孔維鋒

摘要： 眾所周知，我國是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國，我國一次能源70%來自于煤炭，因此煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中具有其他能源無法代替的作用。而厚煤層的產(chǎn)量和儲量均占45%左右，是我國實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效開采的主力煤層，所以厚煤層對于實(shí)現(xiàn)我國煤礦的高產(chǎn)高效開采起著至關(guān)重要的作用，隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，我國的厚煤層開采的裝備和技術(shù)都取得了長足的進(jìn)展與進(jìn)步，并且現(xiàn)在我們所掌握的技術(shù)已經(jīng)處于國際領(lǐng)先水平，尤其是大采高開采技術(shù)和放頂煤開采技術(shù)都取得了跨越式的發(fā)展，但是隨著開采煤層厚度的加深和煤礦開采強(qiáng)度的增加，厚煤層開采也遇到了一些問題等著我們?nèi)ソ鉀Q。本文將圍繞厚煤層開采技術(shù)現(xiàn)狀及問題的解決方法展開分析。

Abstract： As we all know， China is a big country of coal production and consumption， 70% primary energy in China comes from coal. So， other energy can not replace the role of coal in China's energy structure. While the production and reserves of high seam are about 45%. It is the main coal seam to realize high production and efficiency in China. So， high seam plays an important role in realizing the high production and efficiency of China's coal mine. With the development of science and technology， the equipment and technology of high seam mining in China have made great progress. And now the technology we master has reached the international advanced level， especially the mining technology with high mining height and the coal caving mining technology. All of these technologies have achieved leapfrog development. However， with the deepening of the thickness of high seam and the increase of the intensity of coal mining， the high seam mining has encountered some problems. This paper analyzes the solutions for the problems and current situations of the high seam mining technology.

關(guān)鍵詞： 厚煤層；開采技術(shù)；開采現(xiàn)狀；問題分析

Key words： high seam；mining technique；present mining condition；problem analysis

中圖分類號：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）02-0161-02

1 厚煤層的概述

眾所周知，我國是人口眾多，是煤礦的消費(fèi)大國，煤礦在我國的能源中占有著舉足輕重的地位，甚至可以毫不夸張的說它的地位是不可替代的。雖然我國現(xiàn)有的煤炭的儲量相對于其他國家來說是豐富的，但是厚度在3.5米以上的厚煤層占據(jù)了將近一半的比例，這給我國的煤礦開采帶來了巨大的挑戰(zhàn)。而我國的厚煤層煤礦大多數(shù)分布在新疆地區(qū)，新疆地區(qū)的煤層厚度甚至有的達(dá)到了40米以上。據(jù)《中國煤田地質(zhì)學(xué)》的劃分，我國的煤層單層厚度大概有五類，以8米作為厚煤層的起點(diǎn)。我國的大采高綜釆技術(shù)可以開采到煤層厚度的7米到8米之間，綜放技術(shù)可以開采到煤層厚度的20米左右，所以也有一些文獻(xiàn)提出了巨厚煤層這一名詞，他們將那些超過40米厚度的單層煤稱之為巨厚煤層。所以研究好厚煤層的開采技術(shù)對我國的煤礦開采起著至關(guān)重要的作用，我們必須予以高度的重視。

2 厚煤層開采技術(shù)現(xiàn)狀

近些年來，由西方工業(yè)化國家對煤炭能源的高需求促進(jìn)了厚煤層開采技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大采高開采也變得越來越成熟，厚煤層的開采經(jīng)歷了由分層開采、放頂煤開采最后到大采高開采三個階段。根據(jù)具體的煤層條件選用合適的開采方法使煤炭資源回收率和開采效益最大化，充分尊重大自然做到與自然環(huán)境和諧相處，是我國厚煤層開采需要面臨的關(guān)鍵問題。新疆地區(qū)土地面積過大而居民居住密度又相對較大，礦區(qū)大多遠(yuǎn)離居民點(diǎn)；再加上新疆相對惡劣的自然環(huán)境，也導(dǎo)致了交通不是十分的便利，因此煤炭資源長期沒有得到很好的開發(fā)與利用。雖然我國現(xiàn)有的煤炭的儲量相對于其他國家來說是豐富的，但是厚度在3.5米以上的厚煤層占據(jù)了將近一半的比例，這給我國的煤礦開采帶來了巨大的挑戰(zhàn)。而我國的厚煤層煤礦大多數(shù)分布在新疆地區(qū)，新疆地區(qū)的煤層厚度甚至有的達(dá)到了40米以上。這些問題都給煤礦的開采帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

3 厚煤層需解決的關(guān)鍵問題

厚煤層急需解決的關(guān)鍵問題就是煤炭資源的回收率較低。雖然厚煤層的儲煤量是非常巨大的，但是過厚的煤層厚度也給開采帶來了非常大的難度，造成了一些煤炭的損失與浪費(fèi)。第一，就是煤礦厚度的損失，無論是大采高開采還是分層開采，都很難避免浪費(fèi)完完整整地開采出厚煤層的全部厚度。采用大采高開采的時候，煤層的厚度不一定吻合大采高的開采高度，就算開采高度與煤層厚度相符了，一旦工作人員操作不嫻熟或者端面與煤壁冒漏也會降低工作面的采高，造成煤層厚度的損失；采用分層開采的時候，煤層的各個分層的劃分會在一定程度上造成煤層厚度的損失。

第二，放煤厚度的損失，就目前的技術(shù)來說初未采和工作面兩端的頂煤損失還是很難解決的問題，尤其是工作面兩端的頂煤的損失還是非常大的，雖然通過適當(dāng)?shù)姆琶汗に嚳梢詼p小一小小部分的損失，但是其實(shí)很難很好地控制煤炭的損失量。這可能與頂煤的厚度和流動性有關(guān)，所以我們就要著重研究放頂煤開采方法適合開采哪類煤礦。

第三，區(qū)段煤柱損失，區(qū)段煤柱損失是厚煤層開采中煤炭損失的主要損失部分。由于分層開采是需要上下分層的，在進(jìn)行區(qū)段巷道布置與支護(hù)時必須要預(yù)會留出一些煤柱，這就造成了不可避免的浪費(fèi)，如何回收這部分煤柱資源是我們急需解決的問題。無論是放頂煤開采還是大采高開采，都會不可避免地形成全煤巷道，全煤港道也是需要支撐的。在實(shí)際的應(yīng)用中，尤其是工作面回采過程中，巷道是非常容易出現(xiàn)變形這種情況的，這給維護(hù)也帶來了一定的難度。我們可以通過增加工作面長度、減小區(qū)段煤柱寬度和進(jìn)行科學(xué)支護(hù)來減小區(qū)段煤柱損失，這是有效可行的解決方法之一。

第四，也是最重要的就是瓦斯防治技術(shù)。厚煤層的開采給瓦斯防治帶來了許多的困難，有些厚煤層開采強(qiáng)度大、煤巖卸壓范圍大的也會造成工作面瓦斯超過限制，工作面高度大，容易向采空區(qū)漏風(fēng)，一旦工作面端頭漏風(fēng)現(xiàn)象比較嚴(yán)重就容易引起采空區(qū)浮煤自燃，也就是我們平時說的瓦斯爆炸問題，因此我特別提出要嚴(yán)格加強(qiáng)研究瓦斯涌出的規(guī)律和防治技術(shù)的力度。

第五，架型確定問題，一次采高大，放頂煤開采時，頂煤厚度大，這就給架型確定帶來了新的問題，在一次采高顯著增大后，頂板壓力，支架工作阻力確定沒有可靠的理論可以采用。所以在這種情況下發(fā)生了多起支架事故。

4 技術(shù)設(shè)備措施

近幾年，我國大采高方面的技術(shù)設(shè)備的創(chuàng)新速度突飛猛進(jìn)，2007年研制出限度為6.3米的大采高支架，2011年在世界上率先研制出高度超過7.2米的ZY18800/36/80D兩柱掩護(hù)式液壓支架，并成功配套MG1150/3000-WD采煤機(jī)投入使用。這個支架的工作阻力是1880KNTD823支架中心矩是2.05cm，支撐高度是3.6cm到8cm之間TD823初支撐力為12364KNTD823支撐強(qiáng)度為1.4MPaTD823而且還有多節(jié)保護(hù)裝置。以大采高開采技術(shù)為例，眾所周知采空區(qū)間隨著采高的增加而增加，這就會導(dǎo)致煤壁片幫或者局部冒頂?shù)牡V壓顯現(xiàn)規(guī)律。通常我們是這樣解決這個問題的：首先近視控制好初采的高度問題，一般情況下的開切高度在3.5米以下，并保持與初采高度一致。其次是防治煤壁片幫，用快硬膨脹水泥尼龍繩或玻璃鋼等加固煤壁，保持提高液壓支架的初支撐力和工作阻力，減小頂板下沉量。最后是牢固液壓支架，當(dāng)出現(xiàn)冒頂?shù)臅r候，要及時填充冒頂空間，防止支架上出現(xiàn)空頂?shù)那闆r；用千斤頂將工作面排頭和排尾的支架錨固住，防止支架不穩(wěn)固；工作面傾角大的時候，要用專用端頭支架，來實(shí)現(xiàn)自移等功能。

5 厚煤層開采的發(fā)展方向

我國雖然在煤礦開采方面起步比較晚，但是通過大家近三十年來的不懈努力，近幾年來我國煤礦還是給國內(nèi)經(jīng)濟(jì)帶來了比較不錯的效果。雖然我國的科學(xué)技術(shù)在日益發(fā)展進(jìn)步，但是大采高綜采設(shè)備仍然不是那么完善，它不僅受材料的限制，還受設(shè)計制造水平等條件的限制，導(dǎo)致他在工作可靠性和技術(shù)性能方面，差國際先進(jìn)水平一大截，所以我們現(xiàn)在煤礦使用的高端煤炭生產(chǎn)裝備幾乎都是由國外廠商所生產(chǎn)的。雖然近三十年來，我國在陽泉、邢臺、雙鴨山、西山、兗州、鐵法、棗莊等礦區(qū)推廣了大采高采礦技術(shù)，并且目前已取得了很大的進(jìn)步?，F(xiàn)在是機(jī)械化的時代，為了順應(yīng)時代的發(fā)展與進(jìn)步，我們大量采用機(jī)械法采煤，目前電牽引采煤機(jī)、重型刮板輸送機(jī)、多點(diǎn)驅(qū)動大運(yùn)力帶式輸送機(jī)和電液控制強(qiáng)力液壓支架等具有較先進(jìn)技術(shù)水平的大功率的并且擁有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)備已經(jīng)被國內(nèi)綜采設(shè)備科研設(shè)計和制造企業(yè)已研制并開發(fā)出，這些配套設(shè)施在適宜的礦井條件下，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)超過300萬噸以上的煤產(chǎn)量。但是這種設(shè)備和澳大利亞或者美國等發(fā)達(dá)國家的那種綜采工作面全部采用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化自動化控制技術(shù)的設(shè)備是無法相比的，他們的平均生產(chǎn)能力是我們平均生產(chǎn)力的兩倍，我國在綜機(jī)制造業(yè)上和國際水平的差距，正是今后我國大采高綜采設(shè)備發(fā)展所需要彌補(bǔ)的。

6 結(jié)束語

眾所周知，我國是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國，我國一次能源70%來自于煤炭，因此煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中具有其他能源無法代替的作用。厚煤層對于實(shí)現(xiàn)我國煤礦的高產(chǎn)高效開采起著至關(guān)重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，我國的厚煤層開采的裝備和技術(shù)都取得了長足的進(jìn)展與進(jìn)步，并且現(xiàn)在我們所掌握的技術(shù)已經(jīng)處于國際領(lǐng)先水平。我國的放頂煤開采技術(shù)和大采高開采技術(shù)都為我國的煤炭開采做出了很大貢獻(xiàn)，但是隨著煤層厚度的增加，厚煤層開采也遇到了一些急需解決的問題，比如提高煤炭資源回收率、瓦斯防治技術(shù)等問題，這些問題都在等待著我們?nèi)ソ鉀Q。

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