低采高超长综采面安全管理浅析

低采高超长综采面安全管理浅析

王俊明

国家能源集团神东煤炭集团生产服务中心 内蒙古鄂尔多斯市  017209

摘 要：综合机械化是一种与井下作业相关的长壁综合机械化技术，适用于煤层稳定，顶板坚硬，无断层缓倾斜的中厚煤层，以及采用分层长壁采矿。将液压支架、刮板输送机、滚筒输送机布置在长壁综放开采面，运输巷布置平移机、伸缩皮带输送机等。综合机械化采煤面采取了超长的布局方式，也就是按照两个综放面的长短来安排面长，采煤机采用两个人，乘坐在相同的刮削器上，对上部和下部的煤壁进行截切。还可以将中间巷设置在极长综采工作面的中段作运输巷；在综采面上，上下两个工作面分别设置一台反向传送带，构成对拉式综合机械化。该技术可深入发掘长壁综放工作面的开采潜能，增加了产量与工作效率，实现了集中开采；在保证生产效率的前提下，可有效地减小煤巷的掘削速度，减小煤柱损耗，增加资源利用率；全面开采对地面沉陷有利，文章对低采高超方式进行了简要的论述。

关键词：综采工作面；综采技术应用

矿井灰尘是指在煤炭开采中产生的各种细小的固体微粒，作为煤炭行业的“五大灾难”之一，它严重影响着井下作业人员的身体健康，也严重影响着煤矿的生产安全。

1低采高超的优点

中国拥有大量的煤矿资源，其中43%的是中、低倾角的大厚度煤。目前，邢台煤矿，开滦煤矿，徐州煤矿，龙口煤矿，充州煤矿，阜新煤矿，双鸭山煤矿，义马煤矿，铜川煤矿，阳泉煤矿，煤矿井下瓦斯突出，矿井瓦斯突出，矿井瓦斯突出。国内外研究与生产实践均证明，实现煤炭产量的高效率与现代化，是世界各国煤炭产业发展的趋势，也是中国煤矿产业发展的必由之路，因此，对厚煤层的综合机械化开采提出了迫切需求[1]。针对30度以下的中、低倾角中的中、低层开采，目前，国际上普遍采用的开采方式为：顺坡向下开采（分为两种），一次采完全部高（大采高）、顶煤开采等。其中，低采高超放就是对厚度3.5-5.om厚的煤层进行一次整高的一体化机械化回采，低采高超合机械化开采是基于中厚煤层综合机械化开采，通过研究开发出与之相匹配的配套装备及工艺流程，从而逐渐发展起来的。在30度以下的厚煤层中，低采高超放工艺与综放工艺比较，其优势在于：（1）煤的利用率高；（2）矸石含量少；(3)回采工作面煤尘含量低，自然发火及瓦斯涌出的安全性高；(4)大采高在3-4米范围内，不适合大采高的大厚度煤层，其工作效率高，成本低。

低采高超合机械化采煤相对于分层采煤有以下几个方面的优势：

(l)极大地改善了工作面的生产率和效益；

(2)采用回采法，可使回采巷的开挖数量减半，且可省去铺放网伪顶的步骤；

(3)降低了综采工作面的搬迁数量，节约了搬迁成本，延长了开采周期。

与常规开采高度（3米以下）综合机械化开采相比，低采高超合机械化有以下优势：

(l)工作面生产能力大，有利于合理的集中开采；

(2)提高了回采效率和资源回收率，降低了巷道的掘进率，降低了维修费用；

(3)减少了工作面的移架次数，简化了开采工艺，简化了巷道的布局；

(4)节省了大量的物料（节省了人力铺伪顶板），降低了开采费用。

2 大采高超长开采工艺意义及现状

2.1 研究的意义

大采高、特高、特厚煤层开采工艺是未来煤炭资源集中开采的必然趋势。目前，我国对于超大工作面的研究多局限于中厚煤层，且地质状况良好，然而，随工作面切距的增加，其矿压显现特征、顶板控制、安全技术保障、工作面设备配套、工艺方法选择和参数优选等都与常规长壁工作面不同，已有的研究结果多针对中厚煤层，特别是对于超大采高工作面的设备配置、工艺方法选择和工艺参数的优选，而对于大采高、超长工作面的研究则较为匮乏[2]。当前，大采高工艺在国内已经走在了世界前列。但是，对于大采高条件下，开采过程中出现的矿压显现规律的研究还很少，针对我国超大采高条件下，特高工作面的矿压显现规律与调控方法等一系列科学问题尚未形成系统性认知，现有的相关理论与方法难以全面地用于大采高、特厚的综放工作面回采。

2.2 国内超长低采高超采发展现状

从上个世纪七十年代起，中国进入了机械化采矿时代，特别是进入21世纪后，机械化采矿得到了迅猛的发展，在中厚、3.5-6米的厚煤层中，采用逐级提升大采高，增加长壁是增产的重要手段。我国目前的矿井工作面一般为200-300米，但由于矿井生产工艺与装备的持续革新与发展，工作面的长度已由240米、300米、360米、400米直至450米，其在简单的地质条件、稳定的煤层赋存状态、小倾角、低瓦斯涌出量的条件下得到了广泛的运用，这对我国延长工作面的设计、布置、矿压显现与生产具有十分重要的借鉴意义，对提高资源回收率和回收率具有重要意义。

3高效综采的快速发展

近十几年来，煤矿井下采煤工艺以长壁式高效综合机械化为主要手段，获得了空前的发展。高效率综合机械化技术的发展表现为：一是综合机械化水平显著提升，开采面积持续扩张，形成了“一矿一面”的高产量、高效率、高强度的生产格局；二是进一步改进了先进的综合机械化开采设备与开采方法，拓展了中厚煤层开采、厚煤层一次整高开采以及薄煤层机械化开采的新技术与新方法

[3]。三是在研发高效率综合机械化设备方面有了新的突破，目前年产能力已达10吨，同时实现了全机械化，其工艺和经济性能均已进入了大型、先进的露天矿山。在以煤炭为主体的国家，以及目前对煤炭的需求量不断增加的情况下，高效率的机械化采煤也将是一种新的能源发展方式。一次采完高工作面的周期推进，主要是要看采煤机的截厚，以及回采工作面的周期推进，在全面机械化开采的前期，截深一般都选择6米的标准截深，在科技发展的过程中，工作面的设备容量不断增加，为采煤机的截割力和输送机的输送能力都得到了保障，同时也为大截面巷道的开挖与养护，为扩大截深的增大，奠定了坚实的技术支撑。近些年，许多高产、高效的矿山，都已经开始使用0.8米和1.om截深，这为煤矿的产能提升，奠定了坚实的基础。在煤矿开采过程中，切厚的选取应以煤层的地质状况为依据，综合分析了工作面上覆岩层的破碎程度、煤层的煤质（硬度、层理结构的发育程度）和瓦斯的赋存状态等。其次应从开采面的装备容量出发；随着截厚的增大，采煤机截齿、截割部受力、整体结构等都会受到影响，提高采煤机的截深度，既可以表现为截割动力的提高，也可以表现为拖速的提高。

在确定断面深度时，还要兼顾支撑、保护和输送带的承载能力。在综放开采过程中，除了要满足常规截割力的要求外，还应兼顾与放煤步高的配合。通过对综放开采场的实际检验，得出了较好的放煤步距约为1米。在开采深度0.6米时，采取双刃一出法，而在0.8米、1.0米时，采取一次一放法，确定合适的工作面间距是提高回采率和降低矸石含量的关键。放顶煤阶段应符合两个要求：一是放顶煤工作面长度方向上的平面投影，二是工作面切高的整数次方，三是综采面产量与综采面的截深、牵引速度和机械开出率密切相关。国内先进的综采设备在过去十多年中取得了长足的进步，其驱动转速可达6-8米/min，而综采面的开口率已从约50%提升至70%。

结束语

综上所述，低采高超合机械化采煤在矿井中日益占主导地位，其综合机械化程度远高于综放、分级采煤。但是，低采高超合机械化开采中面临的煤壁片帮控制、工作面末端围岩稳定控制以及综合机械化装备的稳定问题，是确保煤矿安全、高效和高采出率的关键。

参考文献

[1]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2023.

[2]冉星仕.综采工作面收尾回撤安全贯通技术研究[J].煤炭工程，2021（4）：57-59.

[3]李瑞璞.综采工作面支架回撤顶板支护探讨[J].煤矿开采，2023（3）：66-68.