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1、煤矿新技术与环境保护,湖南理工职业技术学院宁齐元,内容,一、煤矿开采发展趋势二、适应湖南乡镇煤矿的新技术三、环境保护,一、煤矿开采发展趋势,发展目标：安全、高效、环保发展方向：1、各生产环节全机械化自动控制，全生产过程视屏监控；2、煤层的气化、液化。,1、各生产环节全机械化自动控制，全生产过程视屏监控,这在国早已实现，在我国神华、潞安等大公司也已实现。（1）、综采面的采、装、运、支、控全机械自动控制，各提升运输环节全采用皮带自动控制连续运输；掘进面采用大断面联合掘进机，掘、装、运自动控制。（2）、全生产过程（所有人员操作和设备运转）视屏监控，瓦斯、co、温度、风速、风门、水位等全自动安全监控。
2、,2、煤层的气化、液化,全世界都在研究，国家安监总局“十一五”安全生产科技发展规划中作为重点攻关项目进行研究，国家和一些大的公司（神华集团）也都成立了项目研究团队，目前正在研究之中。煤层的气化、液化在理论上应能实现，但如何实现低成本、高效率、高利用率是关键。,二、适应湖南乡镇煤矿的新技术,总体来说，应用到煤矿开采上的新技术、新方法还是比较多的，但在我们湖南这样条件复杂的情况下应用的新技术和新方法不多，具体反应在如下几个方面：（一）、采煤方法（二）、采煤工艺（三）、掘进及支护技术（四）、矿用设备（五）、瓦斯抽放（六）、水体探测（七）、安全管理（八）、抢险救灾,（一）、采煤方法,目前还没有新的采煤
3、方法，但国家现已强制推行壁式采煤法。湖南乡镇小煤矿目前大多数矿井还没有采用壁式采煤，基本是用已禁止的巷道式采煤。小煤矿必须采用壁式采煤方法，采煤工作面必须形成全负压通风系统，至少保持两个畅通的安全出口，一个通到进风巷道，另一个通到回风巷道。目前仍未采用壁式采煤方法的生产矿井要制定切实可行的整改方案，抓紧进行技术改造，并且必须在2009年底以前实现壁式开采。对非煤与瓦斯突出矿井，确因煤层赋存条件限制不能采用壁式采煤方法的，必须按照管理权限经煤炭管理部门组织专家论证，报市级以上煤炭管理部门批准。煤与瓦斯突出矿井严禁采用非壁式采煤方法。,开采急倾斜煤层的煤矿要本着安全、技术先进、淘汰落后的原则选择采
4、煤方法，不断提高机械化水平，合理布置采掘工作面和选择开采顺序，严格安全生产管理，确保安全生产。要积极采用长壁采煤法、柔性掩护支架采煤法、水平分层(段)采煤法等采煤法。要坚决淘汰仓储式采煤方法。2008年1月1日起，严禁使用仓储式采煤方法。开采急倾斜煤层的采煤工作面必须形成全风压通风系统，至少保持两个畅通的安全出口，一个通到进风巷道，一个通到回风巷道。,壁式采煤法主要分：1、走向壁式采煤法；2、倾向壁式采煤法；3、走向伪斜壁式采煤法。,1、走向壁式采煤法,条件：近水平、缓斜、倾斜薄、中厚及厚煤层（35m），地质构造简单。单一走向长壁采煤法采区巷道布置及生产系统：,采煤工艺,采（破）采煤（分机械和
5、爆破采煤）装将采下的煤装入运输机（有机械和人工）运将煤炭运出采场（用刮板运输机运煤）支支护采出空间（采用单体液压支柱与金属铰接顶梁或工字钢顶梁进行支护）控控制顶板，处理采空区（一般采用完全垮落法管理顶板）,爆破采煤工艺,一.爆破落煤 炮眼布置三种形式：1）单排眼：用于薄煤层、软煤 2）双排眼：用于采高小的中厚煤层 3）三排眼：用于煤坚硬或采高大的中厚煤层 炮眼角度要求二.装煤与运煤三.炮采工作面支护和采空区处理 1.炮采工作面支护 单体支架 2.采空区处理 全部垮落法,采煤工作面支架,1.支柱类型、结构与性能 1）木支柱（现不推广使用）2）刚性金属支柱（现不使用）3）摩擦式金属支柱（现不使用）
6、4）液压支柱2.顶梁的种类 1）钢轨顶梁 2）木顶梁（现不推广使用）3）金属铰接顶梁 HDJA3.单体支柱的选择,采煤工作面支架,4、支架布置形式1）齐梁式（常用）2）错梁式5、排距、柱距排距一般为0.8m左右柱距一般为0.60.8m左右6、回柱放顶顺序由下往上，由里（采空区）向外（煤壁）7、作业形式1）“两采一准”，采用“三五”控顶2）“边采边准”，采用“三四”控顶,1运输大巷；2采区石门；3运输上山；4轨道上山；5上层煤区段运输平巷；6、6上层煤区段回风平巷7下层煤区段运输平巷；8、8 下层煤区段回风平巷9、9区段石门；10溜煤眼；11采区下部车场；12采区煤仓；13绞车房；14采区变电所
7、；15采区风井,2、倾向壁式采煤法,1、仰斜开采 采面沿倾斜从下向上推进采煤。适用：顶板稳定，煤质较硬；顶板淋水大；煤易自燃需注浆；临界角一般为 2、俯斜开采 采面沿倾斜自上向下推进采煤。适用：煤厚，大，煤松软易片帮，CH4大。当 5 仰斜与俯斜相结合的形式。3、倾斜长壁巷道布置与采煤系统：,3、走向伪斜壁式采煤法,1、采面呈伪斜直线布置，沿走向推进；水平分段密集切顶、档矸、隔离采空区与采面工作空间；采面分段爆破采煤，煤自溜。2、适用范围：急倾斜薄及中厚煤层。3、走向伪斜长壁巷道布置与采煤系统：,1-密集，2-人字溜煤眼，3-单边钢板溜槽，4-点柱,伪倾斜柔性掩护支架采煤法,伪斜柔性掩护支架采
8、煤法 采面呈直线伪斜布置，沿走向推进，并用柔性掩护支架隔离采空区，工人在掩护支架下采煤。适用条件：急倾斜且地质条件单间、煤层与顶底板稳定的薄及中厚煤层。1、巷道布置2、采面布置 3、采煤系统,11,将掩护支护调斜成伪斜工作面，斜角为25,正常回采,1）接长掩护支架 采煤 溜煤眼上留巷拆支架 在回风巷接长掩护支架，超过上出口8 10m 2）采煤 炮采 打眼-装药-联线-放炮（全采面一次爆破或分段爆破）出煤（铺溜槽）-调支架等。3）拆支架 在采面下端将支架放平，并留出空间1.2m高，拆除支架,收尾,1）在停采线一侧掘两条收尾上山 走向间距8 10m，用联络眼贯通 2）支架安装到收尾上山处，不再接长
9、 3）随采煤下放前端支架，伪斜角逐渐变小，并拆除上端多余的支架，放平支架。4）全部拆除支架,急倾斜鸡窝状复杂薄煤层采煤方法,1、斜坡短壁式采煤法 巷道布置（见斜坡短壁式采煤法示意图）进、回风石门（两石门垂高约4050m左右）见煤后沿煤层走向布置进、回风平巷，进（运输）、回风平巷到采区或矿井边界后，沿煤层走向布置两至三组垂高35m的天眼（两个相距35m的天眼为一组，其中一个为溜煤天眼，一个为行人天眼，然后两个天眼在上部联通），每组天眼相距3050m左右；再从每组天眼的溜煤眼上部沿煤层伪倾斜方向（倾角30度左右）分别布置一沿煤上山与回风平巷相通，靠最边界的一条为溜煤上山，靠井底车场的上山为行人上山
10、；然后在两上山之间沿煤层伪倾斜方向（与上山相反的方向）布置多条联络斜巷，联络斜巷之间的间距约2040m左右；最后在两联络斜巷之间布置开切眼，以形成斜坡短壁工作面，开切眼与上山平行，布置在行人上山的下部3m左右处，长度为2040m左右，沿伪斜方向向下推进。,急倾斜鸡窝状复杂薄煤层采煤方法,2、大块段壁式采煤法 巷道布置（见大块段壁式采煤法示意图）进、回风石门（两石门垂高约4050m左右）见煤后沿煤层走向布置进、回风平巷，进、回风平巷到采区或矿井边界后，沿煤层走向布置三至四个天眼（两个天眼之间相距10m左右），靠边界（里面）一个为溜煤天眼，其余为行人天眼，再沿煤层倾斜方向按垂高8m左右布置45条联
11、络平巷；这样将区段内煤层沿倾向划分为56个小块段，先将最下面一个块段按30度左右的伪斜倾角由里向外采至距运输平巷垂高3m左右停采，再对上面所有块段按上下两个相反的伪斜方向由里向外作业，并将上面所有块段自上而下依次回采（可采的块段均全部采完），上面所有块段齐头并进，总体上形成大块段壁式工作面。,（二）、采煤工艺,目前还没有新的技术应用到采煤工艺上，但国家现已强制推行回采工作面采用单体液压支柱进行支护。采煤工艺：主要指采、装、运、支、控五大工序。1、采煤（落煤）：采煤机，爆破，人工；2、装煤：采煤机，人工；3、运煤：刮板运输机，溜槽，人工；4、支护：液压支架，单体液压支柱加金属绞接顶梁，单体液压支
12、柱加工字钢，木支柱；5、顶板控制（顶板管理、采空区处理）：垮落法，充填法，弯曲下沉法。,（三）、掘进及支护技术,巷道掘进应用了联合掘进机一次成巷的新技术，不需要打眼放炮；煤巷支护应用了网锚新技术，即采用金属网加锚杆进行支护；目前回采工作面没有应用新的支护技术；但国家现已强制推行回采工作面上、下平巷采用金属支护，井筒和大巷采用锚喷支护；,（四）、矿用设备,1、提升运输：已成功研制了长距离、大倾角强力运输皮带，可用于大型矿井；应用了电脑程序自动控制立井箕斗提升系统；2、应用了联合掘进机一次成巷的新技术；3、应用了电脑程序自动控制主抽风机的风量和风压；,（五）、瓦斯抽放,研制了可弯曲钻头，应用可弯曲
13、钻孔技术，孔内钻孔，增加瓦斯涌出通道，提高抽放效果。,（六）、水体探测,1、应用电磁波探测；可以探测不同深度和不同距离，最大可探300500m深，200300m远。2、应用声波和震动波探测；需在井下放炮进行探测，最大可探直径50m左右；3、应用地质雷达仪进行探测，最大可探直径60m左右。,（七）、安全管理,1、应用可视监控系统，全面监控各生产环节；2、应用 信息监控系统，进行多层次安全监控；3、应用井下人员定位系统，对井下各工作人员的位置进行监控；,（八）、抢险救灾,从山西王家岭煤矿水灾事故抢救过程中，应用了许多新的技术：1、生命探测仪；2、机器人；,三、环境保护,1、保护环境：实行绿色开采；
14、即：煤层的气化和液化、不破坏地表开采（充填）、废物处理后排放。2、环境治理：由于开采而对引发的环境问题进行治理；即：采空区上部地表的治理、矸石的处理与治理、污水处理排放、废气处理排放（瓦斯利用）、煤尘处理、噪声处理、环境绿化等。,（一）、保护环境，实行绿色开采,1、煤层的气化和液化将煤层进行气化和液化后再进行开采，这是煤矿开采与发展的方向，现正在研究。,2、不破坏地表开采采用充填方法，应用充填技术，对煤层进行开采；用泥、砂、矸石等为充填物，利用管路借助自重、风力、水力等进行输送，对采空区进行充填，确保对煤层开采后不影响地表，同时不存在矸石排放的破坏环境问题；运送装置和充填方式，正在完善。,3、
15、废物处理后排放废水：井下水抽出地表经沉淀处理后再进行利；废气：煤矿有毒有害气体并不多，如井下排出的废气中粉尘浓度过高的话，则必须进行降尘处理，目前一般情况下可进行直接排放，而抽排的瓦斯可利用于民用或工业用；煤尘：由于转载而产生的煤尘或灰尘，可采用洒水降尘、机械吸尘等处理。4、采用低噪音环保设备地面主要有抽风机、压风机、绞车等。,（二）、环境治理,1、采空区上部地表的治理对塌陷区进行充填，再进行复垦、复绿；对渗漏的溪流、小河，进行河床治理；对渗漏的农田可改种其它经济作物。2、矸石的处理与治理矸石的处理：利用矸石发电、制砖、制水泥等；矸石山的治理：砌筑挡土墙进行复绿。,3、污水处理排放井下水抽出地表经沉淀处理后再进行利用或排放。4、废气处理排放（瓦斯利用）目前一般情况下可进行直接排放，而抽排的瓦斯可利用于民用或工业用。5、地面煤尘处理可采用洒水降尘、机械吸尘等处理。6、噪声处理加装消音装置进行处理。7、环境绿化植树造林，种植花草，美化环境，改换风貌。,谢谢！,
