煤矿开采方法复习题

第1篇：煤矿开采方法复习题

煤矿开采技术方法的发展趋势研究

【摘　要】采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题和中心。采煤工艺的发展将带动煤矿开采各环节的变革，现代采煤工艺正在向高产、高效、高安全性和高可靠性方向发展，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合。本文分析了当前煤矿开采中开采技术的重要性，探讨矿井开采的关键技术问题以及对矿井开采技术的发展方向进行了展望。

【关键词】煤矿;开采技术;应用

0.前言

煤矿开采方法及技术对煤矿的安全生产、采煤设备能力的发挥、生产成本、经济效益具有十分重要的作用。一个煤矿的生产经营状况，除了自然地质条件和管理水平外，主要取决于开采方法的先进性和适应性。我国从炮采—普通机械化采煤—高档普采—综合机械化采煤—综采放顶煤—强力综采技术的发展，使采煤工作面的年单产由几万吨、几十万吨、几百万吨到上千万吨。事实充分证明了煤矿开采技术的发展对煤矿产量、经济效益的重要作用。同时，煤矿开采是一个传统的工业，高新技术的含量较低，如何适应科学技术的发展，在竞争中求生存与发展，煤矿的开采技术正是其核心问题。因此，从战略上确定好开采技术的创新方向，从战术上搞好开采技术创新，对煤炭工业的持续健康发展具有重要意义。

1.开采技术发展的方向

在当今科技经济发展的新形势下，煤炭开采技术的研究必须面向国内国外两个市场、面向经济建设主战场，立足于煤炭开采技术的前沿，立足于中国煤炭发展战略所必要的技术储备，立足于煤炭工业中长期发展战略所必须的关键技术的攻关，立足于煤炭工业工程实际问题的解决，重点从事中长期研究开发和技术储备，跟踪产业科技前沿，开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核新技术。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题和中心。采煤工艺的发展将带动煤矿开采各环节的变革，现代采煤工艺正在向高产、高效、高安全性和高可靠性方向发展，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合。研制和使用强力、高效、可靠、耐用及智能化的采煤设备及监控系统，改进和完善采煤工艺在发展现代采煤工艺的同时，继续发展，改进多层次、多样化的采煤工艺，通过科学总结实践经验，建立我国系统的采煤工艺理论。

(1)开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。

(2)开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下技术难题。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快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。

(3)缓倾斜薄煤层长壁开采。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;究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。

2.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;需要攻关研究的是：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。

3.“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的开采系统和优化参数，发展沉降控制理论和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统;研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术;研究近水体开采的开采设计、工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤矿城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。

4.优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术

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专家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。重点研究高产高效矿井开拓部署与巷道布置系统的优化，简化巷道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸率;研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术。

5.采场围岩控制技术

5.1进一步完善采场围岩控制理论

以科学合理、优化高效的岩层控制技术来保证开采活动的安全、高效、低成本为目标，深入总结我国几十年的矿山压力研究成果，以理论分析(解析法)、现代数学力学和实测法相结合运用先进的计算机技术，深入研究各种煤层地质及开采条件，不断完善采场围岩控制技术。

5.2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，由于应用高压注水、深孔预裂爆破处理坚硬顶板和应用化学加固技术存在工艺复杂、成本高的问题，因而需进一步研究开发新技术、新工艺、新材料来解决这些问题。

5.3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，提出放煤优化准则和提高顶煤回收率的途径。

5.4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，应进一步在坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、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.煤炭地下气化技术

煤炭地下气化技术是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热化学作用而产生可燃气体的过程。煤炭地下气化技术属于一种特殊的采煤方法，它属国际首创。煤炭地下气化技术具有投资少、工期短、见效快、用人少、效率高、成本低、效益好等优点，尤其适合我国煤矿地质条件复杂、劣质煤比例高“、三下”压煤严重的具体国情，具有广阔的推广应用前景。应继续研究完善“长通道、大断面、两阶段”和“矿井式气化”两种典型煤炭地下气化工艺，进行较大规模的地下气化试验研究，摸索实现“两个控制、三個稳定”的技术途径，并实现连续、稳定生产探索应用的途径。

7.结论

应用现代科学理论新方法与高新技术，研究解决采矿问题，探求采矿规律;采矿科学与其它科学的相互结合，丰富和扩展了煤矿开采技术，是当今煤矿开采技术的发展方向。

【参考文献】

[1]魏学贵.现代采煤工艺探析[J].中国集体经济(下半月)，2007(05).

[2]高家礼.浅析小煤矿采煤方法[J].价值工程，2011(08).

[3]付崇禹,高海涛.生产矿井采煤方法选择及影响因素分析[J].知识经济，2008(01).

[4]郑炎荣.关于采煤方法的选择及应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2011(05).

[5]王相怀.井下采煤生产技术及采煤方法的选择[J].中国高新技术企业，2011(04).

[6]纪登克.煤矿开采新技术分析[J].China’s Foreign Trade.2011(08).

[7]朱毅.标本兼治 实现小煤矿安全状况不断好转[J].中国煤炭工业，2008(07).

[8]戴培森.我国煤矿开采技术发展方向的探讨[J].华商.2007(17).

[9]周祖发,万峰.对我局采煤方法发展方向的探讨[J].内蒙古煤炭经济，1993(03).

作者：王落洪

第2篇：煤矿深部开采综合地质勘探方法研究

【摘要】深部开采对煤田地质勘探工作提出了新的要求，本文主要介绍煤炭资源的开发过程中所采用的几种地质勘探方法，采用综合的地质勘探方式可以有效的探查煤矿矿区的地质情况，为煤炭的后续开发提供依据。

【关键词】煤矿;地质勘探;深部开采

目前，煤矿深部开采中的地质勘探技术是以地球物理方法为先导，其工作模式可分为三个层面：(1)井田范围主要可采煤层开采地质条件评价;(2)采区地质条件勘查;(3)综采工作面地质条件超前探测。

而从现今的发展方向来看，煤矿深部开采地质勘探技术的发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据，查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统，把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型，实现地质资料的信息化、数字化和可视化，为开采地质条件的快速评价、生产地质工作的动态管理、突发性地质灾害应变对策的制定提供技术支撑。

1.传统水文地质勘探

1.1方法

受岩溶承压水威胁的矿井，底板突水是各类因素综合作用的结果，突水机理主要包括：(1)岩溶裂隙水网络的发育情况，是发生底板突水的物质基础;(2)隔水层的厚度及岩性特征，是突水的制约因素;(3)采矿活动造成底板的破坏，是底板突水的诱导因素;(4)断裂构造及原生构造裂隙的发育程度，是导致底板突水的关键因素;(5)水压与矿压的偶合作用也是导致底板突水的重要因素。因此，水文地质条件的探查范围包括了岩溶裂隙水网络发育规律、隔水层的厚度及岩性变化、断裂构造及底板裂隙的发育规律及发育程度、含水层水位变化规律等。

1.2传统方法的局限性

而任何一种单一的勘探方法，只能大致探明某一种突水因素，如：采用传统的地面钻探、抽水及注水试验，只能探明某一点的岩溶发育及富水情况，对于整个开采范围的富水规律难以有效的探明。另外，矿井突水是一个十分复杂的问题，不可能用一个统一的规律进行描述，也就是说，随着空间的变化，水文地质条件发生变化，各类突水因素在突水过程中的作用相互交替变化，如：断层导水型突水，构造的突水机理起到了主导作用，而底板破坏型突水，采矿动压是突水的关键因素。因此，要防止底板突水，就必须对各类突水因素进行全面探查，有针对性的实施综合治理，才能有效的防止水害事故的发生。对水文地质条件的探查，采用单一的探查方法显然是不够的。

2.采用综合方式进行地质勘探

2.1采区地面地震勘探

采区设计前，通过采用地面地震勘探手段，查明采区构造形态和断层发育规律，查明煤层赋存状况及底板起伏形态，对影响开采的含水层富水性进行评价，并提出水害防治措施，为采区设计提供可靠的地质资料。

同时本阶段的主要工作也是进一步查明采区范围内的小构造，包括落差5m左右的断层、陷落柱和采空区的空间分布形态，根据采区衔接的要求，应提前布置实施。现已成熟的探测技术包括三维地震勘探、瞬变电磁法、矿井直流电法和钻探。地面物探方法较矿井物探方法施工简单，探测效率也高，但受到地表条件的限制。因此，在地表条件允许的前提下，三维高分辨率地震勘探技术是首选方法。

2.2微动测深勘查

微动是一种在时间域和空间域都极不规则的震动现象。根据波动理论，微动记录既包含有体波也包含有面波。由于在大多数情况下，微动的震源是在地表面或海底面，在微动中的面波成分相对于体波成分来说占绝对优势，微动测深勘查方法就是利用这一占绝对优势的面波来反演地下地质结构的方法。同时，依据观测形式的不同微动测深探查主要分为一下几种形式：(1)单点勘查。单点勘查方式观测台阵，一般由两个不同半径的同心圆(内接正三角形)组成，在圆心和圆周上内接正三角形顶点处各设置一套微动观测仪。这种观测方式勘查深度与台阵的大小成正比。根据勘查深度的要求，可采用由3个或3个以上不同半径的同心圆组成观测台阵;(2)测线勘查。在煤田勘查这种大面积勘探中，单点勘查已经不能满足生产要求。可采用测线(剖面)观测系统，获得S波速度剖面成果图。在测区内按一定间距布置这样的测线，可实现二维微动测深勘探，并反演测区三维S波速度结构，结合钻孔及其它地质资料，可进一步解释速度异常区域的地质意义;(3)平面探查。在矿区或者要求更精细的勘探，在仪器数量足够多的情况下可采用平面观测，并反演测区三维S波速度体，从而圈出速度异常体或者面。

2.3井下钻探及综合物探

在放水试验对主要含水层的富水性达到宏观控制(矿井、采区)的基础上，对富水区的每一工作面，针对不同的条件，采用各种物探手段，探明局部導水构造、隔水层变薄带及局部富水带，再用少量的钻探手段进一步验证，有针对性的重点布置注浆改造、疏水降压等治水工程。

(1)井下直流电法透视：从大的范畴来说，井下直流电法透视仍属于矿井直流电法。其目的是探测采煤工作面内部的导水构造、底板含水层的集中富水带。许多矿区的研究和试验证明，井下直流电法透视是探测水文地质异常区最为有效的物探方法之一。(2)TEM探测：瞬变电磁法(简称TEM)，它是利用大功率的发射装置向铺设在地面的矩形线圈(或称发射框)发送双极性大电流，在电流开启和关断时，由于电磁感应作用产生电压脉冲，电压脉冲的衰减产生感应磁场(即一次磁场)。一次磁场随着时间的推移，在地下介质中产生涡流。地下涡流的变化又生产二次磁场，由于不同地质体其电性特征存在差异，其二次场的衰减亦存在差异。因此，通过研究二次场的衰减规律，可达到推测、分析地下地质异常体的目的。TEM探测可以探测不同高程的相对富水区，以便有针对性的采取防治水措施。(3)弹性波CT：即地震层析成相技术，可以推测主要构造的发育情况，但由于该项技术起步比较晚，还有待于进一步完善提高。(4)瑞利波：利用瑞利波探测技术可以对掘进巷道前方的地质异常体，特别是断裂构造进行超前探查，预防突遇断层出水。该项技术对于探测前方构造效果较好。

另外，通过坑透、槽波、脉冲干扰试验等手段，也可以探测地质及水文地质异常区。综上所述，对于受底板岩溶水害威胁的矿区，对水文地质条件的探查，应以各种规模的放水试验为主要探查手段，以此为基础，采用多种物探及钻探手段，对局部的水文地质异常区进一步查明，达到相互补充、相互验证，充分体现多种勘探方法的综合效应，可取得十分显著的技术效果。

3.结论

煤矿开采地质勘探技术的发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据，查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统，把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型，实现地质资料的信息化、数字化和可视化，为开采地质条件的快速评价、生产地质工作的动态管理、突发性地质灾害应变对策的制定提供技术支撑。

【参考文献】

[1]田茂虎，马培智.埠村煤矿下组煤综合水文地质勘探方法[J].矿业安全与环保，2006，33(2)：59-60，63.

[2]赵艳斌.综合地质勘探方法在煤矿生产中的应用[J].煤矿现代化，2008，4：49-50.

[3]卜昌森，张希诚.综合水文地质勘探在煤矿岩溶水害防治中的应用[J].煤炭科学技术，2001，29(3)：32-34.

[4]吴钦宝，陈同俊，陈凤云.中国东部煤矿深部开采中的地质勘探技术[J].地球物理学进展，2005，20(2)：370-373.

[5]王家兵.深层岩溶供水水文地质勘探方法的探讨[J].煤田地址与勘探，1994，22(3)：32-35.

作者：胡俊峰

第3篇：煤矿采矿的新技术与开采方法分析

摘要：对煤炭开采而言，新技术的应用，对其开采效率的高低以及开采出的成品煤的质量优劣，具有重要影响。较新且优的煤炭开采技术不仅对生产方，也对使用方都具有极为重要的经济意义。针对此背景，本文对煤炭的开采技术进行了分析与阐述，以供读者参考。

关键词：煤矿开采;新技术;经济价值

煤炭作为第二次能源革命的主要来源，其在工业生产及生活中所占有的地位极为重要，在新形式下，将新技术应用于煤炭技术，使其焕发出新的生机。在现金煤炭开采过程而言，开采技术的安全性及开采过程质量的把控极为重要，为使煤炭开采企业的经济效益和社会生产的过程都能得以保证，将新技术应用于煤炭采矿过程，是一项必不可少的技术更新过程。

1煤矿采矿的新型技术分析

1.1 超厚煤层采煤技术

煤炭的开采随着时间的推移，其可开采的深度越深，故而针对超厚煤层的开采，需要新的技术创新。传统煤炭开采技术在涉及到较厚的煤层时，主要采用逐层开采的方式，采用该方式时，需要较多的人力成本，同时也面临着开采效率低的问题，而新的超厚曾开采技术，如：大采高综放技术，该技术可以将超厚煤层的效率大幅度提升，虽该技术存在着前期机器采购投入成本较大的问题，而其也会较为显著的降低人力成本，因而也得到了厂家的青睐。

1.2 全自动刨煤机采矿技术

传统的煤炭开采技术自动化程度较低，煤炭开采效率也较为低下哎，新兴的全自动采煤机器能够将系统原有的开采系统、冷却及排水系统以及通风和输送系统进行集成，使得采煤机的集约化大大增强，系统采用自动化进行控制，极大的减少了人力操作成本，也可较好的保证开采的煤炭的质量达到较优的水准。

1.3 小阶段爆破落煤技术

在煤炭开采过程中，对煤矿岩层及矿山进行一定的爆破是极为必要的作业程序，在对厚煤层的开采过程中，爆破技术可使用小阶段爆破落煤技术，该技术可使煤层的不同层之间分层爆破，通过此技术也可对煤层中的物质及现场对爆破具有影响力的其他因素加以确定。除此之外，采用小阶段爆破落煤技术可避免一次性大范围的爆破作业，进而可避免出现大的安全事故，且该技术可使得煤矿的爆破效率得以提升，因而该新技术也应用较广。

1.4 煤矿绿色开采技术

煤炭开采过程中，会出现各种化学物质及其他地质问题，对环境的危害及影响较大，针对此问题，本文提出了以下方式。(1)地下煤气化技术，将煤炭于地下进行气化然后抽送于地面使用。(2)地下脉石充填技术，将已开采地区的空缺采用废石进行填充。

1.5 膏体充填技术

煤炭开采的过程，会造成地面的塌陷等危害，故而需采用一定的技术手段对其进行处理，膏体填充手段的应用是较新的一种技术。膏体填充技术主要是将质量较劣的煤炭等做成一种膏体状流体，然后将该膏体采用管道输送到煤炭开采层面，对其进行填充，可减少地面塌陷的危害，可实现绿色发展的目的。

1.6 小煤矿改造和机械化开采技术

煤炭在开采过程中，因其工作环境及作业实际工况的原因，使得其极易发生大的安全事故，且一旦发生，后果极为严重，而我国因历史发展原因，存在着相当数量的中小微煤炭开采企业及矿场，这些企业普遍存在着一定的管理问题，其技术手段相对于大型企业而言也较为落后，为使煤炭开采的安全可控，技术可更新，应关停一些手续不全的煤炭企业，加强管理，将安全事故尽可能降低，也将新兴的机械技术应用于煤炭开采过程中，保证其开采质量。

1.7 采场围岩控制技术

在对煤矿进行开采的过程中，对矿场的围岩进行一定的控制可大幅提升其开采效率，也是我国煤矿开采技术的重中之重，采用新技术来使得煤层的围岩得以控制也是提升其开采技术的一项极为必要的技术创新。

2煤矿采矿项目的开采方法

2.1 煤矿井下开采

煤炭在开采过程中，针对多层煤的开采，应按从上而下的顺序进行开采，先对顶煤进行开采，然后可开采下面煤层的煤炭。针对倾角较大的煤层开采时，应使用水平开采法进行开采。

2.2 露天采煤

煤炭在开采过程中，需要对开采地的地址进行较为详备的探查，尤其是对露天煤矿而言。露天煤矿在开采时，先使用大型机械设备将矿层表面的岩层开挖，然后对煤炭进行开采，并将挖好的煤炭进行指定堆放。将待开采的煤层进行分层划分，可较大程度的提升开采效率，也可保证开采过程安全进行。

2.3 急倾斜煤层开采方法

在煤炭开采时，遇到倾斜度较大的急倾斜煤层，应根据开采企业的设备可适用性、一定的便利性以及开采人员的合理配置来决定。同时，在开采时，也要考虑到企业的自身能力和待开采矿区的技术特点和实际工况条件来进行科学决策，从而来保证煤炭开采的安全进行。在针对矿井开采过程中的问题，应大力建好煤矿巷道，采用一定的手段使其抗风险性提升，也加大其可通风能力，将危险因素扼杀在萌芽状态，使得煤炭开采过程更加科学合理，也更安全。

3煤矿绿色开采技术及其应用

3.1 保水开采技术及其应用

煤炭在开采过程中，因其对矿区的地质环境有着一定的破坏，故而不可避免的会使得矿区内的水体有污染及损坏的行为存在。绿色无污染的煤炭开采，就应对水体的安全及环保也做出一定的保护。水体在矿区开采时会存在渗漏及重金属污染的问题，而水体的渗透可能会引发矿区发生安全事故，为使水体的损坏减少，需对开采过程的水体进行一定的回注技术，采用该技术可将煤炭开采对周边环境水体的影响降至较低程度。

3.2 分层注浆开采技术及其应用

对煤炭进行开采时，因煤炭存在不同煤层之间的作业过程，而在开采其他煤层时，可使用煤层巷道支护技术来对不同的煤层进行防护，避免因煤炭的开采使得矿层的应力变化而发生安全事故，也可通过此过程将开采通道内的空气进行一定的净化。将分层注浆开采技术应用于煤矿的开采过程时，可对煤矿周边的土地进行一定的保护作用，也可避免煤矿周围的水土流失，同时采用该技术也可避免矿坑周围地面的塌陷，对环境起到保护作用。

3.3 煤矿巷道支护技术及其应用

对煤矿进行开采时，因煤层不同分层之间的附着力较小，易发生塌陷现象，故而采用巷道支护技术对煤层进行防护。对较脆弱的煤层进行重点支护并加固，可避免出现一定的安全事故。除此之外，将废煤及矸石填入矿坑内，也可对环境起到保护作用，起到绿色开采的效果。

4结束语

本文针对煤炭开采过程中的新技术进行简要介绍及阐述，针对不同煤层的开采过程，以及煤矿开采过程中遇到的安全事故进行了介绍，并提出了煤炭开采要结合新技术进行升级的观点，以保证煤炭开采的效率及安全性。

参考文献：

[1] 刘海东.物探技术在煤矿地质开采方面的新技术新应用分析[J].科学技术创新，2018，000(004)：P.173-174.

[2] 杨浩，张东，邢俊.試论煤矿采矿的新技术与开采方法[J].中国新通信，2020.

[3] 王海波.煤矿采矿的新技术与开采方法探析[J].科学技术创新，2018.

作者简介：

贾辉高(1990.03.16)男，汉，山东省菏泽市，当前职务：技术员，当前职称：助理工程师，学历：本科.

作者：贾辉高

第4篇：煤矿开采方法

摘要:随着社会经济的发展，我国许多煤矿由于生产技术和生产设备的落后，及安全条件差而导致被关闭.所以，提高煤矿开采技术政策，使煤犷开采技术机械化以及提高生产设备，改进煤矿的开采方法和技术工艺对我国煤矿的开采起着重要意义.

关健词: 煤矿开采;开采工艺;开采方法;开采技术

第5篇：煤矿开采方法

煤矿开采技术092

煤矿开采方法复习题

一、 名词解释

1. 阶段：在开采急倾斜煤层或倾斜煤层时，在井田范围内，沿着煤层的倾向，按预定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每一长条部分称为一个阶段。

2. 开采水平：通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平，称为开采水平。

3. 走向长臂采煤法：工作面沿煤层倾斜方向布置，沿走向方向推进的采煤方法称为走向长臂采煤法。

4. 倾斜长臂采煤法：工作面沿煤层走向布置，沿倾斜方向推进的采煤方法称为倾斜长臂采煤法。

5. 最大控顶距：采煤工作面在放顶前工作面煤壁到采空区之间的垂直宽度。

6. 最小控顶距：采煤工作面在放顶以后进行下次采煤之前工作面煤壁到采空区之间的垂直宽度。

7. 正规循环作业：按照作业规程中循环作业图表安排的工作顺序和劳动定员，在规定的时间内保质、保量、安全地完成循环作业的全部工作量，并保持周而复始进行采煤工作的一种作业方法。

8. 循环方式：采煤工作面昼夜循环次数与循环进度的总和。

9. 准备巷道：为一个采区或多个回采工作面服务的巷道，称为准备巷道。 10. 回采巷道：仅为采煤工作面生产服务的巷道叫做回采巷道。 填空

1、采区采出率规定，中厚煤层不低于80%，

2、移架操作结束后，将各操作手把扳到“零”位。

3、单体液压支柱有效支撑系数取KE=0.8;

4、悬臂支架根据柱梁配合关系不同分类，分为正悬臂和倒悬臂两种

5、采煤工作面劳动组织形式主要有以下几种： (1)、追机作业;(2)、分段作业;(3)、分段接力追机作业; (4)、分段综合作业。

6、液压支架的移架方式：1.单架依次顺序式移架;2.分组间隔交错式移架;3.成组整体依次顺序式移架

7、悬臂较长一端伸向采空区的叫倒悬臂

8、更换胶管和阀组液压件时，只准在“无压”状态下进行，而且不准将高压出口对人。

9、液压支架支护方式：1.及时支护;2.滞后支护

10、以井田地质勘查报告的基础资料为依据，经过可行性评价和按经济意义分类为：矿井资源/储量，分为“矿井地质资源量”、“矿井工业资源/储量”、“矿井设计资源/储量”、“矿井设计可采储量”四类。

11、悬臂较长一端伸向工作面煤壁侧的叫正悬臂

12、采区上(下)山之间的煤柱宽度(沿走向)：薄及中厚煤层一般为20 m;

13、估算法求工作面的支护强度的公式为q=(4~8)hmγ

14、按巷道布置方式不同放顶煤开采方式分为：

1、一次采全厚放顶煤开采;

2、预采顶分层网下放顶煤开采

3、预采中分层网下放顶煤开采

4、倾斜分层放顶煤开采

15、正规循环作业四项基本要素是：循环进度、工作质量、劳动定员和循环时间

16、采煤工作面采出率规定薄煤层不低于97%，

17、采煤工作面停采线至上(下)山的煤柱宽度：薄及中厚煤层在20 m以上;

18、支撑掩护式液压支架有效支撑系数KE=0.8~0.95。

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煤矿开采技术092

11、上、下顺槽巷道高度自工作面煤壁超前20 m范围内支架完整无缺，高度不低于1.6 m，

12、液压支架工作面，支架顶梁与顶板平行支设，其最大仰俯角<7°

13、用全部陷落法管理顶板的工作面，采空区冒落高度普遍不小于1.5倍采高，

14、煤壁机道平直，与顶底板垂直。伞檐长度超过1 m时，其最大突出部分，中厚以上煤层不超过200 mm;

15、煤壁机道平直，与顶底板垂直。伞檐长度超过1 m时，其最大突出部分，薄煤层不超过150 mm，

16、炮采工作面要及时挂梁，破碎顶板要掏窝挂梁，悬臂梁到位，端面距小于300 m;

17、综采要及时移架，端面距最大值应小于340 mm，前梁接顶严密

18、下山开采的基本适应条件有倾角小于16°的缓斜煤层;

19、在炮采工作面，炮眼深度小于0.6 m时，不得装药、爆破; 20、采煤机割煤后，支架依次或分组随机立即前移支护顶板。移架后推移刮板输送机的方式。称为及时支护

简答

1. 采区上山布置方式?

①一煤一岩上山 ②两岩石上山 ③两煤层上山 ④两岩一煤上山 ⑤三条岩石上山 2. 采煤工艺设计中应完善哪些生产系统?

①运输系统 ②通风系统 ③辅助运输系统 ④供电系统 ⑤供水系统 ⑥安全检测系统⑦瓦斯抽放系统。

3. 煤壁易片帮的工作面管理中怎样正确选择支架?

正确选择支架，在选择支架时，应选择能够立即支护、端面距较小，有防片帮装置、支护强度较大的液压支架。

4. 煤壁易片帮的工作面管理中怎样加强生产管理?

加强生产管理，加强工作面的生产技术管理，搞好正规循环作业，缩短循环周期，尽量减少煤壁的暴露时间。

5. 采区设计方案比较确定的方法有哪些? 采区设计方案比较确定的方法，通常有方案比较法、统计分析法、标准定额法、数学分析法、经济——数学规划法(通常也叫采区优化设计)，计算机模拟法多目标决策法统筹法等。 6. 采煤工作面开采工艺设计的主要内容有哪些? 采煤工作面开采工艺设计的主要内容包括：采煤工作面的落煤方式及工艺过程，顶板支护设计，采煤工作面生产系统与巷道支护，开采设备选型和采煤工作面的工程质量管理。 7. 采煤工作面五大生产工序?

采煤工作面五大生产工序是：落煤、装煤、运煤、支护和处理顶板(放顶)。 8. 普采工作面的采煤工艺如何? 普采工作面的采煤工艺过程为：采煤机进刀——割煤——挂梁——推移输送机——支柱——回柱放顶等项工序。 9. 采煤机进刀方式?

①推入式进刀方式(直接进机窝、预开机窝进刀) ② 斜切式进刀方式(进刀部位不同分类：端部、中部。按处理三角煤的方式不同分类：留三角煤进刀、割三角煤进刀) ③钻入式进刀方式

10. 常用特种支架种类?

常用特种支架有密集支柱、丛柱、抬棚、戗柱和木垛等。 问答题

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第6篇：煤矿开采方法试题及答案

一、填空题(20分)

1.井田开拓方式主要分为 立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓。

2.环形井底车场布置形式主要方式有立式、斜式、卧式。

3.矿井主要运输大巷布置方式为分层大巷、集中大巷、分组集中。

4.衡量矿井采掘关系的“三量”是开拓煤量、准备煤量、回采煤量。

5.采区上部车场基本形式主要分为平车场、(顺向、逆向)甩车场、转盘车场。

6.采区中部甩车场线路组成一般包括存车线、调车线 。

7.下山采区的硐室主要有 绞车房、变电所、水泵房。

8.矿井延深方案主要有直接延深、暗井延深、新打一个暗井、延深一个井筒、深部新开立井或斜井。

9.“三下”开采主要包括 建筑物下、铁路下、水体下。

10.地下开采后地表移动和变形分为下沉、水平移动、倾斜、水平变形、曲率变形

二、判断题(10分)

1.地表塌陷移动范围一般大于井下开采范围。(√)

2.矿井三量可采期可准确的判断矿井采掘关系。(×)

3.大型矿井采用综合开拓一般采用主立副斜开拓布置方式。(×)

4.煤层倾角小时，斜井可采用底板穿入煤层布置方式。( × )

5.井筒布置在井田浅部，其工业广场占地面积比较大。( × )

6.开采水平高度越小，劳动生产率和生产成本就越高。( × )

7.工作面长度超过300 m时，回采煤量可能大于准备煤量( × )

8.矿井配采是巷道掘进排队的依据。 (√ )

9.中部车场采用甩入石门布置，上山则布置在底板岩石中。(√)

10.轨道上山中部车场牵引角，一般小于二次回转角。( √ )

三、名词解释(20分)

1.综合开拓

指采用立井、斜井、平硐等任何两种形式开拓的方式

2.分组大巷

指为一个煤组服务的运输大巷。

3.竖曲线

指平面线路与斜面线路相交处或两个斜面线相交处，设置竖直面上的曲线。

4.起坡点

指竖直曲线的上、下端点。

5.回采煤量

指准备煤量范围内，已有回采巷道及开切眼所圈定的可采储量。

四、简答题(18分)

1.分析井筒位置对工业广场煤柱的影响情况。

井田范围一定时，井简位置在煤层倾斜的浅部，工业广场煤柱尺寸大;进筒位置布置在煤层浅部，工业广场煤柱尺寸比较小。

2.矿井各生产环节，接续时间的要求是如何规定的?

1)在现生产采区内，采煤工作面结束10~ 15天完成接替工作面的巷道掘进及设备安装工程

2)在现有开采水平内，每个采区减产前1——1.5月必须完成接替采区和接替工作面的巷道掘工程和设备安装工程。

3.采区、工作面采出率是如何规定的;说明采区煤层厚度3.2m，工作面采高2.6m的采出率各是多少。

1)采区采出率：薄煤层不低于85%;厚煤层不低于75%

2)工作面采出率：薄煤层的不低于97%;中厚煤层不低于95%厚煤层不低于93%，采区煤层厚度3.2米采出率不低于80%;工作面采高2.6m，采出率不低于95%

五、综合问答题(16分)

1. 何谓综合下山开采，比较上下山开采主要优缺点，分析上下山开采主要适应条

件。

1)上山开采的优点是利于采区通风、运输、掘进等。但水平服务年限短，开采水平数目多，不利于合里集中生产等。

2)上下山同时开采的优点是水平服务年限长，矿井开采水平数目少;有利于合理集中生产;新建矿井，可减少巷道工程量，缩短建井工期，降低吨煤投资费用。但下山开采增加了采区排水设备，通风困难、对采区掘进、运输等能力有一定的影响。

2.矿井开拓应遵循的原则和主要任务?

1)贯彻执行煤炭工业技术政策、法律法规。适应煤炭工业现代化发展，为建设高产高效安安生矿井创造条件。

2)建立完善的通风系统，为安全生产和提高劳动率创造条件。

3)井巷布置和开采顺序安排尽量减少煤柱损失，提高采出率，减少巷道维护量

4)尽可能减少开拓工程量，以降低矿井初期投资额，缩短建井工期

5)采用新技术和发展技术矿井机械化、自动化生产创造条。

6)开拓布置应考虑不同煤质。不同煤种的煤层以取其他有益矿物分别进行开采。

六、画图题(16分)

1.画一单开平行线路联接分岔点。(标注主要参数)

2.画出采区下部顶板绕道，大巷装车站;车场巷道布置图。(标注轨道上山起坡点位置

第7篇：煤矿开采方法实习指导书

矿井开拓与开采实习指导书

一、实习的目的和要求

本次实习是矿井开拓与开采学习过程中的一个重要教学环节。 通过实习，了解煤矿现代生产技术状况及发展趋势，使学生认识和了解煤矿井上、井下概貌，了解原煤的采掘生产工艺过程及矿井各生产环节，同时为今后专业课的学习创造条件;同时，也是一次接触社会，了解煤矿，向工人和工程技术人员学习的好机会，进一步培养和提高学生观察问题和分折问题的能力，学习一些初步的技术和管理知识。

二、实习内容

(一)矿井参观

1、现场技术人员作技术报告 (1)了解煤矿生产概况

①地理位置：矿区和井田的地理位置、交通地形、气候、工农业情况、水文等。

②地质条件：煤田概况，矿区范围，矿井在矿区内的位置和尺寸，煤系地层，倾角，厚度，层数，层间距，走向，倾向，顶底板岩石性质，水、火、瓦斯气、煤尘等情况。

③矿井概况：矿井建矿时间，原设计能力，核定能力，近年来矿井生产经营情况，矿井技术改造，经营规划，采掘机械化水平，工作面个数、采区、水平个数等。

2、地面参观工业广场

(1)地面生产系统，自主井提升后的转载、运输、加工(筛选、洗选)、存储、外运等生产过程。

(2)排矸系统：副井井口至矸石山的矸石流程。

(3)主副井提升机、通风机、压风机的设备类型、配备情况、工作制度。

(4)工业广场各类建筑、设施的布置、相对位置。

3、入井参观

(1)矿井开拓方式及主要生产系统

①井田范围：井田划分的方法和依据，矿井储量，生产能力，服务年限，矿井开拓方式，井筒形式，数目，位置，用途。

②水平的布置、水平服务年限、大巷位置、数目、断面及布置方式。

③井底车场形式，通过能力、富裕泵数、调车方式、峒室布置 ④矿井主副井提升方式，提升设备，提升容器类型，提升系统，煤矸、材料的运输系统。

⑤矿井通风方式，主要通风设备类型及主要技术特征，通风系统、反风装置及类型。

⑥井下供电、供水、压风方式及管敷设数情况。

⑦矿井涌水量，涌水汇集方式，排水系统，设备类型及主要技术参数。

(2)采区巷道布置及回采工艺

①采区的范围及划分，采区走向及倾斜尺寸、包含煤层数、区段斜长，区段数目，区段开采顺序，同时生产的工作面个数，生产能力服务年限。

②采区巷道布置类型、上山的数目、位置及用途。 ③区段平巷的位置、数目、断面形状。

④采区上、中、下车场形式，采区峒室布置、位置、数目、用途

及有关设施。

⑤采区运煤、运料、排矸系统及主要设备，采区通风系统及通风筑物的安设，采区供电、采区供水系统。

⑥回采工艺方式及回采艺过程，工作面主要技术经济指标、劳动组织、循环方式、作业方式等。

⑦采煤工作面主要设备类型、性能及主要技术特征。 ⑧回采巷道的断面形状、支护方式。

三、实习方式

根据不同的实习内容，可采用井上、下参观，请现场工程技术人员作报告，教师讲课，及阅读有关技术文件等方式进行。邀请现场工程技术人员作报告，实习指导教师应事先拟定提纲说明具体要求并及时与报告人协商联系。学生还可针对具体问题与现场工程技术人员、技师座谈讨论。

四、实习要求

1.每个学生必须严格遵守实习队纪律，按时参加实习期间一切教学实践活动，不得无故旷课，迟到，早退，学生离开实习地点，必须经指导教师同意。

2.为保证整个实习期间的安全，要求学生遵守国家法令和矿上的有关规章制度，严格执行《煤矿安全规程》的有关规定。

3.实习期间应认真作好实习笔记，并绘制有关插图，及时消化学习内容，不懂要向教师、工程技术人员请教。

4.发扬团队互助精神，具有良好的道德修养，树立大学生良好的形象，爱护学院和团队的荣誉。

五、实习成绩考核

实习成绩是考核学生实习任务完成情况的度量，也是实习的一个

重要节，必须认真执行。考核以本大纲第

二、四条规定内容为依据。考核方法，可根据学生所写实习报告或进行面试，结合学生在实习期间的表现等综合评定成绩。

六、实习时间及安排

1.实习时间： 年 月 日～ 年 月 日 2.实习安排：

第8篇：煤矿开采方法说课稿大全

《煤矿开采方法》说课稿

一 教材分析

1 教材地位

煤矿开采方法是学习和掌握煤矿开采技术的综合性技术课程，是煤矿开采技术专业的核心课程和主干课程。根据煤矿生产、技术、管理一线高技能人才职业岗位(群)知识、能力和素质要求，坚持理论与实际紧密结合，阐述不同煤层赋存条件下的井田开拓方式、采煤方法、开采设计等专业理论知识和实践知识。因此，学习好本课程，对于从事煤矿生产一线的工程技术人员来说，是至关重要的。 2 教材特色

本书突出了职业教育特色，注重应用能力和实践能力的培养，以适应煤炭类煤矿开采技术专业对煤矿建设生产知识的要求。本书系统地介绍了煤矿开采的基本知识和煤矿建设的专业知识，并反映了近年来煤矿建设生产的最新技术、最新成果和煤炭科学技术的发展趋势。

3 教材目的

目的是使学生对煤矿建设、安全技术、科学技术的现在及其发展方向具有全面、概况的了解，并明确所学专业在煤矿建设和生产中的地位和作用，为学好有关专业课程奠定了基础。

4 课程目标

通过本课程的学习，本专业毕业生应当具备以下技能：

1) 能进行采区巷道布置方案的设计、合理确定采煤工艺、编制采煤工作面作业规程。

2)能组织采煤工作面生产及工程质量验收。

3)会编制采煤工作面各种安全技术措施，针对事故预兆能采取正确的安全技术措施。

4)能进行采煤等主要工种的技术操作。

二 教学内容

本书是一门系统地介绍煤矿建设和生产科学技术基础知识的课程。 1完成方法模块

课堂理论教学110学时

课内实践教学30学时

2 知识内容模块

模块1.井田开拓知识(46学时)

模块2.采煤方法(64学时)

模块3.开采设计(30学时)

课程详细内容：

模块1.绪论与井田开拓

1)绪论：采矿学科的发展;煤矿开采的基本概念

初步了解采矿学科的历史、现状，了解《煤矿开采方法》课程的性质、特点、目的及主要内容;矿井开采技术发展方向。

2)井田开拓

²井田开拓的基本知识;

²井田开拓方式;

²井底车场;

²井田开拓的基本问题。

3)实践教学

矿井开拓系统模型实践教学。

技能培养要求：能够叙述巷道的名称、形式、用途、主要技术装备及同周围巷道的空间关系，建立矿井巷道的空间概念，能合理选择矿井开拓方式，熟悉井底车场形式及其组成，并能绘制井底车场线路布置图，熟悉矿井生产系统。 模块2.采煤方法(包括：采煤系统与采煤工艺和特殊条件开采等)

1)采煤方法

²采煤方法的概念和选择;

²工作面矿山压力显现规律;

²走向长壁采煤法采煤系统;

²近水平煤层长壁采煤法采煤系统;

²长壁采煤法采煤工艺;

²厚煤层放顶煤采煤法;

²采煤工作面生产技术管理。

2)矿井特殊条件开采方法

²急倾斜煤层采煤法;

²柱式体系采煤法;

²矿井其他开采方法。

3)实践教学

²观看长壁采煤法采煤工艺与特殊条件开采电视录像片。

²采区巷道布置模型、采煤工艺模型等实践教学。

²开展采煤工艺发展趋势课堂讨论。

技能培养要求：建立采(盘)区巷道空间立体概念，熟悉不同煤层赋存条件下采(盘)区巷道方式、生产系统的构成等;能够识读和绘制采区巷道布置系统图;熟悉采煤工作面布置及主要装备、采煤工艺过程，各道工序的工作方式及其在时间与空间上的配合关系，并能进行采区巷道布置方案和采煤工作面生产工艺设计;能编制采煤工作面生产作业规程，具有采煤工作面生产技术管理的基本能力。

模块3. 矿井开采设计

1)矿井开采设计

²矿井设计主要内容;

²采区设计的程序和内容;

2)轨道线路设计

²矿井轨道线路设计基本知识、线路联接点方式;

²采区(上、中、下)车场线路设计;

3)采区硐室设计

²采区绞车房硐室设计;

²采区变电所设计

3)实践教学

采区车场线路布置模型

技能培养要求：能够叙述矿井、采区设计主要内容和设计方法;能正确选择采区车场形式，并能进行线路设计计算。

三 课程实施

1课程的重点、难点及解决办法

依据煤矿开采方法课程特点与煤矿地下生产的特殊性，煤矿开采方法课程的重点和难点如下：

第一篇：井田开拓

1)井田再划分;

2)井田开拓方式选择及应用;

3)矿井主要运输巷道和井底车场布置形式;

第二篇：采煤方法

1)缓斜、倾斜走向长壁采煤法采煤系统;

2)综合机械化采煤工艺;

3)采煤工作面生产技术管理。

4)厚煤层放顶煤采煤法

第三篇：矿井开采设计

1)采区方案设计;

2)采区上、中、下部车场线路设计;

3)采区硐室设计。

我们采取的相应的突破方法有：加强实践环节，边看边学;以职业能力需求设计教学知识点。

2 学法指导

(1) 注意前后所学知识的串联，综合应用;

(2) 加强教辅材料和网络资源的使用;

(3) 多问自己几个为什么。

3 教学模式设计

采取的教学模式主要有实训教学相结合、任务驱动等几种。

实训教学相结合：参观实训基地，了解课程中涉及到的具体实物。

任务驱动：煤层课程后都给学生布置相应的课程任务，并要求学生在下次课提前交，验收时要求学生讲解其思路并简要说明技术应用过程。

4 教学方法

根据教学内容，采用相应的教学方法有讲授法、演示法、任务驱动教学法、小组讨论教学法。

讲授法：重点讲授每节课所涉及到的重点、难点理论知识。

小组讨论：在实践过程中，根据课程内容组织一些专题讨论，有针对性将一些重点、难点的内容融入习题或案例中，井下启发式教学，要求学生用所学过的知识或开拓思路去解决。

任务驱动教学法：以学生为主体，教师为主导，学生主动参与、自主协作。 5 教学程序设想

(1)由引入：把教学内容转化为具有潜在意义的问题，让学生产生强烈的问题意识，使学生的整个学习过程成为“猜想”继而紧张的沉思，期待录找理由和证明过程。在实际情况下学习可以使学生利用已有的知识与经验，同化和索引出当肖学习的新知识，这样获取知识，不但易于保持，而且易于迁移到陌生的问题情境中。

(2)由实例得出本课新的知识点。

(3)讲解例题。在讲例题时，不仅在于怎样解，更在于为什么这样解，而及时对解题方法和规律进行概括，有利于学生的思维能力。

(4)能力训练。课后练习使学生能巩固羡慕自觉运用所学知识与解题思想方法。

(5)总结结论，强化认识。知识性的内容小结，可把课堂教学传授的知识尽快化为学生的素质，数学思想方法的小结，可使学生更深刻地理解数学思想方法在解题中的地位和应用，并且逐步培养学生良好的个性品质目标。

(6)变式延伸，进行重构，重视课本例题，适当对题目进行引申，使例题的作用更加突出，有利于学生对知识的串联，累积，加工，从而达到举一反三的效果。

(7)板书

(8)布置作业。

针对学生素质的差异进行分层训练，既使学生掌握基础知识，又使学有余力的学生有所提高，

教学程序：课堂结构：复习提问，导入讲授课，课堂练习，巩固新课，布置作业等五部分

四 课程教学效果

该课程教学设计对09级学生进行授课后取得明显效果。

1 学生参与意识、学习兴趣明显提高。

2 通过任务驱动的教学模式，学生分析问题和解决问题的能力、团队精神和合作能力得到提高。

3收到了学生的好评。

第9篇：煤矿开采技术论文：浅析我国煤矿的绿色开采技术

浅析我国煤矿的绿色开采技术

绿色开采是煤炭开采的发展方向,对提高煤炭采出率、保护生态环境和实现煤矿可持续发展都具有十分重要的意义。本文分析了绿色开采技术,总结了我国煤矿绿色开采方法的发展现状,对科学采矿具有一定的指导意义。

关键词:绿色开采;保水开采;煤与瓦斯共采;充填开采;煤炭地下气化

煤炭开采造成岩层移动破坏,引起岩层中水与瓦斯的流动,导致煤矿瓦斯事故与井下突水事故;煤炭开采引起岩层移动,进而造成地表沉陷,导致农田、建筑设施的损坏;煤炭开采形成的大量堆积在地面的矸石,既占用良田,又造成环境污染;随着我国矿井开采深度的不断增加,矿山压力显现及冲击地压等动力灾害发生的频次增加,强度增大,危及矿井的安全生产。上述问题若得不到有效解决,在未来几十年内,随着能源总需求和煤炭产量的不断增长,煤炭资源开采所带来的矿区安全和生态环境问题将更为严重,人类的生存和社会发展环境将受到严重威胁。

根据我国的能源资源状况,煤炭作为我国最重要的一次性能源,在未来20年内,其在能源构成中的主体地位将不会改变。2020年我国煤炭消费量将达到40亿t。届时,煤炭产量很可能无法满足工业需求。不能再单纯地通过提高煤炭的产

量缓解煤炭供应的压力,而应该综合考虑发展煤炭循环经济,减少煤炭开采对环境的破坏,而且也应该把“发展煤炭循环经济,实现煤炭绿色开采”作为理念,大力发展绿色的采煤技术。

1 煤炭绿色开采体系

煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是要从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各种资源。基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响。目标是取得最佳的经济效益和社会效益。根据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等,绿色开采主要包括以下内容:水资源保护—“保水开采”;瓦斯抽放—“煤与瓦斯共采”;土地与建筑物保护—“充填开采”;排放矸石占用土地污染环境—“煤炭地下气化”等。2003年,中国矿业大学钱鸣高院士首次提出了煤矿绿色开采的概念和技术体系,随后明确了实现煤炭资源开采和环境保护协调发展的绿色开采研究目标,为我国绿色开采技术的研究指明了方向。钱院士提出的绿色开采技术体系, 绿色开采理论依据: (1)关键层理论。

(2)开采对岩层移动的影响及移动规律。 (3)水在裂岩体中的渗流规律。

(4)开采后岩层内节理裂隙分布发育规律等。

2 保水开采

保水采煤在不同的矿区有不同的技术内涵,缺水矿区要以水资源保护和利用为主;大水矿区,要以减少水资源破坏和防治水灾害为主。因此,保水开采包含水资源保护、水资源利用(煤水共采)和水灾害防治等多项重要内容。煤矿开采过程中破坏了地下含水层的原始径流,大量排出地下水;采空区上方导水裂隙带与地下水体贯通,形成大规模地下水降落漏斗,造成区域含水层水位下降,直接影响到区域水文地质条件。采动影响稳定后产生的地表沉陷往往影响到地表水体(河流、湖泊、井泉等)的原来形态,造成部分沟泉水量减少甚至干涸;影响当地居民正常的生产生活,进而影响区域植被生长,甚至土地沙漠化。我国大部分矿区处在干旱半干旱地区,而每年采煤破坏地下水22亿m3,可见保水开采具有重要的意义。

3 煤与瓦斯共采

瓦斯既是矿井有害气体也是洁净能源。因此,应该使其资源化,其技术途径有: (1)采前抽采:若能在开采前将煤层内瓦斯抽出,则是利用瓦斯改善煤矿安全的最好办法。但由于我国大部分煤体透气性低,在本层内抽采瓦斯有难度。

(2)煤与瓦斯共采:开采后围岩压力降低,大量瓦斯在采空区释放,有利于瓦斯抽采,因此形成煤与瓦斯共采体系。

(3)废弃矿井抽采瓦斯。鉴于废弃矿井煤层经过采动而充满瓦斯,因而可以利用采动后岩体内裂隙场的分布及钻孔,将瓦斯抽排管装在井下、封闭井口后,抽出瓦斯。

(4)回风井回收瓦斯。

(5)煤与瓦斯共采的技术主要有:留巷钻孔法、卸压法等。 4 充填开采

我国多数煤矿存在建筑物下、水体下、铁路下压煤的问题,充填采矿法对解决这类问题具有重要的意义。充填开采法是用充填材料充填采煤工作面采空区的岩层控制方法。该法可以缓和工作面支承压力产生的矿压显现,改善采场和巷道维护状况,有效减少地表下沉和变形,提高煤矿采出率,保护地面建筑物、构筑物、生态环境和水体。按照充填材料的不同,充填采矿法分矸石充填、水砂充填和膏体充填。

4.1 矸石充填利用井下采空区处置煤矸石的充填采煤方法,既可以减少煤矿固体废弃物排放,又可以减轻开采沉陷灾害、提高矿井资源回收率,是实现煤矿绿色开采的关键技术途径之一。

(1)抛矸机抛矸充填。将岩巷和半煤岩巷掘进矸石用矿车运至井下矸石车场,经翻车机卸载后,矸石经破碎机破碎,而后进入矸石仓。通过矸石仓下口,胶带或刮板输送机将破碎后的矸石运入上下山,而后由胶带或刮板输送机转载进入采煤工

作面回风平巷,再由工作面采空区可伸缩胶带输送机运至工作面采空区抛矸胶带输送机尾部,由抛矸胶带输送机向采空区抛矸充填。

(2)刮板输送机卸矸充填。充填装备由后端带悬梁的自移式液压支架和充填刮板输送机组成。在自移式液压支架后端增加后悬臂等配件,采用可调高但挂链悬挂充填刮板输送机溜槽,悬挂是为了增加充填垂直高度。输送机中部溜槽按顺序连接,并与机头和机尾组成整部刮板输送机。每2节中部溜槽设置1个溜矸孔,溜矸孔开在溜槽的中板上。由电机车牵引矸石矿车至采区矸石车场,通过翻车机卸载,矸石经转载机、破碎机进入矸石仓。破碎后的矸石经上下山输送机、平巷输送机运至液压支架后的充填刮板输送机,在采空区卸载。

(3)风力抛矸充填。风力充填材料粒度的直径不宜大于充填管道的1/2~1/3。并且要求充填材料沉缩率低、不自然、腐蚀性小。矸石经充填机、充填管路充填采空区。一般采煤机割两刀煤充填一次,充填步距1.2~1.6 m,每次充填长度6~9 m,工作面每向前推进50~100 m,充填机前移一次。机械矸石充填对充填材料要求不严格,使用设备也较少,在我国山东矿区发展较快,有推广趋势。

4.2 水砂充填水砂充填采煤法是利用水力通过管道把充填材料沙粒送入采空区的充填采煤法。我国早在20世纪

初就开始应用水砂充填采煤法,目前水砂充填技术已经十分成熟。在地面用矿车将采出、破碎及筛分后的成品砂运到贮砂仓贮存。在贮砂室,砂与水混合成砂浆,经充填管路送至工作面采空区,并在采空区脱水,砂子形成充填体,废水经采区流水上山和流水道流入采区沉淀池,经沉淀后,澄清的水流入水仓,用水泵经排水管将水排至地面贮水池,以供循环利用。水砂充填采煤法充填致密,可减少煤尘危害,能有效地控制地表下沉和变形,但井上下充填系统复杂,设备及设施投资大,充填材料昂贵,提高了吨煤成本。

4.3 膏体充填膏体充填技术是1979年在德国的格伦德铅锌矿首先发展起来的,由于膏体充填具有料浆质量分数高、充填效率高、成本较低等优点,这项技术试验成功以后在金属矿山得到较快的发展,在包括中国在内的许多国家得到应用。为解放村庄压煤,提高开采上限,提高煤炭资源采出率,延长矿井服务年限,太平煤矿与中国矿业大学合作开展了固体废物膏体充填不迁村采煤技术的研究。太平煤矿膏体充填系统是我国煤矿第一个膏体充填示范工程,2006年5月工业性试采取得成功。膏体充填采煤技术主要由三部分组成,即充填材料、充填设备与工艺、采动岩层充填控制理论。膏体是由煤矸石、粉煤灰、水砂、水泥等组成,由地面设备加工而成的类似牙膏的流体,具有十分良好的流动性和可泵性。充填时,膏

体通过巷道中的管路,由充填泵提供动力,输送到液压支架后的采空区。膏体充填技术的核心是膏体充填材料,膏体充填材料的强度对膏体充填的效果起决定作用。膏体充填后,地表下沉减小。膏体充填开采是绿色开采技术的重要组成部分,是解决煤矿开采环境问题的理想途径,是解决村庄等建筑物下大量压煤开采问题的迫切需要。

5 煤炭地下气化

煤炭地下气化是指将地下煤炭通过热化学反应在原位把煤炭转化为可燃气体。可以部分消除煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响与破坏。煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术。它开始于英国1912年,由于热值低、成本高而未得到发展。我国于1958 -1960年曾在16个矿区进行试验,于1962年停止,1984年又开始了新的试验,1994年达到连续产气295 d,产气量为200 m3/h,热值13. 81~17. 57 MJ /m3,采用的是有井式、长通道、大断面的煤炭地下气化方法。2005年中国矿业大学与重庆中梁山矿业集团合作实现了连续稳定生产优质水煤气和混合煤气。但是,地下煤炭气化燃烧产生的苯和酚是致癌物质,有可能毒化水资源;燃烧形成的大量二氧化碳对空气也是严重的污染。目前我国的地下气化技术仍处于工业试验阶段,有很多问题需要去研究和探索。

6 结 语

资源与环境协调的绿色开采是解决煤炭开采环境问题的根本出路。要实现绿色开采,需要综合研究和解决经济与技术等方面的问题。绿色采矿可以减少环境污染,还能带来良好的社会经济效益。绿色采矿是形成绿色矿业及矿区绿色家园的重要组成部分,相信随着绿色开采的不断发展和完善,煤矿绿色开采一定会发挥它应有的作用,为人类与自然的协调发展做出贡献。

参考文献: [1]刘开明.优化配煤生产优质焦炭[J].燃料与化工,2006,37(5):8-10. [2]缪协兴,钱鸣高.中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[J].采矿与安全工程学报, 2009(3):1-13. [3]黄庆享.煤炭资源绿色开采[J].陕西煤炭.2008(03):18-21. [4]徐 睿,谢亚涛,周坤鹏.煤炭绿色保水开采[J].矿业快报,2008(6):20-22.