大倾角综合机械化采煤生产工艺研究

大倾角综合机械化采煤生产工艺研究

王飞超

中煤科工集团武汉设计研究院有限公司新疆分公司新疆乌鲁木齐830000

摘要：所谓的大倾角煤层主要指占有中国较大区域、倾斜角在30°~55°的煤层，这些煤层占中国总体煤层储量约14%，所以要想有效提升煤矿的产能和效率就要提升大倾角综合机械化采煤工艺技术。对于大倾角煤层来说，其采煤工艺有其自身的难点，例如煤层的倾角比较大会造成工作面设备下滑以及支架倾倒等。所以为了确保大倾角综合机械化采煤的顺利进行，确保采煤的安全性，对其生产工艺进行有效分析是非常有现实意义的。

关键词：大倾角；综合机械化；采煤生产工艺

1引言

煤炭是工业生产的粮食，在中国的能源消费结构中，煤炭所占有的地位是非常重要的。随着煤炭资源开采的进行，目前有50%的西部矿区开采大倾角煤层，同时随着西部大开发的推动，大倾角煤层开采的研究已十分重要。由于开采技术和科学发展的不断进步，对大倾角煤层来说，普遍采用的开采技术是综采技术。采用综采技术对大倾角煤层进行开采最初是为了预防和控制工作面的设备向下滑动，在这种情形下，工作面只能采用仰伪斜的方式进行开采。但是采用这种方式进行开采存在着许多问题，例如：煤壁容易发生片帮、液压支架在工作面的排列不整齐，呈现锯齿形的状态以及煤炭在开采过程中，容易落入工作面，造成伤人的情况。为了解决这些问题，我们采用了沿真倾斜方向进行推进的采煤技术，从而取代了仰伪斜大倾角采煤技术。随着煤炭开采工作的进行，工作面的条件越来越复杂，这种采煤技术又出现了新的问题，不仅容易出现煤壁片帮的情况，以及煤炭伤人的问题，有时候还会出工作面底板滑移的情况。基于这种情况的出现，我们对大倾角煤层俯伪斜综采技术进行了深入的研究，以解决这方面的问题。

2煤矿综合机械化改造概况

以某集团煤业有限公司矿井建设投产为例，矿井布置主平硐、副平硐和回风立井三个井筒。其中副平硐和回风立井为利用已有井筒，主平硐为新掘井筒。主平硐装备带式输送机，担负矿井的煤炭运输任务；副平硐装备无极绳连续牵引车，担负矿井矸石、材料设备等辅助运输任务；回风立井担负矿井回风任务，兼做矿井安全出口。在开采水平划分和开拓巷道布置上，依据综采面的连续推进长度，结合永久煤柱条带的位置和走向来进行井田水平划分和开拓巷道布置，比较符合本井田的实际。井下大巷主运输采用带式输送机，可实现自回采工作面至地面胶带一条龙连续运输，用人少，效率高，故障率低，安全性好，利于实现集中管理与控制。大巷辅助运输采用无极绳连续牵引车牵引1.5t系列矿车运输，既满足矿井对井下辅助运输的要求，又最大限度地减少了矿井投资。矿井以一个生产采区、一个综采工作面保证矿井设计生产能力，工程量少，运输环节简单，符合高产高效矿井“一井一面”的采煤工艺。

3大倾角综合机械化采煤工艺技术的关键点

3.1大倾角综合采煤工作面顶板管理技术

大倾角煤层广泛分布在中国西南地区，其中倾角在25°~55°的煤层工作面破碎型顶板可以称为大倾角复合型顶板。复合型顶板有其自身特点，其中煤层的厚度以及平整度有较大的波动，有较多的断层，煤层更多呈现出碎块状，开采难度较大。在实际开采时若遭遇断层或者较薄煤层就会造成割煤机截割煤层矸石震动，从而造成煤岩体的塌落，形成空顶而无法使支架起到支撑作用，因此可能会产生片帮、冒顶的情况。更有甚者会造成煤岩层的瓦斯涌出，对相关人员安全以及大倾角综合机械化采煤施工进度都有较大影响。所以顶板管理水平直接影响大倾角综合机械化采煤工序的顺利进行。

3.2大倾角综合采煤液压支架稳定性

在进行25°以上倾斜角煤层开采过程中非常容易发生液压支架下滑、倒架以及支架挤压变形的情况，从而造成液压支架重心偏移，对顶板和围岩的控制无法保证，对大倾角综合机械化采煤工作质量以及操作人员人身安全都有非常重要的影响。所以对于大倾角综合机械化采煤工艺来说，确保液压支架稳定性是非常有意义的。在进行大倾角综合机械化采煤工艺大倾角液压支架设计过程中，要充分考虑到支架稳定性和防滑性，因此要按照具体开采情况选择相应的液压支架，从而确保液压支架的稳定性。

3.3大倾角综合开采工作面的两巷布置

所谓大倾角综合开采工作面就是指综合机械化开采所需要布置的工作面，大倾角综合开采工作面和上下两巷交叉位置称为端头区，此区域是采煤、运输以及通风最关键区域，所以在设备分部上较密集，因此为了确保大倾角工作面端头安全支护工作面能够顺利进行，就需要按照煤层的倾斜角度来选择上下两巷和工作面切眼间的位置，并且要按照综合开采设备的重量以及坡度情况进行工作面夹角的调整，对综合开采设备的滑动进行有效控制，并且选择合理的端头支架来确保大倾角端头区域工作的安全性。

3.4大倾角输送设备以及采煤机等的设置

随着煤层倾斜角度的增加，其伪倾斜值也会出现增加，这就会影响到输送机和采煤机的位置。通过对综合开采工作面伪倾斜角度进行有效调节、对大倾角输送机和采煤机次序进行合理设置是避免其下滑最为有效的措施之一。

4提高综合机械化技术的措施

4.1完善开采设备性能

首先需要拥有完善性能的开采设备。我国煤层很复杂，地势不同的各个矿井中的煤层也有着千差万别的条件。这些千差万别的条件也会造成各种不同的开采需求。那么种种复杂的需求就需要性能完善的采煤设备来应付不同的开采环境。综合机械化采煤由机械来完成主要的采煤作业。这样才能够在各种环境下施工开采，甚至是高效施工，高效开采很好地用在这些已经不可再生的煤矿。

4.2优化采煤工艺

采煤的工艺是千差万别的。首先就是机器，机械化生产需求就需要能够符合这种需求的机器，这是首要。其次采煤是一个高度连续性的工作，机械化采煤工艺的引入更能够符合这一特性，极大地提高生产效率，让工作中的日产量增加。这就需要对运输设备有更高的要求。所以综采技术的研发成为了重中之重。由此可见，拥有更强的煤矿综合机械化开采技术，就意味着在市场拥有更强大的技术团队，更稳固的市场份额。所以对于我国的各大煤矿而言，综合机械化采煤技术是非常有意义的。

提高装备的自动化水平，是指提升综合机械化开采技术水平，这个综合机械化其实就是其自动化的标准。有了机械还是一个人一个人的单兵作战，这样自动化不高的情况也是需要被杜绝的。在我国，煤矿开采进行的时候，采煤的机械设备需要实施自动化。但是自动化的同时对于控制人员则有了更高的要求。这需要完善的控制工艺，完善的自动化技术以及对自动化技术的掌握。在机械化程度较高的情况下，工人就需要有更高的掌控水平。也就是说，不但机器的功能要更全面，相对而言操纵机器的人员素质也要更高，甚至是接近于研究人员。煤矿研究人员的责任就是要对煤矿的工艺和开采作业形式以及工作的三维定位进行研究、分析。这样才能确保在开采时对煤矿的开采设备能全面管理，全面掌握。如何能够更积极地改善工艺流程，如何更有效地管理自动计数，如何控制更好的机械化设备，这些都是对研究人员提出的课题。研究人员应当充分地研究并且掌握其中的核心技术，控制好机械化设备，让综合机械化开采技术的自动化能够逐步实现。

结语：总之，煤矿追求高产高效的矿井综合机械化采煤工艺改进策略，是增强煤炭企业的可持续发展能力的必由之路。机械化采煤工艺的改进，使得煤矿开采工作取得了良好的发展动力，实现了经济效益和社会效益的双赢。

参考文献：

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