科创中国
降低综采放顶煤工作面含矸率技术工艺研究
发布时间:
2026-09-11
截止日期:2026-12-31
价格 ¥50万
地区： 陕西省 西安市 市辖区
需求方： 陕西***公司
行业领域
能源矿产
需求背景
放顶煤开采是我国厚煤层开采的主要方法，具有单产高、掘进率低、吨煤成本低等优势，在彬长矿区及陕甘宁蒙等产煤区应用广泛。综采放顶煤工作面在放煤过程中，由于顶煤厚度与煤质变化、放煤步距和放煤顺序等工艺参数匹配不合理、放煤口控制粗放、顶板岩层及夹矸层垮落混入等因素，放出的顶煤中常混入大量矸石，导致原煤含矸率偏高（据现场统计，部分工作面原煤含矸率可达15%～30%），带来提升运输系统无效运量增大、洗选成本上升、商品煤质量波动影响售价、大块矸石影响放煤口及转载系统安全、顶煤资源回收率下降等问题。目前工作面放煤主要依靠人工目测和经验判断放煤时机，缺乏精准的煤矸识别手段和自动放煤控制手段，难以实现“见矸关门”精准放煤，从源头控制含矸率的水平较低。企业亟需联合高校、科研院所研发一套集“煤矸在线识别—智能放煤决策与控制—放煤工艺参数优化”于一体的降低含矸率技术工艺体系，实现工作面提质增效，满足煤炭清洁高效利用和智能化开采的发展要求。
需解决的主要技术难题
1、煤矸在线识别技术：针对综采放顶煤工作面高粉尘、低照度、水雾大等恶劣环境，研发放煤口及后部刮板输送机煤流中矸石含量的实时识别技术（图像识别、声学特征识别、红外或射线探测等），解决煤矸边界模糊、识别准确率低的问题；
2、智能放煤控制技术：研发基于煤矸识别的放煤口自动控制装置与控制策略，实现“见矸关门”自动放煤，解决人工操作反应滞后、过度放煤混矸与欠放丢煤并存的问题；
3、放煤工艺参数优化：研究放煤步距、放煤顺序（单轮/多轮、顺序/间隔放煤）、放煤口开启度与顶煤厚度、煤体结构、夹矸层赋存的匹配关系，形成不同煤层条件下的最优放煤工艺参数；
4、顶煤冒放性与弱化处理技术：研究顶煤破碎冒落规律与混矸机理，探索煤层注水、超前预裂等顶煤弱化预处理工艺对顶煤冒放性和含矸率的影响，解决顶煤冒放性差导致的大块煤矸混放问题；
5、煤矸运移规律数值模拟：建立放煤过程顶煤—矸石混合运移数值模型，模拟不同放煤参数下的混矸边界与矸石漏斗形态，为放煤工艺优化和放煤控制提供理论支撑。
期望实现的主要技术目标
1、工作面原煤含矸率：较现状降低5～10个百分点，力争控制在10%以内；
2、顶煤回收率：不低于80%，力争达到85%以上；
3、煤矸识别准确率：≥90%，单次识别响应时间≤1秒；
4、放煤自动化水平：实现放煤口自动识别、自动开闭控制，单轮放煤作业时间较人工操作缩短20%以上；
5、输出成果：形成综采放顶煤工作面降低含矸率技术工艺规范（作业规程）1套，申报专利、软件著作权及论文等知识产权成果不少于5项；
6、推广应用：在公司服务的矿井（彬长矿区等）不少于2个放顶煤工作面完成工业性试验与推广应用，形成可复制推广的技术工艺模式。
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