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摘要煤炭资源为我国经济发展做出了巨大贡献未来煤炭 作为我国主体能源的地位仍不会改变 随着我国浅部煤炭资源的 开采殆尽深部开采的研究势在必行 然而随着开采深度的增 加各种技术难题凸显 如何保证深部煤炭资源安全高效低成 本的开采继续为我国的经济发展提供强劲动能是当前我国煤 炭行业亟待解决的技术难题 关键词煤矿深部开采主要技术问题对策 前言 伴随着我国能源需求量的不断提升我国的煤矿行业在生产 过程中也在不断地改进煤矿开采方式以及途径最大限度地提升 煤炭的生产能力 众所周知煤炭资源在开采的过程中是由浅部 向深部挖掘因此为了更加有效地提升煤炭资源产量我国的煤 炭行业正在向着煤矿的深部进行开采以及挖掘而伴随着深度的 增加需要解决的问题也随之增多本文主要针对这一问题进行详 细的阐述 影响煤矿深部开采的地质环境因素 高地应力 随着开采深度的增加矿井原岩应力和构造应力 不断加强并且呈线性增长 随之带来的巷道变形速度快破坏范 围加大持续变形底鼓严重返修率高 当采深从 增加到 时仅垂直应力就达到了 远超过了工程岩体的抗 压强度 在如此高的地应力下掘进后的巷道的持续变形流变给 巷道支护带来了严峻的挑战 高温 深部开采环境下岩层的温度随着深度的增加以 温度梯度上升采深在 以上的矿井温度在夏季最 高可达 如此高的温度下岩体的物理力学性质也会发生剧烈 的变化使其发生热胀冷缩破碎同时工人在高温环境中长时间 劳动会影响人的中枢神经系统使人疲劳精神恍惚容易引发事 故 高渗透压 对于深井开采采深越大承压水位高压力大 加之构造复杂和高地应力的长期作用 更容易造成渗流裂隙增 多相对集中使岩溶水压力增大 并且随着含水量的增加岩石 的抗压强度和泊松比都有所下降突水几率有所增加 高瓦斯 煤层瓦斯压力随着埋藏深度的增大多呈静水压力 梯度递增 在深部高地应力的作用下由于瓦斯移动通道不顺畅 大量的瓦斯气体压缩在煤层以及岩体的空隙之间造成了在开凿 巷道时瓦斯气体突然释放引发煤与瓦斯突出的危险 高冲击地压 煤岩体在深部由于自重应力的增加以及地质 构造的复杂性容易积聚大量的固体能量 在开挖以及工程扰动 的情况下 使得积聚的能量释放大于矿体失稳和破坏的能量导 致巷道底鼓发生冲击地压 另外其容易和煤与瓦斯突出承压 水现象共同作用产生共振效应引发更多危险 强烈的采掘扰动 对于深部开采受采动影响的巷道高于原 岩应力的数倍甚至几十倍使浅部岩石由原来的弹性应力状态进 入深部后转化为塑性状态造成更多岩石的破坏失稳使得矿压 显现更为剧烈支护更加困难 同时巷道群掘进时由于巷道两 侧的应力破坏区范围更大使得相邻巷道掘进过程中应力增高范 围区叠加会造成先掘巷道的变形相邻巷道周边围岩应力分布 需要多次长时间才能趋于平衡巷道返修率明显加大 煤矿深部开采面临的技术难题的应对措施 煤矿深部开采问题一直是世界各发展中国家关注的问题在世 界主要采煤国家中都领先进入深部开采而且快速发展我国的主 要国有煤矿中采深大于八百米的大约占总数的这些矿区的 开采时间都比较长需要采用特殊的技术以及设备进行作业 加强煤矿深部的地质勘查工作对矿井周围的岩性水分 布以及瓦斯情况进行充分了解为制定科学的开采方案提供有用 的信息 强化深部地质工作了解煤的水分布瓦斯分布和岩体特 征了解井巷工程围岩稳定状态与断层空间结构的关系为制定 技术途径有效方案提供基础依据 统筹规划深部开采尽量避免煤柱应力采动叠加导致应 力升高 在稳定岩层中布置巷道尽量使巷道方向和最大主应力 方向保持一致降低巷道受应力影响作用防止开采发生支承压 力在已采采空区布置巷道 在开采时预先开采上部煤层实施 跨巷回采 防止上部开采有煤柱遗留保持同煤柱沿边的距离防 止相邻巷道互相影响 确定合理开采顺序防止在相邻区段同步 开采 研发有效快速高应力的局部卸压技术可有效防止因局部 应力发生的动力灾害巷道失稳问题 改善围岩控制约束围岩变形围岩支护主要包含主动被 动两种支护方式主动支护主要为加固围岩运用围岩自撑力合 理控制围岩变形 被动支护主要为防护已松动破坏约束围岩变 形的岩石 利用锚网索的主动支护方式改善围岩的特性提高锚 网索系统强度有利于提高支护效果控制不良地段的复合支护 煤矿深部瓦斯问题是当前一个难题具体的措施就是开发 与治理相结合将瓦斯开发以及煤炭开发同等重视 针对动力问 题 进一步试验研究动力发生的规律和特点构建达到深部开采 预测预报的防治理论措施 地下水是当前我国十分重要的淡水资源之一因此在煤矿 深部开采时应该要注意保护地下水资源不受污染近年应用十分 广泛地是通过底板对巷道进行加固的方式进行保水开采取得的 比较好的效果此后还需加深对此方面的研究确保煤矿深部开 采能够在复杂水文以及高水压等情况下安全生产 对于地温明显的自燃矿井由深部矿井向开采方式开采 系统监测技术通风系统和阻化技术进行开拓实现综合治理 构建有效科学的防治技术体系 煤层自燃现象时地温升高的表 现在具体工作中应该从多方面进行综合治疗建立科学的预防 处理体系 结语 中国煤矿已逐渐进入深部开采阶段在深部开采中还存在着 一系列问题是中国现阶段乃至今后煤矿安全生产面临的重要问 题 所以为确保煤炭工业的长远发展必须未雨绸缪加强科技 创新力度针对煤矿深部开采灾害发生的机理采取先进的技术 措施有效预防深部开采中安全事故的发生实现煤矿深部开采 的安全高效生产 参考文献 艾顺龙孟建兵袁亮开展深部开采关键技术研究中 国电力报 张农李希勇郑西贵等深部煤炭资源开采现状与技术 挑战全国煤矿千米深井开采技术北京中国煤炭工业协会 蓝航陈东科毛德兵我国煤矿深部开采现状及灾害防治 分析煤炭科学技术 虎维岳深部煤炭开采地质安全保障技术现状与研究方向 煤炭科学技术 许延春陈新明姚依林高水压突水危险工作面防治水关 键技术煤炭科学技术 作者单位 黑龙江龙煤矿业集团七台河矿业公司新兴煤矿西六采 区 煤矿深部开采面临的主要技术问题及对策 文周明非 项目与技术
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