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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
我国大倾角煤层开采技术变革与展望
  • 188
  • 作者

    伍永平郎丁贠东风解盘石王红伟高喜才罗生虎曾佑富吕文玉张艳丽胡博胜皇甫靖宇周邦远黄国春王丽

  • 单位

    西安科技大学能源学院教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室西安科技大学理学院四川省华蓥山煤业股份有限公司绿水洞煤矿新疆焦煤(集团)有限责任公司四川华蓥山广能集团嘉华机械有限责任公司

  • 摘要
    大倾角煤层是我国煤炭资源的主要赋存样式之一。在地域分布上呈现出广泛性与区域性,据不完全统计,全国二十五个省、自治区、直辖市均涉及该类煤层开采,在中西部地区储量丰富、产量大、生产集中程度高。在赋存条件上呈现出多样性与复杂性,不同区域成煤时期不一,构造控煤过程迥异,形成了多样且复杂的开采条件,催生了不同的开采技术要求。大倾角煤层开采的技术难度大。受煤层倾角影响采场围岩运动破坏的非对称性显现,支护系统稳定性控制与“三机”配套与协同、采准巷道布置与支护、工作面“人-机”环境安全保障等工作的难度显著加剧,严重制约了矿井安全高效开采水平提升。大倾角煤层开采的区域经济需求强,该类煤层赋存与生产较集中的区域多见以煤炭工业为主的资源型城市,经济结构相对单一,煤炭资源安全高效开发利用对区域能源保供、民生保障、经济保稳具有兜底作用。长期以来,大倾角煤层开采技术变革聚焦于解决“难”与“需”的矛盾,在采煤方法与工艺、岩层控制理论与技术、成套装备研制与应用三个方面不断完善、创新、发展,实现了由非机械化向机械化开采的转变,安全产效水平大幅提升,人员劳动强度大幅下降,作业环境显著改善。上世纪90年代中期,川煤集团绿水洞煤矿首次成功实现了大倾角中厚煤层长壁综采,冲破了大倾角煤层机械化开采技术“禁区”。在此示范作用下,大倾角厚煤层长壁综放开采、大采高综采、薄煤层伪俯斜长壁综采三项首创性工程实践先后取得成功。这一过程中创新了工作面非线性限位布置与调斜方式,确立了“支架-围岩”系统稳定性多维交互控制模式,研发了工作面成套装备,取得良好收效,综合机械化开采技术适用范围进一步拓宽。与此同时,大倾角煤层开采仍存在许多亟待突破的关键科学问题与技术瓶颈,导致自动化、智能化水平提升与近水平/缓倾斜煤层相较仍存在较大差距。需进一步强化倾斜层状煤系地层煤岩体采动力学行为研究,揭示其对采场围岩灾变的控制机制,并实现量化表征;需进一步阐明“岩体承载结构-采场装备群组”系统间的多维动态作用过程与规律,完善“装备与围岩多维动态多目标协同控制”理论与技术基础,实现技术转化应用。在科学问题取得突破的基础上进行采煤方法、回采工艺、岩层控制、成套装备的系统性技术创新与研发,破解大倾角煤层开采“安全-产效”双提升的制约技术瓶颈,使大倾角煤层综合机械化开采倾角上限在有可靠技术保障的前提下向上延伸(扩展),为实现自动化、智能化开采奠定基础。
  • 关键词

    大倾角煤层机械化开采岩层控制技术变革

  • 文章目录
    0引言
    1大倾角煤层开采技术创新需求
    1.1煤层赋存特点
    1.2大倾角煤层开采的技术制约
    1.3开采技术创新的社会经济意义
    2大倾角煤层开采方法变革历程
    2.1非机械化开采阶段
    2.2机械化开采阶段
    2.3大倾角长壁综采适用倾角范围探讨
    2.4面向智能化的探索
    3大倾角煤层长壁综采技术创新
    3.1岩层控制理论的完善发展
    3.2岩层控制技术创新
    3.3成套专用装备的迭代发展
    3.4技术集成与工程示范
    4问题与展望
    4.1存在问题
    4.2研究展望
    5结语
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