集成的方法，动态仿真了圆弧段采煤机自行留顶切底割煤的复杂过程，直观显示每割一刀煤自行留顶切底的微量和多刀割煤自行留顶切底的累积量及留顶切底过程，并对仿真结果进行了综合分析。结果表明：每刀割煤严格按照仿真所得首刀割煤的留顶切底量值作为割顶留底量值，即可补偿采煤机留顶切底量以保持正常的圆弧段曲率。仿真结果为大倾角特厚煤层综放圆弧段工作面及其类似条件工作面作业规程编制和采煤机司机割煤操作培训提供了指导。

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煤炭科学技术

2019年第04期

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特厚煤层综放开采矿压显现规律的采厚效应研究

作者(Author)：樊克松, 申宝宏

摘要：针对特厚煤层综放工作面矿压显现规律强烈，且对于矿压显现与煤层采厚间关系的认识不足的问题。以芦子沟煤矿3106特厚煤层综放工作面为背景展开研究，首先对采厚为17 m和30 m两种特厚煤层条件下矿山压力进行了现场实测，研究结果表明：2种条件下矿压显现规律具有一定的相似性。通过室内物理相似模拟试验建立了2种采厚条件下大空间采场覆岩结构力学模型，并分析了其对矿压显现的作用机制，指出采厚30 m时覆岩呈“下位直接顶悬臂梁-上位直接顶简支梁-基本顶铰接岩梁”的结构特征，使得直接顶和基本顶回转变形对支架作用力不增反减，导致矿压显现规律并没有随煤层厚度增加而变得强烈。

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煤炭科学技术

2019年第03期

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特厚煤层综放工作面地面钻孔抽采治理瓦斯技术

作者(Author)：李杰

摘要：针对山西某矿特厚煤层放顶煤小煤柱工作面瓦斯与煤自燃的双重灾害，通过对工作面灾害及治理方法的分析，提出了通过改变地面钻孔施工工艺，同时抽采裂隙带、冒落带瓦斯的治理方法，利用微地震技术对工作面破裂带进行划分，确定了地面钻孔最佳抽采位置。结果表明：地面钻孔最佳抽采距离约等于2 个工作面周期来压步距，且地面钻孔抽采范围具有不均衡性，滞后作用距离是超前作用距离的3.3倍;验证了区分高、低压抽采系统的重要性，在治理效果基本相同的条件下，以DN300地面钻孔为例，施工速度是岩巷掘进的8倍，施工成本是其1/26，优势明显。

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煤炭科学技术

2019年第03期

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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

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厚煤层大断面巷道支护技术研究

作者(Author)：赵科, 张剑

摘要：为了研究厚顶煤大断面巷道掘进过程中的巷道围岩破坏情况及合理支护方式，采用数值模拟和井下试验方法分析了不同巷道宽度下巷道围岩的变形破坏情况及不同支护方式对巷道围岩稳定性的影响，研究结果表明:巷道宽度变化对厚煤层顶板稳定性影响较大，巷道宽度由4 m增加到6 m时，顶板沉降量增加了55 mm，最大变形出现在厚煤层顶板中部，采取高预应力锚杆索支护方式并适当提高顶板支护密度，可以对浅部围岩施加更大压应力，进而更好的控制顶板沉降，井下工程实践表明：合理的锚杆索预紧力及支护参数可保持巷道围岩结构稳定性，矿压监测数据显示，两帮变形最大均未超过40 mm，顶板最大离层值未超过100 mm，锚杆、锚索受力始终保持稳定，支护效果良好。

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煤炭科学技术

2019年第03期

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