關(guān)于厚煤層開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀及需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題分析

孔維鋒

摘要： 眾所周知，我國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，我國(guó)一次能源70%來(lái)自于煤炭，因此煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中具有其他能源無(wú)法代替的作用。而厚煤層的產(chǎn)量和儲(chǔ)量均占45%左右，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效開(kāi)采的主力煤層，所以厚煤層對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤礦的高產(chǎn)高效開(kāi)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(guó)的厚煤層開(kāi)采的裝備和技術(shù)都取得了長(zhǎng)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(guó)際領(lǐng)先水平，尤其是大采高開(kāi)采技術(shù)和放頂煤開(kāi)采技術(shù)都取得了跨越式的發(fā)展，但是隨著開(kāi)采煤層厚度的加深和煤礦開(kāi)采強(qiáng)度的增加，厚煤層開(kāi)采也遇到了一些問(wèn)題等著我們?nèi)ソ鉀Q。本文將圍繞厚煤層開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀及問(wèn)題的解決方法展開(kāi)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(kāi)采技術(shù)；開(kāi)采現(xiàn)狀；問(wèn)題分析

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

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

1 厚煤層的概述

眾所周知，我國(guó)是人口眾多，是煤礦的消費(fèi)大國(guó)，煤礦在我國(guó)的能源中占有著舉足輕重的地位，甚至可以毫不夸張的說(shuō)它的地位是不可替代的。雖然我國(guó)現(xiàn)有的煤炭的儲(chǔ)量相對(duì)于其他國(guó)家來(lái)說(shuō)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(guó)的煤礦開(kāi)采帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。而我國(guó)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(guó)煤田地質(zhì)學(xué)》的劃分，我國(guó)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(guó)的大采高綜釆技術(shù)可以開(kāi)采到煤層厚度的7米到8米之間，綜放技術(shù)可以開(kāi)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(guò)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(kāi)采技術(shù)對(duì)我國(guó)的煤礦開(kāi)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(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀

近些年來(lái)，由西方工業(yè)化國(guó)家對(duì)煤炭能源的高需求促進(jìn)了厚煤層開(kāi)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(kāi)采也變得越來(lái)越成熟，厚煤層的開(kāi)采經(jīng)歷了由分層開(kāi)采、放頂煤開(kāi)采最后到大采高開(kāi)采三個(gè)階段。根據(jù)具體的煤層條件選用合適的開(kāi)采方法使煤炭資源回收率和開(kāi)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(guó)厚煤層開(kāi)采需要面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。新疆地區(qū)土地面積過(guò)大而居民居住密度又相對(duì)較大，礦區(qū)大多遠(yuǎn)離居民點(diǎn)；再加上新疆相對(duì)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(zhǎng)期沒(méi)有得到很好的開(kāi)發(fā)與利用。雖然我國(guó)現(xiàn)有的煤炭的儲(chǔ)量相對(duì)于其他國(guó)家來(lái)說(shuō)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(guó)的煤礦開(kāi)采帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。而我國(guó)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(wèn)題都給煤礦的開(kāi)采帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

3 厚煤層需解決的關(guān)鍵問(wèn)題

厚煤層急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題就是煤炭資源的回收率較低。雖然厚煤層的儲(chǔ)煤量是非常巨大的，但是過(guò)厚的煤層厚度也給開(kāi)采帶來(lái)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(wú)論是大采高開(kāi)采還是分層開(kāi)采，都很難避免浪費(fèi)完完整整地開(kāi)采出厚煤層的全部厚度。采用大采高開(kāi)采的時(shí)候，煤層的厚度不一定吻合大采高的開(kāi)采高度，就算開(kāi)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(huì)降低工作面的采高，造成煤層厚度的損失；采用分層開(kāi)采的時(shí)候，煤層的各個(gè)分層的劃分會(huì)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(lái)說(shuō)初未采和工作面兩端的頂煤損失還是很難解決的問(wèn)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(guò)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(dòng)性有關(guān)，所以我們就要著重研究放頂煤開(kāi)采方法適合開(kāi)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(kāi)采中煤炭損失的主要損失部分。由于分層開(kāi)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(shí)必須要預(yù)會(huì)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(wèn)題。無(wú)論是放頂煤開(kāi)采還是大采高開(kāi)采，都會(huì)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(guò)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(lái)了一定的難度。我們可以通過(guò)增加工作面長(zhǎng)度、減小區(qū)段煤柱寬度和進(jìn)行科學(xué)支護(hù)來(lái)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(kāi)采給瓦斯防治帶來(lái)了許多的困難，有些厚煤層開(kāi)采強(qiáng)度大、煤巖卸壓范圍大的也會(huì)造成工作面瓦斯超過(guò)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(shí)說(shuō)的瓦斯爆炸問(wèn)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(wèn)題，一次采高大，放頂煤開(kāi)采時(shí)，頂煤厚度大，這就給架型確定帶來(lái)了新的問(wèn)題，在一次采高顯著增大后，頂板壓力，支架工作阻力確定沒(méi)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(guó)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(guò)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(gè)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(kāi)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(huì)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(gè)問(wèn)題的：首先近視控制好初采的高度問(wèn)題，一般情況下的開(kāi)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(shí)候，要及時(shí)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(shí)候，要用專用端頭支架，來(lái)實(shí)現(xiàn)自移等功能。

5 厚煤層開(kāi)采的發(fā)展方向

我國(guó)雖然在煤礦開(kāi)采方面起步比較晚，但是通過(guò)大家近三十年來(lái)的不懈努力，近幾年來(lái)我國(guó)煤礦還是給國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了比較不錯(cuò)的效果。雖然我國(guó)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(jì)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(guó)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(guó)外廠商所生產(chǎn)的。雖然近三十年來(lái)，我國(guó)在陽(yáng)泉、邢臺(tái)、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(shí)代，為了順應(yīng)時(shí)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(dòng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)備已經(jīng)被國(guó)內(nèi)綜采設(shè)備科研設(shè)計(jì)和制造企業(yè)已研制并開(kāi)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(guò)300萬(wàn)噸以上的煤產(chǎn)量。但是這種設(shè)備和澳大利亞或者美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的那種綜采工作面全部采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)化控制技術(shù)的設(shè)備是無(wú)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(guó)在綜機(jī)制造業(yè)上和國(guó)際水平的差距，正是今后我國(guó)大采高綜采設(shè)備發(fā)展所需要彌補(bǔ)的。

6 結(jié)束語(yǔ)

眾所周知，我國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，我國(guó)一次能源70%來(lái)自于煤炭，因此煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中具有其他能源無(wú)法代替的作用。厚煤層對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤礦的高產(chǎn)高效開(kāi)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(guó)的厚煤層開(kāi)采的裝備和技術(shù)都取得了長(zhǎng)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(guó)際領(lǐng)先水平。我國(guó)的放頂煤開(kāi)采技術(shù)和大采高開(kāi)采技術(shù)都為我國(guó)的煤炭開(kāi)采做出了很大貢獻(xiàn)，但是隨著煤層厚度的增加，厚煤層開(kāi)采也遇到了一些急需解決的問(wèn)題，比如提高煤炭資源回收率、瓦斯防治技術(shù)等問(wèn)題，這些問(wèn)題都在等待著我們?nèi)ソ鉀Q。

參考文獻(xiàn)：

[1]王家臣.我國(guó)綜放開(kāi)采技術(shù)及其深層次發(fā)展問(wèn)題的探討[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2005（01）.

[2]王家臣，范志忠.厚煤層煤與瓦斯共采的關(guān)鍵問(wèn)題[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2008（02）.

[3]孟憲銳，王鴻鵬，劉朝暉，張英.我國(guó)厚煤層開(kāi)采方法的選擇原則與發(fā)展現(xiàn)狀[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2009（01）.

[4]王家臣，潘衛(wèi)東，李誠(chéng).葛泉礦堅(jiān)硬頂板綜放開(kāi)采三維數(shù)值模擬[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2008（03）.

[5]王家臣，李志剛，陳亞軍，鄭厚發(fā). 綜放開(kāi)采頂煤放出散體介質(zhì)流理論的試驗(yàn)研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2004（03）.