大倾角采煤工艺报告-.doc

新疆生产建设兵团农四师七十一团二矿 大倾角坚硬特厚煤层综采放顶煤开采工艺及 安全保障技术集成示范工程 概述 在我国厚煤层储量约占煤炭总储量的40,拥有5m以上特厚煤层的生产矿井数量为生产矿井总数的40.6。传统用的开采方法主要采用分层段开采,因其掘进率高,材料消耗大,产量和效率难以进一步提高,正逐渐被综采放顶煤采煤法取代。综采放顶煤技术在开采特厚煤层时可实现高产、高效、低耗和安全,已经成为煤炭井工安全高效开采技术的主流和发展方向。 煤层倾角和厚度是影响采煤方法选择的两个关键因素。我国煤矿矿井采矿设计手册按倾角将煤层划分为三类,即 45为急倾斜煤层;按煤层厚度将煤层也划分为三类,即3.5m,为厚煤层,一般将5m以上煤层称为特厚煤层;在综放实践中,煤层的坚固性系数和裂隙发育程度决定综采放顶煤工作面顶煤冒放性的关键要素之一。 近年来,急倾斜煤层开采在我国越来越引起采矿界的重视,原因有两个方面 一是西部赋存有大量45 以上的急倾斜煤层。虽然大倾角及急倾斜煤层在全国只占15-20的储量,但西部矿区50以上的矿井开采大倾角煤层,如主要产煤省区的四川、重庆、云南、贵州、新疆、甘肃、宁夏等,大倾角煤层已是许多矿区或矿井的主采煤 层。随着21世纪我国矿产资源开采重点西移,对大倾角及急倾斜煤层开采的研究将是西部煤炭开采的重大课题。二是多年的开采己经使得东部矿区赋存条件“优越”的煤层储量越来越少,随着煤矿开采强度的不断增大,促使大倾角及急倾斜煤层的开采问题引起高度重视,河北峰峰矿区、邢台矿区和开滦矿区、安徽淮南和淮北矿区、江苏徐州矿区等,如山东充州矿区、在这些矿区内的许多矿井不得不由条件相对“优越”煤层开采转向复杂的大倾角及急倾斜煤层开采,显然,要保持这些矿区高产高效和可持续发展就必须解决大倾角及急倾斜煤层的开采技术问题。 我国煤炭赋存条件差异很大,随着资源的枯竭,急倾斜特厚煤层的开采也被列入开采计划,新疆广泛赋存着急倾斜特厚煤层,四川、福建、北京等省市、开滦、淮南、淮北等矿区都有35以上的煤层。在甘肃省的煤炭储量中,煤层倾角大于35的占很大比重,其中窑街矿区的煤层倾角在45以上的储量占39.6,靖远矿区王家山煤田中35以上的煤炭储量占76.8,在华亭矿区3780倾角的煤层占总储量的12.48。这类煤层的开采难度很大,传统工艺主要限于炮采和水平分段综放,机械化程度低,工效低,劳动条件差,安全隐患多。经过多年来的摸索,采煤方法改革的根本出路在于机械化。 一、项目目标与任务 1、项目目标与任务需求分析 新疆兵团农四师七十一团二矿原伊犁双新焦化厂二矿属新疆尼勒县管辖,始建于1958年,经过53年的发展,目前生产能力已达 到15万吨规模,累计产煤215万吨。矿区煤层赋存条件为急倾斜特厚坚硬煤层,煤层硬度系数为f2-3,长期以来,采用传统的高落式和仓储式开采方法,造成矿井回采率过低35左右,资源浪费严重,矿井安全保障程度低,生产工效低下。 由于目前急倾斜特厚煤层开采的发展水平层次差异较大,存在着一系列没有完全解决的技术难题,因而研究急倾斜特厚煤层的开采方法,是非常必要和十分迫切的重大课题。从2005年以来,矿井开始实施技术改造,通过进一步的地质勘探和测量工作,进行了60万吨扩能改造,矿井初步设计有中煤武汉设计研究院完成,开采方法为大倾角综采为主,柔性掩护支架为辅的采煤方法,此项技术,虽然对传统的开采工艺进行了革新,但是还未从根本上解决大倾角坚硬煤层安全高效集约化生产的问题。如何从根本上实现大倾角坚硬煤层安全高效开采,找到一条适合双新煤业矿井特殊赋存条件下煤层开采工艺的重大突破,面对这一全国乃至世界公认的高难度井工开采技术,农四师党委、71团党政领导知难而进,勇于创新。积极寻求解决安全高效开采的技术支持和管理保障,通过多次调研和实地考察,与甘肃靖远煤业集团公司达成了合作研究和生产协议。甘肃靖远煤集团公司王家山矿,从2001年初进行大倾角综放开采技术和相关保障技术研究, 2003年完成了这一难题,曾获国家八项专利技术。 从新疆生产建设兵团农四师七十一团二矿原伊犁双新焦化厂二矿实现安全高效矿井目标和从新疆地区、农四师71团双新煤业可持续发展的战略高度来看,该项目技术研究具有重大的战略性意义, 双新煤业大倾角坚硬特厚采煤方法的改革,是实现本矿区产能提升,安全高效开采的必由之路,它可以解决矿井特殊地质构造范围内的呆滞煤量问题,提高煤炭回收率,减少煤炭资源浪费,也将对该矿井深部开拓布置优化、合理集中生产,延伸煤炭产业链,改善生产技术基础,实现跨越式发展创造条件。它的成功,将极大的带动伊犁地区乃至新疆同类地质和煤层条件下采煤工艺的重大突破,为实现新疆地区煤炭资源的大发展和高效开采,起到引领和示范作用。 2、项目的主要技术难点和重点 新疆生产建设兵团农四师七十一团二矿原伊犁双新焦化厂二矿60万吨矿井,矿井煤层赋存条件多变,结构复杂,煤厚极不稳定,厚度平均变化大,倾角42-53之间,平均达到45,局部达到53以上,煤层坚硬,难以放出,属于大倾角极难采煤层,采用走向长壁综采放顶煤开采技术,开采过程中必须解决以下关键问题和技术难点 1如何保持“支架---围岩”系统的随机不稳定达到有效控制。在工作面煤层倾角4553条件下,如何保持支架、采煤机适应大倾角煤层,并参照国内外现有大倾角开采配套设备进行适应性配套和优化改造。 2采区巷道布置技术,适应多煤层联合开采,工作面巷道布置关键技术; 3煤层倾角大,开切眼掘进过程中出现底板岩层离层滑移现象,工作面开采中底板滑移和支架失稳控制。 4煤层倾角大于45支架防倒、前后溜下窜、飞矸伤人等问题; 5瓦斯灾害治理、水患防治、综合防灭火、矿压动力显现等的防治和安全保障技术。 6大倾角特厚坚硬煤层顶煤综合弱化技术; 二、现有工作基础和优势 1.国内外现有技术、知识产权和技术标准现状及预期分析 我国开采大倾角煤层的矿井目前多集中在西部地区,由于这些地方的区域经济发展相对落后,矿井的开采规模、产量所占比例又较小,从而导致矿井的综合经济效益差,加上大倾角煤层开采围岩移动和矿井技术管理与缓倾斜煤层开采相比具有很大的差异和难度,故开采大倾角煤层的矿井大多数使用的是传统的非机械化开采方法。但自20世纪80年代开始,我国就一直致力于对大倾角煤层的机械化和综合机械化开采的研究,煤炭科学研究院北京开采所、唐山分院、成都煤干院、西安矿业学院、中国矿业大学北京以及东北大学等科研院所从急倾斜煤层入手开始这方面的研究,同时引进国外技术与装备,在辽宁沈阳矿务局、新疆艾维尔沟煤矿、北京矿务局、四川攀枝花矿务局、辽宁鹤岗矿务局、安徽淮南矿务局等矿区进行了试验与生产。具有代表性的有 辽宁沈阳矿务局红菱矿与煤炭科学研究总院北京开采所共同承担国家“七五”重点科技攻关计划项目“大倾角煤层开采成套设备的研制”,研制了ZYS9600/14/32QYS960/14/30型大倾角组合式液压 支架和ZYJ3200/14/32G型大倾角液压支架,配合MG200-QW型大倾角采煤机,SGBQ-764/160W大倾角工作面输送机,在倾角35-55的煤层中进行了工业性试验,填补了国内空白。 河北开滦矿务局唐山矿采用DY 150型采煤机,辅以YAJ-13液压防滑绞车,SGW-150型可弯曲刮板输送机开采了倾角为15-45的煤层。 新疆艾维尔沟煤矿在坚硬顶板f8-18,软煤f 1、软底抗压强度35t/工; ③吨煤直接成本﹤68元/t; ④工作面回采率76。 四、经费预算 1、项目总投资预算 1调研费、科研费、资料费38万元 2综放工作面“三机设备”配套刮板输送机、采煤机、液压支架购置、首采综放工作面安装费用等合计5868万元。 3设备仪器费,施工中需要购置矿压监测仪器,合计费用26万元。 4工作面顶煤综合弱化费用516万元12元/t煤 5矿井灌浆、注氮系统建设680万元 6皮带输送机、转载机、破碎机等328万元。 以上费用合计7456万元 2、资金筹措方案 企业自有资金和银行贷款为主,争取国家科技发展基金、兵团技术改造资金、国家和地方政府给予适当补助。 五、实施机制 1.组织管理措施 一是严格落实煤矿安全、技术改造项目管理法人责任制。建立健全项目法人责任制度和项目管理的其他有关制度,明确项目总负责人、单项工程负责人、技术负责人、财务负责人和报表人及其工作职责;二是认真执行煤矿技术改造和安全改造项目管理招投标制,按照招标范围、招标方式和招标组织形式依法进行招标;三是必须按国家的要求实行工程监理制;四是严格落实生产建设工期,按计划如期完成建设项目;五是项目单位要严格执行国家项目资金管理和基本建设财务制度的有关规定,积极主动地落实企业自筹资金和地方配套资金,以确保项目按期保质完成确保资金用到计划项目需要改造的内容上去,以保证资金的使用效益;六是落实项目竣工投入试运行后,必须进行竣工验收。七是建立健全矿井安全生产管理制度。根据安全高 效矿井建设需要,建立层级安全生产管理制度,确保安全生产管理落实到位,增强工作执行力;八是根据工作面实际综合分析研究形成了实现工作面高产高效的管理方式,构建了工作面“劳动组织管理线、机电设备管理线、安全管理线、工程质量及生产质量管理”为主要内容的“三线二量”管理模式,实现了由传统的经验管理模式向现代化科学管理的转变,提高了管理效能和工作质量;九是研究和完善矿井安全生产综合保障技术,提升矿井防灾抗灾能力。 2.产学研结合模式 由于大倾角特厚坚硬煤层高安全高效开采技术本身为复杂的系统问题,涉及大量力学、数学、机电、地质、采矿、通风等高难系统问题,在攻克这一高难度科研项目的进程中,我们的思路就是坚持产学研相结合,要采用理论研究、试验研究和现场试验相结合的方法,以近年来国内大倾角综放开采技术研究成果较好的高等院校和科研院所为依托,以科学严谨的态度深化和汲取工作面现场管理模式和经验,以高素质的职工队伍为基础,以坚硬煤层弱化工艺和成熟技术为支撑,知难而进,勇创一流。 3.知识产权与成果管理及权益分配 该项目的实施,凝聚着新疆生产建设兵团农四师七十一团二矿、甘肃靖煤集团公司、科研院所广大管理干部和工程技术人员的辛勤劳动智慧和汗水,特别是靖煤集团公司大倾角综放开采工艺的技术专利和知识产权及大倾角综放工作面成熟管理经验和成建制的高素质职工队伍,我们在项目实施的过程中,依法保护现有知识产权,尊重劳 动,尊重创造,通过友好协商,确保知识产权、劳动成果、权益分配的公平和合理,让每个劳动者、参与者、单位分享应有的劳动成果,保护劳动者的合法权益。 六、项目风险分析及对策 新疆生产建设兵团农四师七十一团二矿60万吨矿井特殊的煤层赋存条件,集成了国内外大倾角煤层开采的所有难题,没有完全成熟的经验和模式套用,属于技术含量高、研究实验和现场实验管理难度大,投资数量大、风险高、安全保障程度要求高等特点。 1、项目主要风险分析 ①井地质及技术基础资料不全面,易发生采区、工作面地质保障程度不足的问题。 ②井基础资料的缺陷和煤层赋存条件的特殊性,带来综放设备与煤层赋存条件的不完全适应性,导致设备防倒、防滑、支架之间的相互挤咬造成生产影响的不确定性。 ③于同类煤层赋存条件下开采工艺在新疆地区尚未有先例,加之矿井地处偏远,设备配件及材料供应保证程度不足,将是影响正常生产的潜在因素。 ④着开采强度的增大,地表沉陷治理、矿井防治水、自然发火防治工作难度加大,对安全保障系统不足的因素将日益凸显。 2、风险应对策略 ①抓基础,查源头。强化地质保障和生产技术管理工作,充分利用与靖煤集团公司合作生产的良好机遇,选派素质高、上进性强的工 程技术人员,到靖煤公司项目部参与学习和技术管理,为矿井可持续发展奠定良好人才储备和管理储备,增强技术对生产的指导作用。 ②做好采煤方法改革后矿井安全生产系统的优化和调整工作,积极与靖煤集团公司合作协商,做好矿井深部采区优化设计,完善矿井通风、注氮灌浆、压风等系统。 ④搞好采、掘工作面工艺支护改革,对采掘设备及时进行优化和改进,提升设备材料供应和后勤保障能力;完善地面煤炭洗选、加工、外运协调保障能力;加快地面机加工厂房和配套设施和工业广场系统建设。 ⑤研究地表沉陷治理和绿色开采技术,加强矿井灾害预警系统和保障系统建设。 ⑥搞好矿井安全文化建设。 七、有关附件 1、新煤规发2007306号关于农四师伊犁双新焦化厂煤矿和南岗建材喀赞其煤矿纳入自治区煤炭工业“十一五”规划的意见 2、新政办函20086号关于开仁托让格露天煤矿等69个煤矿建设项目列入自治区煤炭工业十一五发展规划的函 八、有关声明 项目技术负责人声明 声明 1、本人对申报材料的真实性负责; 2、本申报材料不存在任何违反中华人民共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等相关法律法规的情况; 3、本申报材料不存在侵犯他人知识产权或剽窃的情形。 如有不符,愿意承担相关后果并接受相应的处理。 项目技术负责人签字 年月日 申报单位声明 声明 1、本单位对申报材料的真实性负责； 2、本申报材料不存在任何违反中华人民共和国保守国家 秘密法和科学技术保密规定等相关法律法规的情况； 3、本申报材料不存在侵犯他人知识产权或剽窃的情形。 如有不符，愿意承担相关后果并接受相应的处理。 申报单位法人代表（签字） 申报单位（盖章） 年 月 日 21 推荐单位（专家） 推荐单位（专家）声明 声明 1、本单位（人）对所推荐材料的真实性负责； 2、本单位（人）所推荐的材料不存在任何违反中华人民 共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等相关法律法规的 情况； 3、本单位（人）所推荐的材料不存在侵犯他人知识产权或 剽窃的情形。 如有不符，愿意承担相关后果并接受相应的处理。 推荐单位法人代表（签字） 推荐单位（盖章） 或推荐专家（签名） 专家1 专家2 专家3 年 月 日 22