我国大倾角煤层开采技术变革与展望
伍永平1
郎丁1
贠东风1
解盘石1
王红伟1
高喜才1
罗生虎2
曾佑富1
吕文玉1
张艳丽1
胡博胜1
皇甫靖宇1
周邦远3
黄国春4
王丽5
李俊明6
刘斌7
1.西安科技大学 能源学院, 陕西 西安 710054;教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室, 陕西 西安 7100542.西安科技大学 能源学院, 陕西 西安 710054;西安科技大学 理学院, 陕西西安 7100543.四川省华蓥山煤业股份有限公司 绿水洞煤矿, 四川 华蓥 6386004.新疆焦煤(集团)有限责任公司, 新疆 乌鲁木齐 8300255.四川华蓥山广能集团 嘉华机械有限责任公司, 四川 广安 6386006.甘肃靖煤能源有限公司 王家山煤矿分公司 甘肃 白银 7309007.甘肃华亭煤电股份有限公司 东峡煤矿, 甘肃 华亭 744100
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25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.煤层倾角导致采场围岩运动破坏呈现非对称性显现特征,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.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 3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.20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
分类号：TD853(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(51634007)国家自然科学基金(52274137)陕西省杰出青年科学基金资助项目(2023-JC-JQ-42)
论文发表日期：2024-01-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：27( 25-51 )
英文信息