煤矿开采技术毕业论文梁付元.doc

中国的采煤技术的现状与发展趋势 煤炭企业由劳动密集型转向资本及技术高密集型。在矿井开采方面实现日产万吨的超大型综合机械化,采煤工作面为核心的生产工艺。在实现煤炭生产工艺综合机械化的基础上,向遥控和自动化发展,机器人与人工智能和专家系统相结合,为采煤自动化开辟了新的途径。煤炭企业向大型化、集中化、多元化和国际化发展。煤炭企业经营也趋向多元化。电力需求的增长,洁净煤技术的发展,促使煤炭--电力--化工--建材联合企业的发展。外包采掘生产开始应用于煤炭企业。采掘行业的安全将不断提高,安全性更加受到重视。环境治理及综合利用成为煤炭企业经营的重要方面。采掘工人将变得自由化、市场化人力配备管理。 一、我国已成为世界最大的自然资源开采国之一 1、是世界上多数矿产品的最大生产国 在国际组织和一些国家统计的矿产品种类当中,绝大多数品种我国都有储量并进行生产;在国际贸易中交易量最大的一次能源和金属类矿产品当中,所有大宗产品的产量我国都名列世界前茅,还有许多种矿产品的产量我国位居世界第一。 2、我国矿产品的高产量是由过度开采维持的 必须指出的是,在我国矿产品量在世界位居前茅这一成绩的背 后,是对自然资源的过度开采。相对于庞大的人口规模,我国的矿产资源本来就十分贫乏。即使不考虑这一因素,就各种矿产的绝对储量来说,与其他一些国家相比,我国的储量也不算很富集。但我国许多种矿产品生产长时期维持高产,这不能不说是对自然资源的不计后果的开发。 3、过度开采使我国的多数矿产资源将在近期枯竭 不顾储量多少、毫无节制的掠夺性开采,使我国的大多数矿产资源面临将在近期枯竭的局面。根据联合国矿产业统计年鉴、能源统计年鉴,世界金属协会金属统计的数据综合整理而成的我国矿产资源可开采年限的统计,金属矿可开采储量的数值为金属净含量,可开采年数由开采储量除以1999年或1997年的当年产量求得。12种矿产品当中,只有3种的开采可以继续维持100年以上,其他矿产品,包括在我国矿产资源当中储量最大的煤炭在内,可开采年限仅有50年左右。可以说,我国对自然资源过度开发问题在很大程度上是总体性的。 矿产资源不可再生,我国储量相对于人口的庞大需求规模又严重不足,对这样珍贵的自然资源为了眼前利益进行掠夺性的开采,后果是严重的,不良影响是深远的。与我国形成鲜明对照的是,世界上许多国家从资源开发战略出发,对本国各种自然资源采取了有计划地节制开发、重在保护的政策。 二、采煤技术国内外现状 煤炭企业集团化发展,集团下属企业多、分布地域广,企业结构复杂,存在多级、多专业的管理部门。煤炭产品在生产、销售等过程中容易损耗;煤炭企业在生产经营中所需资金密集度大、所用物资种类繁多;在煤炭生产过程中不可控的因素较多,导致生产计划的不准确和材料消耗的随机性比较大,所以对产品的监控以及成本的控制非常重要。受作业环境的影响,煤炭企业生产技术具有特殊专业要求,涉及面广,专业技术性强。生产过程复杂,生产系统形式多样,各系统协调运做、管理难度大。井下作业环境的独特复杂性,使行业生产技术具有特殊专业要求,涉及面广、种类多、管理难度大,安全生产是煤矿管理工作的重点,煤矿安全监控系统技术复杂、形式多样,监控数据量大。 采煤方法种类很多,目前世界主要产煤国家使用的采煤方法,总的划分为壁式盒柱式两大类。这两种不同类型的采煤方法,无论从采煤系统还是回采工艺多有很大的区别。 一柱式采煤法的特点是煤壁短呈方柱形,同时开采的工作面数较多,采出的煤炭垂直于工作面方向运出。壁式采煤法的特点是煤比较长、工作面的两端巷道分别做为进缝合回风、运煤和运料用,采出的煤炭平行于煤壁方向运出工作面,我国多采用壁式采煤法开采煤层。 二壁式采煤法一般以长工作面采煤为其主要特征,产量约占我国国有重点煤矿的95℅以上。随着煤层厚度及倾角的不同,开采技术和采煤方法会有所区别。对于薄及中厚煤层,一般都是按煤层全厚一次采出,即正层开采。对于厚煤层,可把它分为若干中等厚度进行开采,即分层开采,也可以采用放顶煤整层开采。无论整层开采或分层开采,依据不同倾角,按采煤工作面推进方向,又可分为走向长壁开采和倾斜长壁开采两种类型。 壁式体系采煤法优点 1、巷道布置简单,巷道掘进和维护费用低、投产快。 2、运输系统简单,占用设备少,运输费用低。 3、减少了工作面长度的变化给生产带来的不利影响,对综合机械化采煤非常有利。 4、通风线路短,风流方向转折变化少,同时使巷道交叉点和风桥等通风构筑物也相应减少。 壁式体系采煤法缺点 长距离的倾斜巷道,使掘进及辅助运输、行人比较困难有时在污风下行问题。 长壁放顶煤采煤法优点 1、单产高工作面内具有多个出煤点,而且在工作面内可实现分段平行作业,即在不同地段采煤和放煤同时进行,因而易于实现高 产。 2、效率高由于放顶煤工作面的一次采出厚度大,生产集中,放煤工艺劳动量小以及出煤点增多等原因,其生产效益和经济效益大幅度提高。 3、成本低放顶煤开采比分层开采减少了分层数目和铺网工序,由此节省了铺网费用,此外,其它材料、电力消耗,工资费用等也都相应减少。 4、巷道掘进量小掘进量和巷道维护费用减少,便于采掘接替。 长壁放顶煤采煤法缺点 1、煤损失多在目前的技术水平条件下,放顶煤开采的工作面煤炭采出率一般比分层开采低10℅左右。 2、易发火由于煤损较多,在回采期间采空区就可能发生自然。 3、煤尘大在放顶煤工作面,采煤机割煤、支架操作时的架间漏煤及放煤为煤粉的来源。 4、瓦斯易积聚与分层开采相比,放顶煤开采的产量集中,瓦斯散发面大,采空区高度大,易于瓦斯积聚。 三、采煤技术的发展趋势 矿山机械在经济建设、科技进步和社会发展中占有十分重要的地位和作用,属于国民经济的支柱行业。矿山机械制造业是国家建立工业体系的基础,也是衡量一个国家工业实力的重要标志。根据 国家重点支持能源、交通和原料等基础工业发展的产业政策,矿山机械作为这些基础工业的支柱应优先得到国家的重点支持,以得到进一步发展和提高,为煤炭、金属和非金属矿山的开发提供更多的具有国际先进水平的优质、高效设备,满足国民经济发展对能源和原料材料的需要。 改革开放30年来,我国矿山机械制造业经历了引进消化吸收国外先进技术、合作设计和合作制造、自主设计的发展道路,特别是在实施国务院关于加快振兴装备制造业若干意见的推动下,矿山机械制造业基本实现了两大转变,一是产品开发由仿制型向自主创新型转变;二是经济运作由粗放型向效益型转变。2000年以来,在国内基础工业和基础建设大发展的拉动下,矿山机械产品市场需求旺盛,工业总产值和销售额年增长速度稳定在32℅--40℅。市场需求在带动矿山机械制造业经济增长的同时,更促进来了整个行业技术进步,涌现了一批具有自主知识产权的重大新产品,如北方重工研制∮11m水泥平衡盾构和9.8km 大型平面转弯带式输送机,太原重型机械集团研制了35m3和55 m3大型矿用挖掘机和1800kw 2040 kw大功率厚煤层采煤机,上海建设路桥研制了6m电液控制液压支架等。上述重大新产品的成功研制,为国民经济建设做了积极贡献,同时缩小了与先进国家的差距,提升了参与国际竞争的能力,我国矿山机械行业在国际矿山建设中正在发挥越来越大的作用。 矿山机械的发展人类的科技进步、现代科学技术和整体行业水平息息相关,特别是与机械工程科学和采矿科学的发展紧密相联。现代科学技术前沿具有明显的时域、领域和动态特性。信息科学、材料科学、生命科学、纳米科学、管理科里和制造科学是改变21世纪的主流科学,由此产生的高新技术及其产业将改变世界。不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚焦,经济的发展和社会的进步对矿山机械产生新的要求和期望。机械工程科学发展的总趋势将是数字化、智能化、精密化、微型化、生命化和生态化。矿山机械作为机械工程学科的一个分支,也遵循这个发展的总趋势。同时,结合矿山行业的特点,其发展趋向是数字化、智能化、生态化和宜人化。矿山机械制造业应不断融入人类在各领域的优秀成果,面向国家经济建设重大需求,以科学发展观为指导,实现可持续发展。 矿山机械发展的动务机制 1、市场竞争驱动 我国矿山机械的整体水平与国际先进水平相比尚有差距。子迈向矿山机械制造强国的征途中,机遇和挑战并存。产品设计是制造业的灵魂,产品的结构、功能、质量、成本交货时间及可制造性、可维修性、报废后处理以及人、机和环境关系等,原则上都是在产品设计阶段决定的。产品的创新设计能力已成为决定企业在全球化竞争中地位的首要要素。 矿山机械是技术含量和集成化很高的装备,新设备的开发中不断将人类在各领域成果融合进来,随着材料科学、制造工艺、信息科技计算机技术的进步,每一轮产品都有新的技术注入,零部件的更新周期越来越短、新设备换代越来越快,尤其是大型矿山机械的开发,五成熟的经验可借鉴而要不允许设计中出现任何失误,因此必须借助多科学的技术融合,提高设计效率和设计质量,提升企业自主创新能力和市场竞争能力。矿山机械和计算机技术、网络技术综合的基础上形成了数字化的发展趋势。 2、经济建设的需要 随着社会进步和国民经济的发展,人类对资源和能源的需求量越来越大,而我国是一个资源相对贫乏的国家。随着资源的开发,开采深度的逐渐增加,由陆地向海洋延伸,资源开采条件日益恶劣化,安全开采的形式日趋严重;我国煤炭开采的深度已达到1000m,金属矿的浓度达到1380m,矿床开采深度增加,地下水、瓦斯、高地应力、地质构造是资源开采难度大大增加。 自动化无人工作面开采是井下或危险环境采矿的发展方向,也是保障工作面安全开采的有效途径。综合应用采矿学、自动化技术、通讯技术、计算机科学和技术等,进行自动化无人工作面开采的基本理论研究和开发新技术、新装备,使矿山机械将向机器人化合自能化方向发展。 四、煤炭开采技术 1、改进采煤方法和工艺 1矿井集约化开拓布置技术。随着生产集约化合自动化程度的提高,在地质条件允许的矿区,可以走一井一面的集约化生产模式,而在地质条件不允许的矿区,也可以走多井生产,一井出煤的模式大量减少地面设施和简化生产流程,降低管理成本。 2短壁开采工艺技术。随着大规模粗放性开采,适合长壁开采的煤炭资源日益减少,但长壁开采后的残留煤柱,不能布置长壁式残采煤区,不规划块段等的煤炭储量却在逐年上升,一些城市和村镇的建筑物下、铁路下、水体下以下简称“三下”压煤量也很大;另外,处于矿区煤田的边缘地带、小的地质构造附近的煤炭,均不能用常规的长壁开采技术采出,因此,短壁开采技术将有很大的发展空间。为满足适应短壁开采,又可快速掘进的需求,将需要开发出能够进行横轴与纵轴切割方式互换的用于半煤岩巷道掘进和煤巷快速掘进的掘进机短壁开采离机遥控操作系统、连续运输系统以及短壁工作面通风安全系统等。 2、机电一体化、自动化煤矿开采技术装备 应用电力电子驱动、传感检测、计算机与自动控制、机械电气一体化设计等技术研究开发的煤矿新一代采掘、运输、提升等新型开采设备将不断涌现。这些设备总体结构实现机械电气控制操 纵一体化设计,具备工况自动监测监控功能,传动系统采用程序控制调速和软启动。煤矿机械机电一体化新型技术装备总体结构更合理,在煤矿井下狭小作业空间工作更加可靠、维修更加方便;配备更大功率的驱动系统,生产能力大幅度提高,在操纵和性能上实现程序控制、离机遥控、自动监测监控,使煤矿传统的采掘、运输等设备功能内涵发生重大突破,为生产过程的自动化控制奠定基础。3、采用矿井网络化监测监控技术 为适应高度集中化生产模式和煤矿生产集团化管理模式,先进采煤国家研制开发了矿井自动化监测监控系统,主要生产环节已基本实现自动化监测监控。全矿井综合自动化监测监控系统集语言、数据、图像于一体,兼容各种专用监控系统功能的综合监控网络系统,将监测、控制、通信功能合成一网,并发展灵活、方便的无线接入技术。监控系统覆盖全矿井各生产环节,包括现场监测监控层、生产与安全集中控制监视层、信息管理层3个层次,通过各种矿用控制器、传感器、通信终端、摄像器等实现对综采工作面和矿井运输、通风、排水等设备和矿井瓦斯、煤尘等安全参数的自动化监测和监控。 五、总结 采煤技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,采煤技术 是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进采煤技术的世界潮流，将其 放在战略有限地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发 达国家的差距，才能在激烈的市场敬振华中立于不败之地。 潞 安 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 姓 班 学 名 级 号 专 业