复杂难采煤层评价方法与开采技术研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
我国是以煤炭为主要能源的国家,煤炭资源的可持续发展对我国经济的发展和能源安全至关重要。为了保障煤炭资源的可持续发展,研究复杂难采煤层的开采技术就很有必要。在分析了目前复杂难采煤层的开采现状及存在问题的基础上,提出了对复杂难采煤层进行“复杂度”评价的必要性。通过研究复杂煤层的形成条件、影响因素,定量分析了各因素对煤层复杂性的影响程度,确定了煤层复杂性评价的指标体系和煤层复杂度类型定量划分方案,建立了煤层复杂性模糊模式识别方法和煤层复杂性多层次模糊综合评价方法。根据曲面展开原理,提出了复杂煤层曲面分析方法。并结合煤层复杂度、安全度、开采成本等因素分析了复杂煤层的可采性,提出了不同复杂度类型煤层的开采建议。
     为了研究复杂难采煤层的开采技术,通过确定采煤方法选择的影响因素,建立了煤层复杂度、煤层厚度、煤层倾角等关键因素与采煤方法的对应关系,应用VB6.0语言开发了煤层复杂性分析与采煤方法选择软件系统。以急倾斜复杂煤层开采为例,分析了急倾斜复杂煤层的采煤方法,提出了急倾斜复杂煤层柔掩法的优化工艺,通过理论分析和相似材料模拟方法研究了急倾斜复杂煤层采场围岩的活动规律和矿压显现规律。
     以大安山煤矿为实例,在分析了京西复杂煤层的形成条件和地质条件的基础上,对大安山煤矿14槽煤层复杂性进行了评价,结果表明煤层复杂性模糊模式识别评价方法和多层次模糊综合评价方法的评价结果具有很好的一致性。通过对不同矿区、不同煤层50多个开采单元煤层复杂性的评价,验证了采煤方法选择系统的合理性。
     通过系统研究复杂难采煤层的形成条件、影响因素、开采特点、评价方法、采煤方法及实例验证,形成了一套关于复杂难采煤层开采完整的技术体系。
The sustainable development of the coal, which is the main resource in our country, plays a key role to the economic development and the energy security. In order to guarantee the sustainable development of the coal resources, the study of complex building of mining technology is very necessary. The necessity of complexity evaluating is put forward, based on the analysis of the current situation of the complex coal mining and the existed problems. The qualitative analysis of the influencing degree of each factor is given, through the study of the forming condition of the complexity coal seam and the influence factors. The evaluation index system and the classification scheme of the coal complexity are established. The fuzzy pattern recognition and the multi-level fuzzy synthetic evaluation method of the coal complexity are established based on computer language model. According to the principle of surface, the surface analysis method of complicated coal is put forward. The recoverability of the complicated coal seams is analyzed, including complexity, safety and the winning cost, and the mining suggestions for different types of complicated seams are given.
     In order to study the mining technology of complicated coal seams, the selection principle of mining method is analyzed. The corresponding relationship is established between the mining method and the key influence factors, such as coal seam complexity, thickness and dip angle. The matching software is developed with VB6.0. The moving rule of surrounding rock and strata behaviors of the complex steeply pitching seams are studied, Through the theoretical analysis and with the similar saterial simulation method.
     Based on the forming conditions and geological conditions analysis of complicated coal seams in DaAnshan colliery, the complexity evaluation of 14# coal seam is given. The results indicate that the fuzzy pattern recognition and the multi-level fuzzy synthetic evaluation method of the coal complexity have much consistency According to the complexity evaluation for the different coal mining and more than 50 different mining units, the rationality of the selection system is obtain.
     In conclusion, a mining technical system about complex and difficulty-mined coal seam is built, through systematic study on the forming conditions, influence factors,mining characteristics, evaluation methodology, mining method ,and instance validation.
引文
1]陈钢.薄煤层开采综述和神府东胜煤田薄煤层开采[J].煤炭科学技术,2007,35(5):5-9.
    [2]朱银昌,陈庆禄,张铁岗主编.复杂难采煤层的开采[M].北京:世界图书出版社,1998.1
    [3] Ripley B D. Spatial Statistics [M]. New York: Wiley,1981.
    [4] Oliver M A. Geostatistics, rare disease and the environment [A]. In: Fischer M. Scholten H J, Unwin D. Spatial Analytical Perspectives on GIS[C]. London: Taylor and Francis Ltd, 1996. 67-85.
    [5] Gunnink J L, Burrough P A. Interactive spatial analysis of soil attribute patterns using exploratory data analysis(EDA)and GIS[A].In: Fischer M. Scholten H J, Unwin D. Spatial Analytical Perspectives on GIS[C]. London: Taylor and Francis Ltd, 1996.87-100.
    [6] Deutsch C V, Journel A G. GSLIB, Geostatistical Software Library and User’s Guide[M]. New York: Oxford University Press, 1998.
    [7]孙洪泉.地质统计学及其应用[M].徐州:中国矿业大学出版社,1990
    [8]候景儒,郭光裕.矿产统计预测及地质统计学的理论与应用[M].北京:冶金工业出版社,1993.
    [9] Goovserts P. Geostatistics for Natural Resource Evaluation. New York:Oxford University Press, 1997
    [10]侯景儒,尹镇南,李维明等.实用地质统计学[M].北京:地质出版社,1998.
    [11]万昌林,金铜标.地质统计学在矿产资源信息研究中的应用[J].有色冶金设计与研究,2002(4):18-21.
    [12]吴立新,史文中.地理信息系统原理与算法[M].北京:科学出版社,2003.
    [13]刘建华,汪大发.煤层稳定性的灰色评价之研究[J].煤炭学报,1998,23(4):406-410
    [14]曹代勇,傅正辉,周云霞.现代化矿井的煤层稳定性评价信息系统[J].煤炭科学技术2000,28(7):2-4
    [15]于莉莉,徐会,陈立云.煤层稳定性定量评价之研究——利用统计量变概比评价锡林露天矿煤层稳定性[J].中国煤田地质,2007,19(4):16-24
    [16]阎严.关于煤层稳定性评价方法的探讨[J].企业科技与发展,2008,10:209-210
    [17]王强.煤层稳定性评价程序[J]煤矿现代化,2004(3):26-27
    [18]刘衡秋,刘钦甫,付正等.淮南潘三矿区13-1煤层空间分布特征及稳定性研究[J].煤田地质与勘探,2004,32(1):21-23
    [19]陈新华,徐克宝.用声波检测不稳定煤层厚度的研究[J].煤炭科学技术,2001,29(1)39-42
    [20]王家臣,李志刚.极软煤层综放面围岩稳定性离散元模拟[J].矿山压力与顶板管理,2005(2):1-3
    [21]肖建辉.许疃煤矿8-2煤层顶板工程地质特性及其稳定性评价[D].安徽理工大学,2009.6
    [22]张先尘,朱建明.缓倾斜、倾斜煤层地质条件的开采工艺性评价[J].中国矿业大学学报,1991,20(3):35-45
    [23]王小平.煤层地质条件的开采工艺性评价软件研制及其应用[J].煤炭学报, 1996 ,21(3):235-239
    [24]张东升,张吉雄,张先尘.工作面煤层地质条件开采工艺性的模糊综合评价[J].系统工程学报,2002,17(3):252-256
    [25]孟召平,程浪洪,雷志勇.淮南矿区地应力条件及其对煤层顶底板稳定性的影响[J].煤田地质与勘探,2007:35(1),21-25
    [26]杨德善.黄县煤田煤层顶底板稳定性分析[J].中国煤田地质,1991:3(2),47-79
    [27]张永泰,胡宝林,李全等.基于GIS的地质构造复杂程度综合评价[J].煤田地质与勘探,2006:34(3),17-19
    [28] A.戈斯(印度).厚煤层井工开采现状评述[J]煤炭科研参考资料,1982.01
    [29] H.C.阿西诺夫(苏联).苏联的急倾斜厚煤层开采[J].煤炭科研参考资料,1982.01
    [30]王卫军,朱川曲等.急倾斜煤层巷道放顶煤理论与实践[M].北京:煤炭工业出版社,2001.12,3-18
    [31]霍丙杰,张宏伟,耿养谋.急倾斜煤层巷道放顶煤回采工艺研究[J].矿业研究与开发,2009,29(4):8-9
    [32]于福国,关杰,谭云亮.急倾斜厚煤层柔掩侧向放煤开采技术研究[J].辽宁工程技术大学学报,2002,21(4):425-427
    [33]霍丙杰,张宏伟,张茂林.采空区下薄煤层螺旋钻机采煤技术[M].煤炭科学技术, 2008,36(8):8-11
    [34] Huo Bing-jie, Zhang Hong-wei, Zhang Mao-lin. Study on Auger Minging Application in Complex Geology Condition[C]. The 3rd International Symposium on Modern Mining & Safety Technology Proceedings. Coal Industy Publishing House, 2008.8: 230-234
    [35]华元钦.我国刨煤机的现状及发展对策[J].煤炭科学技术,1999,27(5):41-44
    [36]黄成麟,汪理全,周明弘等.全自动刨煤机无人工作面高产高效采煤技术[J].矿山压力与顶板管理,2003,No.S3:17-20
    [37] Bondarenko,Yu.V:Makeev,A.Yu:Zhurek,P:Klega,L..Technology of coal extraction from steep seam in the Ostrava-Karvina basin. Ugol Ukrainy. 1993(3). 45-48.(Russia)
    [38] Sehgal, V.K, Kumar, A..Thick and steep seam mining in North Eastren eoal fields. International symposium on thick seam mining: problem and issues(ISTS’92), 1992. 457-469. (India)
    [39] Aksenov, V. V: Lukashev, G. E..Design of universal equipment set for working steep seams. Ugol. 1993(4).5-9. (Russia)
    [40] Kulakov, V. N.. Geomechanical conditions of mining steep coal beds. Jounal of Mining Science. 1995(7). 136-143. (Russian Federation)
    [41] Proyavkin, E. T..New nontraditional technology of working thin and steep coal seams. Ugol Ukrainy. 1993(3).2-4. (Russia)
    [42] Mrig, G. C; Sinha, A.N.. Proposing a new method for thick, steep and gassy XV seam of Sudamdih. International symposium on thick seam mining: problem and issues(ISTS'92),1992. 445~456. (India)
    [43] Mathur, R.B. : Jain, D.K. ; Prasad, B. .Extraction of thick and steep coal seams a global overview. 4th Asian mining. Exploration, exploitation, environment, 475~488. Nov. 24~28, 1993, (India)
    [44] Ongallo Acedo, J.M. ; Femandez Villa, A. ; Lglesias Alvarez, J.L. . Experience with integrated exploition systems in narrow, very steep seams in HUNOSA. 8th international congress on mining and metallurgy, Vol.3.1~23.Oct. 16-22, 1998.(Spain)
    [45]张先尘,钱鸣高等编著.中国采煤学[M].北京:煤炭工业出版社, 2002.
    [46]陈炎光,钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制[M].中国矿业大学出版社,1994,312-370
    [47]李先才,刘天应.大倾角煤层分段走向密集采煤法[J].矿山压力与顶板管理.1990(2),43-46
    [48]黄建功,李维光等.大倾角大采高俯伪斜采面矿压显现实测研究[C].96岩石力学与支护学术会议,1996
    [49]华亭矿务局东峡煤矿大倾角特厚易燃煤层群“双大”开采方法研究.[研究报告].兰州:华亭矿务局东峡煤矿,西安科技学院,2001.10
    [50]窑街三矿大倾角(急倾斜)坚硬厚煤层顶煤弱化及合理回采参数研究.[研究报告].兰州:窑街煤电有限公司,西安科技学院,2000.09
    [51]周昌明,陈光强.大倾角综采工作面输送机和支架整体防滑[J].煤矿开采.1999(3),55-56
    [52]伍永平,员东风,周邦远等.绿水洞煤矿大倾角煤层综采技术研究与应用[J].煤炭科学技术.2001(4),30-33
    [53]陈必武.红菱煤矿大倾角中厚煤层综采技术[J].煤矿开采.1999(1),50-52
    [54]周强文,李洪.坚硬顶板软煤软底大倾角综采工作面的开采实践[J].煤炭工程,2008年第9期:44-45
    [55]张宏伟,张文军,王新华.急倾斜厚煤层顶板运动规律与柔性掩护支架受力分析[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2005,24(1):57-59
    [56]耿养谋,霍丙杰,张宏伟.大倾角坚硬顶板厚煤层矿压规律数值计算[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2009,28(增):4-6
    [57]鲁庆明等.大倾角大采高高档普采工艺技术[J].矿山压力与顶板管理.2000(3),24-25
    [58]王洁实,陈保亮,冯金战.单体支柱炮采放顶煤技术在大倾角煤层的应用[J].中州煤炭.2002(2),23-26
    [59]张海龙.“大倾角”综采工作面设备稳定性的探讨[J].煤炭技术,2007,26(9)
    [60]秦忠诚,王同旭,严正方编著.构造复杂煤层采煤方法[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.9
    [61]朱秀社,羿其德著.复杂开采条件综放工作面生产成套技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007.5
    [62] Kulakov, V.N. . Stress state in the face region of a steep coal bed. Jounal of Mining Science (English TranSlation). 1995(9). 161~168.(Russian Federation)
    [63] Bodi, J. . Safety and technological aspects of manless exploitation technology for steep coal seams. 27th international conference of safety in mines research institutes. 955-965, Feb. 20-22, 1997. (India)
    [64] Singh, T.N. ; Gehi, L.D. . State behaviour during mining of steeply dipping thick seams-A case study, Proceedings of the International Symposium on Thick Seam Mining, 311-315, 1993, Dhanbad, India
    [65]石平五,刘晋安.大倾角煤层底板滑移机理[J].矿山压力与顶板管理,1993,3-4
    [66]吴绍倩,石平五.急倾斜煤层矿压显现规律的研究[J].西安矿业学院学报.1990(2),4-8
    [67]王卫军,李学华,贺德安.巷道放顶煤顶煤破碎机理研究[J].矿山压力与顶板管理. 2000(3): 66-68
    [68]赵伏军,李夕兵,胡柳青.巷道放顶煤顶煤破坏机理研究[J].岩石力学与工程学报, 2002, 21(增2), 2309-2313
    [69]鞠文君,李文洲.急倾斜特厚煤层水平分段开采老顶断裂力学模型[J].煤炭学报, 2008, 33(6): 606-608
    [70]熊仁钦,吕力行,覃惠宣等.不稳定煤层倾斜长壁开采及矿压控制[J].湘潭矿业学院学报, 2003, 18(3):1-4
    [71]赵洪亮,袁永,张琳.大倾角松软煤层综放面矿压规律及控制[J].采矿与安全工程学报, 2007, 24(3):346-348
    [72]赵元放,张向阳,涂敏.大倾角煤层开采顶板垮落特征及矿压显现规律[J].采矿与安全工程学报, 2007, 24(2):231-234
    [73]夏玉成,侯思科编.中国区域地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1995.10
    [74]张子敏,林又玲,吕绍林,等.中国不同地质时代煤层瓦斯区域分布特征[J].地学前缘, 1999, 6(B05): 245-250.
    [75]中华人民共和国国家发展和改革委员会.能源中长期发展规划纲要(2004-2020年)[G]. 2004.
    [76]毛节化,许惠龙主编.中国煤炭资源预测与评价[M].北京:科学出版社,1999.10
    [77]崔盛芹,李锦蓉,孙家树等著.华北陆块北缘构造运动序列及区域构造格局[M].北京:地质出版社,2000.11
    [78]中国煤炭地质总局著.中国聚煤作用系统分析[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.5
    [79]陈世悦,徐凤银,刘焕杰著.华北晚古生代层序地层与聚煤规律[M].东营:石油大学出版社,2000.5
    [80]马杏垣.解析构造学[M].北京:地质出版社,2004.
    [81]张岳桥,赵越,董树文,等.中国东部及邻区早白垩世裂陷盆地构造演化阶段[J].地学前缘,2004,11(3): 123-133.
    [82]高春文.三江盆地绥滨坳陷晚中生代构造演化及盆地原型分析[D].浙江大学, 2007.
    [83]程裕淇.中国区域地质概论[M].北京:地质出版社,1994.
    [84]单文琅,宋鸿林,傅昭仁,等.构造变形分析的理论、方法和实践[M].武汉:中国地质大学出版社, 1991.
    [85]舒良树,吴俊奇,刘道忠.徐淮地区推覆构造[J].南京大学学报, 1994, 30(4): 639-648.
    [86]赵宗举,俞广,朱琰,等.中国南方大地构造演化及其对油气的控制[J].成都理工大学学报(自然科学版),2003,30(2): 155-168.
    [87]王清晨,蔡立国.中国南方显生宙大地构造演化简史[J]. 2007,81(8): 1025-1040.
    [88]于福元,王文主编.采矿通论[M],北京:中国华侨出版社,1997,1-16
    [89]杨孟达主编.煤矿地质学[M],北京:煤炭工业出版社,2000,157-162
    [90]田景瑞著.大地构造运动与成煤原理[M].北京:地震出版社,1992,74-130
    [91]刘传孝.坚硬顶板运动特征的数值模拟及非线性动力学分析[J].岩土力学, 2007 ,26(5):759-762
    [92]杜计平,汪理会编著.煤矿特殊开采方法[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003,10:135-147
    [93]李增学,马兴祥等编著.实用矿井地质研究——方法与进展[M].地质出版社,1993.12:186-205
    [94]周国才.国外煤矿深部矿压的研究[J].矿业译丛,1991:20-31
    [95]虎维岳.地下水系统随机模拟与管理[M].北京:地质出版社,2003:1-50
    [96]俞启香主编.矿井灾害防治理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008,9:264-294
    [97]付建华,程远平.中国煤矿煤与瓦斯突出现状及防治对策[J].采矿与安全工程学报,2007,24(3): 253-259.
    [98]王英汉,柯福奎.西马煤矿煤与瓦斯突出同地质因素的关系[A].见:张子戌,张子敏,罗开顺.瓦斯地质新进展[C], 2001, 54-56.
    [99]赵铁锤主编.全国煤矿典型水害案例与防治技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007,1:3-12
    [100]刘其声.关于突水系数的讨论[J].煤田地质与勘探,2009,37(4):34-42
    [101]王作宇,刘鸿泉.承压水上采煤[M].北京:煤炭工业出版社,1993
    [102]许学汉.煤矿突水预报研究[M].北京:地质出版社,1992
    [103]张金才,张玉卓,刘天泉.岩体渗流与煤层底板突水[M].北京:地质出版社,1997
    [104]段水云.煤层底板突水系数计算公式的探讨[J].水文地质工程地质,2003,30(1):96–99
    [105]马培智.华北型煤田下组煤带压开采突水判别模型与防治水对策[J].煤炭学报,2005,30(5):608–609
    [106]张国枢,戴广龙.煤炭自燃理论与防治实践[M].北京:煤炭工业出版社,2001
    [107]邬剑明,王俊峰.基于神经网络的煤层自然发火的非线性预测[J].中国安全科学学报,2004,14(5):11-13
    [108]致公党中央“构建节约型社会”专题座谈会综述.全面落实科学发展观积极构建节约型社会[J].中国发展,2005(3):66-69
    [109]邵长龙.我国矿产资源开发补偿机制研究——以新疆为例[D].中国地质大学(北京),2010.5:1-20
    [110]王家枢.矿产资源安全与国家安全[M].北京:地质出版社.2000
    [111] D Pearce. How to Keep Energy Supply Safe[J].Energy Policy, 1990,(13):42-47
    [112] Hans Ehrbar. Energy Supply Issues. Digital Energy Journal[J], 1997, (9):331-342
    [113] Daniel Sperling, Ryan W.McCarthy. Assessing reliability in energy supply sustems[J]. Energy Policy, 1999,(6):2151-2162
    [114] Micheal J.Pries. Energy Security Analysis[J]. Journal of Economic Dynamics and Control, 2002,(5):25-54
    [115]张宏伟,郭忠平主编.矿区绿色开采技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008.3
    [116]虎维岳,何满潮.深部煤炭资源及开发地质条件[M].北京:煤炭工业出版社,2008.5:1-25
    [117]刘玉铭.关于模糊模式识别和中控制的研究与应用[D].北京:北京师范大学,1999.
    [118] [美]马奎斯的萨著,吴逸飞译.模式识别原理、方法及应用北京:清华大学出版社,2002.
    [119]王建.模糊识别与小波理论在波形分析中的应用[D].北京:北京理工大学,2001.
    [120]郭桂蓉等.模糊模式识别.北京:国防科技大学,1992.
    [121] J.C.Bezdek, Pattern recognition with fuzzy objective function algorithm, Plenum Press, New York,1981.
    [122]煤炭工业部制定.矿井地质规程[M].北京:煤炭工业出版社,1984
    [123]刘建华,汪大发.煤层稳定性的灰色评价之研究[J].煤炭学报,1998,23(4)
    [124]王振中,薛林福,陈思雨.沉积相模糊模式识别法及应用[J].油气地球物理,2008,6(3): 30-32
    [125]郭嗣琮主编.工程应用软计算[M].徐州:中国矿业大学出版社,2009.3
    [126] Qiping Shen,Kak-Keung Lo.Priority setting in maintenance management,an analytic approach[D].The Hongkong Polytechnic University,1999.32-54
    [127] Kamal M , Al-Subhi , Al-Harbi . Application of the AHP in Project Management [J].International Journal of Project Management,2001,19:19-27
    [128]霍丙杰,张宏伟,耿养谋.近距离薄煤层回采巷道布置及护巷方式研究[J].世界科技研究与发展2009,31(3):433-438
    [129]苏为华.多指标综合评价理论与方法问题研究[D].厦门:厦门大学,2000,45~47
    [130]霍丙杰,张宏伟,张志.煤层复杂性评价理论探讨[J].世界科技研究与发展2010,31(4):545-550
    [131]柴敬,高登彦,王国旺,厚基岩浅埋大采高加长工作面矿压规律研究[J].采矿与安全工程学报,2009,26(4):437-440
    [132]伍永平,员东风,张淼丰.大倾角煤层综采基本问题研究[J].煤炭学报,2000,25(5)
    [133]徐芝纶.弹性力学[M].北京:高等教育出版社,1990
    [134]邵小平.急斜煤层水平分段放顶煤开采围岩结构及其控制性研究[D].西安科技大字,2005
    [135]刘鸿文.板壳理论[M].浙江:浙江大学出版社,1986
    [136]李栖凤.急倾斜煤层开采[M].北京:煤炭工业出版社,1984.
    [137]窦林名,邹喜正,曹胜根.煤矿围岩控制[M].中国矿业大学出版社,2010.3
    [138]王明立.急倾斜煤层开采底板岩层破坏机理研究[J].煤矿开采,2009,14(3):87-89
    [139] S.P.铁摩辛柯,J.M.盖莱.弹性稳定理论[M].张福范,译.北京:科学出版社,1965

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700