煤礦綜合機械化開采技術的應用與發展方向

摘 要：我國煤礦資源的儲量十分豐富，需要采取科學合理的措施，來提高煤礦開采質量和效率，而綜合機械化開采技術正是煤礦開采的主要發展方向。文章回顧了我國煤礦綜合機械化開采技術的發展歷程，論述了綜采一次采全高開采技術、綜合放頂煤開采技術、短壁機械化開采技術在煤礦開采中的應用，并展望我國煤礦綜合機械化開采的發展方向，以拓展我國煤礦綜合機械化開采視野，啟迪煤礦綜合機械化開采技術的發展。

關鍵詞：煤礦開采；綜合機械化；開采技術；發展

前言

煤炭是我國的主體能源，在一次能源構成中占據著70%的份額。我國煤炭資源分布廣闊，煤層賦存條件比較復雜，與國外相比，我國煤炭開采技術水平較低，仍是以勞動力密集型的開采為主，因此勞動強度大、開采成本高、安全事故頻發，影響了煤炭開采效率和煤炭資源采出率。而綜合機械化采煤工藝在每個環節和崗位都不再需要人力的參與，極大地提高了機械化程度和企業效益，因此值得大力開發與推廣。

1 我國煤礦綜合機械化開采技術的發展歷程

煤炭開采主要有露天開采和地下開采兩種方式，其中地下開采約占世界煤礦生產的60%。當前國內外煤炭開采技術主要包括綜合機械化采煤技術、機電一體化和自動化煤礦開采技術。其中，綜合機械化采煤是目前世界上最先進的煤礦開采技術，其主要設備是采煤機、自移式液壓支架、可彎曲刮板輸送機等，在工作面的破、裝、運、支、處等生產環節全部實行機械化生產。1974年，我國進口了德國制造的專業采煤機械設備。1982年，我國開始試驗綜合機械化放頂采煤法。目前，我國的綜合機械化煤礦開采技術主要包括綜采一次采全高、綜合放頂煤、短壁機械化開采技術等，其中綜采放頂煤開采裝備技術居于國際領先地位。20世紀末，我國僅有一座千萬噸級的煤礦井投產，而截至2015年上半年，我國千萬噸級的煤礦井已經超過40處，最高產量也從1.1Mt增長到560Mt。

2 綜采一次采全高開采技術的應用

一次采全高開采技術主要針對地質條件較為簡單，且高度不高的煤層。目前，我國針對不同的煤層高度，設計出了多套綜合機械化設備，能夠有效保障一次采全高的安全性和穩定性。

2.1 在薄煤層中的應用

總體厚度不超過1.3米的煤層通常被稱為薄煤層。薄煤層開采的作業區域狹小，作業環境難以得到保證，具有機械化程度不夠高、開采效率低且存在較大安全風險等問題。“十一五”階段，薄煤層煤礦綜合機械化開采技術與設備被列入重點研究課題，天地科技有限公司成功制造出MG100/238-WD采煤機，能夠在0.8到1.5米厚度的薄煤層中使用。當前，煤層厚度為1米的薄煤層應用煤礦綜合機械化開采技術，產量可達到1Mt/a以上。

2.2 在中厚煤層中的應用

中厚煤層指的是1.5米到3.5米厚度的煤層。對于中厚煤層的機械化開采，國內外早已擁有了成熟的配套技術和裝備，且產能極大，最高可達到5Mt/a。神東公司開采的榆家梁煤礦4-3煤層平均厚度為1.85米左右，是典型的中厚煤層。在該煤層中，神東公司首例使用滾筒采煤機，一舉實現了煤層的全自動化開采，產量高達3Mt/a以上。

2.3 在厚及特厚煤層中的應用

厚及特厚煤層指的是厚度在3.5米到7米的煤層。這一開采領域是綜合機械化開采技術的優勢領域，也是國內外公司的首要競爭領域。目前，我國煤礦井普遍采用的兩柱大采高支架已經能實現最高7.2米的支撐高度，工作阻力達18.8MN。2009年，神東公司在補連塔煤礦實現了7.0米厚度煤層的綜采。目前，我國實現了機械化開采設備國產化的目標，已經成功研制了電牽引采煤機、兩柱掩護式液壓支架、刮板運輸機等大采高綜采機械設備。

3 綜合放頂煤開采技術的應用

綜合放頂煤開采技術是指使用伸縮皮帶運輸機、大功率滾筒采煤機、綜采放頂煤液壓支架等，實現煤礦開采全過程機械化。放頂煤開采技術始于歐洲，是厚及特厚煤層安全高效開采領域的主要手段之一，被應用在14米到20米厚度煤層開采領域。“十一五”期間，國家資金支撐的特厚煤層綜放開采成套技術與裝備課題專門針對14米到20米厚度的特厚煤層，成功研制出千萬噸級大采高綜放開采成套技術及設備。例如ZF1500/25/52四柱大采高綜放液壓支架，能將開采工作面的高度提升到5米，一次性采出厚度接近20米。課題研究成果在大唐公司塔山煤礦進行集中試驗和展示，試驗的8105工作面成功實現了千萬噸的年產量目標，證明我國在大采高綜放領域走在世界前列。從目前我國在這一領域的發展水平來看，配備全套國產設備的綜放工作面年產值可達5到10Mt，這在世界上屬于領先水平。

4 短壁機械化開采技術的應用

短壁式采煤法是專門針對不規則煤柱或塊段區域的一項開采技術，在這一技術領域，我國普遍采用旺格維利采煤法以及連續采煤機短壁機械化開采技術。這一技術于20世紀90年代由澳大利亞引入我國，并已經得到廣泛利用。我國相繼研制出WD13梭車、LY系列連續運輸系統、CMM系列四臂錨桿鉆車、XZ系列履帶行走式液壓支架和EBH/J-13型掘采一體機等，目前，我國已經能夠生產成套短壁機械化開采裝備，“短壁機械化連續系統設備與工藝”具備國際領先水平。以短機身單滾筒采煤機、掘采一體機短壁開采技術、連續采煤機短壁開采技術為核心，我國形成了短壁開采技術體系，以有效回收煤柱及不規則塊段等煤炭資源。并且長壁開采與短壁開采互為補充，實現了不規則塊段的機械化開采。

5 我國煤礦綜合機械化開采的發展方向

5.1 難采煤層的開采

難采煤層指的是地質條件較為復雜或者存在地質災害威脅的煤層，是世界公認的開采難題。這種煤層開采難度很大，機械難以進入并連續工作，安全性也很難得到保障。但我國存在為數不少的難采煤層需要開采，因此，未來難采煤層的綜合機械化開采會是一項重點發展方向。

5.2 中小煤礦機械化

我國當前既有年產量突破千萬噸的國際領先礦井，又有著很多開采技術和機械設備機器落后的中小煤礦。這些中小煤礦開采效率低，安全系數低，開采技術亟待改善。因而，未來適用于中小型煤礦的綜合機械化開采技術及配套設備也是一項重要的發展方向。

5.3 提高設備可靠性

我國生產的相關機械設備在裝載功率等參數上和生產能力上都達到了國際先進水平，但在實際使用中常常出現可靠性不高、使用壽命不長等問題。舉例來說，我國自主研發生產的大功率采煤機故障率普遍高于國外進口采煤機，使用壽命也只有進口采煤機的三分之二左右。這就導致了國內很多煤礦仍然采用國外進口的大功率采煤機，進而限制了國產大功率采煤機的發展。因此，我國綜合機械化開采設備未來必須朝著可靠性高、壽命長的方向發展。

6 結束語

綜合機械化開采技術是最具代表性的采煤技術，也是當今世界上最先進的煤礦開采技術。綜合機械化采煤工藝在每個崗位和環節實現機械化生產，減少了中間環節人力資源的參與，極大地提高了效率和產能，提升了企業經濟效益，同時最大程度地避免了煤礦安全事故。綜合機械化開采技術的廣泛應用必將進一步提高采煤的自動化和機械化水平，推動煤礦開采業快速、安全、高效發展。

參考文獻

[1]李晉忠.淺談煤礦綜合機械化采煤技術的發展[J].技術與市場，2014（7）.

[2]康金炎.關于煤礦綜合機械化開采技術現狀與思考[J].河南科技，2013（9）.

[3]肖靖，陸東.基于煤礦綜合機械化開采技術的現狀與思考[J].大科技，2014（2）.