大采高綜采技術的應用研究

姜 波

（同煤集團云崗礦，山西 大同 037007）

我國擁有著豐富的煤炭資源，同時也是煤炭開采和消耗大國，厚煤層的開采技術水平反應出我國煤炭開采的整體水平。長期以來我國一直采用分層開采或放頂煤開采技術，其中分層開采的開采工藝復雜、設備投入高、設備搬家率高、開采率低，可產生的經濟效益差；采用放頂煤開采技術對煤層要求高、導致回采率降低，浪費資源。為了提升采煤效益，實現煤炭資源充分合理利用，我國自20 世紀七十年代引進大采高綜采技術，目前它已經成為我國厚煤層開采技術的重要發展方向和發展趨勢。

1 大采高綜采的特征

通常只要割煤高度超過3.5 m 時（該高度相對于普通采高），即為大采高綜采，因此大采高綜采可定義為割煤高度大于3.5 m 的綜合機械化開采。它具有以下特征：

1）相較于分層綜采，大采高具有生產效率高、工序簡單、巷道掘進量和維護量校、成本低等優勢特點；相較于綜放開采，它具有采出率高、含矸率低、煤塵小等優點[1]。

2）工作面支護強度高、動載系數小，靜載是支架圍巖所受的力。

3）割煤高度大，即工作面開采高度大，對覆巖有較大破壞性。

4）工作面煤壁片幫嚴重、支架穩定性差，支架圍巖系統的穩定性難操控[2]。

2 國內、外大采高綜采技術應用現狀及未來發展趨勢

20 世紀60 年代大采高綜采技術率先在日本提出并發展。20 世紀70 年代德國研究的支架應用于4 m 厚煤礦層開采中。繼而在德國、美國、法國等先進發達國家研究發展應用，因此出現了一大批先進的開采設備技術，對煤層開采技術產生了巨大的影響。接著伴隨信息技術的的發展并應用到，采礦領域。逐漸出現了自動化控制、機電一體化設計等適用不同煤層條件的高效綜采大型設備。如今由美國領先研制液壓支架高性能技術帶動著采煤綜采技術的發展趨勢。

我國自20 世紀70 年代引進大采高綜采技術，相關的大采高綜采技術的研就較晚。直到接近2000年時大采高綜采技術才取得較快發展，如圖1。到2011 年，神東煤炭集團對7 m 左右厚度的煤層進行了開采設備及成套開采工藝的研究，繼而投產，形成一整套全新的7 m 大采高綜采工作面開采技術，如表1[3]。

圖1 1994- 2008 年我國大采高綜采面最高年產紀錄

表1 神東煤炭集團7 m 大采高綜采工作面開采情況統計表

大采高綜采技術在未來會被大力發展，具有良好的應用前景，會朝向賦存結構復雜的礦區，開采高度也會遠不止目前的7m，但是伴隨開采高度的提升煤壁暴露的高度增大，必然會導致采場支架圍巖關系更加復雜，使得支架圍巖系統的穩定性難操控[4]。

3 大采高綜采需解決的關鍵技術問題

3.1 大采高綜采上覆運動研究

目前對于采場上覆巖運動規律及其結構穩定特征研并不深入，現存的煤礦礦壓控制理論并不能很好的額符合我國大采高綜采，仍需對大采高綜采上覆運動進行深入研究。另外還需對其產生的響規律值分析，避免采動支承壓力分布受到支架工作阻力的影響。

3.2 煤壁片幫控制問題

煤礦大采高綜采面支架圍巖關系錯綜復雜，發生的事故率也較高，煤壁片幫控制能有益于煤礦安全生產具。采動煤壁是塑性大變形巖體，會導致片幫，因此煤壁片幫控制問題也是煤礦大采高綜采急需解決的。

3.3 工作面端部圍巖穩定性控制問題

大采高綜采技術能否有效發揮生產能力又取決于另一因素——大采高綜采技術有效發揮其生產能力，急需對端部圍巖穩定性控制原理與技術進行探析，達到少留底煤，提高工作面采出率的目標。

3.4 大采高綜采設備穩定性問題

大采高綜采設備穩定性決定可煤礦的產量，對煤礦連續生產影響極大，存在一定安全隱患事故，并且維修時費時費力廢財。運輸機及支架的穩定性是大采高綜采設備穩定性的關鍵因素，綜采高度越大，支架與圍巖的關系越復雜，且越不受控制。

4 解決大采高綜采關鍵技術問題的對策及方案

1）充分深入研究采場覆巖運動規律，才可以采取新的方式方法解決煤壁片幫控制等問題。

2）設計工作面開采設備的初期就要充分考慮工作面系統的穩定性，保證煤礦開采的持續高效。

3）充分探析煤壁穩定性受工作阻力、初撐力等支架參數等的影響規律，總結煤壁片幫的理論判定方法。提升對支架的工作阻力和穩定性設計能力。

5 結語

煤礦開采中大采高綜采技術已經逐漸成為中流砥柱，發揮著重要作用，大采高綜采相對綜放開采與分層開采能取得更好的效益。然而大采高綜采過程存在的煤壁片幫控制、工作面端部圍巖穩定性控制及綜采設備穩定性等問題也急需解決，只有妥善處理解決這些難題，才能保證煤礦的安全、高效、高采出率。