淺議煤礦綜采工作面大采高采煤方法的應用

郭建軍

摘 要：綜采采煤一種長壁采煤法綜采工藝，涉及井工采煤，適于煤層穩定、頂板堅硬、無斷層緩傾中厚煤層及厚煤層分層長壁法開采。在長壁綜采工作面布置液壓支架、刮板輸送機、滾筒采煤機，在運輸巷布置順槽轉載機、可伸縮帶式輸送機等。綜采工作面采用超長布置，即面長按兩個綜采面長度布置。采煤機用兩臺，騎在同一部刮板輸送機上，分別截割上半個面和下半個面的煤壁。也可在超長綜采面中部布置中間巷作運輸巷；在綜采面的上半和下半工作面各布置一部刮板輸送機相向運輸，形成對拉綜采工作面。本工藝進一步挖掘長壁綜采面生產潛力，提高產量和工效，使生產集中化；在實現高產高效的同時，降低巷道掘進率，減少煤柱損失，提高資源回收率；充分采動有利于地表下沉，本文簡單闡述了綜采工作面大采高采煤方法。

關鍵詞：綜采工作面；綜采技術應用

前言

目前大采高綜采工作面采用大功率，高可靠性設備，具有較強地適應能力，必將進一步加快煤礦以減隊減面，增產增效為主要內容的集約化發展步伐，推動國有煤礦的采煤技術發展，促進安全高效礦井的建設。在采煤機械化程度日益提高的今天，選用先進的采煤技術已成為保障煤礦企業安全高效生產的必由之路。

1.前言

現在煤炭行業正在處于產量壓縮階段，綜采工作面的大采高工藝是厚煤層高采出率開采技術的重要發展方向，在界定大采高綜采概念、分析其工作面開采基本特征的基礎上，系統總結了大采高綜采技術發展歷程與研究現狀，指出大采高綜采技術的發展呈現采高增大化、圍巖控制復雜化的趨勢，大采高綜采采場覆巖運動特征、煤壁片幫控制機理、支架圍巖耦合作用規律、端部圍巖穩定性控制等是急需解決的關鍵技術問題。

2.大采高綜采的優點

中國煤炭儲量豐富，厚煤層儲量占總儲量的43%，緩傾斜厚煤層煤炭產量占總產量45%左右。我國很多礦區賦存有3.5～5.0m厚的煤層，這類煤層在邢臺、開灤、徐州、龍口、充州、淮北、阜新、雙鴨山、義馬、西山、銅川、陽泉等礦區均為主采煤層。國內外研究和生產實踐表明，煤炭生產的高產高效和現代化是當今國際煤炭工業的發展方向，也是我國煤炭行業的必然選擇，這就要求大力發展厚煤層綜合機械化采煤。對于煤層傾角小于30°的厚煤層開采，國內外的開采方法有沿傾斜方向分層開采（包括分層下行長壁垮落采煤法和分層上行長壁充填采煤法）、一次采全高整層開采（即大采高綜采）、放頂煤開采方法等。在以上各種采煤方法中，大采高綜采是指對3.5～5.om厚的煤層一次采全高的綜合機械化開采。大采高綜采是在中厚煤層綜采的基礎上，研制適應采高增大的成套設備和工藝技術后逐步發展形成的。對于煤層傾角小于30°的厚煤層開采，大采高綜采與放頂煤采煤法相比具有下列優點：（l）煤炭資源回收率高；（2）煤炭含矸率低；（3）采煤工作面煤塵少、自然發火和瓦斯涌出安全性好等優點；（4）對于3～4m不適宜放頂煤開采的厚煤層，大采高具有工效高、成本低等優點。

大采高綜采與分層開采相比，具有下列優點：

（l）工作面產量和效率有大幅度提高；

（2）回采巷道的掘進量比分層減少了一半，并減少了鋪設金屬網假頂的工序；

（3）減少綜采設備搬家次數，節省搬家費用，增加了生產時間。

大采高綜采與一般采高（采高小于3m）綜采相比具有下列優點：

（l）工作面生產能力大、有利于合理集中生產；

（2）回采工效和煤炭資源回收率高、巷道掘進率和維護量低；

（3）設備搬家倒面次數少、簡化回采工藝和巷道布置；

（4）節約材料（如節約人工鋪設的假頂材料）和回采成本低等。

3.高效綜采的快速發展

世紀之交的十多年間，以長壁高效綜采為代表的煤炭井工開采技術取得前所未有的新進展。高效綜采發展主要體現在以下三方面：一是綜采工作面生產能力大幅度提高，采區范圍不斷擴大，出現了“一礦一面”年產數百萬噸煤炭的高產高效和集約化生產模式；二是高效綜采裝備和開采工藝不斷完善，推廣使用范圍不斷擴大，中厚煤層開采、厚煤層一次采全高開采和薄煤層全自動化生產等技術和工藝取得巨大成功；三是高效綜采裝備的研制開發取得新的技術突破，年生產能力已經達到10Mt，并實現了綜采工作面生產過程自動化，大型綜采礦井技術經濟指標已經達到大型先進露天礦水平。鑒于我國煤炭為主的能源結構和當前煤炭需求快速增長，高效綜采也將成為能源開發技術重要的競爭領域一次采全高工作面的循環進度主要考慮采煤機的截深，放頂煤開采工作面的循環進度.考慮采煤機截深和放煤步距。截深的確定首先是根據工作面整體生產能力進行考慮，綜合機械化開采初期，工作面截深均選用o.6m標準截深，隨著技術的進步，工作面裝備能力的加大提供了采煤機足夠的截割功率和輸送機足夠的輸送能力，巷道支護技術的提高保證了大斷面巷道的掘進和維護，給工作面加大截深提供了有力的技術支持，近年來，高產高效礦井能夠普遍采用0.8m和1.om截深，有力保證了礦井生產能力的提高。實際生產中，截深的確定首先考慮煤層地質條件的影響，其考慮因素包括：工作面頂板的破碎程度、工作面煤質（硬度、節理層理發育程度）、煤層的瓦斯含量等。其次要考慮工作面設備能力；截深的加大是伴隨著采煤機截割功率的增加而實現的，同時對采煤機截齒、截割部受力、整體結構等因素有關，采煤機的能力增加一方面體現在截割功率的增加，另一方面體現在牽引速度的增加；同時截深的選取還應考慮支架的支護強度和防護能力以及輸送機的運輸能力。采煤機截深不但要考慮傳統的截割功率大小，而且對于綜采放頂煤工作面還要考慮與放煤步距的協調統一。放頂煤工作面實踐證明合理的放煤步距為1m左右。即采煤機截深為0.6m時采用兩刀一放，采煤機截深為0.8m和1.0m時采用一刀一放。合理的放煤步距是提高回采率、降低含矸率的重要因素。放煤步距應該滿足兩個條件，一是與支架放煤口的縱向尺寸的水平投影一致，二是與采煤機截深成整數倍關系。三是工作面生產能力工作面的生產能力與采煤機截深、牽引速度及設備開機率有關。國產綜采工作面裝備經過近十幾年的發展，技術水平及可靠性得到了很大的提高，采煤機的牽引速度可以達到6～8m/min，綜采工作面的開機率已經由50%左右提高到70%以上。

4.結論

本人在大量檢索并閱讀有關參考文獻的基礎上，對綜采工作面大采高采煤方法進行了深入的分析和研究，中國煤炭工業發展爽飛猛進，高產取得了舉世矚目的依靠科技進步，實現高效集約化開采是高產高效礦井建設高效礦井的普遍模式。綜采工作面大采高采煤方法在煤炭生產中的應用會越來越成熟，越來越重要。總之，在煤炭企業生產中，煤層厚度3～8m穩定煤層，結構一般較簡單，允許的情況下應該優先考慮使用大采高采煤方法。因：（1）大采高綜采直接頂運動一般是自下而上逐層垮落直至充滿采空區。直接頂的厚度一般為采高的2.0～2.5倍。（2）由于煤壁支承的作用，巖塊劇烈回轉滯后于工作面煤壁，巖塊B完成回轉的時間為該巖塊斷裂后到其下的直接頂全部垮落為止。在此期間巖塊B回轉的多少主要與直接頂的巖性、工作面煤壁的穩定性及支架的支護阻力有關。（3）直接頂頂板的下沉量與支架工作阻力、直接頂高度、直接頂彈性模量、老頂回轉角等密切相關。

參考文獻：

⑴張榮立，何國維，《采礦工程設計手冊》煤炭工業出版社 2003年5月

⑵煤炭工業部.煤炭工業礦井設計規范.北京：中國設計出版社.1999

⑶徐永昕.煤礦開采學.徐州：中國礦業大學出版社.2001

⑷吳志羲.煤礦礦井開采設計手冊.北京：煤炭工業出版社.2003