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    一项值得推广的煤炭生产高产、高效、安全新技术我国综合机械化放顶煤开采新技术获得突破

    日期 2002-08-20   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      本文提要:由国家自然科学基金资助的“厚煤层全高开采方法基础研究”重点项目,对综合机械化放顶煤新技术的相关基础理论进行了深入研究,取得了显著成果,使放顶煤技术成为我国拥有自主知识产权、在国际上领先的新采煤技术。研究成果不仅对厚煤层开采起着指导作用,而且对解决我国大量难采厚煤层矿井的技术改造,实现安全生产和高产高效有重要意义。该项技术的煤炭资源回收率、技术经济指标和生产安全性,与国外的厚煤层开采技术相比,都占有明显优势,是我国建国以来煤炭工业依靠自己力量取得的最重要的标志性成果,也是我国对煤炭能源开发的一项重要贡献。   厚煤层综合机械化长壁放顶煤开采方法是20世纪70-80年代出现、受到各主要产煤国广泛注意,并在中国首先成功推广使用的一种新采煤方法,适于5—20米厚的煤层一次全高开采。这种新采煤方法只在下部煤层中布置采煤工作面,上部煤炭则从支架上的窗口放出。它将原来厚煤层需分层多次才能采出的煤炭一次性采出,具有许多显著优点。   欧洲在上个世纪80年代,放顶煤开采就得到很快发展,但还存在技术上的和其他一些原因,发展并不顺利。我国发展放顶煤技术大体和国外同步,80年代经历了很多技术上的挫折,直到90年代初,综合机械化放顶煤开采技术才取得初步成功。由于我国厚煤层资源丰富,占总储量的44.8%,因此放顶煤技术的研究和推广对我国煤炭工业的发展具有特别重要的意义。   放顶煤开采新技术在经济效益上有着巨大的优势,使采煤方法产生了根本性的变革。但是,放顶煤开采新技术对工作面采场围岩的破坏范围大,回采率低,瓦斯涌出量加大,出现了自然发火严重、煤尘超标等技术和安全问题。由于过去对该技术的基础研究欠缺,制约了该技术在我国的进一步发展。   为了解决放顶煤开采新技术中基础问题,国家自然科学基金委员会1995开始酝酿,1997年正式立项资助“厚煤层全高开采方法基础研究”。以中国矿业大学(北京)吴健教授为负责人,中国工程院谢和平院士、钱鸣高院士参加的课题组,通过4年多的基础理论和实践研究,取得的成果对我国放顶煤开采技术的发展起到了指导作用。项目研究成果主要有:   1.通过对厚煤层岩层控制的研究,揭示了放顶煤开采矿压显现规律,系统地提出了放顶煤开采工作面顶板支护新理论,设计研究了新型放顶煤液压支架,发挥了放顶煤开采高产高效的特点。   2.系统研究了放顶煤开采的瓦斯涌出、煤炭自然发火和煤尘产生规律,研究了长钻孔瓦斯抽放、E型通风、低位放顶煤等新技术,实践证明可以有效地缓解采煤工作面安全隐患对生产的威胁。   3.我国存在大量地质条件复杂的难采煤层,其开采存在机械化水平低、效益差、安全性差的缺点。用综合机械化轻型放顶煤设备成功解决了难采煤层的安全、高产、高效问题。   4.提高综放工作面煤炭回收率是本项目的又一项重要突破,项目组采用分形理论、松散介质理论、数值模拟、相似模拟等手段,从理论上明确地指明了提高综放采出率的方法和途径,完善了放顶煤开采工艺理论。   “厚煤层全高开采方法基础研究”十分重视基础研究成果的实际应用,切实解决我国采煤生产中的技术和安全问题:   1、项目组在矿山压力岩层控制理论研究成果指导下的轻型放顶煤支架研制工作,取得了国家发明专利,得到了国家计委“高技术产业化推进”项目贷款支持和国家经贸委“国家重点新产品”支持,在江苏大屯煤电公司工业性试验取得成功,在8个月的试验中增收节支1000多万元,煤炭回收率提高15%。   2、针对大同矿区煤层坚硬的地质条件下顶煤难以放落的问题,采用以分形理论为指导的控制爆破技术和注水软化技术,使顶煤的可放性和回收率得到有效控制,为坚硬煤层放顶煤开采提供了丰富的理论和实践经验。该成果获得2000年国家科技进步二等奖。   3、项目组在山西潞安矿区试验成功了超长工作面放顶煤开采技术,解决了若干关键技术难题:用关键层理论解决了岩层控制问题、用新型锚杆支护理论和技术解决了采煤巷道支护难题。揭示了覆岩裂隙的动态分布规律,建立了瓦斯抽放的“O”型圈理论,在解决高瓦斯煤层综合机械化放顶煤开采技术研究方面,取得了创新性成果。该超长工作面放顶煤开采新技术创造了我国采煤工作面日产和年产最高纪录。   由于实行了综合机械化放顶煤开采技术理论研究和生产实践并举的策略,在很短时间内达到了厚煤层安全、高产、高效开采的世界领先水平,成为我国建国以来煤炭工业依靠自己力量取得的最重要的标志性成果,也是我国对煤炭能源开发的一项重要贡献。   2002年5月,该项目已通过以中科院宋振骐院士为组长,原煤炭工业部总工程师尚海涛、清华大学徐秉业教授等专家参加的专家委员会的结题验收。



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