连采连充工作面挡墙支架的研制

针对现用的连采连充工作面挡墙结构一致性差、经济性差、自动化程度低的问题,研制了一种新型可移动模块化挡墙支架。基于巷道布置与充填方案,确定挡墙支架的关键尺寸与机械结构,力学校验通过后试制样机,并开展地面模拟试验,新型挡墙性能表现优良。该挡墙方案自动化程度高,支护性能优,经济性更好,是更加可靠的连采连充挡墙方案,有广泛应用的潜力。

短壁充填工作面采空区顶板运移规律及充填体应力响应特征研究

为深入研究短壁充填工作面采空区顶板及矸石充填体之间的相互作用关系,以新元矿3211工作面实际开采条件为研究背景,运用理论分析、现场监测、数值模拟等手段对充填开采条件下采空区顶板的位移变化规律及矸石体力学承载特性进行系统研究,得出结论:采空区顶板下沉可分为:自由沉降阶段、约束沉降阶段、缓慢递增阶段、震荡趋稳阶段;随着工作面推进采空区充填矸石呈明显的应变硬化特性,最终矸石的压缩模量为67.6 MPa;充填体矸石的应力-应变曲线阶段特征明显,在应变值小于0.103的区间内,应力值基本维持在0.3 MPa,之后,应力值呈指数递增;沿工作面倾向范围内最终的位移变化曲线呈抛物线状,中心区最大、次中心区较小、边缘区最小。

短壁工作面胶结密实充填关键技术与应用

为进一步研究翟镇煤矿短壁胶结密实充填技术,以F7401E短壁胶结密实充填工作面为工程背景,对地面治浆中心进行升级改造,实现了地面制浆智能控制;对井下矸石破碎装置进行改进,矸石粒径控制在2cm;通过理论分析、现场实践对巷宽设计、巷采工艺等进行优化,结果表明,当支巷宽度为4.5m,煤柱巷宽度为5m,可有效规避应力集中;改进“自移式高效喷射机”和“全自动液压挡浆墙”等装备,充填效率提高30%。

井工煤矿技术变革研究与中煤集团具体实践

强调了新形势下我国井工煤矿技术变革的迫切性,在此基础上,进一步探讨了我国煤矿开采技术管理面临的问题与挑战。针对传统煤炭开采技术难以攻克的深部强矿压、高成本、高风险、低回收率和环境负效应等诸多难题,创新提出以“优化开采、绿色开采、智能开采”为核心的采矿技术变革思想,并提出无掘巷开采新方法以及无掘巷开采主动岩层控制新理论。建立了短充长采技术体系;介绍了自主研发的无掘巷开采成套装备;阐述了在初步形成井工煤矿开采技术管理新模式下建成的中煤能源集团(以下简称“中煤集团”)南梁煤矿井工无掘巷开采示范矿井的具体实践。基于井工煤矿开采技术管理新模式,对中煤集团孔庄煤矿的优化开采、南梁煤矿的井工无掘巷开采示范矿井建设和葫芦素煤矿的“短充长采”工程应用案例进行了介绍,这些技术成果在现场的成功应用,表明采矿技术变革有效提升了现代煤矿的社会经济效益,为构建我国煤炭新型现代科学开采体系提供了切实参考。

梁家煤矿似膏体连采连充技术及工程实践

为解决梁家煤矿三下压煤问题,以2112工作面开采为工程背景,提出了短壁连采连充似膏体充填开采方法,优选了一种以炉渣、粉煤灰为主的似膏体充填材料配比,构建了由充填材料地面制备、井上下输送系统及短壁工作面连采连充一体化的绿色循环开采系统,并进行了地表变形控制效果预计及实测。方案应用结果表明:当粉煤灰质量占比65%、炉渣26%、水泥熟料7%、早强剂1%、减水剂1%和水胶比0.5时,粉煤灰-炉渣似膏体充填材料料浆浓度为66.7%,充填体单轴抗压强度可达到9 MPa,满足工程要求;梁家煤矿采用短壁连采连充开采方法,实测地表最大沉陷200 mm,地表控制在Ⅰ级损坏范围内,实现了不迁村建下安全高效开采。该技术在梁家煤矿的成功运用丰富了充填技术体系,可为其他矿井提供工程技术借鉴。

双级摇臂单滚筒短壁采煤机采煤工艺分析

根据双级摇臂单滚筒短壁采煤机两级摇臂联动和小直径滚筒双向截煤的特点,提出了“单刀分层往返”的采煤工艺并确定了相应的作业流程。根据不同采高需求,制定了两级摇臂联动调姿策略。通过综合考虑进刀方式、滚筒旋向和二级摇臂位姿等多耦合因素,定性分析了回转机构所受外负载的影响规律。以回转机构所受外负载最小为优化目标,确定在不同工作面的最佳采煤工艺路线,为现场作业提供理论指导。

短壁连采连充式类型的采煤技术运用分析

基于我国西部十分脆弱的区域进行大量生产所形成的矸石减排和地表塌陷管理现状,率先提出了通过短壁巷式胶结充填采煤技术。在分析短壁巷式胶结充填采煤方式的基础上阐述了此技术工作面、布置情况、采冲的具体环节;研究了多种充填原材料的矿物组成、微观特点及不同比重环境中胶结充填材料的具体性能;说明了此种技术方式的构成还有设计理念,这其中涉及到料浆制备系统、管道输送系统、监测部分以及工作面的充填系统。通过相关研究可以证实:短壁连采连充式胶结充填采煤技术处于5 m的厚近水平煤层里的充填情况能够超过95%,顶板的最大下沉情况达到102 mm,地表的最大下沉量为8.9 mm,而且使用了24.5万t矸石,所具有的作用十分突出。

煤矿“短充长采”科学开采模式研究

随着我国煤炭持续高强度开发,开采条件逐渐恶化,传统开采方法带来一系列资源、安全与环境问题。基于"岩层低损伤","无煤柱开采"和"固废零排放"的思路,提出了以煤矿井下采区内就近分选矸石为主形成的固体废弃物充填带取代区段煤柱的"短充长采"科学开采构想及其技术原理。探索了"采-选-充-留"关键技术路径,统筹研究解决遗留煤柱的资源浪费、固废排放的环境污染、传统开采的技术瓶颈和深部开采的安全风险等问题。建立了"短充长采"固体废弃物充填带能量缓释理论和低损伤岩层控制理论。阐述了5项关键技术:"短充长采"系统设计方法,井下智能干法轻量模块化分选系统,自成巷前进高效采充技术与装备,沿充填带留巷技术与装备,"短充长采"系统集成控制技术。现场应用结果表明:"短充长采"科学开采模式在葫芦素煤矿和刘庄煤矿井下矸石直接充填能力分别达到200万t/a和100万t/a,利用有限的的固废资源集成解决了煤炭开采的资源、安全和环保问题,可以实现井下无煤柱、地面固废零排放。该模式创新了绿色开采新理论、新技术、新方法,构建了我国新型绿色开采的科学开采体系。

三山岛金矿井下无人开采区域中深孔落矿嗣后充填连续采矿工艺设计

为了建成国内首个井下无人采矿示范区,在三山岛金矿西山矿区选取-630 m中段至-645 m中段作为试验采场。通过工程地质调查,结合矿床地质、工程地质与岩石力学基础资料以及无人采矿设备的应用,提出采用下向中深孔落矿嗣后充填连续采矿法。该采场方法的各个开采中段与主斜坡道相通,设备可在各个中段之间按照开采计划进行调度;中段通过辅助斜坡道与各个分段相通,保证设备在生产中段内部的作业调度;各分段均布置采场联络巷与矿体连通,方便设备进入矿体进行凿岩、爆破、铲运等作业,有利于无人机械设备在各个地点通行作业。采矿过程涵盖了"掘—采—运—充—辅助"各工艺环节的连续无人作业过程,能够有效保障多类型无人开采装备安全、高效和连续化生产、运行,在保障矿山生产安全的同时,提高矿山生产能力,对我国未来矿业智能化发展具有推进作用。

EML340连续采煤机在旺格维利采煤法中的应用

依据EML340连续采煤机在乌兰木伦矿进行的工业试验情况,介绍了间断运输工艺系统旺格维利采煤工艺,通过现场运行观测结果,对工艺系统进行了分析。结果表明:EML340连续采煤机能够满足工艺要求,并给出了合适的正规循环,用此结果可以用来指导类似神东矿区地质条件的地区使用连续采煤机进行短壁开采。

我国连续采煤机短壁机械化开采技术发展40 a与展望

连续采煤机短壁机械化开采技术在提高煤炭资源采出率、促进我国煤炭工业高质量发展等方面发挥着重要作用。改革开放以来,我国连续采煤机短壁机械化开采技术实现了“由弱到强”的发展历程,依靠相关技术与装备科技的创新,支撑着煤炭资源采出率持续提升。首先从煤柱及不规则块段开采、“三下”压煤开采、露天边帮压煤回收、中小煤矿采煤机械化升级改造和延长矿井服务年限等方面,全面系统阐述了我国煤炭工业对短壁开采的技术需求,并系统回顾和总结了连续采煤机短壁机械化开采的工艺、理论及装备的发展历程。工艺方面,连续采煤机短壁采煤法从房柱式发展到旺格维利式,再到以块段式采煤为代表的现代房柱式采煤法,形成了具有中国特色的短壁机械化开采技术体系。从回采方式、通风方式和顶板管理等方面总结了3种工艺的特点,并指出块段式采煤是短壁开采的高级阶段。理论方面,从短壁开采的煤柱稳定性、地表沉陷控制、顶板控制等方面总结了短壁开采理论的研究进展。装备方面,研制了连续采煤机、锚杆钻车、梭车、连续运输系统、给料破碎机、履带行走式液压支架、铲车、柔性连续运输系统等系列化、成套化的短壁机械化开采装备,促进了煤矿短壁装备的国产化进程及其技术进步,形成了适应我国不同煤层赋存地质条件和开采条件、具备自主知识产权的短壁开采装备体系,最后,分析了连续采煤机短壁机械化开采技术发展过程中的问题,围绕煤矿智能化建设主题,提出了短壁开采技术的发展方向及建议。

短壁连采工艺在回收边角煤资源中的应用研究

为了提高资源回收率,提出将短壁连采工艺应用于解放边角煤呆滞煤量的生产实践中。通过采用理论分析、数值模拟和工程实测相结合的研究方法,结合某矿边角煤赋存地质条件,对短壁采场的矿压显现和顶板运动规律进行分析研究,得出采取适合的顶板控制措施实现对坚硬顶板的有效控制是短壁连采工艺实现安全回采的关键。

长城五矿连采连充自流充填工艺设计

以内蒙古长城五矿的实际生产情况,针对“三下”压煤开采问题,设计了连采连充自流充填工艺,并将其划分为“制浆”“输矸”两部分。制浆站可在计算机控制下实现全自动生产,并采用可视化技术对制浆系统运行状态进行监控。并在采区现场进行组装、调试与运行。最后对充填效果进行分析,证明了连采连充自流充填工艺在长城五矿充填开采作业中是完全可行的,实现了矿井绿色开采,可以有效解决长城五矿“三下”压煤问题。

短壁工作面综采放顶煤设备配套和采煤工艺

介绍了兖矿集团杨村煤矿利用短壁采煤机、短壁输送机和轻放支架,进行短壁综采放顶煤的设备配套和采煤工艺,可供科研、制造、选型和使用单位参考。

短壁连续化开采技术浅析

随着我国煤炭资源的大规模和高强度开采,适合长壁开采的煤炭资源正在逐渐减少,且长壁开采存在边角煤、残采煤、"三下"压煤及不规则块段煤的回收问题,遗留煤炭增多,而短壁连续化开采技术正好弥补此缺陷,可最大限度的回收煤炭资源,对煤炭行业的可持续发展有着极其重要意义。本文对短壁连续化开采技术进行了浅析,对短壁连续化开采参数进行说明;运用方案比较法确定开采工作面巷道布置;着重分析了开采工作面的连续采煤机、连续运输系统和履带行走式液压支架等配套设备及连续采煤机的主要配套设备;并对短壁连续化开采的工艺过程做了阐述。最后总结了短壁连续化开采技术的适用条件,存在的问题和继续优化短壁连续化开采技术的发展方向.

国产连续采煤机在乌兰木伦煤矿的应用

介绍了国产EML340型连续采煤机的技术特点及其在神东矿区乌兰木伦煤矿进行短壁开采试验的情况。试验结果表明,该机技术参数合理,性能可靠,适应性强;采用先进的后部配套设备和合理的开采工艺进行试生产后,该机在短壁机械化开采中取得良好的效果,满足安全高效生产的需求。

镇-旬铅锌矿集区多种复杂薄矿体开采实践

镇-旬铅锌矿集区位于西秦岭造山带东侧边缘地带,区域内以各种形态的薄矿体型铅锌矿床为主,某矿业公司在该区域拥有多处铅锌矿权,均为难采薄矿体。在长期不同类型的薄矿体开采实践中,总结出了多种各具特色的薄矿体地下采矿方法,具体为选用壁式机械化连续开采全面采矿法,实现了干沟铅锌矿波浪形缓倾斜薄矿体机械化开采;将削壁充填采矿法与上向水平分层充填采矿法优点,充分结合创造出了上向巷道式干式充填采矿法方案,解决了四神沟铅锌矿连续性差急倾斜薄矿体高效开采难题;灵活采用无底柱浅孔留矿法、有底柱浅孔留矿法、后退式挑顶浅孔留矿法三种方案,极大地提高了黄兔林铅锌矿厚度多变倾斜薄矿体矿石回收率。上述五种采矿方法丰富了我国薄矿体地下采矿方法类型,具有极强的参考价值。

近距煤层高效保水开采理论与方法

地下煤炭资源开采极易导致珍贵的浅表水资源流失,从而造成地表植被死亡和生态系统失衡。为保护维系西部矿区生态环境的浅表层水(河流湖泊水和第四系砂层潜水),尤其是为保护地下潜水(生态)水位,基于前期已取得的浅埋单一煤层保水开采理论成果和岩层控制工程经验,提出保(生态)水位和突水防治一体化的近距煤层水资源保护性采煤构想。以"高效保水采煤"为目标,针对近距煤层与极近距浅表水下开采条件,研究解决反复开采扰动区区域覆岩导水裂隙协同控制、极薄阻隔层低损伤控制,以及采掘面涌(突)水灾害监测预警等技术难题。提出长壁保水采煤方法、壁式连采连充保水采煤方法和采掘面突水红外监测辐射预警方法,实现近距煤层安全高效保水采煤,具体包括近距煤层岩层控制、采动覆岩导水裂隙带高度计算、隔水层变形计算和承载煤岩红外辐射响应等理论和特征,以及反复开采扰动区域导水裂隙控制、充填体主动接顶和"采-支-运"快速作业等技术。最终确定了保水开采薄弱区,形成基于水资源保护的浅埋近距煤层工作面优化布置、采煤方法配置与水资源运移监测的高效采煤理论与方法体系。研究成果已在陕北与华北等矿区进行了保水采煤实践,为实现我国煤炭资源的绿色化开采提供支撑。

连续采煤机在边角煤开采中的应用研究

针对复杂条件边角煤资源损失大、回收困难的问题,以山西镇城底矿地质条件为基础,对边角煤开采技术进行了应用研究,提出采用短壁连续采煤机开采技术开采边角煤区段,对巷道布置方案、掘进与回采工艺以及巷道支护方案进行了设计,并在现场进行了应用。在采用短壁连续采煤机开采技术后,边角煤煤炭资源得到了有效的回收,矿井经济效益显著提升。

神东矿区短壁机械化开采工艺研究

针对神东榆家梁煤矿42216回采工作面,从巷道布置、设备配套、巷道掘进、巷道支护、煤柱设计、回采工艺、顶板管理、通风系统等方面,对短壁机械化开采工艺进行研究回采率发现:使用短壁机械化开采工艺能够大大提高回采率和人员工效。