大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m

大采高开采集成技术研究

研究工作总结报告

神华宁夏煤业集团有限责任公司

西安科技大学

二○○八年十二月

大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采集成技术研究

一、完成单位基本概况

1．项目主持单位：神华宁夏煤业集团有限责任公司

神华宁煤集团是神华集团的控股子公司，也是宁夏回族自治区最大的优势骨干企业。20xx年1月，宁夏自治区党委、政府以宁夏煤业集团全部资产与神华集团合资合作组建了神华宁夏煤业集团有限责任公司。注册资本101亿元人民币，其中，神华集团占51%，宁夏政府占49%。至20xx年底资产总额达307.5亿元，净资产达128亿元。集团主营煤炭开采及洗选、煤化工、电力、建筑、机械制造等。经营范围涉及煤炭制品与煤炭深加工、电力、矿井设计与建设、工程管理与监理、机械制造与修理、建筑与安装、铁路运输、房地产开发、旅游与餐饮、进出口贸易、科研等行业，煤炭、煤化工、煤炭深加工及综合利用等业务收入占全部营业总收入的80%以上。宁东是国家批准建设的

基地之一，并列为国家规划建设的6个大型煤电基地和

宁夏确定为“一号工程”。 在宁东还正在规划和建设鸳鸯湖矿区、横城矿区、马家滩矿区和积家井矿区。规划到20xx年，原煤产量突破

达到9720万t以上，煤化工产品产量达到81万t，

年，煤炭生产规模达到1.5亿t，煤化工产品规模达到

达到387万KW，活性炭规模达到25万t。规划和建设

个大型煤化工项目、2座大型坑口电厂。目前，羊场湾煤矿

矿(800万t/a)已经建成投产，甲醇厂(25万t/a)、二甲醚项目

灵州电厂一期（2×13.5万KW）已建成投产。先后荣获

国煤炭优秀企业”、“全国企业文化建设先进单位

家技能人才培养突出贡献奖”、“全国五一劳动奖状

荣誉奖项。煤炭、煤化工、煤炭深加工及综合利用三大主业齐头并进，

得到了胡锦涛、吴邦国等党和国家领导人以及国家有关部委和宁夏自治区党委、政府的充分肯定。

2.项目协作单位：西安科技大学

西安科技大学是西部惟一的一所煤炭高等院校，

点学科，10个省部级重点学科，3个省部级重点实验室，

心，1个国家矿山应急救援技术研究中心，在大倾角开采与胶体防灭火技术研究 1 13个亿t级大型煤炭7个煤化工基地之中，5000万t，煤炭总规模5万t。1500万t，电厂装机规模10对大型现代化矿井、(1000万t/a)、枣泉煤(21万t/a)已建成生产，“中国矿业十佳企业西部开发优秀创业奖“自治区模范集体初具规模，拥有安全技术及工程国家重1个教育部工程研究中被20206、“全“国活性炭产能达到到””、“”、”、”等多项

大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采集成技术研究

方面在国内处于领先地位。20xx年获得西部第一个矿业工程博士学位授予权，20xx年获得“安全技术与工程”国家重点学科。本学科从2001～20xx年完成国家杰出青年基金、国家“十五”科技公关、国家自然科学基金西部重大研究计划及面上项目等国家级项目和省部级重点项目25项，省部级一般项目35项，企业委托项目176项，纵向科研经费1187万元，横向科研经费3733万元。获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步奖23项，相关成果在全国60多个矿区推广应用，并在俄罗斯、印度和澳大利亚等国煤矿得到应用。

成的“教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室

室”、“国家煤炭工业采矿工程重点实验室

市复合胶体防灭火材料设备及工程中心

我国第一台容量为1T的实验炉已完成了全国

的自然发火性能的工业性实验，为现场安全生产提供了大量的数据。

二、项目（课题）来源

本项目是宁夏回族自治区和神华集团立项，

的重点高新技术项目。

三、项目背景

我国井工开采特厚煤层开采产量约占总产量的

所辖的宁东矿区是国家批准建设的

规划建设的6个大型煤电基地和

截止20xx年，宁东矿区正在规划建设的鸳鸯湖、横城、马家滩和积家井矿区的原煤产量突破5000万t，煤炭总规模达到

国外没有6.0m以上大采高一次采全厚开采先例；在国内，目前已经建成投产6.0m以上大采高工作面仅有

煤矿，前2个煤矿煤层赋存稳定，煤层倾角在

神华宁夏煤业集团羊场湾煤矿主采二号煤层，其地质储量

171.25 Mt，分别占全矿井地质储量和可采储量的

采高工作面处于目前国内外大采高开采领域最复杂的赋存条件下，煤层倾角15~20°，平均18°，走向起伏角度

大，地应力复杂，巷道侧压大，片帮冒顶严重，易自燃发火。在如此复杂的地质 实验基地包括以我校为依托建”、“陕西省岩层控制重点实验”、“国家矿山救援技术研究中心”以及“矿井安全生产模拟巷道12个局矿、神华宁夏煤业集团公司主持研发40%以上。13个亿t级大型煤炭基地之一，并列为国家7个煤化工基地之中，被宁夏确定为9720万t以上。3个，即晋城寺河煤矿、神东上湾煤矿和羊场湾5°左右，地质与地应力条件简单。40.6%和8~12°，节理与裂隙发育，硬度系数2 ”、“西安”。已建成的76个典型易自燃煤样 神华宁夏煤业集团“一号工程”。 370.21Mt，可采储量37.6%。羊场湾煤矿大1~2，韧性

大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采集成技术研究

生产条件下，实现大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高安全高产高效开采是世界性难题。20xx年神华宁夏煤业集团公司有关部门多次邀请国内专家进行综合论证，分别在宁夏回族自治区、神华集团和神华宁夏煤业集团分别立项，作为自主创新与研发的重点项目开展攻关研究。

四、研究目的和意义

本研究针对目前国内外大采高开采领域最复杂的赋存条件，即倾斜大倾角，走向大起伏的复杂埋藏条件下的特厚易燃煤层技术、成套设备的国产化关键技术、防灭火关键技术及其安全保障支撑技术体系等重大课题进行了深入的研究，了大倾角复杂特厚易燃煤层与全国煤炭开采科技水平及安全效益具有重要意义。五、组织实施过程本项目组织实施过程如下：（1）2006艺论证和设备配套选型等研究内容，具体包括：回采工艺技术、论证、设计、管理等方面研究及支架、采煤机、运输机等设备的稳定性、可靠性控制研究等。（2）2006研究。主要包括：成套设备的国产化方案确定；解决支架防倒防滑防片帮漏顶、采煤机失稳、刮板运输机下滑等突出问题；大倾角复杂特厚易燃煤层高工作面成套设备的国产化与重型化技术研究。（3）2007同时对设备进行监造；研究大倾角复杂特厚易燃煤层大断面巷道稳定性支护控制及快速施工难题。（4）2008全方位研究和控制，构建大倾角复杂特厚易燃煤层火技术体系。在时间上实现掘进、作面、采空区与地表进行防灭火；在综合技术手段上采用通风、回采、监测与注氮灌浆等多元防灭火措施。（5）2008

6.2m大采高开采集成技术，对提升宁夏回族自治区

3月~8月，进行了9月~20xx年2月，大采高工作面成套设备的国产化关键技术3月~20xx年121月~20xx年3月，开采与采空区处理的快速及时；

4月~20xx年5月，6.2m大采高开采的回采工艺关键

6.2m支架及配套设备的调研，完成开采工

6.2m

从时间-空间与综合技术手段6.2m大采高工作面立体防灭完成设备地面调试、井下安装和调试工作。

3

立体形成

6.2m大采3个方面进行大断面巷道控制与快速施工关键技术、年年年月，完成成套开采装备的设计、制造和审查，大采高工作面开采、年在空间上对工年

大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采集成技术研究

研究现场开采过程中支架、采煤机、运输机等设备的稳定性、可靠性控制等。

（6）20xx年6月~20xx年10月，形成大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采安全保障支撑技术体系，总结复杂赋存条件下大采高工作面开采方面的各项支撑技术，保障安全高产高效开采。

（7）20xx年11月~12月，全面进行总结验收与鉴定。

六、完成的主要工作与技术关键

1.完成的主要工作①构建倾斜大倾角，走向大起伏的复杂埋藏条件下的特厚易燃煤层采高开采的回采工艺关键技术；②研究复杂特厚易燃煤层③研究复杂特厚易燃煤层④研究复杂特厚易燃煤层⑤研究复杂特厚易燃煤层⑥形成了大倾角复杂特厚易燃煤层2.技术关键技术关键包括：复杂埋藏条件下的特厚易燃煤层艺关键技术、术、立体防灭火关键技术及其安全保障支撑技术体系。七、取得的成果与创新点1.取得的主要成果（1）节理裂隙发育的复杂埋藏条件下的大倾角特厚煤层回收率安全回采的关键工艺技术；创造了该特殊复杂条件下采高0.865m，最高日推进（2）首创了复杂埋藏条件下的大倾角特厚煤层的国产化方案，下滑等突出问题，取得了大倾角复杂特厚煤层功，形成了大倾角复杂特厚煤层装备了全球范围内第一个大倾角复杂特厚易燃煤层

成套设备的国产化关键技术、

15.57m，最高日产成功解决了支架防倒防滑防片帮漏顶、

6.2m大采高开采成套设备国产化技术；6.2m大采高大断面巷道控制与快速施工技术；6.2m大采高工艺立体防灭火技术；6.2m大采高工艺安全保障支撑技术体系；6.2m大采高开采集成技术。6.2m大采高开采的回采工大断面巷道的控制与快速施工关键技

15~20°，平均18°，6.2m大采高综采高产高效高3.7t，最高月产86万t6.2m大采高综采成套设备采煤机失稳、6.2m大采高综采开采工艺试验成6.2m大采高综采成套设备的国产化关键技术，6.2m大采高开采领域第一套

4

6.2m大

8~12°，6.0m，截深

刮板运输机 开创性地研究实验成功了煤层倾角走向起伏的纪录。

大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采集成技术研究

国产化成套设备，为大倾角特厚煤层大采高综采设备国产化和重型化探索了成功的经验。

（3）运用“声-光-电”(AOE)等先进的数字化监测手段，对大采高工作面大断面巷道进行监测，为大断面巷道的支护方案、支护参数、煤柱尺寸的设计提出了科学准确的依据，为复杂煤层埋藏条件下大断面巷道稳定性支护控制提供了新的途径；确定了复杂煤层埋藏条件下大断面巷道快速施工技术方案，形成了大倾角复杂特厚煤层了掘进单进水平，提高了巷道掘进速度，保证了大采高开采项目的顺利施实。（4）从时间、空间与综合技术手段角复杂特厚易燃煤层巷、开采与采空区处理的快速及时；火布控；在综合技术手段上采用控风、监测、注氮、灌浆等多元防灭火措施，实现了安全开采，丰富了国内外特厚易燃煤层（5）集合运用各种先进科技方法手段，大采高开采项目的安全保障支撑技术体系，有力地保证了项目顺利实施和成功。（6）利用大采高开采集成技术，没有发生任何重伤以上事故，安全效益100%。项目实施期间工作面平均月产产1000万吨的能力，可实现产值效益显著。（7）本次设计的支架伸缩梁结构已获国家专利。（8）部分成果公开发表后被国际上2.创新点（1）节理裂隙发育的复杂条件下的大倾角特厚易燃煤层回收率安全回采的关键工艺技术；创造了该特殊复杂条件下采高0.865m，最高日推进（2）案，成功解决了支架防倒防滑防片帮漏顶、问题，取得了大倾角复杂特厚易燃煤层成了相应的综采成套设备的国产化关键技术，

6.2m大采高开采的大断面巷道的控制与快速施工关键技术，提高6.2m大采高工作面立体防灭火关键技术。在时间上实现送

15.57m，最高日产3个方面进行全方位研究，创建了大倾在空间上对工作面、6.0m以上大采高开采技术。形成了大倾角复杂特厚易燃煤层80万t，已连续采煤20.8亿元，利税2.7亿元。经济、社会与安全

EI和SCI检索机构收录。15~20°，平均6.2m3.7万t，最高月产6.2m大采高综采成套设备的国产化方采煤机失稳、6.2m大采高综采开采工艺试验成功，形为大倾角特厚易燃煤层大采高综采

5

6.2m

460多万吨，具备年

，走向起伏8~12°，6.0m，截深86.0万t的纪录。

采空区与地表进行防灭

开创性地研究试验成功了煤层倾角18°大采高综采高产高效高首创了大倾角复杂特厚易燃煤层刮板运输机下滑等突出

大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采集成技术研究

设备国产化和重型化探索了成功的经验。

（3）运用“声-光-电”(AOE)等先进的数字化监测手段，为大断面巷道的支护设计，确定复杂煤层赋存条件下大断面巷道快速施工技术参数，形成了大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采的大断面巷道的控制与快速施工关键技术，提供了科学依据。

（4）在时间上实现掘进、回采与采空区处理的及时衔接；在空间上对工作面、采空区、地表进行防灭火布控；在综合技术手段上采用控风、监测、注氮、灌浆等多元防灭火措施，6.2m大采高工作面立体防灭火关键技术。（5）集合运用各种先进科技方法手段，大采高开采项目的安全保障支撑技术体系，成功。

八、成果应用情况本成果在神华宁夏煤业集团羊场湾煤矿得以成功应用。正常每日产出原煤2.5~3.0万t，最高日产原煤连续采煤460多万九、已获得的经济社会效益及应用前景工作面投产以来，没有发生任何伤亡现象，安全绩效非常显著。具备年产1000万吨的能力，可实现产值本项目产生的显著经济效益与安全绩效，以下几个方面：（1）对神华宁夏煤业集团公司、自治区乃至全国煤炭开采科技水平与总体安全效益方面具有巨大促进，提升了企业的竞争力。（2）促进矿井联合与挖潜改造，提高了资源回收率和工效，实现可持续、跨越式发展，为形成（3）对宁夏回族自治区内少数民族聚居区乃至西部区域经济发展、社会稳定和矿区和谐建设与发展具有积极的推动作用。（4）填补了国内外复杂开采技术条件下，以上大采高安全高产高效井工开采的空白， 实现了安全开采，

3.7万t，项目实施期间工作面平均月产t。

20.8亿元，利税“宁东开采模式”研究提出了大倾角复杂特厚易燃煤层

形成了大倾角复杂特厚易燃煤层有力地保证了项目的顺利实施和圆满

2.7亿元。

显著提高了社会效益，

“亿吨宁东”奠定了坚实基础。

大倾角复杂特厚易燃煤层也为现代采矿科学与技术及工艺的发

6

6.2m80万t，已主要表现在

6.0m及

和早日建成

大倾角复杂特厚易燃煤层6.2m大采高开采集成技术研究

展起到了重大的推动作用。同时为今后在宁东矿区乃至国内外类似工程推广应用提供了重要科学依据和值得借鉴的佐证。

本研究成果的实用价值较高，具有广阔的推广应用前景。

（1）依据宁东开发发展规划，目前神华宁夏煤业集团公司新建的5个类似赋存条件矿井的总生产能力为4400万t，其中，梅花井(1200万t)、清水营(1000万t)、红柳煤矿(800万t)、麦垛山煤矿(800万t)和石槽村(600万t)煤矿以及石炭井矿区的白芨沟煤矿等，本技术在以上矿井正在或即将推广。

（2）另外，在神华集团神东矿区补连塔煤矿和神华集团万利煤矿以及山西晋城煤业集团的寺河煤矿

矿、成庄矿、长平矿

（3）我国井工开采特厚煤层煤炭产量约占总产量的

术成果推广前景非常广阔，推广后取得经济效益极其显著。

十、存在的问题与改进措施

本项目在以下方面还存在不足：

（1）由于采高较大，使工作面顶底板控制难度增大，对关键工序管理要求较高，应加强对现场操作人员综合素质的培训。

（2）支架与配套设备重量增加，设备运输与安装以及工作面刮板输送机上窜下滑控制带来不便，应准确掌握伪斜开采角度，根据刮板运输机的位移趋势，及时进行调采。

十一、下一步研究发展目标

（1）加大国产大采高关键装备研制力度，探索其在富含水，底板较软的煤层中开采适应性。

（2）

(第二套大采高工作面，且已完成工艺设计和招标4对生产矿井正在推广。 促进大采高开采工艺推广应用。7 40%以上，因此，本技 )赵庄 拓深大采高工作面岩层控制理论研究，

 

第二篇：整体悬移支架顶梁配采煤机在320xx工作面运用研究报告1

整体悬移支架顶梁配采煤机

在32011工作面运用研究报告

一、立项背景及目的

我矿32011南工作面位于八矿北翼32采区，是顶分层开采工作面，主采煤层为二1煤，工作面上部为2405南工作面采空区，下部为未采的3203工作面，左至30022北工作面，右为32采区煤层变薄带，工作面平均煤厚6.8m，走向长210m，倾斜长150m，分层可采储量10万吨，工作面直接顶为砂层泥岩，厚度6.37m，老顶为砂岩，厚度3.9m，中细粒，钙质胶结，煤层直接底板为砂质泥岩，厚度3.9m，黑色致密，老底为砂岩，厚度13.2m，灰色细粒，以石英长石为主，含黑色粒状矿物。本工作面内部地质构造简单，对工作面回采影响较小。

面临深部开拓，工作面开采、机械化程度低、劳动力不足等等问题，直接影响到我矿原煤开采产量。 为解决以上问题，我矿在20xx年8月在32011工作面安装悬移支架配采煤机的工作面，提高机械化程度，提升安全系数，告别以前落后的生产工艺，努力将矿年产量维持在一个稳定的数字。

二、项目实施过程

安装前准备：

（一）悬移支架安装断面要求，工作面开切眼高度2.2m，宽度3.5m，工作面切眼严格按中线施工，工作面煤壁超前挂网护帮，以防煤壁片帮影响悬移支架的正常安装。

（二）工作面原刮板运输机推至煤墙，保证刮板运输机平直。

（三）制作运输悬移支架的船，工作面刮板运输机槽沿做滑道，专门运输悬移支架。

（四）在工作面上端头安设11.4kw绞车一部，作为提升设备。

（五）工作面安装时准备四个3吨倒链，超吊工作面悬移支架。

悬移支架、采煤机、运输机安装顺序及时间：

（一）20xx年8月2日，32011南工作面悬移支架开始安装，每班安装6架，悬移支架安装20架后开始组织悬移支架配套液压管路进行安装，于8月11日全部安装结束。

（二）20xx年8月12日开始安装工作面SGZ630/264输送机，输送机大槽及链子，由工作面旱船进行运输，于8月14日输送机安装结束。

（三）20xx年8月15日安装工作面MS150/375采煤机，三天后安装结束。

工作面支护平面图

最小空顶距 3000工作面支护剖面图最大空顶距 3600

三、项目主要研究及试验内容和技术关键指标

32011南工作面“三机”配套造型：

（一）支架类型：北京诚田恒业煤矿设备有限公司生产ZH2000/20/28Z整体

顶梁组合悬移液压支架。

Z—产品类型代码 2000—工作阻力2000KN

H—悬移、滑移 20/28—最小采高2000mm

最大采高2800mm

（二）采煤机型号：吉林辽源煤矿机械厂生产的，MG150/375-AW液压牵引采煤机。

采高范围1.5-3.0m 截深0.63m 适应工作面倾角≤35°

牵引力 400KN 机器总重 23000kg

（三）工作面输送机：

SGZ630/264型输送机 使用长度150m 输送能力450t/h

装机功率 2×132kw 电动机型号YBS-132 功率132kw

额定电压1140V 转速1470/min

减速机 型号57JSA型 额定功率110kw

减速比1：32.677 冷却方式 水冷

机采悬移支架使用过程中的优点，存在问题解决办法。

20xx年8月18日3201南工作面正式投入生产，在生产过程中整体组合顶梁支架体积小，重量轻，便于安装运输等优点，又具有以下优点：

（一）整体组合顶梁，为整体箱式结构，遇顶板破碎（松散）时可以全部护顶，同时顶部不用背背木。

（二）工作面所有支架通过托梁系统连为整体，整体性强，支架顶梁不倾倒，不歪把，可以适应，倾角小于35°以下的煤层开采。

（三）全液压集中控制，移架速度快，效率高，采用进回液双管路，减少乳化液浪费，工人操作不易湿衣服，改善了采煤工作面的作业环境。

（四）配有伸缩式前探梁，采煤机割煤后，及时伸前探梁护顶，无需追机移架。

（五）支架后部配臵挡矸机构，有效防止采空区矸石窜入工作面，保证安全生产。

（六）机采悬移支架的应用，减轻了工人搬运支柱及攉煤的劳动强度，提高

了生产效率。

（七）本悬移支架在老塘侧增加输送机后，也可用于放顶煤工作面使用。 机采悬移支架在应用过程存在问题及改进方法：

（一）由于32011南工作面顶分层回采，在使用过程中，工作面底板为煤，支柱易钻底，造成移架困难，且工作面采高不能保证，解决办法所有支柱加穿柱鞋（ф300mm），这样即可保证支柱的初升力，还可增加工作面的支护强度。

（二）工作面煤墙受开采动压影响，煤墙片帮超过伸缩梁支护空间，造成架前空顶，空顶后易发生架前冒顶流矸事故，影响采煤机的正常割煤；当发生架前空顶超宽时，及时采用单体柱配合板梁架高走向棚加强支护（板梁架设与采煤工作面垂直），不影响悬移支架正前移架。

（三）采煤机割煤速度与移槽速度不匹配，在作业过程中，移槽时间长，影响生产效率的提高。现有支架配有四片操作阀，可以增加一片操作阀，专门控制移槽千斤顶，从而增加移槽的自动化程度，发挥机采工作面的产能。

（四）支架顶梁为整体箱式结构，顶梁间的间隙只有20-30mm，当顶板不落时，无法施工老塘侧顶板预裂爆破眼。应在支架老塘侧增加可以施工预裂爆破眼的位臵，或留顶板预裂爆破孔。

（五）应加强采煤工作面的联网管理，工作面出现老塘冲矸，会造成矸石涌出，埋压老塘支柱，造成移架困难。

（六）机采悬移支架前探支护伸出后，不接煤层顶板，上部与顶板存在20mm的间隙，当顶板破碎时，顶板会发生松动冒落。同时在采煤机割煤后，前伸梁全部伸出后不能到达煤墙全部护顶，前伸梁前端与煤墙存在250mm的空间，煤层顶板破碎时容易造成架前流矸。

（七）机采工艺与原炮采工艺存在不同，原炮采采煤工艺作业时，采用二人为小组进行操作作业，机采作业劳动组织形式发生变化，生产作业方式由过去的“三八制”改为“四六制”，即三班割煤，一班检修，同时队里专门成立煤机组、采煤移架组，检修组。

（八）工作面输送机由于煤层坡度大，在推移过程中发生下滑，工作面下机头推进一段后需要掐槽，因此工作面下机头不仅打上机头顶柱，还要打防止输送

机下滑顶柱。

四、项目完成单位与主要完成人

鹤煤八矿：吴振林、刘文修、崔运生、毛学景、路建法、周铁垒、赵志刚、 庹万鸳、郭俊强、王菲、王合涛 五、社会效益和经济效益 32011南工作面悬移支架

从以上表中可以看出，采煤工作面使用机采悬移支架后,与π型梁、单体柱支架工作面相比，平均月产量增加1.08万吨,采煤工出勤率提高11.8个百分点，乳化液每月少276kg，机采悬移支架定分层工作面日产量达到了900吨。

六、项目总结

机采悬移支架在八矿采煤工作面的应用，提高了工作面机械化程度，增加了工作面支护强度；保证了安全生产 ；减轻了工人的体力劳动强度；提高了采煤工的出勤率；改善了工作面的作业环境；提高工作面的单产；完成了八矿由炮采向机采队伍的全面转型。实现我矿机械化开采的生产要求，解决了招工困难的现实难题，保证了完成原煤计划产量。

经过我矿今年32011（南）工作面的安装使用，充分证明了悬移支架配采煤机的开采方式是符合我矿地质条件要求的，并且形成了可以推广应用的新技术。