综放开采技术发展现状与趋势

综放开采技术发展现状与趋势

摘要：综放开采技术以高效、高产和安全的综合优势，将在以后很长的时间内，作为我国厚煤层开采的主要技术措施。本文通过介绍综采放顶煤开采技术在20世纪80年代中期以来对我国煤炭工业的重大影响的概况；对综放开采技术能提高煤炭回采率的技术措施、新型综放支架以及配套设备、综放工作面的安全保障系统都进行了具体的阐述。

综放开采技术最早出现在国外，南斯拉夫、波兰、印度等国都使用过该技术，但效果不太理想。我国综放开采技术的发展始于80年代。到1998年，综放开采工作面总数达到82个，全国的64个百万吨综采队中，有22个是采用综放开采技术，使用条件由初期的缓倾斜煤层分别发展到倾斜和急倾斜煤层；由开采条件较好的工作面发展到条件比较差的“三软”、“两硬”、“不稳定”煤层。目前，我国综放开采技术使用的数量、范围、技术先进性以及取得的效果，均处于世界领先地位。

本文通过参阅大量国内外相关文献资料和规范规程，在借鉴和总结前人对综放开采技术研究的基础上，通过基础理论的分析和现场实际的测定等手段进行论述研究。

关键词：综放开采；急倾斜厚煤层；安全技术

1 绪论

1.1课题来源及研究意义

1.1.1课题来源

1 综放开采技术的发展与现状

综放开采技术最早出现在国外。1957年，前苏联研制成功KTY型掩护式放顶煤液压支架，并在库兹巴斯煤田的托姆乌辛斯克矿首先使用；1963年，法国研制出了“香蕉”支撑掩护式放顶煤液压支架，并于1964年在布朗齐矿使用且获得成功；80年代初，匈亚利研制出单输送机前开天窗式放顶煤液压支架。

此后，南斯拉夫、波兰、印度等国均使用过综放开采技术，但效果均不够理想，而且加上国际能源结构的变化等原因，80年代以后国外的综放开采技术慢慢开始萎缩，到90年代仅有极少数煤矿使用。

2.我国综放开采技术的发展与现状

1982年以前，我国的厚煤层开采基本上使用分层开采和整层开采法，从1982年开始对缓倾斜特厚煤层一次采全厚综采放顶煤采煤工艺和装备进行试验研究工作。

1984年6月，北京开采研究所和沈阳煤炭研究所共同设计的第一个综放开采工作面在沈阳矿务局蒲河矿进行了试验，放顶煤液压支架由北京开采研究所和沈阳煤炭研究所联合设计，由郑州煤机厂制造．该项目在1986年9月进行了鉴定。1986年3月，窑街矿务局二矿进行了急倾斜特厚煤层水平分段综放开采的工业性试验，项目由北京开采研究所承担，由窑街矿务局和郑州煤机厂协同合作，试验取得了圆满的成功，为急倾斜特厚煤层机械化开采开辟了新的途径，1986年7月对该项目进行了技术鉴定，1988年和1990年该项目分别获得煤炭工业部和国家科技进步二等奖。

综放开采技术经过十几年的发展，在开采工艺、工作面顶煤运动规律和矿山压力的观测、放顶煤液压支架、防尘、防火、防瓦斯等安全技术和提高工作面采出率等方面，分别进行了大量的试验研究，并且取得了一大批科研成果。

自1986年以后，放顶煤采煤方法在我国得到了迅猛的发展，分别先后在辽源矿务局、乌鲁木齐矿务局和平庄矿务局推广了急倾斜特厚煤层水平分段放顶煤采煤法；在平顶山，阳泉、潞安、晋城，郑州、兖州等矿务局推广了缓倾特厚煤层综放采煤法，均取得了良好的技术经济效果。

急倾斜综放开采工作面的月产量超过6万t，缓倾斜综放开采工作面的单产纪录则一破再破，1991年，阳泉一矿首先创下了综放开采工作面单产14万t/月的记录，使人们看到了综放开采工作面能实现高产高效的前景。此后，各矿区均不断的更新装备，朝高产高效的方向努力。自1991年以后，综放开采工作面最高单产和年产不断的被刷新，在1991年一年内，潞安漳村矿综放开采工作面月产突破15万t；晋城凤凰山煤矿综放开采单产最高达到18万t/月；潞安的五阳矿综放开采工作面单产达到2l万t，1993年潞安王庄矿达到31.1万t/月，年产达到253万t；1994年兖州兴隆庄矿综放开采年产达272万t；1995年又达300万t。1996年兖州东滩矿综采一队综放开采工作面年产量达到了350万t，1997年又创出年产410万t的水平，2000年又创出年产512万t的新记录。至此可看出，综放开采技术不仅只是不稳定厚煤层开采的最好方法，而且成为了我国实现高产高效矿井建设的有效途径。

3.我国综放开采技术取得的主要成就

从1982年科研立项伊始，煤炭科学研究总院一直致力于综放开采技术的开发和研究，北京开采研究所、抚顺分院、重庆分院等研究所在综放开采技术工艺、综放工作面设备配套、顶煤运动规律以及矿山压力的显现,放顶煤液压支架，综放开采工作面的防火、防尘、防瓦斯以及提高综放工作面采出率等方面都做了大量的研究工作，并取得了一大批的科研成果，推动了综放开采技术装备、采煤工艺的变革，并解决了综放开采技术中的许多难题，使得综放开采工作面的最高单产和年产不断的被刷新。主要体现在以下几个方面：

(1)技术理论研究

在顶煤运移规律、顶煤冒放性分类、顶煤破碎机理、顶煤冒放规律计算机仿真、放顶煤专家系统、放顶煤的适应性、综放采场瓦斯运移规律、综放开采覆岩破坏及地表移动规律等方面的研究成果,为综放开采技术的发展提供了科学依据。

(2)综放工作面矿压显现特征研究

分别通过不同的角度研究综放开采工作面的矿山压力显现特征，对顶煤结构特征、直接顶结构特征、基本顶的结构特征均做出了描述，通过这些研究,提出了放顶煤液压支架初撑力和工作阻力的计算公式,为放顶煤支架的设计提供了理论依据。

(3)采煤工艺试验研究

根据不同的煤层赋存条件，先后分别对缓倾斜煤层一次采全高放顶煤、急倾斜特厚煤层水平分段放顶煤、松软煤层放顶煤、坚硬顶板硬煤放顶煤、高瓦斯煤层放顶煤、较薄厚煤层放顶煤、小块段厚煤层放顶煤、高产高效电液控制放顶煤支架放顶煤等综采放顶煤工艺进行了试验研究，均取得了非常良好的技术经济效果。

(4)放顶煤液压支架与配套设备的研制

煤炭科学研究总院与其它研究单位和厂、矿合作,参照国外的经验先后研制了高、中、低位,正四连杆、反四连杆、单输送机、双输送机,大插板、小插板,手动液控、电液控,单摆杆等各种类型的放顶煤液压支架数十种。研究、试验手段不断更新,采用计算机辅助设计对支架结构参数进行优化,并采用计算机模拟试验仿真软件系统对支架的受力状况进行模拟分析,从而使北京开采研究所的液压支架设计、研究水平始终处于全国的领先地位。与此同时,综放工作面的配套设备,如采煤机、刮板输送机、转载机等向着高可靠性、大功率、机电一体化方向发展。采煤机从液压牵引到电牵引,刮板输送机从型钢焊接发展到整体铸造,放顶煤专用输送机的宽度已从630mm发展到1200mm。软启动技术已经在综放工作面应用。

(5)综放高产高效及自动化开采技术与装备的研究

九五期间煤炭科学研究总院开采所与兖矿集团公司进行了/高产高效综放开采成套装备与工艺研究,采用成套国产设备,实现了综放工作面年产426万t,最高月产20169t,直接工效288113t/工,工作面回采率达到85117%。近两年,北京开采研究所又参与了国家技术创新项目/600万t综放工作面设备配套与技术研究0的试验研究,并获得成功。300m长的综放工作面选用部分国外先进设备,首次将电液阀用在放顶煤支架上,是世界上第一个自动化程度最高、生产能力最大的综放工作面,工作面最高日产24000多吨,最高月产63117万t,年产能力突破600万t。该项目已于2002年7月份验收。