新形勢(shì)下綜采工作面大傾角采煤探討

戴仁強(qiáng)

摘 要 大傾角煤層的開采在我國(guó)部分礦區(qū)是相當(dāng)常見的，并且擁有十分廣泛的發(fā)展前景。通過分析和評(píng)價(jià)我國(guó)大傾角煤層采煤方法的發(fā)展過程和大傾角煤層綜合機(jī)械化開采的現(xiàn)狀我們可以得到下面的結(jié)論，大傾角綜采工作面實(shí)現(xiàn)“安全、高產(chǎn)、高效”的核心技術(shù)是：①全面掌握大傾角煤層采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律；②加大革新采煤方法的力度；③提高綜采工作面設(shè)備的穩(wěn)定性，探討可以有效解決大傾角厚和中厚煤層綜合機(jī)械化開采核心技術(shù)難題的理論，即從研究礦山壓力規(guī)律的層面開始著手，發(fā)展革新采煤方法和完善工作面“三機(jī)”配套的綜合解決措施，為優(yōu)化開采大傾角煤層的技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 大傾角煤層 安全高產(chǎn)高效 采煤方法 綜合機(jī)械化

中圖分類號(hào)：TD823. 97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

煤炭在一次能源結(jié)構(gòu)中占70%左右，是我國(guó)的主體能源。煤炭工業(yè)是關(guān)乎國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈和能源安全的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。我國(guó)煤炭工業(yè)在最近幾年里取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但也碰到下列幾個(gè)方面的問題：①煤炭資源毀壞、浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重；②整體生產(chǎn)力水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較為落后，機(jī)械化水平不高；③煤礦安全生產(chǎn)問題依然沒能得到徹底解決。大傾角煤層是指傾角在35度到45度之間的煤層，在我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量所占比例為15%～20%，年生產(chǎn)量約占全國(guó)煤炭總產(chǎn)量的10%。大傾角煤層主要分布在我國(guó)西部礦區(qū)。大傾角煤層開采在我國(guó)有著良好的發(fā)展前景。多年以來，我國(guó)煤炭行業(yè)挑三揀四，資源利用利率低下的問題始終找不到有效的解決方案，除了強(qiáng)調(diào)地質(zhì)因素和經(jīng)濟(jì)因素外，技術(shù)裝備水平低下也是無法忽略的原因之一。

1大傾角煤層開發(fā)概況

大傾角煤層在形成過程初期階段受地殼不均衡沉降、沖積作用和后期褶皺、斷裂等因素的影響形成了復(fù)雜的地質(zhì)條件，導(dǎo)致其開采難度大、安全性差、效率低下，生產(chǎn)技術(shù)水平和巖層控制理論研究都明顯遜于緩傾斜煤層

1.1我國(guó)大傾角煤層采煤方法的發(fā)展

我國(guó)對(duì)大傾角煤層的開采利用經(jīng)過了長(zhǎng)期的摸索和創(chuàng)新，從最初的炮采工藝到如今的大傾角煤層機(jī)械化開采，取得了不小的成就。

在上世紀(jì)80年代末，我國(guó)部分礦區(qū)發(fā)展了水平分段綜合機(jī)械化放頂煤采煤法；北京地區(qū)某煤礦成功試驗(yàn)滑移頂梁支架鋪頂網(wǎng)水平分段放頂煤采煤法；在2003年靖遠(yuǎn)王家山煤礦發(fā)展了水平、圓弧過渡工作面綜采長(zhǎng)壁放頂采煤法。

上述采煤法在某些層面上緩解了大傾角煤層開采的技術(shù)壓力，但同時(shí)也相應(yīng)存在著一些問題。通過總結(jié)，我們可以得到如下的結(jié)論：①我國(guó)在大傾角開采工藝發(fā)展上取得了一些成績(jī)，但機(jī)械化程度低，產(chǎn)量不高，勞動(dòng)強(qiáng)度大；②大傾角厚或特厚煤層放頂技術(shù)煤技術(shù)較為成熟，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開采，但在厚和中厚領(lǐng)域沒有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

1.2我國(guó)大傾角厚和中厚煤層綜采發(fā)展情況

我國(guó)對(duì)大傾角厚和中厚煤層綜合機(jī)械化研究領(lǐng)域中取得了一定的成績(jī)，但受限于當(dāng)下綜采水平技術(shù)，其綜采工作面長(zhǎng)度和推進(jìn)長(zhǎng)度低于緩傾斜煤層。據(jù)數(shù)據(jù)表明，綜采設(shè)備與大傾角厚和中厚煤層適應(yīng)程度低，特殊情況下甚至發(fā)生工作面支護(hù)系統(tǒng)失常產(chǎn)生重大安全生產(chǎn)事故。大傾角厚和中厚綜采技術(shù)仍處于摸索階段。

2大傾角煤層綜采核心技術(shù)難關(guān)

根據(jù)大傾角厚和中厚煤層機(jī)械化發(fā)展水平現(xiàn)狀，若要發(fā)展大傾角煤層厚和中厚煤層綜采技術(shù)水平，首先要從礦山壓力理論研究出發(fā)，尋找采煤技術(shù)的突破口，技術(shù)難關(guān)主要在于設(shè)備的穩(wěn)定性控制。

（1）采場(chǎng)圍巖控住缺乏理論基礎(chǔ)；

（2）采煤方法需要進(jìn)一步革新；

（3）綜采設(shè)備穩(wěn)定性差，主要表現(xiàn)在：①采煤機(jī)上爬吃力，滾筒裝煤效果差；②刮板運(yùn)輸設(shè)備下滑嚴(yán)重，甚至帶動(dòng)液壓支架下滑。設(shè)備連接處搭接困難，輸送設(shè)備與連接件工況差；③液壓支架穩(wěn)定性和可靠性差，倒、滑、擠、咬架問題嚴(yán)重，復(fù)位能力弱，可能引發(fā)工作面推進(jìn)困難，極其影響安全生產(chǎn)。

3解決大傾角綜采技術(shù)難關(guān)的有效方法

根據(jù)我國(guó)大傾角厚和中厚煤層機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀，只有從礦山壓力理論出發(fā)，在緩斜的礦壓的理論基礎(chǔ)上，結(jié)合理論力學(xué)，材料力學(xué)的最新進(jìn)展，通過計(jì)算機(jī)程序分析計(jì)算，模擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量相結(jié)合，充分掌握礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律和巖層控制理論，為綜采設(shè)備穩(wěn)定性控制理論提供理論和技術(shù)支撐。

大傾角煤層工作面綜采設(shè)備穩(wěn)定控制理論必須打破傳統(tǒng)思維，大膽假設(shè)，小心求證。

4結(jié)語

（1）大傾角綜采工作面實(shí)現(xiàn)“安全、高產(chǎn)、高效”的技術(shù)難題是大傾角煤層采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，采煤方法和工作面穩(wěn)定性控制。探討和研究大傾角煤層開采過程中的技術(shù)難關(guān)，對(duì)于促進(jìn)復(fù)雜煤層開發(fā)理論的發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)都具有重大意義。

（2）實(shí)現(xiàn)大傾角厚和中厚煤層開采前提條件是實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化。實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化，可以幫助提高煤炭回收利用水平，防止煤炭資源浪費(fèi)現(xiàn)象的滋生，有益于環(huán)境保護(hù)，響應(yīng)國(guó)家號(hào)召。

（3）隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，圍巖控制理論、采煤技術(shù)的不斷的完善和進(jìn)步，綜采設(shè)備和管理水平的逐步提高，大傾角綜合采煤機(jī)械化開采一定會(huì)給國(guó)家、社會(huì)和人民帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。

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