矿井综合机械化采煤技术研究

武暮睿

摘 要： 矿井综合机械化采煤在厚煤层和特厚煤层中采用了大采高综采技术和大采高综放开采技术，提高了工作面的单产效率，保障了矿井建设以及安全生产。本文针对我国煤矿综合机械化采煤技术及其发展过程以及采煤设备进行了阐述，对目前煤矿生产中经常采用的综合机械化化采煤方法进行了研究。

关键词：矿井 综合机械化 采煤技术 采煤方法

随着科学技术的不断发展，煤矿生产技术不断提高，综合机械化采煤技术挑起了煤矿生产的大梁，它是矿井采煤的主要方式。

1 综合机械化采煤概述

1.1综合机械化采煤技术的发展

我国的煤炭综合机械化采煤是从上世纪70年代开始在山西大同矿务局同家粱矿第一次从德国引进综采设备进行开采的，它开启了我国综合机械化开采技术及装备发展的先河。80年代，国内首次引入综放技术，并于1984年在沈阳蒲河矿务局60m长的工作面进行了试验。之后，我国逐步自主研发了一系列成套的煤炭综合机械化开采工作面装备，实现了普通综采设备的国产化。30多年来，我国煤炭工业逐渐步入“安全、高效、洁净”的健康发展快车道。无论是煤矿开采技术，还是开采装备水平均得到显著提升。尤其是近10年来，随着我国综合机械化技术及装备的快速发展，国内出现了一大批年产千万吨的安全高效矿井，极大地改善了我国煤矿综合机械化开采面貌。近年来，我国煤矿综合机械化开采技术与装备水平显著提高，自主研发并成功采用了3.5～7.0m厚煤层大采高综采技术，20m特厚煤层大采高综放开采技术，工作面开采技术参数指标有了大幅度的提高。同时，我国煤机装备制造业取得长足发展，开采设备能力及设备可靠性得以提高。在电牵引采煤机，系列化液压支架、大型刮板输送机及大运量、大运距胶带输送机等关键设备的开发上均取得了突破。

1.2综合机械化采煤及其設备

综合机械化采煤是指采煤工作面全部生产过程，包括破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理及回采巷道运输、掘进等全部机械化。

综合机械化采煤主要的设备有采煤机、可弯曲刮板输送机、自移式液压支架。在采煤工作面，采煤机主要包含刨煤机和滚筒式采煤机两种落煤机械。在我国比较常见的是能够调高的双滚筒采煤机。可弯曲刮板输送机，它既是运煤机械，同时也是移动液压支架的支点和采煤机运行的导轨。自移式液压支架主要包含支柱、底座、顶梁、千斤顶、液压阀及挡矸装置等。

综合机械化采煤设备安装要求所有采煤设备必须遵循特定的顺序、空间进行布局，才能发挥其技术的优势。

2 综合机械化采煤方法的特点

随着综采设备性能的提升，当前综采方法在采煤范围及工作面长度方面发生了很大的变化，现主要有长壁综采方法和短壁综采方法以及液压支架放顶煤采煤方法。

2.1长壁综合机械化采煤方法的特点

长壁综合机械化采煤的特点就是根据设备能力，不断增加推进的长度和工作面的长度。通常综采工作面长度的增加，主要通过增加每刀切割的煤量来实现，也可以降低工作面斜切及端头作业时所耗费的时间，来有效地增加煤的产量。工作面的长度一般通过工作面最多的日产量或最低的成本来确定，通过增加工作面长度可减少工作面搬家的次数。工作面的长度是由回采巷道的掘进、支护、输送机铺设长度以及采场的地质条件决定的。为了提高每刀煤的产量，要增加采煤机截深、减慢采煤机切割牵引速度、减少端头作业辅助工序，以保证割煤速度与支护速度相匹配，从而从根本上提高效率和产量。

2.2短壁综合机械化采煤方法的特点

短壁综合机械化采煤的特点是与长壁综采体系在顶板支护、巷道布置、运输、通风等方面相类似。工作面长度在30～80m之间，双滚筒采煤机进刀采用单向割煤、中部斜切进刀，单滚筒采煤机采用自开切口往返切割一刀的方式进刀，单机头刮板输送机需直角拐弯、侧卸、端卸布置。其最显著的特点是采煤工作面中的机械设备轻巧，设备的搬家与安装速度较快。

2.3液压支架放顶煤采煤方法的特点

矿井在开采时，若煤层的厚度比较大，通常煤层厚度在6m至12m之间，最厚煤层可以达到20m。在开采推进过程中，要求开采距离不能过大，当开采一定距离后，需将支架上方的顶煤放落，由输送机送出，这种方法称之为放顶煤采煤。象山西大同煤矿集团塔山煤矿采用的就是这种采煤方法。该采煤方法的特点就是沿着煤层底板工作面开采，利用矿山压力以及人工方法将工作面上方的顶煤压破，在采煤面向前推进的同时，工作面后方，顶煤自动垮落到输送机上，运送出工作面。

在采煤工作面内，采煤机首先要进行割煤和移煤，输送机要自动向前推移，当推进到一定的时间后停止割煤；这时需打开支架顶部的放煤窗口，进行放顶煤作业。要连续放顶煤直到出现矸石，这样反复操作直到将顶煤全部放完，这个过程被称为一次放煤。放煤完成以后，工作面继续向前推移进行开采。

（1）放顶煤液压支架的特点。放顶煤时，液压支架除与一般支架的功能相同外，还必须具备放顶煤的功能。因此，要求支架后部的空间要大，以方便后位铺设输送机和实施放顶煤作业。在支架方面，我国自行研制的双输送机开天窗四连杆铰接液压支架，与支撑掩护式液压支架不同的是在掩护梁部位增加了放煤结构，其构成主要包含开关装置、控制系统、二次破碎设备及输送机等。

（2）放顶煤方式。选择放顶煤开采方式是根据煤层与围岩的存在方式决定的。目前，煤矿最常用的是一次采全高的放顶煤采煤方式。它是沿着煤层底板布置放顶煤工作面，当开采面推进到一段距离后，开始进行放顶煤作业。一般适用于厚度为6m至12m的煤层。其主要的优势在于生产能力大、单产高、操作方法简单、准备工作少、开采成本低、适应煤层厚度变化的能力比较强。

3 结束语

随着煤矿开采逐渐走向机械化、规模化和集约化，采用综合机械化开采技术进行煤矿开采，提高了开采的效率和生产能力。综合机械化开采推动了现代采煤朝着高产高效的方向发展，为煤炭企业获得了良好的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1] 宁宇，我国煤矿综合机械化开采技术现状与思考，煤矿开采，2013（2）

[2] 贾金虎，煤矿综合机械化采煤工艺研究，山东煤炭科技，2014（2）

[3] 丁广涛，综合机械化采煤技术的发展，大科技，2015（7）