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無人工作面煤與瓦斯共采技術(shù)是以中國(guó)礦業(yè)大學(xué)多年研究形成的薄煤層無人工作面和煤與瓦斯共采技術(shù)理論為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)高瓦斯近距離煤層群條件下薄煤層保護(hù)層開采，建立起來的難采薄煤層保護(hù)層的安全高效開采技術(shù)。該技術(shù)在安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的保護(hù)下，通過遠(yuǎn)程控制關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備并監(jiān)測(cè)其工況，集成利用目前最新的采煤機(jī)自主定位與自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)、煤巖自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、液壓支架電液控制技術(shù)、刮板輸送機(jī)自動(dòng)推移技術(shù)、工作面自動(dòng)監(jiān)控監(jiān)測(cè)技術(shù)、井下高速雙向通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)集中控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或半自動(dòng)割煤、移架、移刮板輸送機(jī)等生產(chǎn)流程，使工作面達(dá)到少人甚至無人的目的；并通過本煤層、頂板裂隙帶、采空區(qū)及被保護(hù)煤層瓦斯抽采體系，有效解決卸壓煤層群高瓦斯涌出對(duì)保護(hù)層無人工作面構(gòu)成的威脅。該技術(shù)在充分開采利用難采薄煤層煤炭和瓦斯資源的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)對(duì)高瓦斯煤層群的卸壓防突。 此技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多重目標(biāo)： （1）充分開采利用薄煤層煤炭及瓦斯資源；（2）實(shí)現(xiàn)難采薄煤層開采工作面生產(chǎn)過程自動(dòng)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(shí)現(xiàn)高瓦斯近距離煤層群的卸壓防突；（4）有效控制保護(hù)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(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低、安全系數(shù)低、工作效率低和煤層群高瓦斯涌出的難題，實(shí)現(xiàn)科學(xué)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(shù)來源于國(guó)家高科技研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）、江蘇省優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目，該項(xiàng)目研究成果總體理論與技術(shù)水平將達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

本實(shí)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)裝置，所述密封裝置一端固定在遠(yuǎn)離瓦斯處理裝置的鉆管另一端，另一端固定在支撐調(diào)節(jié)裝置的一側(cè)，所述支撐調(diào)節(jié)裝置固定在安裝板上。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，該裝置減小了瓦斯發(fā)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(shí)現(xiàn)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(xué)自 1998 年開始對(duì)我國(guó)煤與瓦斯共采基礎(chǔ)理論進(jìn)行研究，成果獲陜西省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)，出版專著 2 部，發(fā)表論文 40 余篇（其中 SCI 、 EI 收錄 12 篇， ISTP 收錄 5 篇），獲專利 5 項(xiàng)。研究成果已在山西省天池煤礦等多個(gè)高瓦斯礦井進(jìn)行了煤與瓦斯共采技術(shù)驗(yàn)證，有效指導(dǎo)了煤礦現(xiàn)場(chǎng)的瓦斯抽采工作，實(shí)現(xiàn)了礦井的安全生產(chǎn)，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

本項(xiàng)目揭示了采動(dòng)影響區(qū)內(nèi)頂板巖層裂隙 的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律和采空區(qū)側(cè)“豎向裂隙發(fā)育區(qū)” 的形成規(guī)律；研制了新型充填材料；創(chuàng)新了無 煤柱快速沿空留巷、Y型通風(fēng)、留巷鉆孔抽采 卸壓瓦斯等關(guān)鍵技術(shù)，解決了煤與瓦斯共采的 關(guān)鍵技術(shù)難題。

在優(yōu)化卸壓開采抽采瓦斯技 術(shù)基礎(chǔ)上，確定卸壓巷道高位抽 放的合理方式和布置參數(shù)，實(shí)現(xiàn) 采動(dòng)裂隙帶瓦斯高效抽采，有效 解決高瓦斯綜放工作面高產(chǎn)高效 安全生產(chǎn)；根據(jù)首采區(qū)生產(chǎn)時(shí)瓦 斯涌出情況，研究并建立一種適 應(yīng)范圍廣、預(yù)測(cè)結(jié)果可靠的礦井 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)新方法。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:本邁步式自移機(jī)尾，將機(jī)尾的移動(dòng)方式由傳統(tǒng)的滑靴與地面間的滑動(dòng)摩擦改進(jìn)為滾輪與導(dǎo)軌的滾動(dòng)摩擦，大大減小了機(jī)尾的推移阻力，改善了機(jī)尾的受力狀況。該設(shè)備以高壓乳化液為動(dòng)力，要求帶式輸送機(jī)具有自動(dòng)張緊膠帶的功能，適用于高產(chǎn)高效工作面順槽轉(zhuǎn)載機(jī)與帶式輸送機(jī)的配套連接，它具有自移、調(diào)偏和調(diào)高等功能，滿足工作面高產(chǎn)高效要求。

本邁步式自移機(jī)尾，將機(jī)尾的移動(dòng)方式由傳統(tǒng)的滑靴與地面間的 滑動(dòng)摩擦改進(jìn)為滾輪與導(dǎo)軌的滾動(dòng)摩擦，大大減小了機(jī)尾的推移阻力， 改善了機(jī)尾的受力狀況。該設(shè)備以高壓乳化液為動(dòng)力，要求帶式輸送 機(jī)具有自動(dòng)張緊膠帶的功能，適用于高產(chǎn)高效工作面順槽轉(zhuǎn)載機(jī)與帶 式輸送機(jī)的配套連接，它具有自移、調(diào)偏和調(diào)高等功能，滿足工作面 高產(chǎn)高效要求。

針對(duì)留巷困難、鉆孔易破壞、瓦斯 抽采效果差等技術(shù)難題，提出深井煤層 群首采工作面外錯(cuò)高抽巷Y型通風(fēng)方法， 有效解決高地壓礦井長(zhǎng)距離留巷維護(hù)困 難的問題；提出讓壓型單層套管護(hù)孔結(jié) 構(gòu)、施工工藝和布置方法，實(shí)現(xiàn)外錯(cuò)高 抽巷內(nèi)抽采鉆孔高效穩(wěn)定抽采采動(dòng)卸壓 瓦斯；建立一面三巷、一巷多用、聯(lián)合 治理、無煤柱開采的瓦斯治理新模式， 實(shí)現(xiàn)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(diào)研國(guó)內(nèi)千萬噸級(jí)綜放工作面生產(chǎn)地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，分析實(shí)現(xiàn)千萬噸級(jí)目標(biāo)綜放面所需的基本條件。測(cè)試工作面煤巖力學(xué)參數(shù)，掌握了工作面煤巖力學(xué)特性，為理論分析提供理論基礎(chǔ)。從地質(zhì)因素、設(shè)備配套因素、開采技術(shù)因素以及管理因素等方面分析各因素對(duì)千萬噸級(jí)大采高綜放工作面設(shè)備配套的影響，分析千萬噸級(jí)大采高綜放工作面目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的地質(zhì)條件適應(yīng)性、頂煤的冒放性和實(shí)現(xiàn)安全高效開采的主要途徑。采用相似模擬試驗(yàn)，獲得采場(chǎng)圍巖運(yùn)移及應(yīng)力分布規(guī)律，建立煤壁穩(wěn)定性分析的力學(xué)模型，分析煤壁的穩(wěn)定性，獲得工作面支架支護(hù)強(qiáng)度的基本要求。優(yōu)化研究工作面參數(shù)及開采工藝，探索各參數(shù)對(duì)工作面生產(chǎn)能力的影響并提出在不同開采條件下工作面參數(shù)的確定方法和基本要求，探索生產(chǎn)系統(tǒng)中各工序參數(shù)對(duì)工作面生產(chǎn)能力的影響規(guī)律，分析生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)改造對(duì)工作面生產(chǎn)能力的影響，找出生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中的薄弱工序和最優(yōu)放煤工藝，提出在不同條件下的工作面生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化配置，為大采高綜放面設(shè)備選型提供依據(jù)。研究 “三機(jī)”配套的總體原則，單機(jī)配套時(shí)的選型原則和工作面設(shè)備的基本要求，為試驗(yàn)面設(shè)備的配套、選型提供依據(jù)。(1)提出了年產(chǎn)千萬噸級(jí)綜放面開采地質(zhì)條件的基本要求，分析了千萬噸級(jí)大采高綜放面安全高效開采的影響因素。(2)在系統(tǒng)研究大采高綜放采場(chǎng)圍巖運(yùn)移及應(yīng)力分布規(guī)律、煤壁片幫機(jī)理、工作面參數(shù)、回采工藝的基礎(chǔ)上，深入研究了工作面“三機(jī)”配套選型，提出了相應(yīng)的配套原則和配套參數(shù)。(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(hù)支架以及 KSW-1500EU 型電牽引采煤機(jī)，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)，保障了千萬噸級(jí)大采高綜放工作面平均日產(chǎn)達(dá) 3 萬t。(4)制定了“千萬噸級(jí)大采高綜放工作面設(shè)備配套選型技術(shù)要求”技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

在煤礦生產(chǎn)過程中，礦井綜合機(jī)械化采煤手段對(duì)煤礦生產(chǎn)勘探資料的要求越來越高，其要求對(duì)礦井工作面開采地質(zhì)條件(如斷層、褶皺、破碎帶、煤厚變化區(qū)、構(gòu)造應(yīng)力區(qū)等)進(jìn)行全面了解。常規(guī)的地面三維地震勘探只能解決工作面內(nèi)落差大于 5m 的斷層，且在平面上有一定的擺動(dòng)幅度，而井下需對(duì)影響安全高效生產(chǎn)的 2-3m 落差斷層等地質(zhì)異常進(jìn)行有效探查。本方法利用層析成像原理，結(jié)合不同源的 CT 技術(shù)，包括地震波 CT、無線電波 CT、直流電法CT 等多種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面內(nèi)構(gòu)造及異常的探查。通過對(duì)井下工作面雙巷間數(shù)據(jù)采集與處理，獲得面內(nèi)煤層構(gòu)造物性參數(shù)分布圖，根據(jù)煤巖物性差異特征預(yù)測(cè)面內(nèi)地質(zhì)異常體，能準(zhǔn)確地判斷其構(gòu)造形態(tài)和空間位置，為生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)條件分布特征。（1）地震波 CT：利用工作面上、下兩條巷道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通常把激發(fā)點(diǎn)(采用礦用炸藥作為震源)布置在一條巷道，接收點(diǎn)布置在另一條巷道，采用“一發(fā)多收、一炮一放”的觀測(cè)方式進(jìn)行地震波數(shù)據(jù)采集。炮點(diǎn)間距通常為 10-50m，接收點(diǎn)距為 5-15m，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件適當(dāng)調(diào)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(zhǎng)度在 1000m 以內(nèi)時(shí)，采用一發(fā)一收方式，即多個(gè)發(fā)射點(diǎn)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(jī)的多個(gè)接收點(diǎn)布置在另一條相鄰巷道中；工作面走向長(zhǎng)度在 1000m-2000m 之間時(shí)，采用一發(fā)雙收方式，采用一臺(tái)無線電波透視儀發(fā)射，兩個(gè)接收機(jī)接收；工作面走向長(zhǎng)度在 2000m 以上時(shí)，采用雙發(fā)雙收方式，且兩臺(tái)無線電波透視儀之間工作間距大于 1000m，每個(gè)發(fā)射機(jī)的發(fā)射點(diǎn)所發(fā)射的電磁波分別被各自的接收機(jī)的接收點(diǎn)接收。發(fā)射頻率根據(jù)工作面傾斜長(zhǎng)度可選擇 0.158-1.25MHz 之間不同頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。（3）直流電法 CT：探測(cè)前的準(zhǔn)備是在需要探測(cè)區(qū)域工作面?zhèn)让簬兔?5m 打一深 0.5m 的小眼，并用放炮用的黃泥搗實(shí)，以便探測(cè)時(shí)安裝電極，使電極與煤（巖）體接觸良好。現(xiàn)場(chǎng)按方案設(shè)計(jì)位置布置采集系統(tǒng)，測(cè)線電極、電纜等準(zhǔn)備好后進(jìn)行測(cè)試。使用儀器為并行電法儀采集全電場(chǎng)空間電位值，且在對(duì)穿兩條巷道中沿側(cè)幫腰線煤壁位置分別布置電法測(cè)線，每站測(cè)線長(zhǎng)度為 315m，64 個(gè)電極，每個(gè)電極之間為 5m，當(dāng)探測(cè)范圍大時(shí)，每巷可采集多站測(cè)線采集數(shù)據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集時(shí)要求工作面停電。