厚煤層大采高開采技術研究及應用

龍煤集團 鶴崗分公司 興安煤礦安裝區 李偉山

我國是一個煤炭礦產儲存大國，同時也是煤炭開采大國。在我國，厚煤層產量約占礦產總產量的50%，而不利的煤礦采礦地質條件和較為落后的生產工藝為厚煤層礦產資源可采帶來了極大的困難。自從厚煤層大采高厚綜采的開采技術問世以來，極地大提高了采煤工藝的機械化和技術水平，在大中型礦井開采中得到了普遍應用。為了使厚煤層大采高開采技術得到進一步應用和推廣。本文，筆者簡要闡述了這項技術應用的實際情況和相關研究。

一、某礦井采礦地質條件

某礦井工作面每煤層在178～328 m，整個煤層呈單斜構造，走向為279°～348°，斜角為7°～9°，煤層厚6.38～6.97 m。經過一系列開采后發現，該煤層厚度穩定，可采性好。厚煤層開采過程中經常出現資源浪費等問題，為了提高生產效益，確保生產活動安全，必須采用合適的開采技術和工藝。

二、開采方法分析與確定

經過幾十年的發展，我國出現了多種煤炭開采技術，但采用何種開采技術才能減少資源浪費、提高生產效益并確保生產活動安全成了一個重要問題，綜合分析了國內常用的幾種開采技術的優劣勢，以期達到預期效果。目前，國內一些大中型煤坑一般采用斜角分層、放頂煤開采工藝，很少采用成套設備進行大采高工藝技術，為此，應重點分析大采高、放頂煤和分層開采等三種采煤工藝技術，以期找到最適合該礦井采礦地質條件的開采技術。

分層開采工藝是當前國內大中型礦井常用的采煤技術，并在長期工作過程中積累了豐富的經驗，工藝水平已經發展到了一定的水平。盡管如此，由于這種采煤工藝采準巷道系統復雜，巷道掘進效率低，導致巷道維護與掘進的費用高，加上特厚煤層單產低、效率低，該礦井的開礦條件并不適合采用這種方法。放頂煤開采工藝起源于二十世紀六七十年代，由于受到某些因素限制，該開采工藝目前已經很少使用，如適合應用此種開采工藝的煤層少、回采效率低、易自然發火等，因而此種開采工藝也不適合。根據該礦井的開礦條件，采用大采高技術能夠取得好的經濟效益，但要在項目初期投入大量的進口設備，投入較高。正是因為龐大的投資限制，大采高厚煤層開采工藝在我國并沒有得到廣泛應用和發展，但只要解決好大采高配套和回采工藝方面的技術難點，就可以有效提高我國厚煤層開采的安全生產水平和資源回收率。大高采主要配套設備及參數見表1。

三、大采高綜合工藝方式的確定

確定大采高綜合工藝方式并不是一個簡單的過程。首先，要要確定采煤機、支架移架和刮板輸送機推移等速度是否處于正常工作狀態，然后根據相關情況分析工作面主要事故可能分布的位置。之后，需要確定開采工藝的各種開采參數，并結合參數確定設備的日工作量，即工作面采用雙向割煤，日進6 刀，日產量6 498 t。

表1 大采高主要配套設備及主要參數

四、大采高厚煤層在我國的應用與發展研究

大采高厚煤層開采技術的應用，雖有效提高了安全生產工藝技術的水平和資源回收的效率，但是由于工作系統大多采用進口的設備，需要較高的資本投入。也正是由于這個原因，國內一些礦井生產企業并不中意這種開采技術，制約了大采高厚煤層開采技術在我國的廣泛應用與發展。

為了使大采高厚煤層開采工藝在我國得到持續推廣，應積極研究并探索應用國產設備進行大采高綜采面生產的可行性。為了研究這種可行性，對一般覆巖活動規律進行了模擬分析。根據模擬結果得到了煤層工作面初次、周期來壓時的礦壓顯現的基本規律，即初次來壓時步距在50 m 左右，周期來壓時步距大于15 m。工作面推進過程中，煤層上方的土層能夠基本形成具有一定承載力的巖層結構，一定程度對上覆巖層起到了控制的效果，由此證明國產設備對上覆巖層的運動有著良好的適應性。為了進一步確定這一結果的正確性，進行了工業性實驗。實驗過程中，初期來壓時步距在50 m，周期來壓時步距在16 m。初次來壓時，采場頂板下沉部分越來越大，為了保證其穩定性，需要結合現有支護技術控制定頂板下沉對采場的影響，避免出現冒頂、突水等事故。由于周期來壓時頂板所承受的強度會越來越大，支護所承載的荷載也會越來越大，因此應適當減少支架的工作阻力，以確保支護裝置的良好性。由此可見，分析總結到采用國產設備進行厚煤層大采高工藝施工，可以節約投資成本，簡化生產環節，為其在我國的廣泛應用奠定了堅實基礎。

五、結論

大采高厚煤層采煤工藝技術有著生產安全性高、資源回收率高等優勢，為了克服其投資成本高的缺陷，應切實研究如何應用國產設備達到采用進口設備的生產效果，只有這樣，才能使其在我國得到廣泛應用，為我國煤礦開采產業所服務。