煤矿开采技术的进步和完善是采矿学发展的主题。下面我给大家分享煤矿开采技术论文,大家快来跟我一起欣赏吧。
浅议煤矿开采技术
[摘 要]我国煤炭资源储量丰富,据不完全统计,我国煤炭总储量在9000亿吨以上,含煤面积55万多平方千米,而且煤种齐全,我国一次性能量消费结构中,煤炭占75%以上。从煤中可以提取二百多种产品,因此煤炭工业发展的快慢,将直接关系到我国社会主义经济建设。煤矿开采技术的进步和完善是采矿学发展的主题。发展多层次、多样化的采煤工艺,具有重要的意义。
[关键词]煤矿 采煤工艺 控制技术 开采
中图分类号:X752 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)30-0130-01
1 简述矿井开采
矿井开拓通常以井筒的形式分为竖井开拓,斜井开拓,平硐开拓和综合开拓。采用合理的采矿方法是搞好矿井生产的关键。
竖井是一种从地面开掘以提供到达某一煤层或某几个煤层通道的垂直井。从一个煤层下掘到另一个煤层的竖井称盲井。在井下,开采出的煤倒入竖井旁侧位于煤层水平以下的煤仓中,再装入竖井箕斗从井下提升上来;斜井是用来开采非水平煤层或是从地面到达某一煤层或多煤层之间的一种倾斜巷道。斜井中装有用来运煤的带式输送机,人员和材料用轨道车辆运输;平硐是一种水平或接近水平的隧道,开掘于水平或倾斜煤层在地表露出处,常随着煤层开掘,它允许采用任何常规方法将煤从工作面连续运输到地面。
煤层在形成时,一般都是水平或者近水平的,在一定范围内是连续完整的。但是,伴随着地壳的运动,煤层的空间形态发生了变化,形成了单斜构造、褶皱构造和断裂构造等地质构造。采煤需要注意煤层的走向、倾向和倾角。
矿井开拓的主井和运输巷道等都需要长期支护,可以采用砌碹支护,架拱支护,架蓬支护,锚杆支护,锚喷支护,锚网喷支护,锚索支护,金属拱形支架支护,料石支护,钢筋混凝土支护或者几种支护形式并存形成联合支护。采掘工作面需要临时支护,通常采用的方式有打点柱、液压支柱支护、木支柱支护等。采煤一般都采用后退式采煤,边采边加强支护。
2 采煤方法
开发煤矿高效集约化生产技术手段,建设高产高效矿井。研究开发各种环境条件下的高效、可靠的采煤装备和工艺;简单、高效、可靠的生产系统和开采布局;生产过程监控与有效管理等相互适应的成套开采技术,以提高开采技术水平和机械化程度。
2.1 开发“埋深浅、硬顶板、硬煤层现代开采技术”
硬顶板控制技术。研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术,主要通过岩层定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板处理技术,直接顶能随采随冒,提高顶煤回收利用率,基本顶能按照合理�距垮落,有利于顶煤破碎,保障工作面推进安全、顺利地进行。
硬厚顶煤控制技术,研究开发埋深浅、支撑压力小的硬厚顶煤的迅速处理技术,包含高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术,以提高顶煤回收利用率。顶煤冒放性差、块度大的综合开采成套设备技术,有利于顶煤破碎和顶板控制,同时有利于液压支架的放置,为布置输送机提供便利。
两硬条件下放顶煤开采快速推进技术,采用合理的综放开采回采工艺、优化工序、缩减放煤时间,提高工作面的推进度,实现高效高产。
宽煤巷锚杆支护技术,有利于综采配套设备的大功率和重型化,有助于连续采煤机的使用,从而有效提高工作面产能。
2.2 缓倾斜薄煤层的长壁开采
主要研究开发: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术。
2.3 缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁采
应进一步加强完善支架结构及强度,加强防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变、防止严重损坏千斤顶措施等的研究,提高可靠性,缩小其与中厚煤层(采高3m左右)产高效指标的差距。
2.4 各种综采高产高效综采设备保障体系
要实现高产高效,就要提高开机率,对“支架―围岩”系统、采掘运设备进行监控。进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统;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。
3 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;主要任务: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。
4 “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开采系统和优化参数,发展沉降控制理论和关键技术;研究与应用各种充填技术和组合充填技术;研究近水体开采的开采设计、工艺参数优化和装备等关键技术。
5 优化巷道布置,降低矸石排放
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,从而实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最佳匹配。
6 采场围岩控制技术
6.1 进一步完善采场围岩控制理论
用科学合理、优化高效的岩层控制技术来确保开采的安全、高效、低成本为目标,要通过总结经验,深入研究各种煤层地质及开采条件来实现。
6.2 研究坚硬顶板与破碎顶板条件下应用高技术低成本岩层控制技术
目前,主要应用的是高压注水、深孔预裂爆破处理坚硬顶板和应用化学加固技术, 由于这些技术工艺复杂、成本高,所以需要进一步研究开发新技术、新工艺、新材料来解决这一问题。
6.3 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,提出放顶煤优化准则和提高顶煤回收率的路径。
6.4 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,需要进一步在坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜的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。
6.5 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。
6.6 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。
7 小煤矿技术改造和机械化开采技术
对小煤矿进行合并重组,淘汰落后生产技术和生产设备,提高平均单井规模和技术水平,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。
总结,提高煤矿资源开采水平,充分利用资源,选择合理的采煤开拓方法,保障安全生产,提高企业效益。
参考文献
[1] 郭靖.煤矿开采技术[M].山西人民出版社.2010
[2] 戴绍诚.高产高效综合机械化采煤技术与装备[M].煤炭工业出版社 1998.
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煤炭气化指在一定温度、压力下,用气化剂对煤进行热化学加工,将煤中有机质转变为煤气的过程。下面是我整理了煤炭气化技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!
煤炭地下气化的探讨
摘 要:煤炭地下气化是受到诸多客观条件影响的,因此,为了确保煤炭地下气化的安全性,就必须做好相关的条件控制工作。笔者作为一名煤炭相关工作者,深知煤炭地下气化控制的重要性,在对煤炭地下气化进行系统研究的基础上,联系自身工作经验,对煤炭地下气化进行全面论述。
关键词:煤炭 地下气化 控制方法
我国于20世纪50年代曾在大同胡家湾矿、蛟河煤矿、鹤岗兴山矿等10余处开展过煤层地下气化技术的试验。1958~1962年,我国先后在大同、皖南、沈北等许多矿区进行过自然条件下有井式煤炭地下气化的试验,取得了一定的成就。1984年,中国矿业大学(北京)煤炭工业地下气化工程研究中心开始进行了煤炭地下气化技术的研究,在国家“863”计划课题的支持下,建成了具有世界先进水平的煤炭地下气化综合模型试验台和测控系统,并开展了相关的理论研究、模型试验研究,得到了褐煤、烟煤及无烟煤地下气化工艺参数。先后在江苏徐州新河二号井、河北唐山刘庄煤矿、山东新汶孙村煤矿、鄂庄煤矿、山西昔阳杏丹峪煤矿等,针对不同的煤层赋存条件进行了有井式地下气化现场试验和生产。形成了具有我国自主知识产权的“长通道、大断面、两阶段”煤炭地下气化新工艺,经科研成果查新表明,该工艺构思新颖,属国内外首创。
一、气化炉的结构研究
现场试验的基础就是要根据煤层赋存条件,建立一个结构合理的地下气化炉。地下气化炉料层不能移动,必须采取措施,控制气化工作面的移动,才能保持气化过程的连续。因此气化炉结构必须适应气化工艺的要求,调节供风点和排气点的水平位置和高度,即实现供风点和排气点的二维控制。为此现场试验结合急倾斜煤层的赋存特点,设计了可调推进式地下气化炉。
二、辅助通道供风气化
现行的地下气化发生炉的运转经验证明:不同的工作阶段,均匀地向煤层反应表面鼓风,是地下气化炉稳定气化的主要条件。煤层埋藏的自然条件的差别、煤层的组成和厚度的不同以及煤化学性质以及顶板稳定性的不同,都将或多或少地使向煤层均匀供风变得复杂。但是在任何情况下,顺利地解决这一问题,才能保证地下煤气发生炉运行的稳定。辅助通道供风时,可形成一个与主流方向相垂直的扰动气流。 这一扰动分布于整个氧化区,无疑提高了气化剂向反应表面的扩散能力,衡量气化剂向反应的煤表面传递的完备程度可用风流有效空气动力学活性系数表示这个系数表示还原的多相反应结果所生成可燃组分的百分数与煤气中原始组分的百分数的比。
三、压抽结合供风气化
降低还原区及干馏干燥区的压力,有利于生成的可燃气体及时排出,减少可燃气体的漏失率,但是氧化区压力宜为正压,为了能同时满足氧化区和还原区的要求,可以采用压抽相结合的气化方案。则由进气孔鼓风,出气孔用引风机向外抽风,调节鼓风压力和抽气负压,使还原区处于相对较低的压力条件下。压抽相结合气化方案可以在两种气化过程不稳定的情况下使用。 1 是煤层冒落,通道阻力增加,导致供风流量下降。热值降低。2 是气化剂或煤气漏失,引起煤气流量下降。现场试验中,一般都以压风气化为主,但煤层冒落时,煤气热值波动较大。在这种情况下,采用压抽相结合气化工艺,则可达到稳定产气的目的。气流漏失量随煤层的赋存条件不同而有显著的区别,煤层埋藏深度及其透气性、顶板和底板岩石破碎程度对其都有影响。虽然在设计气化炉时采取了相应的措施,如在与气化炉相连的煤巷、岩巷做密封墙注浆密封,甚至将气化盘区采用隔离带包围起来,但是, 气化炉点火后,仍会有少量气漏失气流漏失在不同程度上影响了炉里的空气动力学条件,将会降低煤气热值,在矿井报废水平气化时甚至会影响到矿井的安全。
四、反向供风气化
正向气化时,火焰工作面将渐渐向出气孔移动,干馏干燥区越来越短,到后期还原区也将越来越短,最终还原区长度将不能满足氧化区生成的二氧化碳还原和水蒸汽分解反应的需要,煤气热值降低。这时必须采用反向供风气化方案,即由出气孔鼓风,原进气孔排气,使火焰工作面向进气孔方向移动,重新形成新的气化条件。反向供风气化对气化过程有利也有弊,有利的方面是:第一,鼓风时空气在原高温排气孔中得以预热,该热能在气化炉中用以额外地分解水蒸汽以增加氢的含量,随鼓风导进的物理热,可以在煤气中得到大致相等的热能。第二是反向供风时,还原区及干馏干燥区都在正向鼓风时燃烧过的区域内,温度较高,还原反应温度条件及干馏效果都比较好。第三是气流下游灰渣中的金属氧化物对还原反应起一定的催化作用。不利的一面主要是第一,火焰工作面移动会受到灰渣的影响。第二,煤层经过正向鼓风时的干馏,干馏煤气产量受到了影响。但不利的因素可由煤层冒落重新暴露新的煤面而得到相应的补偿。因此反向气化时,可以得到与正向气化相同热值的煤气。反向供风气化可实现多程气化,提高煤层气化率。
局部反向供风气化,可以解决气化通道局部堵塞引起热值不稳定问题,还可以局部控制煤层燃烧高度。进气孔鼓风,气化工作面向相邻辅助孔移动,当氧化区末端接近辅助孔(判断依据是辅助孔气样中含氧量逐渐升高)时,则可以由辅助孔供风,进气孔排气,形成局部反向供风气化。
五、结束语
笔者在文中论述了我国煤炭地下气化的发展现状,并立足于这一现状,从不同的角度分析了煤炭的地下气化相关内容。从以上的分析论述中得到了下面的结论:第一,辅助通道供风气化,能将有效空气动力学系数提高10%以上,当氧化区煤层发生冒落时,辅助通道供风能够起到稳定风流的作用。第二,压抽结合供风气化能够适当提高还原反应速率,并能将气化炉漏失率降低一半左右。第三,反向供风气化能够获得和正向供风气化相同质量的煤气,其气化工作面移动速度和正向供风相当,试验条件下为0.42m/d,反向供风气化能够提高煤层气化率。
参考文献
[1]张檄堵.煤炭地下气化技术[J].探矿工程,2001,(1):6-9.
[2] 赵守困,等.我国煤炭地下气化试验舟9进展与反应过程[J].煤气与热力,20iX),(3):212-213.
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