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無人工作面煤與瓦斯共采技術是以中國礦業大學多年研究形成的薄煤層無人工作面和煤與瓦斯共采技術理論為基礎，并結合現場高瓦斯近距離煤層群條件下薄煤層保護層開采，建立起來的難采薄煤層保護層的安全高效開采技術。該技術在安全監測預警系統的保護下，通過遠程控制關鍵生產設備并監測其工況，集成利用目前最新的采煤機自主定位與自動導航技術、煤巖自動識別技術、液壓支架電液控制技術、刮板輸送機自動推移技術、工作面自動監控監測技術、井下高速雙向通訊技術和計算機集中控制技術來實現自動或半自動割煤、移架、移刮板輸送機等生產流程，使工作面達到少人甚至無人的目的；并通過本煤層、頂板裂隙帶、采空區及被保護煤層瓦斯抽采體系，有效解決卸壓煤層群高瓦斯涌出對保護層無人工作面構成的威脅。該技術在充分開采利用難采薄煤層煤炭和瓦斯資源的同時，也實現對高瓦斯煤層群的卸壓防突。 此技術可實現多重目標： （1）充分開采利用薄煤層煤炭及瓦斯資源；（2）實現難采薄煤層開采工作面生產過程自動化、采煤工藝智能化、工作面管理信息化以及操作的無人化；（3）實現高瓦斯近距離煤層群的卸壓防突；（4）有效控制保護層無人工作面瓦斯涌出量。 因此可以有效解決難采薄煤層開采勞動強度大、機械化程度低、安全系數低、工作效率低和煤層群高瓦斯涌出的難題，實現科學采礦及煤炭資源綠色開采的理念。 薄煤層無人工作面煤與瓦斯共采技術來源于國家高科技研究發展計劃（863計劃）、江蘇省優勢學科建設項目和國家自然科學基金青年科學基金項目，該項目研究成果總體理論與技術水平將達到國際領先水平。

本實用新型公開了一種采煤工作面瓦斯治理裝置，包括鉆管、瓦斯處理裝置、支撐調節裝置、密封裝置以及安裝板，所述鉆管一端安裝瓦斯處理裝置，所述瓦斯處理裝置下端安裝有支撐調節裝置，所述密封裝置一端固定在遠離瓦斯處理裝置的鉆管另一端，另一端固定在支撐調節裝置的一側，所述支撐調節裝置固定在安裝板上。本實用新型的優點在于，該裝置減小了瓦斯發生爆炸的可能，提高了采煤工作的安全性和瓦斯的利用率，還可以實現不高度和不同位置的采煤工作面的瓦斯抽采，操作方便。

西安科技大學自 1998 年開始對我國煤與瓦斯共采基礎理論進行研究，成果獲陜西省科學技術二等獎，出版專著 2 部，發表論文 40 余篇（其中 SCI 、 EI 收錄 12 篇， ISTP 收錄 5 篇），獲專利 5 項。研究成果已在山西省天池煤礦等多個高瓦斯礦井進行了煤與瓦斯共采技術驗證，有效指導了煤礦現場的瓦斯抽采工作，實現了礦井的安全生產，具有良好的社會和經濟效益。

本項目揭示了采動影響區內頂板巖層裂隙 的動態演化規律和采空區側“豎向裂隙發育區” 的形成規律；研制了新型充填材料；創新了無 煤柱快速沿空留巷、Y型通風、留巷鉆孔抽采 卸壓瓦斯等關鍵技術，解決了煤與瓦斯共采的 關鍵技術難題。

在優化卸壓開采抽采瓦斯技 術基礎上，確定卸壓巷道高位抽 放的合理方式和布置參數，實現 采動裂隙帶瓦斯高效抽采，有效 解決高瓦斯綜放工作面高產高效 安全生產；根據首采區生產時瓦 斯涌出情況，研究并建立一種適 應范圍廣、預測結果可靠的礦井 瓦斯涌出量預測新方法。

項目成果/簡介:本邁步式自移機尾，將機尾的移動方式由傳統的滑靴與地面間的滑動摩擦改進為滾輪與導軌的滾動摩擦，大大減小了機尾的推移阻力，改善了機尾的受力狀況。該設備以高壓乳化液為動力，要求帶式輸送機具有自動張緊膠帶的功能，適用于高產高效工作面順槽轉載機與帶式輸送機的配套連接，它具有自移、調偏和調高等功能，滿足工作面高產高效要求。

本邁步式自移機尾，將機尾的移動方式由傳統的滑靴與地面間的 滑動摩擦改進為滾輪與導軌的滾動摩擦，大大減小了機尾的推移阻力， 改善了機尾的受力狀況。該設備以高壓乳化液為動力，要求帶式輸送 機具有自動張緊膠帶的功能，適用于高產高效工作面順槽轉載機與帶 式輸送機的配套連接，它具有自移、調偏和調高等功能，滿足工作面 高產高效要求。

針對留巷困難、鉆孔易破壞、瓦斯 抽采效果差等技術難題，提出深井煤層 群首采工作面外錯高抽巷Y型通風方法， 有效解決高地壓礦井長距離留巷維護困 難的問題；提出讓壓型單層套管護孔結 構、施工工藝和布置方法，實現外錯高 抽巷內抽采鉆孔高效穩定抽采采動卸壓 瓦斯；建立一面三巷、一巷多用、聯合 治理、無煤柱開采的瓦斯治理新模式， 實現了深井低透氣性高瓦斯煤層群的煤 與瓦斯安全高效共采。

在調研國內千萬噸級綜放工作面生產地質條件的基礎上，分析實現千萬噸級目標綜放面所需的基本條件。測試工作面煤巖力學參數，掌握了工作面煤巖力學特性，為理論分析提供理論基礎。從地質因素、設備配套因素、開采技術因素以及管理因素等方面分析各因素對千萬噸級大采高綜放工作面設備配套的影響，分析千萬噸級大采高綜放工作面目標實現的地質條件適應性、頂煤的冒放性和實現安全高效開采的主要途徑。采用相似模擬試驗，獲得采場圍巖運移及應力分布規律，建立煤壁穩定性分析的力學模型，分析煤壁的穩定性，獲得工作面支架支護強度的基本要求。優化研究工作面參數及開采工藝，探索各參數對工作面生產能力的影響并提出在不同開采條件下工作面參數的確定方法和基本要求，探索生產系統中各工序參數對工作面生產能力的影響規律，分析生產系統技術改造對工作面生產能力的影響，找出生產工藝系統中的薄弱工序和最優放煤工藝，提出在不同條件下的工作面生產工藝參數優化配置，為大采高綜放面設備選型提供依據。研究 “三機”配套的總體原則，單機配套時的選型原則和工作面設備的基本要求，為試驗面設備的配套、選型提供依據。(1)提出了年產千萬噸級綜放面開采地質條件的基本要求，分析了千萬噸級大采高綜放面安全高效開采的影響因素。(2)在系統研究大采高綜放采場圍巖運移及應力分布規律、煤壁片幫機理、工作面參數、回采工藝的基礎上，深入研究了工作面“三機”配套選型，提出了相應的配套原則和配套參數。(3)研制了 ZF15000-23/43 正四連桿大采高綜放低位放頂煤液壓支架、整體自移式ZTZ20000/25/50 型端頭自移支架、ZTC30000/25/50 型超前支護支架以及 KSW-1500EU 型電牽引采煤機，并進行了現場工業試驗，保障了千萬噸級大采高綜放工作面平均日產達 3 萬t。(4)制定了“千萬噸級大采高綜放工作面設備配套選型技術要求”技術標準。

在煤礦生產過程中，礦井綜合機械化采煤手段對煤礦生產勘探資料的要求越來越高，其要求對礦井工作面開采地質條件(如斷層、褶皺、破碎帶、煤厚變化區、構造應力區等)進行全面了解。常規的地面三維地震勘探只能解決工作面內落差大于 5m 的斷層，且在平面上有一定的擺動幅度，而井下需對影響安全高效生產的 2-3m 落差斷層等地質異常進行有效探查。本方法利用層析成像原理，結合不同源的 CT 技術，包括地震波 CT、無線電波 CT、直流電法CT 等多種方式實現對工作面內構造及異常的探查。通過對井下工作面雙巷間數據采集與處理，獲得面內煤層構造物性參數分布圖，根據煤巖物性差異特征預測面內地質異常體，能準確地判斷其構造形態和空間位置，為生產提供可靠的地質條件分布特征。（1）地震波 CT：利用工作面上、下兩條巷道進行數據采集，通常把激發點(采用礦用炸藥作為震源)布置在一條巷道，接收點布置在另一條巷道，采用“一發多收、一炮一放”的觀測方式進行地震波數據采集。炮點間距通常為 10-50m，接收點距為 5-15m，可根據現場條件適當調整。炸藥量宜為 5-20mg，接收可采用三分量檢波器。（2）無線電波 CT：工作面走向長度在 1000m 以內時，采用一發一收方式，即多個發射點布置在礦井巷道工作面的一條巷道中，無線電波透視儀接收機的多個接收點布置在另一條相鄰巷道中；工作面走向長度在 1000m-2000m 之間時，采用一發雙收方式，采用一臺無線電波透視儀發射，兩個接收機接收；工作面走向長度在 2000m 以上時，采用雙發雙收方式，且兩臺無線電波透視儀之間工作間距大于 1000m，每個發射機的發射點所發射的電磁波分別被各自的接收機的接收點接收。發射頻率根據工作面傾斜長度可選擇 0.158-1.25MHz 之間不同頻段進行數據采集。（3）直流電法 CT：探測前的準備是在需要探測區域工作面側煤幫每 5m 打一深 0.5m 的小眼，并用放炮用的黃泥搗實，以便探測時安裝電極，使電極與煤（巖）體接觸良好。現場按方案設計位置布置采集系統，測線電極、電纜等準備好后進行測試。使用儀器為并行電法儀采集全電場空間電位值，且在對穿兩條巷道中沿側幫腰線煤壁位置分別布置電法測線，每站測線長度為 315m，64 個電極，每個電極之間為 5m，當探測范圍大時，每巷可采集多站測線采集數據。現場數據采集時要求工作面停電。