建筑物下综合机械化充填采煤技术

主要阐述冀中能源股份有限公司邢台矿针对大量"三下"压煤问题,煤矸石粉煤灰排放、环境损害及土地资源问题,率先成功研发建筑物下综合机械化充填采煤技术,即在充填液压支架后顶梁的掩护下,利用矸石粉煤灰实现了采空区的充分充填,从而有效抑制覆岩下沉破裂和地表变形量,解放大量呆滞煤炭资源。成功设计了充填综采的新方法、新工艺,实现了采煤与充填并举,开创了建筑物下综合机械化充填采煤技术的新途径,经济和社会效益非常显著。     

三下开采技术在软岩矿区的创新与应用

龙矿集团梁家煤矿1992年建成投产,服务年限88年。近年来由于城市及公路、铁路建设步伐加快等,造成矿井煤炭资源压覆比较严重,出现未老先衰的现象。通过与科研单位密切配合,并利用现场有利条件获得"三下"开采有关的重要基础数据,创新性的开展综合建下开采措施,极大地提高矿井煤炭资源采出率,解放建下压煤资源。     

峰峰集团提高煤炭资源回采率的方法与途径

峰峰集团有限责任公司(峰峰集团)为了进一步提高煤炭资源回采率,延长矿井服务寿命,通过加强技术管理,采用沿空留巷、充填开采等多种先进采煤工艺,优化设计方案,解放"三下"(建筑物下、水体下、铁路下)压覆资源,回收边角残煤,最大限度地减少采区内的煤柱损失,从而有效提高了煤炭资源回采率和经济效益,使矿井服务年限明显延长。     

我国采煤沉陷及其控制研究现状与展望

深部开采已经是我国煤炭资源开采目前或将要面临的问题之一。同时,“三下”压煤的亟待开采和与环境相协调的煤炭开采技术的研究,也是煤炭行业可持续发展和保护地表环境必须的研究课题。通过论述分析采煤沉陷现状、控制采动覆岩方法、采煤沉陷相关理论研究,可以得出,我国采煤沉陷分布广泛、涉及面广、影响严重,采动覆岩控制的方法和理论,仍然存在与矿业发展不协调或有待改善的地方。“三下”压煤的全煤层开采研究、覆岩移动规律细化数值模拟、充填开采工艺设计及地表移动预计程序的更新或开发等方面,将是现阶段开采沉陷学科深入研究的重点。最后展望了符合绿色开采理念的采煤方法或煤炭技术途径。     

麻家梁矿区岩移规律与高压供电铁塔综合保护技术研究

麻家梁矿区分布供电高压线路共11趟，高压供电铁塔共263个，压覆煤炭资源约3亿t。为了解放高压供电铁塔下的煤炭资源，麻家梁矿区建立了地表移动观测网，确定了岩层移动的地表预计参数。据此揭示了麻家梁矿区厚松散层条件下综放开采覆岩破坏的规律，为厚松散层工作面高压供电铁塔下采煤的影响评价提供重要依据，进而对高压供电铁塔下采煤制定综合保护措施。     

公路下压煤充填开采技术实践

近年来,我国煤炭资源开采强度不断加大,公路压煤资源量越来越多,如何确保在公路正常运行情况下,采出压煤资源成为一个亟待解决的问题。地下开采对公路的影响主要分为垂直移动变形和水平移动变形,结合公格营子煤矿充填开采公路下压煤的实例,经过相关数据的分析和对比,表明采用充填开采对矿区公路影响轻微,能达到采煤、安全和绿色的目的。     

高速公路压覆矿体协同开采设计

协调好资源节约与综合利用、安全之间的矛盾,是实现高速公路压覆矿体协同开采的重要途径。以湖南某大型铅锌矿为例,分析了矿山开采沉陷的影响因素,根据确定的开采移动角和安全保护带宽度等,圈定了高速公路压覆矿体范围,并开展高速公路压覆矿体协同开采设计。结果表明:在采用机械化上向水平分层充填采矿法和自下而上开采顺序的前提下,根据"三带"基础理论确定最高回采标高,留设合理安全隔离矿柱,既能保证井下开采的安全,又大大减少了压覆资源量,推动了企业可持续发展。     

条采煤柱回收数值模拟研究

"三下"煤炭资源普遍采用条带开采,但条带开采结束后,有近60%的煤炭以煤柱的方式被永久遗留在井下,如何能够安全高效地实现压煤的回收,成为压煤所占比例较大的矿区当务之急,条带开采结合充填被普遍用于回收压煤的有效方法。文章以某矿条采煤柱工作面为背景,运用UDEC软件进行模拟研究,验证条采煤柱的稳定性,为解放"三下"压煤起到理论补充。     

边帮采煤技术在安太堡露天矿应用的可行性分析

结合安太堡露天矿可采煤层赋存条件,选用EML边帮采煤机,利用三维地质软件计算边帮煤压覆资源储量,理论计算确定了边帮采煤支撑煤柱宽度,将边帮采煤技术应用到安太堡露天矿进行可行性分析.结果表明:压覆资源储量满足边帮采煤机成套设备年生产能力要求;利用EML边帮采煤机成套设备,可实现采硐内无人作业,安全高效回收边帮压覆煤炭资源...     

风力发电机组下采煤相关问题研究

随着风力发电的大范围推广应用,在内蒙等西部地区出现了风力发电场与煤矿区重叠,压覆了大量煤炭资源,风力发电机组下采煤相关问题随之被提出。文中首先分析了对风力发电机组敏感的变形指标,利用有限元模型模拟的方法,得出了塔架基础所能承受的极限变形值。最后提出了风力发电机组下采煤可行的开采和技术措施。所获得的结论可给解决类似的问题提供借鉴和参考。     

大同矿区煤炭综合利用发展方向探讨

增大产能、节能减排、合理利用煤炭资源是当前煤炭开采和利用中存在的主要问题.针对以上问题,提出了合理的应对措施;并以大同矿区为例,分析了其煤炭综合利用的现状和发展方向,指出大同矿区应根据自身的资源特点,加大煤炭入选比例,着重发展水煤装、活性炭技术,并深化煤矸石、粉煤灰和煤泥的综合利用.     

基于水土资源损毁的长河流域煤炭开采模式模拟

为研究不同煤炭开采模式下水土资源损毁程度,基于系统动力学原理构建了煤炭-水土资源经济系统的系统动力学模型,模型经过多次的运行完善,最后通过了检验,利用模型分析了不同情境下水土资源损毁系统的发展特征。通过对模型运行分析得出,影响煤炭开采量、耕地面积和水资源量的因素中敏感性最高的3个影响因子是采出率、废水治理率和复垦率。在将煤炭开采量控制在600万t以下,耕地面积和总供水保有量分别控制在31.25 km~2和1 872万t以上的前提下,对这3个主要影响因子进行了设置,模拟运行得出了长河流域煤矿区未来2017—2030年3种不同煤炭开采模式下水土资源的损毁状况,在不同煤炭开采规模情景下水土资源发展状况差别明显,经济优化型模式下,国民经济增长速度明显增加,但是耕地面积出现了小幅度减小,而且总供水量减少较快,容易给当地人民带来水资源不足的威胁,该方式不符合经济发展的长远利益;资源优化型,该模式下年国民生产总值增速明显减小,耕地面积和总供水量快速增加,资源型发展模式能够维护资源的健康稳步发展,但是不利于经济的发展;SD-MOP整合优化模型,该模式下适当控制煤炭开采规模,国民产值在较大程度稳步提升的前提下,也能保证水土资源的稳步增加,既考虑了经济效益又重视了自然资源,其优化方案是朝着煤炭资源、水土资源合理利用,经济-生态双优化的改造过程,是在提高研究区煤炭资源、水和土地资源的利用效率的过程,有助于优化长河流域煤炭、水和土地资源的数量结构、层次结构与效益结构。经过对这3种方案不断的运行检验得出:整合优化型煤炭开采模式为最优开采模式。     

新发煤矿采动影响下高速公路桥梁变形规律及评价

为了研究高速公路桥梁受煤矿采动的影响,基于新发煤矿开采情况及其与鸡虎高速公路鸡西段1号桥的相对位置关系,从横向剖面、纵向剖面2方面分析了该矿工作面不同推进距离对1号桥的影响过程,得出了采动影响下高速公路桥变形规律,对1号桥进行了采动影响评价。研究结果表明,位于动态下沉盆地受拉区的地基土、桥墩、桥柱、桥梁的水平移动量依次减小,该桥采动影响沉降值超过了允许沉降值;并从井下开采、地面防护2方面提出了保护高速公路桥的措施,以期在煤炭资源开采的同时达到高速公路桥梁受采动影响较小的目的。     

综放工作面过运煤公路下开采技术

为了解决公路下安全高效开采技术问题,将工程实践、岩移观测、数值计算、理论分析相结合,对黄土沟壑区开采沉陷特征及公路下开采技术进行了研究。结果表明:由于煤层埋藏浅,第四系冲积层厚度大强度低,覆岩破坏剧烈,导水裂缝带直达地表,综放回采初期在上下顺槽内侧和切眼外侧出现台阶裂缝,裂缝走向与回采边界平行,落差较小;煤层开采达到或超过充分采动后在回采边界岩体沿煤壁整体切落,地表出现大的台阶裂缝;地表台阶裂缝的出现受地形影响比较明显,边坡土体在重力作用和开采沉陷影响下,地表裂缝更加发育;路基下部的厚黄土层可吸收部分开采沉陷变形,对减轻公路破坏发挥了一定作用;可按台阶裂缝角划定公路保护煤柱,煤柱内不放煤,地表及时采取措施可实现公路的安全运行。研究成果为相似地质条件公路下煤矿开采提供了技术参考。     

我国现代化露天采煤技术的资源合理开发方向

在分析了我国煤炭资源分布特征,有效供给能力,开发利用现状基础上,提出了在有条件的地区大力发展露天开采,降低煤炭资源耗竭速度,提高采出率,使煤炭资源发挥其最大潜能,实现煤炭资源有序合理开发.同时,从世界露天开采技术发展的特点及动向和我国可供露天开采的煤炭资源入手,预测了我国露天采煤发展前景,阐明了我国露天采煤科技发展战略是明确露天开采优先发展的原则,分析条件择优开发;重视科学研究,组织科技攻关;实施优势资源集约化开发,发展连续的、简化的开采工艺.     

新疆煤基固体废弃物处置与资源化利用研究

新疆煤炭资源储量丰富,是我国重要的煤炭生产接续区和战略性储备区,开发利用过程中产生的煤基固废合理处置与资源化问题是制约矿区环境保护的难题之一。总结分析了新疆煤基固废的理化特征和分类形式及其产生的地质背景。分析表明:吐哈、准噶尔、伊犁、库拜4大煤田产生的煤基固废的理化特征存在明显地区差异,以低阶烟煤为主的低变质煤田区域的煤矸石多以砂岩、黏土岩、钙质岩为主;通过对典型煤基固废的综合评价,提出了新疆煤基固废梯级资源化利用的产业链布局模式;提出了以煤基固废的就地充填为基础,协同发展保水开采、净水开采、储能开采等煤基固废利用的新方法,探讨了煤基固废-电-化、煤基固废-电-建等高附加值开发利用产业布局模式,详细阐述了煤基固废在发电利用、建材利用、化工产品制备、充填处置及工程填料等方面综合资源化利用方法的原理和技术路线,提出了以合理处置矸石和水资源保护为目标的煤炭资源高效集约化开采技术。研究成果对新疆地区优化煤炭产业布局、煤基固废梯级资源化利用及矿区生态环境保护具有重要的指导意义。     

面向园区的煤矿矿井水利用产业链模式研究

矿井水是宝贵的非常规水资源。为了解决矿区及园区水资源短缺问题,提高矿井水的资源化利用效率,从“节约资源、市场运作、政策引导、社会共享”的总体要求出发,提出面向园区的煤矿矿井水利用产业链的内涵、特征、模式和政策建议,对矿井水资源丰富的矿区、开拓利用渠道、走向市场化和产业化、推进生态文明建设具有重要意义。     

我国煤炭工业科技创新进展及“十四五”发展方向

煤炭是我国的基础能源和工业原料,长期以来为经济社会发展和国家能源安全稳定供应提供了有力保障。作为煤炭工业健康有序发展的核心动力,“十三五”以来,我国煤炭行业自主创新能力得到了大幅提升,实现了从跟踪、模仿到部分领域并跑、领跑的转变,取得了突出的成就。系统总结了“十三五”以来我国煤炭科技取得的主要成果,梳理了煤炭地质勘探、矿井建设、煤及共伴生资源开采、矿井灾害防治、煤机装备与智能化、洁净煤技术、节能环保与职业健康等7个领域所取得的理论、技术及工程应用方面的进展。分析了当前煤炭科技发展面临的共性问题,指出煤炭科技创新支撑我国煤炭工业高质量发展的能力依然不足。提出了煤炭科技自立自强、完善现代化煤炭开发利用理论与技术体系的“十四五”煤炭科技发展目标。围绕煤炭安全绿色智能开采和清洁高效低碳利用,明确了“31110”科技创新主要任务,包括煤炭绿色智能开采、煤矿重大灾害防控、煤炭清洁高效转化三大煤炭基础理论研究,煤炭资源勘查与地质保障、大型现代化矿井建设、煤炭与共伴生资源协调开采、煤矿灾害防治、煤矿智能化与机器人、煤炭清洁高效加工、煤炭高效转化利用、煤矿职业危害防治、煤矿应急救援、资源综合利用与生态保护十大重点领域核心技术攻关,煤矿井巷全断面快速掘进、复杂地质条件煤层智能综采、智能化煤矿建设、智能精细高效洗选、煤炭分质利用技术、煤炭液化及高端化工品制备、废弃矿井地下空间资源综合利用、矿区大宗固废资源利用、大型矿区生态修复、煤炭产品质量精准调控10项重大技术创新示范,复杂地质构造槽波地震探测、导井竖井掘进机凿井、掘支运一体化全断面岩巷掘进、煤矿井下水力压裂增透、干法矿物高效分离、采煤沉陷区土地复垦与农业生态再塑、智能无人综采工作面等百项先进适用技术推广应用,为“十四五”时期煤炭科技的发展方向提供了指导意见。     

“水量平衡分析”的露天煤矿水资源综合利用途径

为有效解决我国北方矿区煤-水资源逆向分布和矿井水回用率低等问题，以神华某露天煤矿为例，基于“水量平衡分析”的方法，提出了水资源综合利用途径。通过分析矿区水资源利用现状与存在的问题，重点探讨矿坑污水处理厂水量变化规律，重构矿区水量平衡图，最终确定矿区水资源综合利用途径。结果表明：1）近三年矿坑涌水量、污水厂处理水量和回用水量均逐年降低，水资源利用率低；2）基于矿区污水处理厂处理水量变化分析，发现该矿区2016年到2018年的矿坑污水量主要受季节的影响较大；3）该矿区水资源在不同季节的回用方向和回用量也不同；4）综合考虑了时间和空间因素，确定了水资源综合利用技术，结合矿区实际用水需求，重构了水量平衡图，将采暖季与非采暖季的矿坑水资源利用率提高到89.9%与70.1%，促进了矿区的可持续发展，最终可实现煤-水资源的和谐共生。     

高等级公路下保护煤柱设计

针对高等级公路压煤严重,煤炭资源回收率低的问题,结合高等级公路自身的特点及路基沉降要求,分析开采对高等级公路的影响,探讨路基允许移动与变形范围。结合现场实际条件,以某矿区一高等级公路为例,通过充分的理论计算,对高等级公路保护煤柱进行合理留设,达到尽可能多的回收煤炭资源,又对该高等级公路影响控制在保护等级以内的目的,取得了良好的社会经济效益。