淺議煤礦綜采工作面大采高采煤方法的應(yīng)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(wěn)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(zhuǎn)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(chǎn)潛力，提高產(chǎn)量和工效，使生產(chǎn)集中化；在實現(xiàn)高產(chǎn)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(guān)鍵詞：綜采工作面；綜采技術(shù)應(yīng)用

前言

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

1.前言

現(xiàn)在煤炭行業(yè)正在處于產(chǎn)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(shù)的重要發(fā)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(chǔ)上，系統(tǒng)總結(jié)了大采高綜采技術(shù)發(fā)展歷程與研究現(xiàn)狀，指出大采高綜采技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)采高增大化、圍巖控制復(fù)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(guī)律、端部圍巖穩(wěn)定性控制等是急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

2.大采高綜采的優(yōu)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(chǎn)量占總產(chǎn)量45%左右。我國很多礦區(qū)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(qū)均為主采煤層。國內(nèi)外研究和生產(chǎn)實踐表明，煤炭生產(chǎn)的高產(chǎn)高效和現(xiàn)代化是當(dāng)今國際煤炭工業(yè)的發(fā)展方向，也是我國煤炭行業(yè)的必然選擇，這就要求大力發(fā)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(nèi)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(chǔ)上，研制適應(yīng)采高增大的成套設(shè)備和工藝技術(shù)后逐步發(fā)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(yōu)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(fā)火和瓦斯涌出安全性好等優(yōu)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(yōu)點。

大采高綜采與分層開采相比，具有下列優(yōu)點：

（l）工作面產(chǎn)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(shè)金屬網(wǎng)假頂?shù)墓ば颍?/p>

（3）減少綜采設(shè)備搬家次數(shù)，節(jié)省搬家費用，增加了生產(chǎn)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(yōu)點：

（l）工作面生產(chǎn)能力大、有利于合理集中生產(chǎn)；

（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(shè)備搬家倒面次數(shù)少、簡化回采工藝和巷道布置；

（4）節(jié)約材料（如節(jié)約人工鋪設(shè)的假頂材料）和回采成本低等。

3.高效綜采的快速發(fā)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(shù)取得前所未有的新進展。高效綜采發(fā)展主要體現(xiàn)在以下三方面：一是綜采工作面生產(chǎn)能力大幅度提高，采區(qū)范圍不斷擴大，出現(xiàn)了“一礦一面”年產(chǎn)數(shù)百萬噸煤炭的高產(chǎn)高效和集約化生產(chǎn)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(chǎn)等技術(shù)和工藝取得巨大成功；三是高效綜采裝備的研制開發(fā)取得新的技術(shù)突破，年生產(chǎn)能力已經(jīng)達到10Mt，并實現(xiàn)了綜采工作面生產(chǎn)過程自動化，大型綜采礦井技術(shù)經(jīng)濟指標已經(jīng)達到大型先進露天礦水平。鑒于我國煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)和當(dāng)前煤炭需求快速增長，高效綜采也將成為能源開發(fā)技術(shù)重要的競爭領(lǐng)域一次采全高工作面的循環(huán)進度主要考慮采煤機的截深，放頂煤開采工作面的循環(huán)進度.考慮采煤機截深和放煤步距。截深的確定首先是根據(jù)工作面整體生產(chǎn)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(shù)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(shù)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(shù)支持，近年來，高產(chǎn)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(chǎn)能力的提高。實際生產(chǎn)中，截深的確定首先考慮煤層地質(zhì)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(zhì)（硬度、節(jié)理層理發(fā)育程度）、煤層的瓦斯含量等。其次要考慮工作面設(shè)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(xiàn)的，同時對采煤機截齒、截割部受力、整體結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，采煤機的能力增加一方面體現(xiàn)在截割功率的增加，另一方面體現(xiàn)在牽引速度的增加；同時截深的選取還應(yīng)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(tǒng)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(xié)調(diào)統(tǒng)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(yīng)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(shù)倍關(guān)系。三是工作面生產(chǎn)能力工作面的生產(chǎn)能力與采煤機截深、牽引速度及設(shè)備開機率有關(guān)。國產(chǎn)綜采工作面裝備經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，技術(shù)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(jīng)由50%左右提高到70%以上。

4.結(jié)論

本人在大量檢索并閱讀有關(guān)參考文獻的基礎(chǔ)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(yè)發(fā)展爽飛猛進，高產(chǎn)取得了舉世矚目的依靠科技進步，實現(xiàn)高效集約化開采是高產(chǎn)高效礦井建設(shè)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(chǎn)中的應(yīng)用會越來越成熟，越來越重要?？傊诿禾科髽I(yè)生產(chǎn)中，煤層厚度3～8m穩(wěn)定煤層，結(jié)構(gòu)一般較簡單，允許的情況下應(yīng)該優(yōu)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(qū)。直接頂?shù)暮穸纫话銥椴筛叩?.0～2.5倍。（2）由于煤壁支承的作用，巖塊劇烈回轉(zhuǎn)滯后于工作面煤壁，巖塊B完成回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的多少主要與直接頂?shù)膸r性、工作面煤壁的穩(wěn)定性及支架的支護阻力有關(guān)。（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(zhuǎn)角等密切相關(guān)。

參考文獻：

⑴張榮立，何國維，《采礦工程設(shè)計手冊》煤炭工業(yè)出版社 2003年5月

⑵煤炭工業(yè)部.煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范.北京：中國設(shè)計出版社.1999

⑶徐永昕.煤礦開采學(xué).徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2001

⑷吳志羲.煤礦礦井開采設(shè)計手冊.北京：煤炭工業(yè)出版社.2003