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        煤礦千米深井圍巖控制及智能開采技術構想
        論文類別:專家論文
        作 者:佚名
        所在地區:煤礦千米深井圍巖控制及智能開采技術構想
        下載次數:562
        摘 要:

        深地資源開發是我國未來科技發展的重要方向[1]。煤炭是我國的主體能源,埋深 2 000 m 以淺的煤炭資源總量為 5. 9 萬億 t,其中埋深超過 1 000 m 的占 50%以上,主要分布在我國中東部地區,該地區的煤礦大部分已進入深部開采[2-3]。為保證中東部經濟快速發展的能源供給,千米深井煤炭資源開發勢在必行,這對于保障國家能源安全、支撐經濟發展具有重要戰略意義。與淺部煤礦相比,千米深井地應力高、采動影響強烈,導致巷道圍巖變形大、持 續 時 間 長、破 壞 嚴重[4-5]( 圖 1) ; 采煤工作面礦壓顯現強烈,煤壁片幫、頂板冒落及支架損壞現象突出[6]; 傳統淺部低應力、弱采動條件下的技術無法解決千米深井圍巖控制難題。智能開采是實現安全高效采煤的有效途徑[7]。我國僅基于一些淺部且地質條件簡單礦井進行了煤礦智能化開采研究與應用[8],不適合高應力、強采動千米深井。為此,本文在國家重點研發計劃項目“煤礦千米深井圍巖控制及智能開采技術”的資助下,分析了煤礦千米深井圍巖控制及智能開采技術現狀和存 1. 1 深部圍巖控制技術現狀深部圍巖控制包括巷道和采場圍巖控制兩個方面。在深部巷道圍巖控制方面,德國處于國際領先水平。德國煤礦最大開采深度達到 1 750 m,GTA 公司等開發出 U 型鋼可縮性拱形支架、錨桿支護聯合架后充填的圍巖控制技術,在魯爾、薩爾、亞琛礦區得到成功應用。該技術在我國安徽新集礦區也進行了井下試驗[9],如圖 2 所示。德國技術的顯著特點是巷道斷面大( 平均 30 m2 ) 、工藝復雜、支護成本高昂,國內煤礦無法承受。美國、澳大利亞等世界主要產煤國家井工煤礦開采深度大多小于 600 m,地應力較低、采動影響較小,巷道普遍采用錨桿支護,圍巖相對易于控制。強采動巷道進行柱式、垛式支架加強支護。該技術也不完全適合我國深部煤礦。

          1. 2 智能開采技術現狀在智能化開采方面,多個國家進行了技術研發。德國率先在長壁工作面采用電液控制的高阻力液壓支架,并借助傳感器、無線傳輸、光纖網路等實現采煤機三維導航,以及支架與輸送機的自動控制。美國卡特彼勒公司開發出埋深 600 m 以淺、采高小于 6. 0 m 的長壁綜采工作面智能化開采技術與裝備,久益公司開發出 IMSC 長壁工作面遠程智能控制分析系統。澳大利亞聯邦科學院研發出 LASC 技術,將高精度光纖陀螺儀和慣性導航技術應用于工作面設備,實現了工作面自動割煤。我國的煤炭智能開采技術在“十二五”期間也取得了快速發展,開發出以采煤機記憶截割、液壓支架自動跟機及可視化遠程監控為基礎,以生產系統智能化控制軟件為核心的綜采成套裝備智能系統( 圖 3) ,并在黃陵、神東等礦區得到成功應用[21]。

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