大倾角综采工作面安全高效开采技术研究课件.pptx
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- 倾角 工作面 安全 高效 开采 技术研究 课件
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1、 从煤炭资源的分布来看,我国大倾角煤层主要从煤炭资源的分布来看,我国大倾角煤层主要分布在新疆的乌鲁木齐矿区,甘肃的华亭矿区、靖分布在新疆的乌鲁木齐矿区,甘肃的华亭矿区、靖远矿区和窑街矿区,宁夏的石炭井矿区,川渝的广远矿区和窑街矿区,宁夏的石炭井矿区,川渝的广旺、达竹、攀枝花、华釜山矿区,东北的辽源矿区,旺、达竹、攀枝花、华釜山矿区,东北的辽源矿区,辽宁的沈阳矿区,安徽的淮南、淮北矿区,河北的辽宁的沈阳矿区,安徽的淮南、淮北矿区,河北的开滦矿区,江苏的徐州矿区,河南鹤壁矿区,平顶开滦矿区,江苏的徐州矿区,河南鹤壁矿区,平顶山矿区的部分矿以及北京、广东和福建等省。山矿区的部分矿以及北京、广东和福建
2、等省。 淮南矿区目前有新庄孜矿、李咀孜矿淮南矿区目前有新庄孜矿、李咀孜矿 、 潘北潘北矿、李一矿和潘三矿等开采大倾角煤层。矿、李一矿和潘三矿等开采大倾角煤层。 2009年我国探明煤炭资源近年我国探明煤炭资源近1500亿吨亿吨 ,其中,其中倾角小于倾角小于35的储量大约为的储量大约为1289.25亿吨,倾角亿吨,倾角在在3545 的储量约为的储量约为135.75亿吨,倾角大于亿吨,倾角大于45 的储量约为的储量约为75亿吨。亿吨。 2009年全国煤矿产煤年全国煤矿产煤29.648亿吨,其中倾角亿吨,其中倾角大于大于35的煤矿产煤的煤矿产煤2.381亿吨。亿吨。 从有关文献来看,大倾角煤层的产量呈
3、逐年上从有关文献来看,大倾角煤层的产量呈逐年上升趋势,这说明对大倾角煤层的开采在我国越来升趋势,这说明对大倾角煤层的开采在我国越来越受到重视。越受到重视。 2009年不同类型煤层煤炭探明储量年不同类型煤层煤炭探明储量2009年不同类型煤层煤炭产量统计年不同类型煤层煤炭产量统计 我国在我国在20世纪世纪80年代开始出现大倾角煤层开采年代开始出现大倾角煤层开采这一新名词,当时受设备和技术限制,在这一新名词,当时受设备和技术限制,在25以上以上倾角的煤层中使用综合机械化采煤时就称其为大倾倾角的煤层中使用综合机械化采煤时就称其为大倾角综采。角综采。 随着综采技术水平和回来设备的不断发展,综随着综采技术
4、水平和回来设备的不断发展,综合机械化开采的应用范围不断扩大,大倾角煤层概合机械化开采的应用范围不断扩大,大倾角煤层概念的界定下限由念的界定下限由25增至增至30和和32。 七五期间国家将七五期间国家将35 以上煤层综采技术列为以上煤层综采技术列为重点攻关项目,当时正式称为大倾角煤层综采技术。重点攻关项目,当时正式称为大倾角煤层综采技术。二、大倾角煤层的概念二、大倾角煤层的概念l平寿康教授等认为大倾角煤层是指平寿康教授等认为大倾角煤层是指3555的的煤层。煤层。l石平五教授指出,石平五教授指出,“大倾角煤层的倾角在大倾角煤层的倾角在35 60之间之间”。l伍永平教授等认为大倾角煤层主要是指倾角大
5、于伍永平教授等认为大倾角煤层主要是指倾角大于35的煤层,上限是的煤层,上限是55或或60。l煤炭科学研究总院上海分院的陈梦资高级工程师煤炭科学研究总院上海分院的陈梦资高级工程师认为大倾斜煤层煤层倾角为认为大倾斜煤层煤层倾角为3555,急倾斜,急倾斜煤层煤层5590。二、大倾角煤层的概念二、大倾角煤层的概念l徐永折教授等学者在徐永折教授等学者在煤矿开采学煤矿开采学一书中按一书中按035、36 54和和5590的煤层倾角的煤层倾角对上覆岩层破坏的空间形态作了阐述。对上覆岩层破坏的空间形态作了阐述。l根据我国煤矿综合机械化开采技术和设备的发展根据我国煤矿综合机械化开采技术和设备的发展现状,目前急需对
6、我国现行的煤层倾角分类标准现状,目前急需对我国现行的煤层倾角分类标准进行重新划分。特别是对大倾角煤层的概念进行进行重新划分。特别是对大倾角煤层的概念进行统一界定,从而更加有利于综合机械化采煤技术统一界定,从而更加有利于综合机械化采煤技术的发展和国际学术交流。的发展和国际学术交流。二、大倾角煤层的概念二、大倾角煤层的概念三、三、大倾角煤层开采发展史大倾角煤层开采发展史 3.1 大倾角煤层开采方法大倾角煤层开采方法 50年代初期,大倾角煤层主要是发年代初期,大倾角煤层主要是发展倒台阶采煤法。展倒台阶采煤法。 60年代末到年代末到70年代初,伪斜柔性掩年代初,伪斜柔性掩护支架采煤法取得了成功(淮南局
7、护支架采煤法取得了成功(淮南局大通矿),目前仍是我国开采急倾大通矿),目前仍是我国开采急倾斜煤层的主要采煤方法。斜煤层的主要采煤方法。 70年代中后期,在年代中后期,在2m厚的煤层中成厚的煤层中成功试验了正(斜)台阶采煤法和俯功试验了正(斜)台阶采煤法和俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法。伪斜走向长壁分段水平密集采煤法。三、大倾角煤层开采技术三、大倾角煤层开采技术 80年代中,四川省鉴于大倾角煤层在年代中,四川省鉴于大倾角煤层在煤炭生产中所占比例很大,一些矿区开煤炭生产中所占比例很大,一些矿区开始了以俯伪斜体系为代表的采煤方法改始了以俯伪斜体系为代表的采煤方法改革。如四川广旺矿务局旺苍矿及芙蓉矿
8、革。如四川广旺矿务局旺苍矿及芙蓉矿务局杉木树矿的伪俯斜走向长壁分段密务局杉木树矿的伪俯斜走向长壁分段密集采煤法,芙蓉矿务局巡场矿的伪俯斜集采煤法,芙蓉矿务局巡场矿的伪俯斜走向分段密集支柱采煤法及广旺矿务局走向分段密集支柱采煤法及广旺矿务局唐家河矿伪斜小巷多短壁采煤法等。唐家河矿伪斜小巷多短壁采煤法等。 自自80年代开始,我国在大倾角薄及中厚煤层中进年代开始,我国在大倾角薄及中厚煤层中进行了走向长壁综合机械化采煤的工业性试验。具有行了走向长壁综合机械化采煤的工业性试验。具有代表性的有代表性的有: 河北金牛能源公司葛泉矿急倾斜煤层走向长壁综采河北金牛能源公司葛泉矿急倾斜煤层走向长壁综采工作面工作面
9、(煤层倾角最大(煤层倾角最大56) 四川华蓥山广能集团有限责任公司绿水洞矿四川华蓥山广能集团有限责任公司绿水洞矿5634综综采工作面采工作面(煤层倾角(煤层倾角3743 ) 开滦集团唐山矿业分公司(煤层倾角开滦集团唐山矿业分公司(煤层倾角1545)三、大倾角煤层开采技术三、大倾角煤层开采技术 大量的现场生产实践与试验研究表明,不论大量的现场生产实践与试验研究表明,不论是国产的大倾角煤层综采设备还是从国外引进是国产的大倾角煤层综采设备还是从国外引进的大倾角煤层综采成套装备在理论与技术基础的大倾角煤层综采成套装备在理论与技术基础上存在问题,尽管科研与生产单位做了许多针上存在问题,尽管科研与生产单位
10、做了许多针对性的工作,但均没有获得满意的效果,开采对性的工作,但均没有获得满意的效果,开采大倾角煤层的矿井除工作面产量与效率低下外,大倾角煤层的矿井除工作面产量与效率低下外,几乎都发生过工作面支护系统大范围失稳引发几乎都发生过工作面支护系统大范围失稳引发的重大人员伤亡事故。的重大人员伤亡事故。三、大倾角煤层开采技术三、大倾角煤层开采技术 3.2 大倾角煤层开采岩层控制研究大倾角煤层开采岩层控制研究 在大倾角煤层开采方法研究的同时,在岩层控在大倾角煤层开采方法研究的同时,在岩层控制领域也进行了探索。制领域也进行了探索。 平寿康教授是我国研究大倾角煤层开采围岩灾平寿康教授是我国研究大倾角煤层开采围
11、岩灾害的奠基者,首次比较系统和全面地研究了大倾害的奠基者,首次比较系统和全面地研究了大倾角煤层开采的矿压显现和防治技术。角煤层开采的矿压显现和防治技术。 吴绍倩教授、石平五教授等完成的首批煤炭科吴绍倩教授、石平五教授等完成的首批煤炭科学基金项目学基金项目“急斜煤层矿压显现规律研究急斜煤层矿压显现规律研究”,采,采用现场实测、实验室实验和理论分析的方法较系用现场实测、实验室实验和理论分析的方法较系统地研究了急倾斜煤层围岩运动和破坏规律。统地研究了急倾斜煤层围岩运动和破坏规律。三、大倾角煤层开采技术三、大倾角煤层开采技术 石平五教授等提出了大倾角煤层石平五教授等提出了大倾角煤层“顶板顶板-支架支架
12、-底板底板”相互作用模型,较系统地研究了大倾角煤相互作用模型,较系统地研究了大倾角煤层底板破坏滑移力学过程、围岩灾变机理及其防层底板破坏滑移力学过程、围岩灾变机理及其防治措施,并给出了相应的评价指标与体系。治措施,并给出了相应的评价指标与体系。 大倾角煤层开采岩层控制研究虽然解决了一大倾角煤层开采岩层控制研究虽然解决了一些局、矿大倾角煤层的生产问题,并在特定的地些局、矿大倾角煤层的生产问题,并在特定的地质及生产技术条件下获得了成功,但是主要的研质及生产技术条件下获得了成功,但是主要的研究与试验工作集中在非机械化开采领域,而对于究与试验工作集中在非机械化开采领域,而对于大倾角煤层综合机械化工作面
13、围岩控制理论的研大倾角煤层综合机械化工作面围岩控制理论的研究还没有成为体系。究还没有成为体系。三、大倾角煤层开采技术三、大倾角煤层开采技术 四川华蓥山矿务局绿水洞煤矿,大倾角煤层综四川华蓥山矿务局绿水洞煤矿,大倾角煤层综采试验的第一个工作面为采试验的第一个工作面为6134工作面,平均倾角工作面,平均倾角36,第二个试验工作面为,第二个试验工作面为5634工作面,倾角为工作面,倾角为3743。到。到2004年已采完年已采完12个工作面,生产商个工作面,生产商品煤品煤206万(原煤万(原煤239万万),工作面平均倾角最小,工作面平均倾角最小32,最大,最大42,工作面最大倾角,工作面最大倾角52。
14、4.1 四川华蓥山矿务局绿水洞煤矿四川华蓥山矿务局绿水洞煤矿四、大倾角煤层综采工作面矿压显现规律四、大倾角煤层综采工作面矿压显现规律(1)工作面支护装备)工作面支护装备工作面支架:工作面支架:ZYJ2300-13/32型大倾角掩护式液压支架型大倾角掩护式液压支架高度:高度: 1.3 3.2 m宽度:宽度: 1.42 1.59 m长度:长度: 3.704.53 m中心距:中心距: 1.50 m初撑阻力:初撑阻力: 14101537 kN工作阻力:工作阻力: 2063 2332 kN支护强度:支护强度: 0.400.49 MPa底板比压:底板比压: 0.581.27 MPa拉架力:拉架力: 362
15、 kN推溜力:推溜力: 121 kN泵站压力:泵站压力: 31.4 MPa总体重量:总体重量: 8815 kg四、大倾角煤层综采工作面矿压显现规律四、大倾角煤层综采工作面矿压显现规律开采高度:开采高度: 1.503.00 m工作面长:工作面长: 150 m顶板条件:顶板条件: II级基本顶级基本顶(老顶老顶)以下中等稳定和不稳以下中等稳定和不稳 定顶板定顶板底板条件:底板条件: 直接底或煤底直接底或煤底煤层倾角:煤层倾角: 3545(增加防护装置后可使用(增加防护装置后可使用 倾角倾角55 )截深:截深: 0.63 m采煤方法:采煤方法: 落法管理顶板的走向长壁工作面落法管理顶板的走向长壁工作
16、面四、大倾角煤层综采工作面矿压显现规律四、大倾角煤层综采工作面矿压显现规律端头支架端头支架 ZTHJ3400/16/25型大倾角侧移式端头支架型大倾角侧移式端头支架(横向布横向布置置)高度:高度: 2.50 m宽度:宽度: 1.60 m长度:长度: 4.70 m工作阻力:工作阻力: 3400 kN支护强度:支护强度: 0.452 MPa底板比压:底板比压: 0.708 MPa顶板条件:顶板条件: II级基本顶级基本顶(老顶老顶)以下中等稳定和不稳定顶板以下中等稳定和不稳定顶板底板条件:底板条件: 直接底或煤底直接底或煤底泵站压力:泵站压力: 31.4 MPa总体重量:总体重量: 1375 kg
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