大采高綜合機(jī)械化采煤工藝技術(shù)探析

李鐵

摘要：我國整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，人們生活水平的提高，使得我國對于能源的需求與日俱增。隨著我國開采范圍的不斷增加，開采深度也在持續(xù)延伸，各種類型的厚煤層越來越多，選擇使用大采高開采已經(jīng)成為了當(dāng)前綜合機(jī)械化開采的重要內(nèi)容。在大采高開采過程中，整個開采工作相對于先前出現(xiàn)了較大的變化，準(zhǔn)確把握大采高綜采開采技術(shù)要點(diǎn)對于提升開采質(zhì)量較為關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：大采高綜合機(jī)械化;采煤工藝技術(shù)

引言

我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)自改革開放發(fā)展至今取得的成就和成果離不開各行業(yè)的支持和政策的扶持。煤炭，作為我國能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對當(dāng)今社會的發(fā)展起著重要作用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)備自動化、設(shè)備智能化等方面在不斷的發(fā)展，我國的煤炭開采工藝技術(shù)水平也進(jìn)入了迅速發(fā)展的階段。大采高綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的應(yīng)用對提高生產(chǎn)效率、提升管理水平等都起著重要的作用。

一、大采高綜合機(jī)械化采煤的發(fā)展?fàn)顩r

大采高綜采工藝，起始發(fā)展于上世界六十年代。開始時(shí)受制于設(shè)備等因素，應(yīng)用水平較低，隨著我國工業(yè)制造能力的提高、煤礦科技的發(fā)展，逐步走向成熟。近些年來，隨著大量的大功率綜采設(shè)備與液壓支架的使用，這項(xiàng)技術(shù)得到了快速發(fā)展。

2019年2月4日，國內(nèi)更是實(shí)現(xiàn)了世界首個具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的8.8米超大采高智能綜采工作面，創(chuàng)造了安全回采323天、生產(chǎn)原煤1000萬噸的新紀(jì)錄。同時(shí)創(chuàng)造了裝機(jī)功率15842千瓦世界第一、綜采一次采全高采高8.8米世界第一、設(shè)備總重量16679噸世界第一、回采工效1050噸/工世界第一、日最高產(chǎn)量5.84萬噸、月最高產(chǎn)量146萬噸等多項(xiàng)記錄。

但與此同時(shí)，大采高綜采工藝在實(shí)際應(yīng)用上，仍然有許多礦井對其具體使用條件不了解，與放頂煤綜采工藝發(fā)生混淆，嚴(yán)重影響煤礦產(chǎn)能、誘發(fā)安全隱患。

二、大采高綜合機(jī)械化采煤的基本特點(diǎn)

相對于一般的綜合機(jī)械化采煤而言，我們把利用機(jī)械將采高為3.5-7.0m之間煤層中煤炭一次性開采出來的工藝稱為大采高綜合機(jī)械化采煤。

1、相對于分層綜合機(jī)械化采煤相比，具有單位開采量更大、煤炭含矸率更小、開采工序簡單、成本較小等優(yōu)勢。同時(shí)開采過程中對于環(huán)境的污染更小。

2、工作面在開采時(shí)需要的支撐保護(hù)強(qiáng)度更高，液壓支架工作阻力與初撐力一般呈現(xiàn)線性關(guān)系，支架的圍巖受力以靜載為主。

3、由于開采時(shí)的采高更大，所以對開采的范圍內(nèi)覆巖破壞程度更大，基本頂?shù)目苫剞D(zhuǎn)、運(yùn)動的空間更大，砌體結(jié)構(gòu)距離采場更遠(yuǎn)。

4、采高更大，更加提高了工作面煤壁片幫的幾率。同時(shí)片幫、冒頂?shù)穆?lián)動性更大、支架的穩(wěn)定性更差，支架圍巖系統(tǒng)穩(wěn)定性的控制難度相對更高。

三、大采高綜合機(jī)械化采煤的發(fā)展趨勢

針對于厚煤層的煤炭開采，目前世界上基本都是采用大采高綜采技術(shù)進(jìn)行的。同時(shí)大規(guī)模集中化的生產(chǎn)是煤炭開采的發(fā)展方向。為了滿足今后煤炭開采工藝的發(fā)展趨勢，大采高綜采設(shè)備性能的重要性將越來越大。其一，綜采設(shè)備的大型化。其二，設(shè)備的智能化、自動化。其三，設(shè)備的安全性、可靠性。

1、大采高綜合機(jī)械化采煤設(shè)備應(yīng)向大功率、高牽引速度、大牽引力的方向發(fā)展。同時(shí)提高工作中的溫度控制技術(shù)、位置傳輸與確定技術(shù)、故障檢測與排除技術(shù)等。

2、皮帶式傳動機(jī)需要更加大型化，提高運(yùn)輸能力、提高可靠性。利用新型技術(shù)達(dá)到動態(tài)分析、快速自移機(jī)尾等功能。

3、研發(fā)大采高綜采所需更加強(qiáng)力的液壓支架。在其結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)計(jì)、制作工藝等方面進(jìn)行技術(shù)升級，使其有更大的承壓能力。

四、大采高綜合機(jī)械化采煤的選擇原則

1、適合的煤層厚度。煤層厚度是我們選用綜采工藝時(shí)首先應(yīng)參考的數(shù)值。在煤層厚度大于4m，小于14m時(shí)，我們可以采用放頂煤綜采工藝。當(dāng)煤層厚度達(dá)到14m時(shí)，采用放頂煤大采高綜采工藝是恰當(dāng)?shù)模朔N工藝煤層最高可達(dá)20m。當(dāng)煤層厚度在20m以上時(shí)，我們可選用分層放頂煤采煤法來進(jìn)行操作。最后，當(dāng)煤層厚度小于7m時(shí)，可采用大采高綜合機(jī)械化采煤工藝。

2、合適的煤層賦存穩(wěn)定狀態(tài)。煤層達(dá)到大采高綜采需要的厚度時(shí)，我們還需要考慮此煤層的賦存狀態(tài)。如果煤層厚度有很大的變化，賦存不穩(wěn)定，我們最好選用放頂煤綜采工藝。如果強(qiáng)行選用大采高綜采工藝分層來開采，則會由于所剩煤層薄厚不均勻，造成局部煤層無法開采，浪費(fèi)大量煤炭資源。

3、理想的直接頂巖性。綜采工藝的選擇還需從安全角度考慮直接頂?shù)膸r性。若是巖性較軟，易破碎，隨采隨冒幾率較大的直接頂，我們在選用采煤工藝時(shí)，可以直接選用放頂煤的綜采工藝。反之，只有巖性中硬或較硬的，隨采隨冒較難的直接頂，采煤工作面頂板較好維護(hù)，才可適用大采高綜采工藝。

4、煤層結(jié)構(gòu)與物理機(jī)械性質(zhì)。煤層的硬度合煤層的結(jié)構(gòu)，對大采高綜采工藝的選擇影響比較小。只需根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)合理選擇適用設(shè)備即可。但煤層節(jié)理發(fā)育情況對采煤工作過程中影響較大。工作面發(fā)生片幫的概率會隨著節(jié)理裂痕的發(fā)育而增加。

5、殘煤自然與瓦斯量。對于相同產(chǎn)量的工作面，放頂煤綜采工藝推進(jìn)度小，采空區(qū)存留殘煤量大，冒落裂痕帶較高，所有大采高綜采工藝要比放頂煤工藝在采空區(qū)的自然危險(xiǎn)低很多。同時(shí)，由于大采高綜采工藝比放頂煤工藝推進(jìn)度大，瓦斯涌出量會更大。

結(jié)語

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平的日新月異，煤炭開采工藝水平也一定會不斷向前進(jìn)步。大采高綜合機(jī)械化采煤技術(shù)就是在這種情況下誕生的，所以我們要結(jié)合現(xiàn)代化的設(shè)備，不斷完善提高大采高綜采工藝的應(yīng)用水平，使我國煤礦開采的安全、效率進(jìn)一步提升。

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