大采高综放开采关键技术研究

摘 要：大采高综放工作面的特点是采出率高、生产水平高、经济效益好、安全状况好等，因而是当今开采厚煤层的一个关键发展趋势，而大采高综放开采关键技术是确保厚煤层和特厚煤层高效、安全开采的重要保障。本文首先介绍大采高综放开采技术的优点，重点论述大采高综放开采技术的不足与关键技术，期待能为大采高综放开采技术提供借鉴。

关键词：大采高；综放开采；技术研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.049

0 引言

我国厚及特厚煤层储量十分丰富，可采储量占生产矿井总储量的 45%，研究大采高综放技术具有极为重要的意义。大采高综放面有诸多优势，有利于顶煤垮落，进一步改善顶煤的冒放性；有利于使用大功率采煤机和前后部刮板输送机；可增加放煤口数量，缩短放煤时间；增加通风断面，降低风阻，有利于稀释放煤口及上隅角瓦斯；缩短工作面循环时间，提高工作面推进速度；提高采出率与单产；提高一次采放的总高度。随着对综放开采工艺认识的深入和综采装备的快速发展，综放工作面开采参数，装备能力日渐提高。

1 大采高综放开采技术优点

1.1 相比较于普通分层开采技术

（1）高效和安全。因为采放平行作业实现，所以会在一面多点一起出煤，这样一来，一个工作面的生产就好比是多个工作面的一起生产，因而比较分层采掘可以提升至少80%的效率。（2）掘进巷道率低，通常来讲，掘进巷道率要低于分层开采至少80%，从而降低了维护巷道与掘进巷道的成本。（3）降低了工作面搬家频率。在相同的状况之下，通常比分层采掘降低至少50%的搬家频率。（4）大大地降低了支出的吨煤工资与耗材。相比较于分层采掘，能够使支出的工资、截齿、坑木、电能、金属网等减少，以及确保降低至少10元的工作面吨煤支出费用。（5）能够有效地适应煤层的赋存条件与地质状况。事实证实，在缓倾斜煤层当中，综采放顶煤能够适应4m—20m的煤层厚度改变。针对落差在割煤高度以下的断层以及复杂的三软和破碎顶板煤层，相比较于分层采掘而言具备非常好的适应性。（6）能夠机械化地采掘急倾斜特厚煤层。一直以来，采煤业的一个难题是机械化开采急倾斜特厚煤层，而水平分段放顶煤综采能够机械化大地采掘急倾斜特厚煤层，从而使工作面的高效、安全生产变成了现实。

1.2 相比较于普通放顶煤综采

（1）采放平衡作业得以实现。针对特厚煤层，借助综放开采的过程中，放煤高度大、割煤高度小。在进行生产的时候，前面的刮板运输机输煤量要显著地小于后面刮板运输机的输煤量，以及面临采煤机等待放煤的现状，采放的平行作业难以真正地实现。而借助大采高综放开采技术，由于具备较大的割煤高度，因此有效地处理了采放不平衡的问题。（2）有效地体现了大功率运输机与采煤机的功能。增加大采高综放割煤的高度有效地体现了大采高的长处，能够增加采煤机的落煤量，并且由于增加了支架高度，因此在增加后面放煤空间的基础上增加了小时放煤量。（3）缓解了工作面瓦斯超限的不足之处。通常来讲，每提升0.3m的液压支架支护高度，能够增加1.6m2—1.9 m2的工作面通风断面。根据涵盖采煤机的断面进行计算，至少增加10%的支架通风断面，根据工作面的最小通风断面进行计算，能够增加至少13.6%的工作面通风断面。为此，在瓦斯含量多的综放工作面，实现支架支护高度与工作面截割高度的增加，因而能够实现工作面通风断面的增加。实现工作面过风能力的增加，能够使工作面瓦斯浓度稀释，从而降低工作面瓦斯超限对生产的不利影响作用。（4）实现煤矿采出率的提升。提升大采高综放煤矿采出率源自两个方面，一是增加割煤高度，缩小采放比，增加了割煤量占据的比重，进而实现工作面采出率的提升；二是增加工作面支架高度，进而增加后面放煤空间，进而有助于大块煤的放出。（5）实现综放采掘煤层厚度的提升。对特厚煤层的采掘，尤其是12m以上的煤层，一般的综放开采技术不适宜应用，借助大采高综放开采技术，能够采掘特厚煤层，在3.5m割煤高度的情况下，可以实现14m的可采煤层厚度；而在4m的割煤高度的情况下，能够实现16m的可采煤层厚度。

2 大采高综放开采技术的不足与关键技术

2.1 相比较于普通分层开采的不足

大采高综放开采相比较于一般的分层开采有着下面的一些不足：非常容易聚集瓦斯；工作面粉尘量多；采出效率低；自然发火概率大。

2.2 大采高综放开采的关键技术

（1）确定适宜的割煤高度。确定大采高综放割煤的高度不但兼顾适宜采放比、前期投资，而且需要分析现有煤层状况之下非常容易出现片帮冒顶的煤壁最大高度。因为增加采高，导致煤壁应力从剪切力过渡为拉应力，从而导致煤壁片帮，这会影响到人身安全与巷道管理。为此，需要使割煤高度在临界值以下。大采高综放的显著长处是具备高于普通放顶煤的割煤高度，倘若割煤高度非常小，那么就较难以发挥出大采高综放工作面的长处。为此，不但确保大采高综放工作面煤壁不容易出现片帮的情况，而且应当体现大采高综放工作面具备大割煤高度的长处。（2）确定支护的强度。对于综放工作面装置的选型来讲，非常关键的是支架的科学选型，在支架选型当中非常关键的一个参数是支架的支护强度。能够借助岩层构造法与倍重法确定一般的综放开采支护强度，由于大采高综放开采存在较大的上覆岩层活动领域和煤层厚度，借助传统的支护方法计算支护强度不适宜大采高综放开采。为此，需要兼顾更多的要素确定大采高综放开采支护的强度。（3）对大采高综放开采顶煤的冒顶性进行分析。综放开采顶煤冒放性的主要影响要素是夹矸石的硬度和厚度、煤层的裂隙和硬度、煤层的厚度、顶底板的现状等，因此需要在评价大采高综放开采顶煤冒顶性中兼顾上面的一些要素。

3 结语

综上所述，大采高综放开采技术的应用，相比较于普通放顶煤开采，实现了煤层适应厚度的提升，以及实现了开采工艺技术的简化，在以后复杂煤层和厚煤层具备非常好的应用前景。

参考文献：

[1]王金华.我国大采高综采技术与装备的现状及发展趋势[J].煤炭科学技术，2006，34（01）.

[2]王家臣.我国综放开采技术及其深层次发展问题的探讨[J].煤炭科学技术，2005，33（01）.

[3]毛德兵，姚建国.大采高综放开采适应性研究[J].煤炭学报，2010，35（11）.

作者简介：刘刚（1973-），男，山东五莲县人，本科，助理工程师。