探索实现急倾斜和薄煤层安全高效开采

川煤集团是由攀枝花、芙蓉、广能、达竹、广旺5个矿务局整合而成的国有独资大型煤炭企业。集团共有34对矿井，其中生产矿井24对，基建矿井10对。设计生产能力2 053万t/a，核定能力1 653万t/a。

川煤集团资源赋存条件差，煤层特点是“一大一薄”。“大”指煤层倾角大，倾角大于35°的大倾角和急倾斜煤层资源量占45%；“薄”指煤层厚度薄，1.3 m以下的薄和极薄煤层占60%（其中，0.8 m以下的极薄煤层占30%）。矿井地质构造复杂，断层、陷落柱、褶曲多，节理、裂隙发育，煤层结构复杂，顶、底板稳定性差。水、火、瓦斯、煤尘、硫化氢等各种灾害严重，34对生产和基建矿井中，有高瓦斯矿井10对，煤与瓦斯突出矿井18对。

面对这样的情况，川煤集团依靠科技进步，坚持自主创新，实现了急倾斜和薄煤层综合机械化开采。

采煤机械化之路

川煤集团成立11年来，克服了煤层赋存条件差、地质构造复杂、灾害严重等困难，采煤机械化得到快速发展。

川煤集团的机械化之路，起源于煤炭市场走入低谷的20世纪90年代后期。当时的华蓥山广能集团面临和现在相似的情形，在困难面前，广能集团坚持了创新发展理念，与西安科技大学合作，攻克了大倾角综采的世界难题，提高了生产效率、扭转了安全被动局面，也使华蓥山广能集团摆脱了困境，为川煤集团走向机械化道路打下了良好的基础。

2005年川煤集团成立之初，受装备和技术限制，急倾斜煤层采用倒台阶、柔性掩护支架等采煤方法，薄煤层和极薄煤层采用炮采或人工采煤方法，导致机械化水平低（全集团综采率仅23.2%）、安全状况差（百万吨死亡率高达2.54人/百万吨）、用人多、效率低、效益差。要实现急倾斜和薄煤层安全高效开采，机械化是唯一出路。在国内外研究较少，没有成熟的装备和技术的情况下，川煤集团决定以自主创新为主，开展技术攻关和推广应用。

构建科学的技术创新体系

川煤集团一是建立了完善的三级技术创新机构。分别是属于国家级技术中心的川煤技术中心本部、包含5家省级技术中心的各子公司技术中心和各矿厂技术开发部门。

二是建立了完善的科技管理制度。在科技方面形成了全过程的激励机制和创新考核机制，激发了广大工程技术人员的创造性。

三是建立了完善的自主研发基地。在广能嘉华机械公司建立了大倾角和急倾斜煤层、薄和极薄煤层“三机”装备的自主研发基地，研制成套设备，探索机械化采煤工艺。

大力攻克机械化开采技术难题

一是实现急倾斜煤层综采。川煤集团从2006年起开始攻克急倾斜（大于45°）综合机械化开采这一世界级的难题，当时在全国乃至世界都没有急倾斜煤层走向长壁综合机械化开采的先例。借鉴大倾角综合机械化开采经验，川煤集团下属的广能嘉华机械公司研发出具有自主知识产权的急倾斜综采“三机”装备，2008年率先在广能公司绿水洞煤矿实施，在平均倾角50°、局部最大倾角56°的工作面开采获得成功，之后又在李子垭煤矿获得成功。

在此基础上，2012年广能公司李子垭南二井“三软”急倾斜煤层试采成功，平均倾角达56°以上。同年，川煤集团研发了广旺公司代池坝矿和唐家河矿坚硬顶、底板情况下的急倾斜（大于48°）综合机械化开采装备及工艺，使该公司矿井综合机械化开采实现了零的突破。目前，广能绿水洞煤矿急倾斜综采局部最大倾角已突破70°。

2014年，川煤集团攻克了急倾斜厚煤层一次采全高综合机械化开采的世界难题，在攀煤公司花山矿获得成功。在倾角大于45°最大采高达5.5m的煤层实现综采一次采全高，平均月产6.6万t，最高月产8.7万t。该套设备的液压支架和端头支架都是自主研发和制造。

二是实现薄和极薄煤层综采。为解决李子垭煤矿下分层薄煤层（平均煤厚0.85 m）综采技术难题，川煤集团2006年在国内进行了课题公开招标。因为课题难度太大，没有单位能够解决，导致招标失败。在国土资源部、省科技厅等上级部门支持下，川煤集团自主研制了薄煤层骑铲板悬臂式采煤机综采成套装备，实现0.8～1.3 m薄煤层双滚筒采煤机综合机械化高效开采。项目于2012年获得成功，在平均煤厚0.85 m的李子垭煤矿下分层工作面，月产量达3万t。解放了难利用的李子垭下分层约1 040万t煤炭资源，延长矿井服务年限约9年。与有关单位合作，还解决了极薄煤层因空间狭小配套困难的世界性难题，研制成功爬底式电牵引采煤机，2011年在达竹公司斌郎矿实现了极薄煤层（0.8 m以下）综合机械化开采。

形成多元化机械化技术方案

在发展机械化过程中，川煤集团确定了根据地质条件，实行“一矿一策、一面一策”的总体方针，坚持“大功率、高强度、低故障”的“三机”配套原则，在综采装备及“三机”配套方案选择上多样化，使综采达到最佳效果，形成了川煤集团具有自主知识产权的多元化综采技术方案。

机械化成效显著

川煤集团采煤机械化的发展，取得了显著的安全社会效益和经济效益。

川煤集团助力科技治灾，安全保障度大幅提高。依靠薄和极薄煤层机械化开采技术，实施保护层开采，实现煤（岩）与瓦斯共采，助推瓦斯治理，提高了安全保障度。2005年至今，杜绝了重特大安全生产事故， 百万吨死亡率大幅下降，2015年集团百万吨死亡率比2005年下降84.85%。

综采率大幅提高。川煤集团2005年机采率只有36.3%，综采率仅23.2%；2015年机采率达84.7%，综采率达80.3%。

工作面数量和用人大幅减少。川煤集团2005年共有23对生产矿井，采煤工作面102个。2015年共有24对生产矿井，采煤工作面减少到62个，减少了39.2%。采煤人数由2005年的8 711人减少到2015年的5 729人，减少34.2%。

产量逐步提升，效率大幅提高。回采工效由4.6t/工提高到2015年的8.38t/工，提高82.17%。公司煤炭产量从2005年的950万t/a，提高到2015年的1 297.9万t/a，提高36.62%。

取得了丰硕的科技成果。2005年以来，川煤集团共获国家科技进步二等奖1项；省部级科技进步奖121项，其中一等奖12项、二等奖22项、三等奖87项；获国家专利471项，其中发明专利28项。

形成了具有自主知识产权的装备制造产业。川煤集团自主研发、制造的急倾斜综采和薄煤层综采“三机”设备，为复杂煤层综合机械化开采提供了装备，在川煤集团的嘉华机械厂实现了规模化生产，形成了具有自主知识产权的装备制造产业。产品远销黑龙江、新疆、河北、云南、贵州、重庆等省市自治区煤矿。

10余年来，川煤集团通过对急倾斜煤层和薄煤层综采装备及工艺的探索研究，为全国同类煤层安全高效开采积累了一些经验。同时也证明了采煤机械化发展，不仅能够提高安全保障度、减人提效、降低工人劳动强度、提高资源回收率，更能够给煤炭企业带来显著的经济效益和社会效益。

编辑 韩 颖