姜 波

（同煤集團云崗礦，山西 大同 037007）

我國擁有著豐富的煤炭資源，同時也是煤炭開采和消耗大國，厚煤層的開采技術(shù)水平反應(yīng)出我國煤炭開采的整體水平。長期以來我國一直采用分層開采或放頂煤開采技術(shù)，其中分層開采的開采工藝復(fù)雜、設(shè)備投入高、設(shè)備搬家率高、開采率低，可產(chǎn)生的經(jīng)濟效益差；采用放頂煤開采技術(shù)對煤層要求高、導(dǎo)致回采率降低，浪費資源。為了提升采煤效益，實現(xiàn)煤炭資源充分合理利用，我國自20 世紀七十年代引進大采高綜采技術(shù)，目前它已經(jīng)成為我國厚煤層開采技術(shù)的重要發(fā)展方向和發(fā)展趨勢。

1 大采高綜采的特征

通常只要割煤高度超過3.5 m 時（該高度相對于普通采高），即為大采高綜采，因此大采高綜采可定義為割煤高度大于3.5 m 的綜合機械化開采。它具有以下特征：

1）相較于分層綜采，大采高具有生產(chǎn)效率高、工序簡單、巷道掘進量和維護量校、成本低等優(yōu)勢特點；相較于綜放開采，它具有采出率高、含矸率低、煤塵小等優(yōu)點[1]。

2）工作面支護強度高、動載系數(shù)小，靜載是支架圍巖所受的力。

3）割煤高度大，即工作面開采高度大，對覆巖有較大破壞性。

4）工作面煤壁片幫嚴重、支架穩(wěn)定性差，支架圍巖系統(tǒng)的穩(wěn)定性難操控[2]。

2 國內(nèi)、外大采高綜采技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢

20 世紀60 年代大采高綜采技術(shù)率先在日本提出并發(fā)展。20 世紀70 年代德國研究的支架應(yīng)用于4 m 厚煤礦層開采中。繼而在德國、美國、法國等先進發(fā)達國家研究發(fā)展應(yīng)用，因此出現(xiàn)了一大批先進的開采設(shè)備技術(shù)，對煤層開采技術(shù)產(chǎn)生了巨大的影響。接著伴隨信息技術(shù)的的發(fā)展并應(yīng)用到，采礦領(lǐng)域。逐漸出現(xiàn)了自動化控制、機電一體化設(shè)計等適用不同煤層條件的高效綜采大型設(shè)備。如今由美國領(lǐng)先研制液壓支架高性能技術(shù)帶動著采煤綜采技術(shù)的發(fā)展趨勢。

我國自20 世紀70 年代引進大采高綜采技術(shù)，相關(guān)的大采高綜采技術(shù)的研就較晚。直到接近2000年時大采高綜采技術(shù)才取得較快發(fā)展，如圖1。到2011 年，神東煤炭集團對7 m 左右厚度的煤層進行了開采設(shè)備及成套開采工藝的研究，繼而投產(chǎn)，形成一整套全新的7 m 大采高綜采工作面開采技術(shù)，如表1[3]。

圖1 1994- 2008 年我國大采高綜采面最高年產(chǎn)紀錄

表1 神東煤炭集團7 m 大采高綜采工作面開采情況統(tǒng)計表

大采高綜采技術(shù)在未來會被大力發(fā)展，具有良好的應(yīng)用前景，會朝向賦存結(jié)構(gòu)復(fù)雜的礦區(qū)，開采高度也會遠不止目前的7m，但是伴隨開采高度的提升煤壁暴露的高度增大，必然會導(dǎo)致采場支架圍巖關(guān)系更加復(fù)雜，使得支架圍巖系統(tǒng)的穩(wěn)定性難操控[4]。

3 大采高綜采需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

3.1 大采高綜采上覆運動研究

目前對于采場上覆巖運動規(guī)律及其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定特征研并不深入，現(xiàn)存的煤礦礦壓控制理論并不能很好的額符合我國大采高綜采，仍需對大采高綜采上覆運動進行深入研究。另外還需對其產(chǎn)生的響規(guī)律值分析，避免采動支承壓力分布受到支架工作阻力的影響。

3.2 煤壁片幫控制問題

煤礦大采高綜采面支架圍巖關(guān)系錯綜復(fù)雜，發(fā)生的事故率也較高，煤壁片幫控制能有益于煤礦安全生產(chǎn)具。采動煤壁是塑性大變形巖體，會導(dǎo)致片幫，因此煤壁片幫控制問題也是煤礦大采高綜采急需解決的。

3.3 工作面端部圍巖穩(wěn)定性控制問題

大采高綜采技術(shù)能否有效發(fā)揮生產(chǎn)能力又取決于另一因素——大采高綜采技術(shù)有效發(fā)揮其生產(chǎn)能力，急需對端部圍巖穩(wěn)定性控制原理與技術(shù)進行探析，達到少留底煤，提高工作面采出率的目標。

3.4 大采高綜采設(shè)備穩(wěn)定性問題

大采高綜采設(shè)備穩(wěn)定性決定可煤礦的產(chǎn)量，對煤礦連續(xù)生產(chǎn)影響極大，存在一定安全隱患事故，并且維修時費時費力廢財。運輸機及支架的穩(wěn)定性是大采高綜采設(shè)備穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，綜采高度越大，支架與圍巖的關(guān)系越復(fù)雜，且越不受控制。

4 解決大采高綜采關(guān)鍵技術(shù)問題的對策及方案

1）充分深入研究采場覆巖運動規(guī)律，才可以采取新的方式方法解決煤壁片幫控制等問題。

2）設(shè)計工作面開采設(shè)備的初期就要充分考慮工作面系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證煤礦開采的持續(xù)高效。

3）充分探析煤壁穩(wěn)定性受工作阻力、初撐力等支架參數(shù)等的影響規(guī)律，總結(jié)煤壁片幫的理論判定方法。提升對支架的工作阻力和穩(wěn)定性設(shè)計能力。

5 結(jié)語

煤礦開采中大采高綜采技術(shù)已經(jīng)逐漸成為中流砥柱，發(fā)揮著重要作用，大采高綜采相對綜放開采與分層開采能取得更好的效益。然而大采高綜采過程存在的煤壁片幫控制、工作面端部圍巖穩(wěn)定性控制及綜采設(shè)備穩(wěn)定性等問題也急需解決，只有妥善處理解決這些難題，才能保證煤礦的安全、高效、高采出率。