胡 斐
中煤华昱元宝湾煤业有限公司 山西省朔州市 036900
摘要：中国的煤炭产量占世界总产量的1/3，中国近一半的产量是在厚煤层中开采的。因此，研究厚煤层综采技术具有重要意义。系统地分析了综采技术中分层开采、放顶煤和煤层开采足够高度的发展、现状和存在的问题。根据分析结果，对厚煤层综采技术的发展前景进行了探讨。重点介绍了阻碍厚煤层综采技术发展的关键问题。
关键词：厚煤层；综采技术
1.介绍
我国厚煤层的煤炭储量和产量分别占全国煤炭资源/产量的40%~60%。2008年煤炭产量27.16亿吨，占世界煤炭总产量的三分之一以上。这意味着我国厚煤层开采技术在世界煤炭开采领域处于领先地位。2006年，77.47%的国有重点煤炭企业采用了综采技术，煤炭开采100万吨死亡率为0.628[1]。由于地质条件、工艺条件和开采成本的限制，厚煤层开采主要采用分层开采、放顶煤开采和综采足高度开采三种开采方法。根据分析结果，对厚煤层综采技术的发展前景进行了探讨。重点阐述了阻碍厚煤层综采技术发展的关键问题。
2.分层采矿法，采用综采技术
分层综采技术自1974年在开滦唐山矿成功试验以来，已推广到开滦、兖州、邢台等77个矿区。该技术具有回采率高、覆岩下沉速度慢、开采安全条件好等优点。但其缺点是巷道掘进率高，巷道支护维护成本高，作业板产量低，生产管理复杂。由于分层采矿法存在这样的缺点，目前我国大部分缓倾角厚煤层煤矿采用综采技术放顶煤开采足够高度。分层采矿法仍适用于煤层超厚或特殊条件下，限制使用其他采矿方法的情况。
3.综采放顶煤技术的发展现状
3.1放顶煤开采技术的发展
综采放顶煤技术自2002年以来发展迅速。2002年兴隆庄煤矿在采用德国生产的ZFS6800/18/35盾构、SL300切割机及配套输送系统的条件下，长壁工作面生产能力达到640万吨/年。近三年来，采用综采放顶煤开采技术，长壁煤的年产量至少在800万吨左右。长壁工作面生产的10330000吨/年,49200吨/天,1068700吨每月最多分别Pingsuo Anjialing # 2煤矿的煤矿的开采设备ZFS8000/23/37盾牌和mgty400/930 - 3.3 d雇用的切割机工作小组。这些数据表明，该技术具有较高的生产率、较低的巷道掘进率、较低的生产成本和较高的灵活性。因此，该技术在我国厚煤层中得到了广泛的应用。目前，该技术已被引进澳大利亚、越南等国家。
3.2特殊条件下综放开采技术研究进展
综采放顶煤技术已成功应用于“三软”煤层、高煤层瓦斯、急倾斜煤层、“两硬”煤层、浅煤层和/或薄煤层。实践表明，取得了良好的效果。平朔集团安家岭2 #矿在浅埋、“两硬”煤层条件下，平均日产18300吨，最多日产24500吨。旗山3121矿长壁盘区采用放顶煤综采技术，平均月产65000吨，回采率94%。
综放顶煤光罩技术已广泛应用于生产能力小、连续盘区面积小、不规则盘区和煤层倾角大的部分工作面。开滦煤矿在急倾斜、高应力、破顶和/或压水等条件下，15个工作面总产量约300万吨。
3.3综采放顶煤开采安全的主要成果
系统地研究了综采放顶煤开采时的安全问题。特别是近年来，煤层气和煤层自燃控制技术取得了重大进展。例如，采用e型和y型通风方式代替传统的u型通风方式，提高了综采放顶煤时工作板的通风能力。研制了提高煤层透气性的液压开槽设备和技术。研制了延缓煤层自燃的三相泡沫灭火技术和胶体灭火技术。
4.目前发展的综采技术
2008年，补连塔矿山采用德国Eickhoff公司生产的SL-1000切割机和国产ZY10800/28/63D防护罩后，工作面板年产量达到1180万吨。万里一矿采用国产的ZY8600/24/50D护盾设备和MG750/1815-GWD切割机，年产量可达1015万吨。
实践表明，与分层采煤法相比，综采采伐足够高度具有高产、抽采比高、易控制厚煤层甲烷和自燃等优点。综采技术的切削足够高度已成为一种具有巨大发展潜力的采矿新方法，正在发展采矿研究的新领域。
目前，影响综采工艺采动足够高度的技术问题主要有以下几个方面。
(1)综采足够高度下煤肋落的控制是一个具有挑战性的问题。采用该技术后，煤肋掉落严重，严重影响了开采安全。统计数据表明，采用该技术发生落岩事故的次数是传统综采工作面的几倍。
(2)综采采足高度的设备稳定性控制也是主要问题。设备重心高、稳定性差，尤其在煤层倾角大、顶板、底板破碎的软煤层条件下，上述缺点更为严重。因此，如何在这种地质条件下稳定矿山设备是关键问题。
5.论述了厚煤层综采技术的发展前景
我国厚煤层综采技术虽然取得了长足的进步，但与先进的煤炭开采国家相比，仍存在资源回收系数低、工作效率低、开采设备制造业滞后等不足。因此，我国应从以下几个方面对厚煤层综采技术进行进一步研究。
5.1综采放顶煤技术下提高采煤系数的研究
(1)厚煤层两段间煤柱损失是煤层总损失的重要组成部分。因此，在采用综采放顶煤技术时，为了减少断面煤柱损失，提高资源回采系数，有必要对沿空巷道掘进与留巷进行进一步研究。
(2)改进采煤技术，进一步研究合理的放顶煤比、放顶煤间隔、放顶煤回采过程、放顶煤自动识别及相应的控制技术，以及如何减少长壁工作面头尾损失。
5.2采动足高综采技术开采设备稳定性及岩层控制技术
采煤设备的匹配和岩层的控制是综采技术截割足够高度的关键问题。为了解决这些问题，需要进行以下进一步的研究。
(1)研究上覆地层的断裂的特点和结构稳定性力学,包括屋顶的特点在条件不同的采矿方法(沿走向矿业、艰苦的矿业和下坡矿业)和屋顶破裂的力学条件不同的切割高度,“三个区”分布范围和分布,支承压力的法则与采矿、上覆地层的结构稳定性原理和控制技术。
(2)工作面支护与围岩耦合关系研究，包括工作面顶板剥落机理及其控制、支护稳定性原理及其控制、支护围岩耦合机理等。
5.3全自动综采技术研究
2007年3月，兖矿集团东滩矿第一个具有自主知识产权、年生产600万吨的自动化综采工作面顺利投产。潞安集团王庄矿在工业试验期间，6203厚煤层试验自动工作面每月最多可获得63.3万吨。由于受复杂地质条件和各种未知因素的影响，自动化综采技术相对落后。为了改变这一现状，需要解决以下几个关键技术。
(1)裁断机自动定位，裁断滚筒高度自动调整。这类研究包括:切割机的动态模型、运动目标的精确定位及相应速度的计算、切割机轨迹的误差补偿模型及其在各种条件下的适应性、导矿图匹配(MM)算法的建立。进一步研究联合调高技术方法，包括智能煤岩探测及其控制系统、雷达探测技术等。
(2)煤岩界面自动识别系统及相应的自动放顶煤技术。有必要研制一种能以一定分辨率识别煤岩的传感器。
(3)长壁工作面生产信息自动采集系统。包括矿山压力、设备运行状况等的自动采集、分析与反馈。
(4)地下与地面之间的全双工通信技术，包括信息传输技术、多传感器耦合技术、数据库技术、相关软件开发等。
参考文献
[1]孟宪锐, 王鸿鹏, 刘朝晖,等. 我国厚煤层开采方法的选择原则与发展现状[J]. 煤炭科学技术, 2009, 037(001):39-44.
[2]王家臣, 仲淑妲. 我国厚煤层开采技术现状及需要解决的关键问题[J]. 中国科技论文, 2008, 3(011):829-834.
[3]石平五, 高召宁. 急斜特厚煤层开采围岩与覆盖层破坏规律[J]. 煤炭学报, 2003, 028(001):13-16.