无人工作面煤与瓦斯共采技术是以中国矿业大学多年研究形成的薄煤层无人工作面和煤与瓦斯共采技术理论为基础，并结合现场高瓦斯近距离煤层群条件下薄煤层保护层开采，建立起来的难采薄煤层保护层的安全高效开采技术。该技术在安全监测预警系统的保护下，通过远程控制关键生产设备并监测其工况，集成利用目前最新的采煤机自主定位与自动导航技术、煤岩自动识别技术、液压支架电液控制技术、刮板输送机自动推移技术、工作面自动监控监测技术、井下高速双向通讯技术和计算机集中控制技术来实现自动或半自动割煤、移架、移刮板输送机等生产流程，使工作面达到少人甚至无人的目的；并通过本煤层、顶板裂隙带、采空区及被保护煤层瓦斯抽采体系，有效解决卸压煤层群高瓦斯涌出对保护层无人工作面构成的威胁。该技术在充分开采利用难采薄煤层煤炭和瓦斯资源的同时，也实现对高瓦斯煤层群的卸压防突。 此技术可实现多重目标： （1）充分开采利用薄煤层煤炭及瓦斯资源；（2）实现难采薄煤层开采工作面生产过程自动化、采煤工艺智能化、工作面管理信息化以及操作的无人化；（3）实现高瓦斯近距离煤层群的卸压防突；（4）有效控制保护层无人工作面瓦斯涌出量。 因此可以有效解决难采薄煤层开采劳动强度大、机械化程度低、安全系数低、工作效率低和煤层群高瓦斯涌出的难题，实现科学采矿及煤炭资源绿色开采的理念。 薄煤层无人工作面煤与瓦斯共采技术来源于国家高科技研究发展计划（863计划）、江苏省优势学科建设项目和国家自然科学基金青年科学基金项目，该项目研究成果总体理论与技术水平将达到国际领先水平。

西安科技大学自 1998 年开始对我国煤与瓦斯共采基础理论进行研究，成果获陕西省科学技术二等奖，出版专著 2 部，发表论文 40 余篇（其中 SCI 、 EI 收录 12 篇， ISTP 收录 5 篇），获专利 5 项。研究成果已在山西省天池煤矿等多个高瓦斯矿井进行了煤与瓦斯共采技术验证，有效指导了煤矿现场的瓦斯抽采工作，实现了矿井的安全生产，具有良好的社会和经济效益。

本项目揭示了采动影响区内顶板岩层裂隙 的动态演化规律和采空区侧“竖向裂隙发育区” 的形成规律；研制了新型充填材料；创新了无 煤柱快速沿空留巷、Y型通风、留巷钻孔抽采 卸压瓦斯等关键技术，解决了煤与瓦斯共采的 关键技术难题。

本实用新型公开了一种采煤工作面瓦斯治理装置，包括钻管、瓦斯处理装置、支撑调节装置、密封装置以及安装板，所述钻管一端安装瓦斯处理装置，所述瓦斯处理装置下端安装有支撑调节装置，所述密封装置一端固定在远离瓦斯处理装置的钻管另一端，另一端固定在支撑调节装置的一侧，所述支撑调节装置固定在安装板上。本实用新型的优点在于，该装置减小了瓦斯发生爆炸的可能，提高了采煤工作的安全性和瓦斯的利用率，还可以实现不高度和不同位置的采煤工作面的瓦斯抽采，操作方便。

在优化卸压开采抽采瓦斯技 术基础上，确定卸压巷道高位抽 放的合理方式和布置参数，实现 采动裂隙带瓦斯高效抽采，有效 解决高瓦斯综放工作面高产高效 安全生产；根据首采区生产时瓦 斯涌出情况，研究并建立一种适 应范围广、预测结果可靠的矿井 瓦斯涌出量预测新方法。

针对留巷困难、钻孔易破坏、瓦斯 抽采效果差等技术难题，提出深井煤层 群首采工作面外错高抽巷Y型通风方法， 有效解决高地压矿井长距离留巷维护困 难的问题；提出让压型单层套管护孔结 构、施工工艺和布置方法，实现外错高 抽巷内抽采钻孔高效稳定抽采采动卸压 瓦斯；建立一面三巷、一巷多用、联合 治理、无煤柱开采的瓦斯治理新模式， 实现了深井低透气性高瓦斯煤层群的煤 与瓦斯安全高效共采。

项目成果/简介:本迈步式自移机尾，将机尾的移动方式由传统的滑靴与地面间的滑动摩擦改进为滚轮与导轨的滚动摩擦，大大减小了机尾的推移阻力，改善了机尾的受力状况。该设备以高压乳化液为动力，要求带式输送机具有自动张紧胶带的功能，适用于高产高效工作面顺槽转载机与带式输送机的配套连接，它具有自移、调偏和调高等功能，满足工作面高产高效要求。

本迈步式自移机尾，将机尾的移动方式由传统的滑靴与地面间的 滑动摩擦改进为滚轮与导轨的滚动摩擦，大大减小了机尾的推移阻力， 改善了机尾的受力状况。该设备以高压乳化液为动力，要求带式输送 机具有自动张紧胶带的功能，适用于高产高效工作面顺槽转载机与带 式输送机的配套连接，它具有自移、调偏和调高等功能，满足工作面 高产高效要求。

在调研国内千万吨级综放工作面生产地质条件的基础上，分析实现千万吨级目标综放面所需的基本条件。测试工作面煤岩力学参数，掌握了工作面煤岩力学特性，为理论分析提供理论基础。从地质因素、设备配套因素、开采技术因素以及管理因素等方面分析各因素对千万吨级大采高综放工作面设备配套的影响，分析千万吨级大采高综放工作面目标实现的地质条件适应性、顶煤的冒放性和实现安全高效开采的主要途径。采用相似模拟试验，获得采场围岩运移及应力分布规律，建立煤壁稳定性分析的力学模型，分析煤壁的稳定性，获得工作面支架支护强度的基本要求。优化研究工作面参数及开采工艺，探索各参数对工作面生产能力的影响并提出在不同开采条件下工作面参数的确定方法和基本要求，探索生产系统中各工序参数对工作面生产能力的影响规律，分析生产系统技术改造对工作面生产能力的影响，找出生产工艺系统中的薄弱工序和最优放煤工艺，提出在不同条件下的工作面生产工艺参数优化配置，为大采高综放面设备选型提供依据。研究 “三机”配套的总体原则，单机配套时的选型原则和工作面设备的基本要求，为试验面设备的配套、选型提供依据。(1)提出了年产千万吨级综放面开采地质条件的基本要求，分析了千万吨级大采高综放面安全高效开采的影响因素。(2)在系统研究大采高综放采场围岩运移及应力分布规律、煤壁片帮机理、工作面参数、回采工艺的基础上，深入研究了工作面“三机”配套选型，提出了相应的配套原则和配套参数。(3)研制了 ZF15000-23/43 正四连杆大采高综放低位放顶煤液压支架、整体自移式ZTZ20000/25/50 型端头自移支架、ZTC30000/25/50 型超前支护支架以及 KSW-1500EU 型电牵引采煤机，并进行了现场工业试验，保障了千万吨级大采高综放工作面平均日产达 3 万t。(4)制定了“千万吨级大采高综放工作面设备配套选型技术要求”技术标准。

在煤矿生产过程中，矿井综合机械化采煤手段对煤矿生产勘探资料的要求越来越高，其要求对矿井工作面开采地质条件(如断层、褶皱、破碎带、煤厚变化区、构造应力区等)进行全面了解。常规的地面三维地震勘探只能解决工作面内落差大于 5m 的断层，且在平面上有一定的摆动幅度，而井下需对影响安全高效生产的 2-3m 落差断层等地质异常进行有效探查。本方法利用层析成像原理，结合不同源的 CT 技术，包括地震波 CT、无线电波 CT、直流电法CT 等多种方式实现对工作面内构造及异常的探查。通过对井下工作面双巷间数据采集与处理，获得面内煤层构造物性参数分布图，根据煤岩物性差异特征预测面内地质异常体，能准确地判断其构造形态和空间位置，为生产提供可靠的地质条件分布特征。（1）地震波 CT：利用工作面上、下两条巷道进行数据采集，通常把激发点(采用矿用炸药作为震源)布置在一条巷道，接收点布置在另一条巷道，采用“一发多收、一炮一放”的观测方式进行地震波数据采集。炮点间距通常为 10-50m，接收点距为 5-15m，可根据现场条件适当调整。炸药量宜为 5-20mg，接收可采用三分量检波器。（2）无线电波 CT：工作面走向长度在 1000m 以内时，采用一发一收方式，即多个发射点布置在矿井巷道工作面的一条巷道中，无线电波透视仪接收机的多个接收点布置在另一条相邻巷道中；工作面走向长度在 1000m-2000m 之间时，采用一发双收方式，采用一台无线电波透视仪发射，两个接收机接收；工作面走向长度在 2000m 以上时，采用双发双收方式，且两台无线电波透视仪之间工作间距大于 1000m，每个发射机的发射点所发射的电磁波分别被各自的接收机的接收点接收。发射频率根据工作面倾斜长度可选择 0.158-1.25MHz 之间不同频段进行数据采集。（3）直流电法 CT：探测前的准备是在需要探测区域工作面侧煤帮每 5m 打一深 0.5m 的小眼，并用放炮用的黄泥捣实，以便探测时安装电极，使电极与煤（岩）体接触良好。现场按方案设计位置布置采集系统，测线电极、电缆等准备好后进行测试。使用仪器为并行电法仪采集全电场空间电位值，且在对穿两条巷道中沿侧帮腰线煤壁位置分别布置电法测线，每站测线长度为 315m，64 个电极，每个电极之间为 5m，当探测范围大时，每巷可采集多站测线采集数据。现场数据采集时要求工作面停电。