中厚煤层机械化采煤工艺研究.pdf

331 科学管理 2020年第1期 1 中厚煤层机械化开采的主要技术 1.1 分层综采技术 分层综采技术是现阶段我国应用较为成熟的开采 技术之一，该技术主要针对较深煤层。分层综采技术 顾名思义，是对目标煤层进行进一步的细化分层，根 据煤层的实际测量厚度分为2-3层，并基于各煤层特点 采用差异化的方式进行分层开采。如山西某煤矿的c13 煤层，煤层总厚度为6m，根据分层开采的工艺标准， 对进行分层，共分为顶层、中层、地层三个分层。在 顶层顶板处进行切眼施工，建立工作区域通风系统， 随后采用长臂采煤法完成对顶层煤层的回采工作，并 铺设底板顶网，作为中层煤炭开采工作区的顶板。顶 网铺设完毕后开始对中层煤层的开采工作。同时在中 层煤层开采前，应对顶层的冒落石进行必要处理，以 便形成稳定的顶板结构。 分层开采中各个煤层工作面的推进方式都沿走向 方式进行推进，在每个带开采煤矿分层内进行回采工 作面建设以及分层平巷建设。采区港道采用翼形建筑 工艺，根据实际情况选择单翼或双翼工具。区段高度 范围一般在15m-30m以内。同时工作面的长度应参照 煤层的水平厚度进行设定。 在分层巷的施工中，应注意应根据煤层的水平厚 度，选择分层巷设置的具体位置，如煤层的水平厚度 处于8m以上时，在该分层的底板位置设分层巷最为合 理，如低于8m时则应在顶板处也开掘一条分层巷进行 协同施工。在低于8m煤层进行双分层巷施工时，两条 分层巷之间要设立对应的连接煤门，同时应注意两条 分层巷之间的最小间距应大于15m。 1.2 综放开采技术 综放开采充分利用了山体压力等自然力量，极大 的减少了开采工程的施工成本以及各类资源的消耗情 况，同时综放开采技术相比分层开采技术拥有更高的 安全系数。综放开采技术一般适用于较厚煤层，在煤 层底部设置长臂开采工作面，随后进行常规开采，产 生缝隙后利用山体的自然压力碾碎顶煤，最后利用刮 板输送机完成煤炭搬运。综放开采技术施工效率以及 安全系数均在较高水平，但仍存在一定的安全风险， 首先综放开采需要控制煤尘含量避免出现煤炭自然或 瓦斯事故，这对瓦斯含量控制技术有跟高的要求。 1.3 大采高综采技术 大采高综采技术与前文所述机械化采煤工艺相比 具有较高的技术领先性。首先该采煤工艺具机械化程 度更高，对各类巷道需要较低，一般简单巷道足以满 足机械设备的开采需求，同事高度机械化的生产流 程，让高综采技术具有更强的生产能力，同时受机械 设备工作能力决定，大采高总裁技术具有开采环境要 求较低，吨煤成本低、工序简单、回采功效高等诸多 优势。但受工艺特点决定，大采高综采技术在开采过 程中，工作面高度远超其他采煤工艺，对煤矿覆盖岩 层的破坏度较高，因此工作面需要极高的支护强度， 支架周围岩石系统的稳定性较低，容易发生坍塌事 故。 大采高综采技术是我国现阶段开采技术最为先 进，机械化程度最高的开采技术之一。该技术重应用 了我国多个自主知识产权的大型机械设备，如电液控 制系统、强力液压支架、大功率电牵引采煤机、重型 刮板输送机以及多点驱动大力带式输送机等等，上述 设备无论从性能功率还是操作性以及稳定性都处于世 界一流水平，上述设备的成功投产，代表着我国机械 化采煤技术已经位列世界前沿，上述机械设备的配套 生产能力高达2600t/h，同时基本实现全机械化的开采 过程，虽然我国大型综采设备的各项性能已经达到国 际先进水平，其各项性能参数都处于全球领先水平， 但我国机械设备的生产水平无法与之相匹配，无论从 制造水平还是材料供应水平上，均无法满足上述设备 的量产需要，因此大采高综采技术所需机械设备，我 国现阶段还较为依赖进口设备。 2 中厚煤层机械化采煤特点及存在问题 2.1 分层综采技术技术特点及存在问题 根据前文所述，分层综采技术是对目标煤层进行 细化分层后进行开采的采煤工艺。该工艺的基本原理 是利用倾斜分层的下行垮落方法实现煤炭的开采工 作。受气开采工艺简单，适用性较强等工艺特点，该 工艺自我国煤矿企业中应用较为广泛，但该工艺对分 层工作面的铺网材料有苛刻的要求，铺网材料的重 量、强度、耐腐蚀性和延展性都对分层综采工艺的最 终开采效率和开采安全产生较大影响。但我国相关的 材料研究进展较为缓慢，尚未出现完全符合工艺需求 的铺网材料，过于依赖进口材料，这是分层综采技术 的主要问题所在。 2.2 综采开放技术 综采开放技术是开采成本较低的一种开采方式， 中厚煤层机械化采煤工艺研究 张建新 山西兰花沁裕煤矿有限公司 山西 晋城 048212 摘要煤炭是我国重要的矿产资源之一，近年来我国社会经济发展对煤矿资源的需求程度逐渐加大，扩大煤炭资源开 采规模，提高煤炭资源开采效率是现阶段煤炭企业的核心任务。我国煤炭资源储量主要分布与中厚煤层，因此煤炭企业应 将研究重点着力于中厚煤层的研究上，针对中厚煤层特点，结合国内外先进的机械化采煤工艺，探寻出一套符合我国煤炭 资源特征的机械化采煤工艺，从而全面提高我国煤炭产量以及开采效率，降低开采成本以及风险。 关键词中厚煤层 机械化采煤工艺 措施 （下转第333页） 333 科学管理 2020年第1期 围岩石层及地质土壤的参数来选择不同的施工材料及 技术搭配，来提升锚索、锚杆、槽钢等材料的承载能 力，提高支撑的成功率，让巷道结构更加坚固，为开 采过程提供安全有力保障。 3 高强支护技术应用途径分析 3.1 初期变形阶段的应用 在巷道加固工作进行的初期，容易出现巷道周围 墙壁受力产生不同程度变形的情况，如巷道表层结构 发生断裂等。此时，应当及时进行高强支护来让支护 材料与巷道墙壁形成有效的应力承载结构，从而保证 巷道内壁结构的完整性，加大航道的承载能力，避免 应力过大导致巷道结构受损，发生更严重的变形；另 外，在高强支护技术中用到的锚杆锚索有着较强的弹 性应变性质，在受到较大应力时能够通过弹性变形来 缓解应力对其造成的冲击，因此，可以利用这一特性 来对巷道进行有效控制。 3.2 岩锚梁与高强支护技术相融合 对于一些煤矿企业来说，在开采的区域内，多数 煤矿面临着地形复杂，开采难度较大，面临风险较高 的问题。面临开采所在区域地质情况日益复杂的现 实，不少煤矿在开采时都采用了岩锚梁与高强支护技 术相结合的方法来应对井下作业环境复杂的状况。在 井下作业时，岩锚梁与高强支护技术的融合，能够有 效提高航道的坚固性。其原理在于岩锚梁由于自身 结构特性，能够将自身载荷通过钢筋混凝土结构传导 到岩壁上，缓解自身压力，同时也能够替巷道内壁承 载更多的应力，保证巷道自身载荷在承载范围以内。 3.3 高强支护技术与现代检测技术手段相融合 高强支护技术与现代化的检测手段相融合，共有 两方面作用一是高强支护技术本身正处于发展阶 段，所用到的一些技术本身并不完善成熟，导致该技 术自身仍然存在一些缺陷，因此，在工程中应用该技 术就需要进行实时的检测，以保证该技术能够正常发 挥作用，同时还能够及时检测到该技术的漏洞，从而 进行改正；二是在应用该技术时，通过在支护结构中 加入检测设备，能够对井下巷道及周围作业环境进行 实时监测，及时发现风险，从而进行风险排除或是对 人员进行疏散，保证井下作业的安全。 4 结语 随着社会上的各行各业的生产规模不断扩大，对 于能源的需求量也逐步增多，煤炭资源作为我国传统 能源的主要提供源头，在我国各行业发展的过程中扮 演了重要角色，这也就直接促进了煤矿开采力度增 加，煤矿开采深度也将不断加深。采煤掘进中高强支 护技术的应用，能够增强开采现场周围岩土墙壁的稳 定性和坚固性，提高采煤的安全性，从而为煤矿开采 员工的安全作业提供有效保障。 参考文献 [1] 蒋庶 . 浅谈采煤掘进中高强支护技术的应用 [J]. 环 球市场， 2017，（31） 243. [2] 侯仰国 . 采煤掘进中高强支护技术的应用 [J]. 中国 科技投资， 2018，（23） 149. 工艺对山体压力等自然力量的合理利用，大为节约了 开采成本，但也造成了许多不可控的风险因素，如煤 灰无法得到有效控制，造成煤炭自然风险较高，开采 过程中瓦斯涌入量大，瓦斯浓度控制工作难度较高等 诸多安全隐患，因此综采开放技术在我国尚为成熟， 不具备大面积普及的条件。 2.3 大采高综采技术 大采高综采技术在现阶段是我国机械化程度最高 的采煤方式之一，大量工序机械化替代，让我国采煤 效率有了全新的发展可能。机械设备的大量投入，让 该采煤工艺的开采流程得到有效缩减，机械设备也打 破了人工开采各个工序的极限，具有产量高、回采率 高、开采空间大等诸多特点。但也正因为机械设备的 大量使用，让该采煤工艺也具有明天的缺点。首先机 械设备自动化、智能化程度较低，对复杂情况的判断 处理能力有所欠缺，其次对器械设备的各项性能有较 高的依赖程度，在机械故障时，无法迅速替换继续生 产，最后如前文所述，我国大型机械采煤设备尚处于 实验阶段，不具备量产规模，导致该采煤工艺无法大 范围的普及。 3 中厚煤层机械化采煤的合理选择与建议 3.1 确立灵活开采观念 煤矿开采应以实际情况为基础，要想高质、高效 的开采煤 矿，必须掌握多种采煤方式，并学会灵活应 用，当前，很多矿工固执的认为，传统采煤方式才是 最科学、最合理的，存在过于保守 的观念，在工作中 不会变通，造成实际生产效率低、回采率低，不 但费 时费力，而且给自身生命安全埋下严重隐患，所以， 在实际 采煤时我们必须学会变通，打破旧观念，树立 灵活开采观念，煤 炭企业要想实现经济效益的最大 化，必须得有先进的技术做基 础，灵活的思维做指 导，科学的管理做约束。重视机械化技术的升级 3.2 重视机械化技术的升级 我国当前的采煤技术与传统的炮采技术，高档回 采技术机 械化水平已有很大提高，但与国外的先进机 械化采煤技术相比，我国的采煤机械化水平还相对较 低，在实际采煤时把出采率与 回采率看的太重，只 重视提高经济效益，而对自然环境的保护，生命安全 的保护不到位，破坏岩层现象严重，地质条件不断恶 化，当雨季来临时，很多地面不堪重负，出现塌陷， 对人们的生命 财产安全已造成严重威胁，应重视煤矿 机械化技术的升级，可通 过机械化技术的升级，应用 先进的采煤技术提高煤矿开采安全 系数，全方位，多 层次的保障煤矿安全生产。 参考文献 [1] 赵宏珠， 钱建钢 . 我国综合机械化采煤发展 30 年回 顾 [J]. 煤矿开采， 2009（4） 34-36 . [2] 赵杰 . 目前我国采煤工艺技术现状及其研究 [J]. 山 东煤炭 科技， 2010（1） 68-70. [3] 范晓红 . 浅谈煤矿综合机械化采煤工艺 [J]. 科技资 讯 ， 2008 （1） 54. （上接第331页）