关于厚煤层开采技术现状及需要解决的关键问题分析

孔维锋

摘要： 众所周知，我国是煤炭生产和消费大国，我国一次能源70%来自于煤炭，因此煤炭在我国能源结构中具有其他能源无法代替的作用。而厚煤层的产量和储量均占45%左右，是我国实现高产高效开采的主力煤层，所以厚煤层对于实现我国煤矿的高产高效开采起着至关重要的作用，随着科学技术的日益进步，我国的厚煤层开采的装备和技术都取得了长足的进展与进步，并且现在我们所掌握的技术已经处于国际领先水平，尤其是大采高开采技术和放顶煤开采技术都取得了跨越式的发展，但是随着开采煤层厚度的加深和煤矿开采强度的增加，厚煤层开采也遇到了一些问题等着我们去解决。本文将围绕厚煤层开采技术现状及问题的解决方法展开分析。

Abstract： As we all know， China is a big country of coal production and consumption， 70% primary energy in China comes from coal. So， other energy can not replace the role of coal in China's energy structure. While the production and reserves of high seam are about 45%. It is the main coal seam to realize high production and efficiency in China. So， high seam plays an important role in realizing the high production and efficiency of China's coal mine. With the development of science and technology， the equipment and technology of high seam mining in China have made great progress. And now the technology we master has reached the international advanced level， especially the mining technology with high mining height and the coal caving mining technology. All of these technologies have achieved leapfrog development. However， with the deepening of the thickness of high seam and the increase of the intensity of coal mining， the high seam mining has encountered some problems. This paper analyzes the solutions for the problems and current situations of the high seam mining technology.

关键词： 厚煤层；开采技术；开采现状；问题分析

Key words： high seam；mining technique；present mining condition；problem analysis

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）02-0161-02

1 厚煤层的概述

众所周知，我国是人口众多，是煤矿的消费大国，煤矿在我国的能源中占有着举足轻重的地位，甚至可以毫不夸张的说它的地位是不可替代的。虽然我国现有的煤炭的储量相对于其他国家来说是丰富的，但是厚度在3.5米以上的厚煤层占据了将近一半的比例，这给我国的煤矿开采带来了巨大的挑战。而我国的厚煤层煤矿大多数分布在新疆地区，新疆地区的煤层厚度甚至有的达到了40米以上。据《中国煤田地质学》的划分，我国的煤层单层厚度大概有五类，以8米作为厚煤层的起点。我国的大采高综釆技术可以开采到煤层厚度的7米到8米之间，综放技术可以开采到煤层厚度的20米左右，所以也有一些文献提出了巨厚煤层这一名词，他们将那些超过40米厚度的单层煤称之为巨厚煤层。所以研究好厚煤层的开采技术对我国的煤矿开采起着至关重要的作用，我们必须予以高度的重视。

2 厚煤层开采技术现状

近些年来，由西方工业化国家对煤炭能源的高需求促进了厚煤层开采技术的发展与进步。由于科学技术的进步，大采高开采也变得越来越成熟，厚煤层的开采经历了由分层开采、放顶煤开采最后到大采高开采三个阶段。根据具体的煤层条件选用合适的开采方法使煤炭资源回收率和开采效益最大化，充分尊重大自然做到与自然环境和谐相处，是我国厚煤层开采需要面临的关键问题。新疆地区土地面积过大而居民居住密度又相对较大，矿区大多远离居民点；再加上新疆相对恶劣的自然环境，也导致了交通不是十分的便利，因此煤炭资源长期没有得到很好的开发与利用。虽然我国现有的煤炭的储量相对于其他国家来说是丰富的，但是厚度在3.5米以上的厚煤层占据了将近一半的比例，这给我国的煤矿开采带来了巨大的挑战。而我国的厚煤层煤矿大多数分布在新疆地区，新疆地区的煤层厚度甚至有的达到了40米以上。这些问题都给煤矿的开采带来了巨大的挑战。

3 厚煤层需解决的关键问题

厚煤层急需解决的关键问题就是煤炭资源的回收率较低。虽然厚煤层的储煤量是非常巨大的，但是过厚的煤层厚度也给开采带来了非常大的难度，造成了一些煤炭的损失与浪费。第一，就是煤矿厚度的损失，无论是大采高开采还是分层开采，都很难避免浪费完完整整地开采出厚煤层的全部厚度。采用大采高开采的时候，煤层的厚度不一定吻合大采高的开采高度，就算开采高度与煤层厚度相符了，一旦工作人员操作不娴熟或者端面与煤壁冒漏也会降低工作面的采高，造成煤层厚度的损失；采用分层开采的时候，煤层的各个分层的划分会在一定程度上造成煤层厚度的损失。

第二，放煤厚度的损失，就目前的技术来说初未采和工作面两端的顶煤损失还是很难解决的问题，尤其是工作面两端的顶煤的损失还是非常大的，虽然通过适当的放煤工艺可以减小一小小部分的损失，但是其实很难很好地控制煤炭的损失量。这可能与顶煤的厚度和流动性有关，所以我们就要着重研究放顶煤开采方法适合开采哪类煤矿。

第三，区段煤柱损失，区段煤柱损失是厚煤层开采中煤炭损失的主要损失部分。由于分层开采是需要上下分层的，在进行区段巷道布置与支护时必须要预会留出一些煤柱，这就造成了不可避免的浪费，如何回收这部分煤柱资源是我们急需解决的问题。无论是放顶煤开采还是大采高开采，都会不可避免地形成全煤巷道，全煤港道也是需要支撑的。在实际的应用中，尤其是工作面回采过程中，巷道是非常容易出现变形这种情况的，这给维护也带来了一定的难度。我们可以通过增加工作面长度、减小区段煤柱宽度和进行科学支护来减小区段煤柱损失，这是有效可行的解决方法之一。

第四，也是最重要的就是瓦斯防治技术。厚煤层的开采给瓦斯防治带来了许多的困难，有些厚煤层开采强度大、煤岩卸压范围大的也会造成工作面瓦斯超过限制，工作面高度大，容易向采空区漏风，一旦工作面端头漏风现象比较严重就容易引起采空区浮煤自燃，也就是我们平时说的瓦斯爆炸问题，因此我特别提出要严格加强研究瓦斯涌出的规律和防治技术的力度。

第五，架型确定问题，一次采高大，放顶煤开采时，顶煤厚度大，这就给架型确定带来了新的问题，在一次采高显著增大后，顶板压力，支架工作阻力确定没有可靠的理论可以采用。所以在这种情况下发生了多起支架事故。

4 技术设备措施

近几年，我国大采高方面的技术设备的创新速度突飞猛进，2007年研制出限度为6.3米的大采高支架，2011年在世界上率先研制出高度超过7.2米的ZY18800/36/80D两柱掩护式液压支架，并成功配套MG1150/3000-WD采煤机投入使用。这个支架的工作阻力是1880KNTD823支架中心矩是2.05cm，支撑高度是3.6cm到8cm之间TD823初支撑力为12364KNTD823支撑强度为1.4MPaTD823而且还有多节保护装置。以大采高开采技术为例，众所周知采空区间随着采高的增加而增加，这就会导致煤壁片帮或者局部冒顶的矿压显现规律。通常我们是这样解决这个问题的：首先近视控制好初采的高度问题，一般情况下的开切高度在3.5米以下，并保持与初采高度一致。其次是防治煤壁片帮，用快硬膨胀水泥尼龙绳或玻璃钢等加固煤壁，保持提高液压支架的初支撑力和工作阻力，减小顶板下沉量。最后是牢固液压支架，当出现冒顶的时候，要及时填充冒顶空间，防止支架上出现空顶的情况；用千斤顶将工作面排头和排尾的支架锚固住，防止支架不稳固；工作面倾角大的时候，要用专用端头支架，来实现自移等功能。

5 厚煤层开采的发展方向

我国虽然在煤矿开采方面起步比较晚，但是通过大家近三十年来的不懈努力，近几年来我国煤矿还是给国内经济带来了比较不错的效果。虽然我国的科学技术在日益发展进步，但是大采高综采设备仍然不是那么完善，它不仅受材料的限制，还受设计制造水平等条件的限制，导致他在工作可靠性和技术性能方面，差国际先进水平一大截，所以我们现在煤矿使用的高端煤炭生产装备几乎都是由国外厂商所生产的。虽然近三十年来，我国在阳泉、邢台、双鸭山、西山、兖州、铁法、枣庄等矿区推广了大采高采矿技术，并且目前已取得了很大的进步。现在是机械化的时代，为了顺应时代的发展与进步，我们大量采用机械法采煤，目前电牵引采煤机、重型刮板输送机、多点驱动大运力带式输送机和电液控制强力液压支架等具有较先进技术水平的大功率的并且拥有独立知识产权的设备已经被国内综采设备科研设计和制造企业已研制并开发出，这些配套设施在适宜的矿井条件下，可实现年产超过300万吨以上的煤产量。但是这种设备和澳大利亚或者美国等发达国家的那种综采工作面全部采用计算机网络化自动化控制技术的设备是无法相比的，他们的平均生产能力是我们平均生产力的两倍，我国在综机制造业上和国际水平的差距，正是今后我国大采高综采设备发展所需要弥补的。

6 结束语

众所周知，我国是煤炭生产和消费大国，我国一次能源70%来自于煤炭，因此煤炭在我国能源结构中具有其他能源无法代替的作用。厚煤层对于实现我国煤矿的高产高效开采起着至关重要的作用。随着科学技术的日益进步，我国的厚煤层开采的装备和技术都取得了长足的进展与进步，并且现在我们所掌握的技术已经处于国际领先水平。我国的放顶煤开采技术和大采高开采技术都为我国的煤炭开采做出了很大贡献，但是随着煤层厚度的增加，厚煤层开采也遇到了一些急需解决的问题，比如提高煤炭资源回收率、瓦斯防治技术等问题，这些问题都在等待着我们去解决。

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