大采高綜放開采關鍵技術研究

摘 要：大采高綜放工作面的特點是采出率高、生產水平高、經濟效益好、安全狀況好等，因而是當今開采厚煤層的一個關鍵發展趨勢，而大采高綜放開采關鍵技術是確保厚煤層和特厚煤層高效、安全開采的重要保障。本文首先介紹大采高綜放開采技術的優點，重點論述大采高綜放開采技術的不足與關鍵技術，期待能為大采高綜放開采技術提供借鑒。

關鍵詞：大采高；綜放開采；技術研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.049

0 引言

我國厚及特厚煤層儲量十分豐富，可采儲量占生產礦井總儲量的 45%，研究大采高綜放技術具有極為重要的意義。大采高綜放面有諸多優勢，有利于頂煤垮落，進一步改善頂煤的冒放性；有利于使用大功率采煤機和前后部刮板輸送機；可增加放煤口數量，縮短放煤時間；增加通風斷面，降低風阻，有利于稀釋放煤口及上隅角瓦斯；縮短工作面循環時間，提高工作面推進速度；提高采出率與單產；提高一次采放的總高度。隨著對綜放開采工藝認識的深入和綜采裝備的快速發展，綜放工作面開采參數，裝備能力日漸提高。

1 大采高綜放開采技術優點

1.1 相比較于普通分層開采技術

（1）高效和安全。因為采放平行作業實現，所以會在一面多點一起出煤，這樣一來，一個工作面的生產就好比是多個工作面的一起生產，因而比較分層采掘可以提升至少80%的效率。（2）掘進巷道率低，通常來講，掘進巷道率要低于分層開采至少80%，從而降低了維護巷道與掘進巷道的成本。（3）降低了工作面搬家頻率。在相同的狀況之下，通常比分層采掘降低至少50%的搬家頻率。（4）大大地降低了支出的噸煤工資與耗材。相比較于分層采掘，能夠使支出的工資、截齒、坑木、電能、金屬網等減少，以及確保降低至少10元的工作面噸煤支出費用。（5）能夠有效地適應煤層的賦存條件與地質狀況。事實證實，在緩傾斜煤層當中，綜采放頂煤能夠適應4m—20m的煤層厚度改變。針對落差在割煤高度以下的斷層以及復雜的三軟和破碎頂板煤層，相比較于分層采掘而言具備非常好的適應性。（6）能夠機械化地采掘急傾斜特厚煤層。一直以來，采煤業的一個難題是機械化開采急傾斜特厚煤層，而水平分段放頂煤綜采能夠機械化大地采掘急傾斜特厚煤層，從而使工作面的高效、安全生產變成了現實。

1.2 相比較于普通放頂煤綜采

（1）采放平衡作業得以實現。針對特厚煤層，借助綜放開采的過程中，放煤高度大、割煤高度小。在進行生產的時候，前面的刮板運輸機輸煤量要顯著地小于后面刮板運輸機的輸煤量，以及面臨采煤機等待放煤的現狀，采放的平行作業難以真正地實現。而借助大采高綜放開采技術，由于具備較大的割煤高度，因此有效地處理了采放不平衡的問題。（2）有效地體現了大功率運輸機與采煤機的功能。增加大采高綜放割煤的高度有效地體現了大采高的長處，能夠增加采煤機的落煤量，并且由于增加了支架高度，因此在增加后面放煤空間的基礎上增加了小時放煤量。（3）緩解了工作面瓦斯超限的不足之處。通常來講，每提升0.3m的液壓支架支護高度，能夠增加1.6m2—1.9 m2的工作面通風斷面。根據涵蓋采煤機的斷面進行計算，至少增加10%的支架通風斷面，根據工作面的最小通風斷面進行計算，能夠增加至少13.6%的工作面通風斷面。為此，在瓦斯含量多的綜放工作面，實現支架支護高度與工作面截割高度的增加，因而能夠實現工作面通風斷面的增加。實現工作面過風能力的增加，能夠使工作面瓦斯濃度稀釋，從而降低工作面瓦斯超限對生產的不利影響作用。（4）實現煤礦采出率的提升。提升大采高綜放煤礦采出率源自兩個方面，一是增加割煤高度，縮小采放比，增加了割煤量占據的比重，進而實現工作面采出率的提升；二是增加工作面支架高度，進而增加后面放煤空間，進而有助于大塊煤的放出。（5）實現綜放采掘煤層厚度的提升。對特厚煤層的采掘，尤其是12m以上的煤層，一般的綜放開采技術不適宜應用，借助大采高綜放開采技術，能夠采掘特厚煤層，在3.5m割煤高度的情況下，可以實現14m的可采煤層厚度；而在4m的割煤高度的情況下，能夠實現16m的可采煤層厚度。

2 大采高綜放開采技術的不足與關鍵技術

2.1 相比較于普通分層開采的不足

大采高綜放開采相比較于一般的分層開采有著下面的一些不足：非常容易聚集瓦斯；工作面粉塵量多；采出效率低；自然發火概率大。

2.2 大采高綜放開采的關鍵技術

（1）確定適宜的割煤高度。確定大采高綜放割煤的高度不但兼顧適宜采放比、前期投資，而且需要分析現有煤層狀況之下非常容易出現片幫冒頂的煤壁最大高度。因為增加采高，導致煤壁應力從剪切力過渡為拉應力，從而導致煤壁片幫，這會影響到人身安全與巷道管理。為此，需要使割煤高度在臨界值以下。大采高綜放的顯著長處是具備高于普通放頂煤的割煤高度，倘若割煤高度非常小，那么就較難以發揮出大采高綜放工作面的長處。為此，不但確保大采高綜放工作面煤壁不容易出現片幫的情況，而且應當體現大采高綜放工作面具備大割煤高度的長處。（2）確定支護的強度。對于綜放工作面裝置的選型來講，非常關鍵的是支架的科學選型，在支架選型當中非常關鍵的一個參數是支架的支護強度。能夠借助巖層構造法與倍重法確定一般的綜放開采支護強度，由于大采高綜放開采存在較大的上覆巖層活動領域和煤層厚度，借助傳統的支護方法計算支護強度不適宜大采高綜放開采。為此，需要兼顧更多的要素確定大采高綜放開采支護的強度。（3）對大采高綜放開采頂煤的冒頂性進行分析。綜放開采頂煤冒放性的主要影響要素是夾矸石的硬度和厚度、煤層的裂隙和硬度、煤層的厚度、頂底板的現狀等，因此需要在評價大采高綜放開采頂煤冒頂性中兼顧上面的一些要素。

3 結語

綜上所述，大采高綜放開采技術的應用，相比較于普通放頂煤開采，實現了煤層適應厚度的提升，以及實現了開采工藝技術的簡化，在以后復雜煤層和厚煤層具備非常好的應用前景。

參考文獻：

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作者簡介：劉剛（1973-），男，山東五蓮縣人，本科，助理工程師。