于健浩

(1.天地科技股份有限公司 開(kāi)采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京 100013；2.煤炭科學(xué)研究總院 開(kāi)采研究分院，北京 100013)

開(kāi)采技術(shù)與裝備

西南復(fù)雜難采煤層安全開(kāi)采模式智能化決策

于健浩1,2

(1.天地科技股份有限公司 開(kāi)采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京 100013；2.煤炭科學(xué)研究總院 開(kāi)采研究分院，北京 100013)

西南地區(qū)煤層地質(zhì)條件復(fù)雜，中小煤礦居多，嚴(yán)重制約了煤礦機(jī)械化水平的提高。通過(guò)對(duì)該地區(qū)煤層地質(zhì)條件的整體分類(lèi)，并對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械化采煤工藝適用性進(jìn)行分析，采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法建立了復(fù)雜地質(zhì)條件評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了不同地質(zhì)條件下采煤工藝的優(yōu)化選擇。而后，基于Java語(yǔ)言及CDP平臺(tái)開(kāi)發(fā)了開(kāi)采模式?jīng)Q策專(zhuān)家系統(tǒng)，涵蓋了地質(zhì)條件錄入、采煤方法選擇、地質(zhì)條件評(píng)價(jià)計(jì)算、采煤工藝選擇、設(shè)備選型等功能，最終實(shí)現(xiàn)了西南地區(qū)復(fù)雜難采煤層安全開(kāi)采模式的智能化決策。

難采煤層；安全開(kāi)采模式；智能化決策

我國(guó)西南地區(qū)煤炭資源豐富，具有分布面積廣、儲(chǔ)量集中、煤種齊全的特點(diǎn)。該地區(qū)煤炭資源總儲(chǔ)量超過(guò)千億噸，煤質(zhì)以無(wú)煙煤、焦煤、貧煤、瘦煤為主，是優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤生產(chǎn)基地。但由于該地區(qū)位于亞歐板塊與印度洋板塊交界處，地質(zhì)活動(dòng)頻繁，巖性疏松[1-2]。同時(shí)該地區(qū)干濕季分明，如此的沉積環(huán)境使得西南地區(qū)煤礦地質(zhì)具有煤層層數(shù)多、厚度薄、穩(wěn)定性差、地質(zhì)構(gòu)造較多、瓦斯含量較高、個(gè)別地區(qū)存在煤與瓦斯突出危險(xiǎn)、礦井水害頻發(fā)等特點(diǎn)。

西南地區(qū)煤礦的復(fù)雜地質(zhì)條件，決定了該地區(qū)煤礦的產(chǎn)能規(guī)模，表現(xiàn)為中小煤礦居多，其中以產(chǎn)能在0.3Mt以下的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦為主。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅貴州一省的鄉(xiāng)鎮(zhèn)小煤礦就有近2000處[3]。中小煤礦數(shù)量占西南地區(qū)煤礦總量的95%以上， 由于煤層賦存條件及水文地質(zhì)條件復(fù)雜，許多煤礦仍然采用落后的開(kāi)采模式，機(jī)械化程度低、生產(chǎn)和安全裝備差、技術(shù)人員缺乏，造成煤炭采出率低、管理混亂、安全性差、傷亡事故頻發(fā)[4-5]。這些問(wèn)題的存在不但制約著中小煤礦自身的發(fā)展，而且也阻礙了西南地區(qū)煤炭工業(yè)的健康發(fā)展和安全生產(chǎn)形勢(shì)的根本好轉(zhuǎn)。

復(fù)雜的地質(zhì)條件限制了局部區(qū)域煤炭資源的可采儲(chǔ)量，不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集約化開(kāi)采，較少的資金投入也使得該地區(qū)煤礦開(kāi)采強(qiáng)度低下，限制了產(chǎn)能的提高。目前，對(duì)西南地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件煤層的開(kāi)采存在的問(wèn)題是多方面的，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

(1)采煤方法與技術(shù)裝備落后 西南地區(qū)80%以上礦井采用極為落后的采煤方法，如穿巷式采煤法、倉(cāng)儲(chǔ)采煤法、房柱式采煤法等。煤礦機(jī)械化水平低下，絕大多數(shù)煤礦采用炮采工藝，有些小煤礦甚至采用手鎬落煤，一半以上的礦井采煤工作面仍采用木支護(hù)，只有不到10%的煤礦實(shí)現(xiàn)了半機(jī)械化開(kāi)采。

(2)煤炭采出率低 由于采煤方法落后，開(kāi)采部署不合理，對(duì)于一些邊角煤、異形煤柱、雞窩煤等，一般利用“以掘代采”的巷采模式，見(jiàn)煤即挖，因此造成該地區(qū)煤礦的煤炭采出率一般不超過(guò)50%，有些甚至低于20%，對(duì)煤炭資源造成了嚴(yán)重地破壞和浪費(fèi)。

(3)礦井通風(fēng)系統(tǒng)較復(fù)雜 甚至有的井下還存在串聯(lián)通風(fēng)的現(xiàn)象，有的工作面不完全負(fù)壓通風(fēng)，實(shí)行局扇通風(fēng)，這在殘采中最為常見(jiàn)。

(4)安全事故多發(fā) 由于采煤方法及開(kāi)采工藝和設(shè)備落后，礦井安全事故時(shí)有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在西南地區(qū)煤礦的安全事故中，排在前三位的是瓦斯事故、透水事故和頂板事故，給安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。

因此，進(jìn)行西南地區(qū)中小煤礦的機(jī)械化改造就顯得尤為重要。目前，適用于中小煤礦開(kāi)采的機(jī)械化采掘裝備種類(lèi)繁多，包括薄煤層滾筒采煤機(jī)綜采成套裝備、薄煤層刨煤機(jī)綜采成套裝備、急傾斜放頂煤成套設(shè)備、急傾斜薄煤層刨運(yùn)綜采機(jī)組等[6-7]。針對(duì)各煤礦地質(zhì)條件特點(diǎn)，開(kāi)展地質(zhì)條件分類(lèi)工作，研究適于不同煤層條件的采煤方法與設(shè)備配套方案，建立適合復(fù)雜地質(zhì)條件煤礦的機(jī)械化安全開(kāi)采模式，開(kāi)發(fā)西南地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件煤層安全開(kāi)采模式專(zhuān)家決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同地質(zhì)條件下的采煤方法與設(shè)備配套方案的自動(dòng)化決策，為西南地區(qū)中小煤礦的技術(shù)改造提供參考。

1 西南地區(qū)復(fù)雜煤層地質(zhì)條件分類(lèi)

地質(zhì)條件是礦井開(kāi)采的前提和決定因素，一個(gè)礦井能否采用機(jī)械化開(kāi)采，除了取決于綜采設(shè)備的適應(yīng)性能及礦井的生產(chǎn)管理技術(shù)水平外，礦井地質(zhì)條件也是重要的決定因素。綜采設(shè)備的選型及其使用效果與采場(chǎng)地質(zhì)條件、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及其變化規(guī)律、生產(chǎn)地質(zhì)工作等有密切關(guān)系。

適應(yīng)機(jī)械化開(kāi)采的一般地質(zhì)條件為：煤厚適宜、煤層賦存穩(wěn)定，傾角變化小，構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)大斷層，無(wú)黃鐵礦結(jié)核體；煤層頂板不宜過(guò)硬、比較容易冒落，底板平坦且承載能力較大；采場(chǎng)內(nèi)無(wú)大面積隆起、無(wú)古河流沖刷和火成巖脈侵入；水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單等[8-10]。實(shí)際上，完全具備上述條件的采場(chǎng)并不多。因此，有必要分析諸地質(zhì)因素對(duì)機(jī)械化開(kāi)采的影響程度，找到主要矛盾，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械化改造。

根據(jù)西南地區(qū)煤礦地質(zhì)條件的復(fù)雜性，將地質(zhì)條件分為6大類(lèi)，包括煤層賦存情況、煤層頂?shù)装鍡l件、煤層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造特征、其他地質(zhì)條件和工作面塊度尺寸，如圖1所示。

圖1 煤層地質(zhì)條件

(1)煤層開(kāi)采厚度 當(dāng)煤厚大于1.3m時(shí)屬薄煤層開(kāi)采，目前國(guó)內(nèi)薄煤層開(kāi)采技術(shù)已十分成熟，機(jī)械化程度高，能夠保證產(chǎn)量并實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；當(dāng)煤厚大于0.6m小于1.3m時(shí)，煤層開(kāi)采存在一定的困難，工人勞動(dòng)量增加，產(chǎn)量下降，并存在安全隱患；當(dāng)煤厚小于0.6m時(shí)，屬極薄煤層開(kāi)采，開(kāi)采難度大，工藝復(fù)雜。

(2)煤層傾角 當(dāng)煤層傾角小于25°時(shí)，屬緩傾斜煤層，采煤工藝簡(jiǎn)單，工作面設(shè)備基本不需要采取防滑防倒措施，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開(kāi)采；當(dāng)煤層傾角大于25°小于45°時(shí)，屬傾斜煤層，采煤工藝相對(duì)復(fù)雜，人員行走、運(yùn)料困難，底板可能出現(xiàn)較大變形，對(duì)于設(shè)備的固定及防倒措施增加了一定的難度；當(dāng)煤層傾角大于45°時(shí)，煤層基本處于急傾斜，對(duì)采煤工藝要求苛刻，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，在機(jī)械化開(kāi)采過(guò)程中必須采取適當(dāng)?shù)陌踩胧┮员Ｕ喜擅汗ぷ鞯捻樌M(jìn)行。

(3)煤層硬度 煤層硬度是影響采煤機(jī)開(kāi)采及工作面煤壁片幫程度的一個(gè)因素。在目前采煤機(jī)功率逐漸加大的趨勢(shì)下，煤的堅(jiān)固性系數(shù)f<3～4時(shí)，已經(jīng)不是限制綜采產(chǎn)量的主要因素，而f<1或節(jié)理發(fā)育、采高在2m以上片幫冒頂已成為影響綜采產(chǎn)量的一個(gè)重要問(wèn)題，對(duì)綜放工作面來(lái)說(shuō)還直接影響頂煤的冒放性及放煤作業(yè)時(shí)間。

(4)煤層夾矸情況 在機(jī)械化開(kāi)采過(guò)程中，當(dāng)煤層夾矸較厚且較堅(jiān)硬時(shí)，直接影響采煤機(jī)的割煤效率并增加了材料消耗，在夾矸過(guò)硬采煤機(jī)無(wú)法截割時(shí)，只能采用放炮破碎夾矸，降低了開(kāi)機(jī)率。在放頂煤開(kāi)采時(shí)，頂煤中夾矸的厚度和硬度關(guān)系到頂煤的整體性，開(kāi)采實(shí)踐證明，其影響程度主要取決于單層夾矸厚度，當(dāng)單層夾矸厚度大于500mm時(shí)，煤層的冒放性就將由夾矸的性質(zhì)所決定。

(5)煤層穩(wěn)定性 根據(jù)煤層可采性指數(shù)和煤厚變異系數(shù)確定煤層穩(wěn)定程度。當(dāng)煤層為穩(wěn)定煤層或較穩(wěn)定煤層時(shí)，評(píng)價(jià)等級(jí)為好；當(dāng)為不穩(wěn)定煤層時(shí)評(píng)價(jià)等級(jí)為中；為極不穩(wěn)定煤層時(shí)，評(píng)價(jià)等級(jí)為差。

(6)煤層頂?shù)装鍡l件 煤層頂?shù)装鍡l件對(duì)煤層是否能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化意義重大，煤層頂?shù)装鍡l件可影響到機(jī)械化采煤工藝的選用、采煤機(jī)械截深度、割煤速度和開(kāi)機(jī)率。頂板穩(wěn)定性包括直接頂穩(wěn)定性、基本頂支撐條件和偽頂影響三方面。對(duì)于偽頂?shù)挠绊?，取偽頂厚度h0為評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)于直接頂、基本頂來(lái)說(shuō)，能夠綜合反映頂板穩(wěn)定性的初次垮落步距在地勘階段難以測(cè)取，因此將穩(wěn)定性級(jí)別作為主要分類(lèi)指標(biāo)，底板同樣采用對(duì)其進(jìn)行分級(jí)的方法來(lái)解決。

(7)塊度尺寸 新設(shè)計(jì)的綜采工作面長(zhǎng)度不宜小于150m，普采工作面長(zhǎng)度薄煤層不宜小于120m，中厚煤層不宜小于140m；可推進(jìn)長(zhǎng)度增大，因工作面搬家造成的產(chǎn)量降低和費(fèi)用增加都會(huì)相對(duì)減少，可推進(jìn)長(zhǎng)度一般不宜小于1000m，但對(duì)于中小煤礦而言，由于地質(zhì)構(gòu)造較多，可推進(jìn)長(zhǎng)度大于500m為宜。

(8)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度 當(dāng)斷層復(fù)雜程度小于0.54時(shí)，對(duì)工作面正常采煤影響較小，當(dāng)大于0.7時(shí)，由于斷層落差較大，不利于工作面開(kāi)采；當(dāng)工作面內(nèi)存在中小急轉(zhuǎn)褶曲時(shí)，則不利于工作面的正常推進(jìn)，數(shù)量越多影響越為嚴(yán)重[11]。

(9)其他地質(zhì)條件 根據(jù)中小煤礦地質(zhì)條件特點(diǎn)，選取礦井瓦斯等級(jí)、煤層自燃傾向、水文地質(zhì)條件、煤塵爆炸傾向等4項(xiàng)指標(biāo)作為其他地質(zhì)條件的評(píng)價(jià)因素。

對(duì)于一次采全高和放頂煤開(kāi)采2種采煤方式而言，各地質(zhì)條件對(duì)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開(kāi)采的作用機(jī)理和影響程度不盡相同，地質(zhì)條件分類(lèi)結(jié)果如表1所示。

表1 地質(zhì)條件評(píng)價(jià)指標(biāo)量化

2 采煤方法選擇

隨著采煤設(shè)備的持續(xù)更新和開(kāi)采技術(shù)的不斷完善，使得中厚煤層高檔普采、綜采以及薄煤層滾筒采煤機(jī)普采、綜采、刨煤機(jī)無(wú)人工作面開(kāi)采等工藝在西南中小煤礦的應(yīng)用成為可能。西南地區(qū)煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層傾角和煤層厚度涵蓋了緩傾斜—直立、極薄—特厚幾乎所有類(lèi)型的煤層。因此，備選采煤方法的種類(lèi)應(yīng)盡可能詳盡。

通過(guò)對(duì)西南煤礦地質(zhì)條件以及煤層賦存情況的研究發(fā)現(xiàn)，這些煤礦的地質(zhì)條件一般較為復(fù)雜，多存在大型地質(zhì)構(gòu)造，且煤層薄、傾角大等開(kāi)采問(wèn)題。根據(jù)這些特點(diǎn)，選擇適合西南煤礦的機(jī)械化采煤方法[12]，并按煤層傾角不同對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，如圖2所示。各種采煤方法的適用條件如表2所示。

圖2 中小煤礦采煤方法分類(lèi)

3 地質(zhì)條件評(píng)價(jià)模型

3.1 評(píng)價(jià)方法的選擇

西南地區(qū)煤層地質(zhì)條件復(fù)雜，影響因素眾多，許多因素?zé)o法量化并存在模糊性，無(wú)法進(jìn)行定性的評(píng)價(jià)。因此本文采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)復(fù)雜煤層地質(zhì)條件進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)[13]，為采煤工藝的選擇提供依據(jù)。

3.2 評(píng)價(jià)因素確定

將影響因素分為復(fù)合評(píng)價(jià)因素和基元因素，復(fù)合因素包括煤層賦存情況、煤層頂?shù)装鍡l件、煤層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造特征、其他地質(zhì)條件和工作面塊度尺寸。

表2 采煤方法適用條件

根據(jù)地質(zhì)條件分類(lèi)結(jié)果，分別將煤層地質(zhì)條件分為3個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)：V={好，中，差}。根據(jù)3個(gè)等級(jí)劃分，對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化，量化結(jié)果如表1所示。

3.3 隸屬函數(shù)的建立

為了便于操作和計(jì)算，本文采用分段線性隸屬函數(shù)[14]處理方式，根據(jù)中小煤礦煤層地質(zhì)條件特點(diǎn)，將評(píng)價(jià)指標(biāo)屬性分為兩大類(lèi)：成本型(越小越好)和效益性(越大越好)。

對(duì)任一指標(biāo)ui∈U，評(píng)價(jià)集為V={好，中，差}，而后對(duì)ui在相應(yīng)指標(biāo)子集進(jìn)行歸一化處理，并以線性函數(shù)表示。

3.4 權(quán)重確定

3.5 復(fù)雜煤層地質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)模型

設(shè)評(píng)價(jià)樣本集X={x1，x2，…，xn}有m個(gè)

表3 西南地區(qū)煤層地質(zhì)條件評(píng)價(jià)因素權(quán)重

評(píng)價(jià)因素，根據(jù)各評(píng)價(jià)因素的量化結(jié)果得出因素值矩陣。

通過(guò)隸屬度函數(shù)將上述因素值矩陣轉(zhuǎn)化為指標(biāo)隸屬度矩陣。

在確定了評(píng)判矩陣和因素權(quán)重后，為了使評(píng)價(jià)結(jié)果更加直觀，采用百分制原則進(jìn)行評(píng)判，令評(píng)判集V={好，一般，差}={100～70，70～40，<40 }，各等級(jí)分?jǐn)?shù)重心依次為：85，55，20。于是可得復(fù)采煤層可采性綜合評(píng)價(jià)模型為：

根據(jù)上式計(jì)算的綜合評(píng)價(jià)值能夠反映煤層地質(zhì)條件的復(fù)雜程度，其值越大，表示煤層可采性越好，越有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開(kāi)采。

4 評(píng)價(jià)模型應(yīng)用及采煤工藝選擇

為了研究機(jī)械化開(kāi)采工藝對(duì)薄煤層、急傾斜煤層及中厚煤層地質(zhì)條件的適應(yīng)程度，應(yīng)用上述模型對(duì)中小煤礦開(kāi)采實(shí)例進(jìn)行分析，選取西南地區(qū)及其他地區(qū)26個(gè)地質(zhì)條件較為復(fù)雜的礦井，采用地質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)模型進(jìn)行分析計(jì)算，分析結(jié)果如表4所示。

由以上對(duì)多個(gè)地區(qū)煤礦實(shí)例分析對(duì)比可以看出，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件評(píng)價(jià)得分超過(guò)70分時(shí)，多采用綜采工藝，采用普采工藝的煤礦地質(zhì)得分多在60～70分之間，當(dāng)評(píng)價(jià)得分小于60分時(shí)，多采用炮采工藝。因此，使用該模型對(duì)西南地區(qū)煤礦地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，當(dāng)?shù)梅执笥?0時(shí)，建議選用綜采工藝；當(dāng)?shù)梅衷?0～70時(shí)，建議選用普采工藝；當(dāng)?shù)梅中∮?0分時(shí)，給出專(zhuān)家意見(jiàn)：“該地質(zhì)條件不適宜采用機(jī)械化開(kāi)采模式，建議進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)研究”。但當(dāng)?shù)V井儲(chǔ)量較小，可布置正規(guī)工作面數(shù)量有限(小于10個(gè))時(shí)，綜采設(shè)備的投入成本過(guò)高，降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，在此情況下建議采用高檔普采工藝。

表4 地質(zhì)條件評(píng)價(jià)模型實(shí)例分析

5 開(kāi)采模式?jīng)Q策專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

5.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

開(kāi)采模式?jīng)Q策專(zhuān)家系統(tǒng)采用B/S體系結(jié)構(gòu)，根據(jù)決策專(zhuān)家系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，為了建立可擴(kuò)展、可配置、穩(wěn)定高效的決策專(zhuān)家管理系統(tǒng)，采用分層的面向?qū)ο蟮募軜?gòu)思路。由物理層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層3部分組成。系統(tǒng)層包括系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行平臺(tái)，其中操作系統(tǒng)采用Windows，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MSSQL，開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用CDP開(kāi)發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為Java及JSP。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

5.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的功能模塊主要包括個(gè)人信息管理模塊、系統(tǒng)管理模塊、地質(zhì)條件錄入模塊、采煤方法初選模塊、地質(zhì)條件評(píng)價(jià)計(jì)算及采煤工藝選擇模塊、樣本庫(kù)管理模塊。系統(tǒng)界面如圖4～6所示。

圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

圖4 系統(tǒng)登錄界面

圖5 地質(zhì)條件錄入界面

圖6 樣本數(shù)據(jù)庫(kù)信息查詢

5.3 系統(tǒng)應(yīng)用

該軟件在川煤集團(tuán)攀煤公司花山煤礦、太平煤礦進(jìn)行應(yīng)用，分別對(duì)花山煤礦4067大傾角工作面、太平煤礦32151綜放工作面、太平煤礦25092急傾斜工作面安全開(kāi)采模式進(jìn)行分析。以花山煤礦4067工作面為例，對(duì)決策專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析。

花山煤礦4067工作面位于花山煤礦四采區(qū)+1060m水平6號(hào)煤層北翼,平均走向長(zhǎng)為382m，平均傾斜長(zhǎng)為125m，平均傾角為33°，平均采高2.56m，煤層堅(jiān)固性系數(shù)1.5～2.0，含有3層夾矸，平均厚度1.25m，直接頂為2.37m厚深灰色厚層狀泥質(zhì)粉砂巖，直接底為1.68m厚深灰色厚層狀粉砂巖，基本頂和基本底均為淺灰色厚層狀含礫粗砂巖。含有3條正斷層，最大落差0.65m。工作面地質(zhì)條件如表5所示。

表5 花山礦4067工作面地質(zhì)條件

將4067工作面地質(zhì)條件錄入專(zhuān)家系統(tǒng)，得出開(kāi)采模式方案結(jié)果，如圖7所示。

圖7 花山礦4067工作面開(kāi)采方案

采用機(jī)械化綜采對(duì)花山煤礦4067大傾角綜采進(jìn)行回采取得了較好的效果，煤炭采出率較原有的刀柱采煤法大幅提高，工作面產(chǎn)量和回采工效也有明顯增長(zhǎng)，設(shè)備適應(yīng)性良好。工作面自2015年4月正式回采，7月回采結(jié)束，歷時(shí)4個(gè)月。最高月產(chǎn)量達(dá)到近75kt。

4067工作面采用大傾角綜采較原有的刀柱采煤法多回收煤炭資源98kt，延長(zhǎng)了采面服務(wù)年限，緩解了采區(qū)接續(xù)緊張局面。工作面回采期間杜絕了重傷以上傷亡事故，未發(fā)生大面積推、漏冒頂事故，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)，間接效益明顯。此條件下綜合機(jī)械化開(kāi)采成功，有力地促進(jìn)了礦區(qū)采煤方法改革與研究，為寶鼎礦區(qū)及其他礦區(qū)同類(lèi)條件下煤層開(kāi)采提供了技術(shù)保證。

6 結(jié) 論

(1)分析了西南地區(qū)煤礦煤層賦存特點(diǎn)及其對(duì)煤礦安全開(kāi)采帶來(lái)的影響。而后，建立了西南地區(qū)煤礦復(fù)雜煤層地質(zhì)條件分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，并作為影響機(jī)械化開(kāi)采模式選擇的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)應(yīng)不同地質(zhì)條件分類(lèi)結(jié)果，給出專(zhuān)家指導(dǎo)意見(jiàn)。

(2)基于西南地區(qū)煤礦地質(zhì)條件及其分類(lèi)結(jié)果及備選采煤方法適用性分析結(jié)論，建立了西南地區(qū)煤層地質(zhì)條件模糊綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)煤層地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算，選取多個(gè)礦井地質(zhì)條件代入模型進(jìn)行分析計(jì)算，得出了采煤工藝的選擇標(biāo)準(zhǔn)。

(3)基于Java語(yǔ)言及CDP平臺(tái)開(kāi)發(fā)《開(kāi)采模式?jīng)Q策專(zhuān)家系統(tǒng)》，該系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性、可配置性，且運(yùn)行高效穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了不同地質(zhì)條件下的采煤方法與設(shè)備配套方案的智能化決策。以川煤集團(tuán)攀煤公司花山煤礦為例進(jìn)行分類(lèi)計(jì)算，得出4067工作面的采煤方法、采煤工藝、設(shè)備選型及專(zhuān)家意見(jiàn)，形成了適合該工作面生產(chǎn)的開(kāi)采方案?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好，基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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[責(zé)任編輯：鄒正立]

Intelligent Decision of Safety Mining Pattern of Complicated and Difficulty Mining Coal Seam in Southwest

YU Jian-hao1,2

(1.Coal Mining & Designing Department，Tiandi Science & Technology Co.，Ltd.，Beijing 100013，China； 2.Mining Institute，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China)

Mechanization level improving of coal mine was restricted seriously as complicate geological situation of coal seam and more small and medium coal mines in southwest area in domestic.After integral classify of coal seam geological situation，and the feasibility of mechanization mining technology in hand was analyzed，evaluation model of complicated geological situation was built with fuzzy synthetic evaluation method，optimization selection of coal mining technology under different geological situation was realized，and then，mining pattern expert decision-making system was developed based on Java language and CDP platform，which include geological situation input，coal mining method selection，geological situation evaluation and calculation，coal mining technology selection，equipment selection and so on，finally，intelligent decision of safety mining pattern of complicated and difficulty mining coal seam in southwest was implemented.

difficulty mining coal seam；safety mining pattern；intelligent decision

2017-02-10

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2017.04.005

國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2012BAK04B08)；國(guó)家自然科學(xué)青年基金資助項(xiàng)目(51304115)

于健浩(1983-)，男，吉林白山人，博士，主要從事煤礦安全高效開(kāi)采技術(shù)、充填開(kāi)采技術(shù)研究工作。

于健浩.西南復(fù)雜難采煤層安全開(kāi)采模式智能化決策[J].煤礦開(kāi)采，2017，22(4)：16-22.

TD823

A

1006-6225(2017)04-0016-07