浅议煤矿综采工作面大采高采煤方法的应用

郭建军

摘 要：综采采煤一种长壁采煤法综采工艺，涉及井工采煤，适于煤层稳定、顶板坚硬、无断层缓倾中厚煤层及厚煤层分层长壁法开采。在长壁综采工作面布置液压支架、刮板输送机、滚筒采煤机，在运输巷布置顺槽转载机、可伸缩带式输送机等。综采工作面采用超长布置，即面长按两个综采面长度布置。采煤机用两台，骑在同一部刮板输送机上，分别截割上半个面和下半个面的煤壁。也可在超长综采面中部布置中间巷作运输巷；在综采面的上半和下半工作面各布置一部刮板输送机相向运输，形成对拉综采工作面。本工艺进一步挖掘长壁综采面生产潜力，提高产量和工效，使生产集中化；在实现高产高效的同时，降低巷道掘进率，减少煤柱损失，提高资源回收率；充分采动有利于地表下沉，本文简单阐述了综采工作面大采高采煤方法。

关键词：综采工作面；综采技术应用

前言

目前大采高综采工作面采用大功率，高可靠性设备，具有较强地适应能力，必将进一步加快煤矿以减队减面，增产增效为主要内容的集约化发展步伐，推动国有煤矿的采煤技术发展，促进安全高效矿井的建设。在采煤机械化程度日益提高的今天，选用先进的采煤技术已成为保障煤矿企业安全高效生产的必由之路。

1.前言

现在煤炭行业正在处于产量压缩阶段，综采工作面的大采高工艺是厚煤层高采出率开采技术的重要发展方向，在界定大采高综采概念、分析其工作面开采基本特征的基础上，系统总结了大采高综采技术发展历程与研究现状，指出大采高综采技术的发展呈现采高增大化、围岩控制复杂化的趋势，大采高综采采场覆岩运动特征、煤壁片帮控制机理、支架围岩耦合作用规律、端部围岩稳定性控制等是急需解决的关键技术问题。

2.大采高综采的优点

中国煤炭储量丰富，厚煤层储量占总储量的43%，缓倾斜厚煤层煤炭产量占总产量45%左右。我国很多矿区赋存有3.5～5.0m厚的煤层，这类煤层在邢台、开滦、徐州、龙口、充州、淮北、阜新、双鸭山、义马、西山、铜川、阳泉等矿区均为主采煤层。国内外研究和生产实践表明，煤炭生产的高产高效和现代化是当今国际煤炭工业的发展方向，也是我国煤炭行业的必然选择，这就要求大力发展厚煤层综合机械化采煤。对于煤层倾角小于30°的厚煤层开采，国内外的开采方法有沿倾斜方向分层开采（包括分层下行长壁垮落采煤法和分层上行长壁充填采煤法）、一次采全高整层开采（即大采高综采）、放顶煤开采方法等。在以上各种采煤方法中，大采高综采是指对3.5～5.om厚的煤层一次采全高的综合机械化开采。大采高综采是在中厚煤层综采的基础上，研制适应采高增大的成套设备和工艺技术后逐步发展形成的。对于煤层倾角小于30°的厚煤层开采，大采高综采与放顶煤采煤法相比具有下列优点：（l）煤炭资源回收率高；（2）煤炭含矸率低；（3）采煤工作面煤尘少、自然发火和瓦斯涌出安全性好等优点；（4）对于3～4m不适宜放顶煤开采的厚煤层，大采高具有工效高、成本低等优点。

大采高综采与分层开采相比，具有下列优点：

（l）工作面产量和效率有大幅度提高；

（2）回采巷道的掘进量比分层减少了一半，并减少了铺设金属网假顶的工序；

（3）减少综采设备搬家次数，节省搬家费用，增加了生产时间。

大采高综采与一般采高（采高小于3m）综采相比具有下列优点：

（l）工作面生产能力大、有利于合理集中生产；

（2）回采工效和煤炭资源回收率高、巷道掘進率和维护量低；

（3）设备搬家倒面次数少、简化回采工艺和巷道布置；

（4）节约材料（如节约人工铺设的假顶材料）和回采成本低等。

3.高效综采的快速发展

世纪之交的十多年间，以长壁高效综采为代表的煤炭井工开采技术取得前所未有的新进展。高效综采发展主要体现在以下三方面：一是综采工作面生产能力大幅度提高，采区范围不断扩大，出现了“一矿一面”年产数百万吨煤炭的高产高效和集约化生产模式；二是高效综采装备和开采工艺不断完善，推广使用范围不断扩大，中厚煤层开采、厚煤层一次采全高开采和薄煤层全自动化生产等技术和工艺取得巨大成功；三是高效综采装备的研制开发取得新的技术突破，年生产能力已经达到10Mt，并实现了综采工作面生产过程自动化，大型综采矿井技术经济指标已经达到大型先进露天矿水平。鉴于我国煤炭为主的能源结构和当前煤炭需求快速增长，高效综采也将成为能源开发技术重要的竞争领域一次采全高工作面的循环进度主要考虑采煤机的截深，放顶煤开采工作面的循环进度.考虑采煤机截深和放煤步距。截深的确定首先是根据工作面整体生产能力进行考虑，综合机械化开采初期，工作面截深均选用o.6m标准截深，随着技术的进步，工作面装备能力的加大提供了采煤机足够的截割功率和输送机足够的输送能力，巷道支护技术的提高保证了大断面巷道的掘进和维护，给工作面加大截深提供了有力的技术支持，近年来，高产高效矿井能够普遍采用0.8m和1.om截深，有力保证了矿井生产能力的提高。实际生产中，截深的确定首先考虑煤层地质条件的影响，其考虑因素包括：工作面顶板的破碎程度、工作面煤质（硬度、节理层理发育程度）、煤层的瓦斯含量等。其次要考虑工作面设备能力；截深的加大是伴随着采煤机截割功率的增加而实现的，同时对采煤机截齿、截割部受力、整体结构等因素有关，采煤机的能力增加一方面体现在截割功率的增加，另一方面体现在牵引速度的增加；同时截深的选取还应考虑支架的支护强度和防护能力以及输送机的运输能力。采煤机截深不但要考虑传统的截割功率大小，而且对于综采放顶煤工作面还要考虑与放煤步距的协调统一。放顶煤工作面实践证明合理的放煤步距为1m左右。即采煤机截深为0.6m时采用两刀一放，采煤机截深为0.8m和1.0m时采用一刀一放。合理的放煤步距是提高回采率、降低含矸率的重要因素。放煤步距应该满足两个条件，一是与支架放煤口的纵向尺寸的水平投影一致，二是与采煤机截深成整数倍关系。三是工作面生产能力工作面的生产能力与采煤机截深、牵引速度及设备开机率有关。国产综采工作面装备经过近十几年的发展，技术水平及可靠性得到了很大的提高，采煤机的牵引速度可以达到6～8m/min，综采工作面的开机率已经由50%左右提高到70%以上。

4.结论

本人在大量检索并阅读有关参考文献的基础上，对综采工作面大采高采煤方法进行了深入的分析和研究，中国煤炭工业发展爽飞猛进，高产取得了举世瞩目的依靠科技进步，实现高效集约化开采是高产高效矿井建设高效矿井的普遍模式。综采工作面大采高采煤方法在煤炭生产中的应用会越来越成熟，越来越重要。总之，在煤炭企业生产中，煤层厚度3～8m稳定煤层，结构一般较简单，允许的情况下应该优先考虑使用大采高采煤方法。因：（1）大采高综采直接顶运动一般是自下而上逐层垮落直至充满采空区。直接顶的厚度一般为采高的2.0～2.5倍。（2）由于煤壁支承的作用，岩块剧烈回转滞后于工作面煤壁，岩块B完成回转的时间为该岩块断裂后到其下的直接顶全部垮落为止。在此期间岩块B回转的多少主要与直接顶的岩性、工作面煤壁的稳定性及支架的支护阻力有关。（3）直接顶顶板的下沉量与支架工作阻力、直接顶高度、直接顶弹性模量、老顶回转角等密切相关。

参考文献：

⑴张荣立，何国维，《采矿工程设计手册》煤炭工业出版社 2003年5月

⑵煤炭工业部.煤炭工业矿井设计规范.北京：中国设计出版社.1999

⑶徐永昕.煤矿开采学.徐州：中国矿业大学出版社.2001

⑷吴志羲.煤矿矿井开采设计手册.北京：煤炭工业出版社.2003