浅谈厚煤层开采的问题

浅谈厚煤层开采的问题

摘要：我国是一个能源大国。本文总结了国内外厚煤层开采的技术方方和发展现状，对我国主要的厚煤层开采工艺进行了系统的分析比较，论述了三种主要厚煤层开采工艺存在的问题以及厚煤层开采的发展方向。

关键词：厚煤层开采技术存在问题

Mainly talks about the mining of thick coal seam

Chen Zhou

(Guizhou university institute of mining)

Abstract:Our country is an energy superpower. Thick coal seam mining technology at home and abroad this paper summarizes the all and the development present situation, the thick coal seam mining process of the main system of analysis and comparison, this paper discusses the three main problems existing in the thick coal seam mining process and the development direction of thick coal seam mining.

Key words：Thick coal seam mining technology problems

1、前言

所谓厚煤层，即是指井工开采3.5m以上，露天开采10m以上的煤层。我国厚煤层产量占原煤总产量的 45% 左右，是一个厚煤层储量大国, 也是厚煤层的开采大国。

厚煤层是我国实现高产高效开采的主要煤层，具有资源储量优势，由于其煤层厚度较大，可有多种采煤方法进行选择。目前，我国厚煤层开采工艺大体为三种, 即分层开采、大采高一次采全高、放顶煤开采【1】。分层开采在我国应用时间最长,技术较为成熟。随着煤炭开采技术的不断发展,近年来大采高开采和放顶煤开采技术也得到了快速发展和广泛应用。

2、国内外厚煤层开采现状

2.1 国内厚煤层开采现状

1974年，开滦矿务局唐山矿成功试验了厚煤层倾斜分层下行垮落金属网假顶综合机械化采煤法,。分层开采的综合机械化采煤工艺有了进一步的发展, 目前是我国厚及特厚煤层的主要采煤方法之一, 在大中型矿井得到普遍采用, 并积累了丰富的经验【2】。

大采高的定义是利用机械破煤一次采全高采煤法,一次开采全高达3.5一7.0 m的长壁采煤法。到目前为止, 大采高一次采全高采煤法已在我国多个矿区得到应用,并取得了高产高效的效果.2007年,郑州煤矿机械集团股份有限公司研制成功了最大支撑高度为6.3m的液压支架,用于神东矿区采高为6m厚的煤层开采。2011年，我国成功研制出最大支撑高度为7.2m、支护阻力达18180kN 的大采高支架,用于陕煤红柳林煤矿大采高工作面。该支架的成功应用,标志着我国在大采高开采技术和设备研制方面处于国际领先水平。目前超大采高的

ZY18800/36/80D支架已由平顶山煤矿机械公司研制成功,最大支撑高度达8.O m【3】。

图1 ZY18800/36/80D型支架

在我国，综采放顶煤开采技术起源于1982年。近年来，综放开采技术在一些煤层厚度较大，储量大，地质构造简单的大型、特大型矿井和大量的矿井井型较小，矿井各环节设备能力较小，地质构造复杂（特别是一些难采煤层，如“三软”、“两硬”、“大倾角”、“高瓦斯”、“易燃”、“边角煤”等）的矿井有较大发展，并形成了各自的典型模式。随着综放开采技术的完善和发展，该技术已成为真正解决厚煤层开采难题和实现安全高产的有效技术途径【4】。近三十几年来，综采放顶煤开采以其高产高效的技术特征在我国得到了广泛推广。

2.2 国外厚煤层开采现状

国外有关厚煤层开采的文献较少。对于煤层开采的研究主要集中在开采方法和设备方面。其主要采煤方法有：高落式采煤法（因不能形成正常通风系统，安全没有可靠保障，各国都已弃用）、水力采煤法（俄国和新西兰等国有应用，经济指标较差，只在煤层条件不适合其他机械化开采时选用）、分层开采（可分为倾斜分层人工假顶下行开采、倾斜分层水砂充填上行开采和倾斜煤层水平分层水砂充填上行开采等方法。工序复杂、掘进率高、顶板管理困难等缺点, 成本较高, 并易引起自然发火, 很难实现高产高效）、放顶煤长壁采煤法（50 年代末由法国布朗基矿首先试用成功，由于设备搬家频繁, 占用设备多, 单产不高, 坑木消耗高达 400m3/ 万 t ,90 年代以来, 这项技术在国外似已日趋衰落）以及高壁采煤法（Hig hw all Mining System，由美国 JOY 公司研制成功，其实质是将连续采煤机、转载机、可伸缩胶带输送机等设备全套实现自动化）【5】

图2法国洛林矿区沃斯特矿急倾斜厚煤层上行水砂充填方式煤机械化采煤

3、我国厚煤层开采方法简述及存在问题【6】

3.1 分层开采

分层开采即平行于厚煤层面将厚煤层分为若干个2-3m左右的分层进行自上而下逐层开采，个别矿井也有自下而上开采。

图4 厚煤层分层开采

自上而下开采时，上一分层开采后，下一分层在上分层垮落的顶板下进行，为确保安全，上分层必须铺设人工假顶或形成再生顶板。目前多采用在分层间铺设金属网作为下一分层的“假顶”，下分层开采在在“假顶”保护下作业，称为下行式分层开采。有的矿区为对地面进行保护，在特易自然的特厚煤层条件下采用上行充填开采（水砂充填、风力充填等），称为上行分层开采。

分层开采的优点是技术相对成熟，设备投资少，一次采高小，瓦斯治理技术相对成熟，上露岩层及地表可实现缓慢下沉；缺点是巷道掘进率高、产量低、开采成本高、下分层巷道支护难度大、区段煤柱损失大、采空区反复扰动、易引起采空区自燃等。

3.2 大采高开采

我国从1978年开始，从德国引进了G320-20/37、G320-23/45等型号的大采高液压支架以及相应的采煤、运输设备，试采3.3-4.3m厚煤层取得成功，平均月产达到70819t，达到我国当时最高水平。同时，也开始研制和实验国产的大采高液压支架和采煤机，近年来，大采高开采技术在我国得到了巨大发展，尤其是大采高液压支架与采煤机的发展已经取得了举世瞩目的成就。

实践表明，绝大多数大采高工作面在一般情况下，其主要技术经济指标都要优于分层综采工作面，在适合条件下（煤层倾角较小、煤层硬度较大、煤层厚度在4-7m、煤层顶底板平滑、地质构造不发育等），也由于综放工作面，是一种又巨大发展潜力的采煤工艺。

大采高开采技术具有产量大、效率高、回收率高、工艺简单等优点，然而大采高开采工艺由于采高大, 造成支架稳定性差, 煤壁易片帮, 管理难度大, 同时工作面端头管理较困难。

3.3 放顶煤开采

综采放顶煤技术于20世纪60年代始于欧洲，主要用于边角煤和煤柱开采，我国于1982年引入此技术。

综采放顶煤开采是一种高产、高效的开采厚煤层的采煤方法，其实质是在厚煤层中，沿煤层（或分段）底部布置一个正常采高的长壁工作面，用常规的方法进行回采，利用矿山压力作用或辅以人工松动方法，使支架上方的顶煤破碎成散体后从支架后方（或上方）的放煤口放出，并经由工作面后部刮板输送机送工作面。

图4 厚煤层放顶煤开采

综采放顶煤开采工艺有生产系统简单，巷道掘进工作量小，出煤点多，工作面单产效率高，材料消耗少，生产成本低，对煤层厚度变化和地质条件适应性强等特点，其缺点是采出率低，粉尘大、煤层自燃发火、瓦斯积聚隐患较大。

4、我国厚煤层开采的发展方向