浅析煤矿综采工艺

[摘 要]经济社会的快速发展，带动了煤矿开采技术的飞跃进步，也对煤矿综采工艺提出了更高的要求。现代化煤矿的核心是高效的生产效率、先进的生产设备以及领先的生产工艺，这些都能够在根本上提高煤矿生产的能力，同时能够降低生产成本，节约人力物力，更好为经济社会发展提供更好的后备支持，保障经济社会按照预定的设计良好的发展。提高煤矿综采工艺主要是在发展各种煤层条件下的采煤设备，提高煤矿开采的工艺和装备现代化水平，同时能够扩大机械设备的应用范围和生产能力，从根本上提升煤矿综采工艺水平，最终实现煤矿现代化生产的目标。

[关键词]煤矿；综采；工艺；技术特点

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0087-01

一、煤层的开采条件

开采煤层条件优越是实现工作面高产高效的前提。高产高效工作面一般应具备以下条件：一是煤层赋存稳定，开采煤层的平均厚度不小雨2.0m，最好是开采单一煤层。二是地质构造比较简单，煤层倾角一般在8°以下，不超过12°。三是开采煤层顶板中等稳定以上，为低瓦斯矿井或煤层。

二、煤矿综采工艺

（一）长壁综合机械化开采

近年来，随着采煤机械化程度的不断提高，我国长壁工作面采煤工艺方式已打破了过去以普采为主的状况，逐步过渡到以综采为龙头、高档普采为主体、普采和炮采为辅的综合性采煤工艺方式，其机械化程度有了长足地发展。

一般来说，加大综采工作面的长度，增加采煤机割一刀的煤量，相应地可减少工作面斜切进刀及端头作业等工序对生产的影响时间，因此能获得较高的产量。确定综采工作面的合理长度，一般以工作面日产量最高或吨煤成本最低为准则，制约工作面长度的主要因素是工作面地质条件和刮板输送机的铺设长度。增加工作面的推进长度是减少工作面搬家次数最有效的方法。制约工作面走向长度增加的主要因素是回采巷道的掘进和支护、可伸缩带式输送机的铺设长度以及采场的地质构造。

增加采煤机截深可有效地提高每刀的产量，减少端头作业等辅助工序的影响时间和采煤机割时的牵引速度，使支护速度与割煤速度易于相匹配，便于组织管理，从而提高工作面的产量和效率。

采用大能力的新型综采装备来实现长壁综采工作面高产高效，也是今后采煤机械化的发展方向，其装备的主要特点是：（1）设备能力大。大功率（>800kW）电牵引采煤机的小时生产能力在10001200t以上，运输机、转载机、破碎机的小时生产能力在5002000t以上。（2）自动化程度高，实现了机电一体化。为了适应采煤机快速割煤的要求，采煤机具备自动调高等功能；液压支架采用电液控制，能实现采煤机、刮板输送机和液压支架的自动控制。（3）设备性能好、可靠性高。（4）工作面采用2300V以上的供电电压。（5）实现回采巷道的快速掘进和支护，能满足工作面快速推进的要求。

（二）煤矿综合机械化采煤工艺

采煤工作面已经全部实现机械化作业，其生产过程大致如下：首先采煤机完成煤矿的开采和装载，然后由输送机进行煤炭的运输。就目前的煤矿开采来看，大部分的综合机械化开采具有生产规模大、生产连续性强、产量高、效率高等特点。因此，在进行开采设备的设计时，需要根据矿井的具体情况进行煤矿机械化开采工作面优化设计考虑，对煤矿的储量进行合理的估计和预算，完成这些工作需要很高的的采煤工艺要求。

随着综采设备性能和装机功率的不断提高，传统的综合机械化采煤工艺，除了使用范围有所扩大外，其工作面长度也有两种变化趋势。一是在现有的长壁综采模式下，根据工作面设备的能力，不断加大工作面长度和推进长度。二是采用“短工作面”开采的短壁综合机械化采煤工艺。

三、短壁综合机械化开采工艺

短壁机械化开采技术是指适用于形状不规则煤层机械化开采的工艺，其中开采工作面主要特点有：（1）煤矿开采工作面短，并且大部分采取的是后退式开采方式；（2）双滚筒采煤机开采工作面普遍采用中部斜切进刀、单向割煤方式，并且随着开采煤层需要适当的加大采煤机截深以适应开采；（3）在煤矿工作面的机械设备普遍出现轻型化的倾向，这些设备的开采前后便于进行整理和运输，对于提高煤矿开采的效率也有着重要的影响。

短壁综合机械化采煤工艺的应用主要基于两个条件：回采巷道实现机械化快速掘进和实现了综采工作面上、下端头的快速作业。这种采煤工艺使用于开采缓倾斜中厚及厚煤层的中小型矿井，以及大型矿井中回采块段小、不适宜布置长壁综采工作面开采的煤层。

四、长壁综合机械化开采工艺

一般来说，加大综采工作面的长度，增加采煤机割一刀的煤量，相应地可减少工作面斜切进刀及端头作业等工序对生产的影响时间，因此能获得较高的产量。确定综采工作面的合理长度，一般以工作面日产量最高或吨煤成本最低为准则，制约工作面长度的主要因素是工作面地质条件和刮板输送机的铺设长度。增加工作面的推进长度是减少工作面搬家次数最有效的方法。制约工作面走向长度增加的主要因素是回采巷道的掘进和支护、可伸缩带式输送机的铺设长度以及采场的地质构造。增加采煤机截深可有效地提高每刀的产量，减少端头作业等辅助工序的影响时间和采煤机割时的牵引速度，使支护速度与割煤速度易于相匹配，便于组织管理，从而提高工作面的产量和效率。

与短壁综合机械化开采相比，长壁综合机械化开采主要有以下特点：（1）需要加大煤层开采过程中开采面的长度，同时相应的增加单刀切割煤炭的开采量，以降低开采工作面各种复杂工序对于煤炭生产效率的影响，从而提高煤炭的产量，提高煤炭生产效率；（2）根据煤炭的日生产能力合理的确定生产工作面的长度，总的来看，生产工作面的地质环境因素以及输送机长度决定生产工作面的长度。合理的控制生产工作面的长度能够减少工作面转移次数，提高煤炭生产的效率，增加煤炭的产量。

五、综采工艺的技术途径和装备特点

实现矿井高产高效集中化生产是煤炭井下开采的发展方向。而实现矿井高产高效的前提是提高综采工作面的单产，实现工作面高产高效，达到一矿一面或一矿二面的高度集中化生产。实现综采工作面高产高效应以提高综采工作面的开采强度和采煤机的有效开机率为目标，其技术途径有：提高综采工作面配套设备的小时生产能力、增加工作面的出煤点、提高综采设备及矿井生产系统的可靠性，减少工作面辅助工序的影响时间。实现综采工作面的高产高效主要有单一长壁综采工作面的高产高效和实现综采放顶煤工作面的高产高效。

采用大能力的新型综采装备来实现长壁综采工作面高产高效，也是今后采煤机械化的发展方向，其装备的主要特点是：（1）设备能力大。大功率电牵引采煤机的小时生产能力在1000～1200t以上，运输机、转载机、破碎机的小时生产能力在500～2000t以上；（2）自动化程度高，实现了机电一体化。为了适应采煤机快速割煤的要求，采煤机具备自动调高等功能，液压支架采用电液控制，能实现采煤机、刮板输送机和液压支架的自动控制；（3）设备性能好、可靠性高；（4）工作面采用2300V以上的供电电压；（5）实现回采巷道的快速掘进和支护，能满足工作面快速推进的要求。

总之，快速、高效的煤矿工作面生产是煤炭企业谋求发展和效益的最大化的必然选择，可以从根本上增加煤炭生产企业的生产效率和煤炭开采量。而且综采工作面的先进采煤工艺的应用对于保证社会经济发展，加速现代化进程具有重大意义。随着综采设备性能和装机功率的不断提高，在传统的综合机械化采煤工艺的基础上，其使用范围（如对采高、煤层倾角及地址构造的适应性）有了很大的扩大。这些现代化的综采工艺的成功应用，给煤矿企业带来极大的经济效益，更是对煤矿行业的发展起着积极的推动作用。但是，就目前的国情和具体地质条件及煤层赋存条件看，并非采用越高水平的采煤工艺方式越好，因其选择要受到多因素的制约，因此，只有综合考虑各种因素，结合地质条件、设备供应、技术管理水平等选择，才能充分发挥其效能，获得良好的技术经济指标。