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[摘 要]大倾角煤层在我国分布广泛，地质特征复杂多样。开采该类煤层存在倾角大、工作面长度短、支护系统对工作空间密封保护不力、设备稳定性差、劳动强度大、工人保护不足等内在问题，阻碍了安全高效开采。近年来，我国在这类煤层开采方面取得了显著进展。本研究主要探究大倾角综合机械化采煤生产工艺，使得大倾角采煤优质化发展。
[关键词]大倾角；综合机械化；采煤生产工艺
中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0078-01
前言：大倾角煤矿综采技术得到了成功应用，工作面产量显著提高。分析综采技术应用中的主要技术难点，如围岩控制、采掘设备稳定性控制、防滑、防飞矸等。在此基础上，提出大倾角综合机械化煤层开采的发展方向。
1.大倾角综合机械化采煤发展现状
1.1大倾角薄煤层综采发展现状
大倾角薄煤层开采的煤炭厚度小于等于1.3m，约占中国煤炭总储量的20%。中国85%以上的煤矿都有薄煤层。用于开采薄煤层的安全和有效方法在历史上对煤炭工业提出了技术挑战。狭窄的空间、不合标准的工作条件、高劳动强度、高掘进率和复杂的现场管理阻碍了薄煤层开采技术的改进。这些限制导致缺乏机械化、工作效率标准低、安全风险高和经济效益差。输送机安装的电牵引滚筒采煤机成功实施，适用于厚度0.8～1.25m的煤层，标志着我国大倾角薄煤层技术突破了1.0m的限制，开创了我国薄煤层技术装备的国内新标杆。近年来一些大倾角煤矿薄煤层开采实践表明，对于小采高，科学设计、包装、综采设备也能取得令人满意的技术经济效益。为解决60°以上大倾角薄煤层面临的不可及性、设备周转和打滑等问题，中国煤炭技术工程集团开发了一种急倾角、薄煤层走向长壁方法，并设计了所有相关开采设备来支持该方法。成功开发出大倾角薄煤层输送装置，可自动开采0.7-1.5m急倾角薄煤层，最大倾角为70°。
1.2大倾角中厚煤层综采发展现状
大倾角中厚煤层厚度为1.3～3.5m的技术在国内外得到了广泛应用。当使用合适的设备时，最大生产率可超过5mt/年。大倾角中厚煤层开采了4-2号煤层，平均厚度为3.64m。该矿工作面长400.5m，是我国最长的工作面。采用70～80min/次、14次/天的回采率，达到506t/功率，年产量820万吨，是中厚煤层安全高效开采的典范，代表了国内中厚煤层的最佳能力。
1.3大倾角厚煤层综采发展现状
大倾角厚煤层综采在世界各国煤矿中应用较少。然而，这种开采方法在我国煤矿厚煤层中具有很好的适应性，已成功应用于高瓦斯、自燃厚煤层、松散不稳定厚煤层以及厚煤层的剩余开采。近30年的开采实践表明，大倾角厚煤层综采是一种安全、低耗、高产高效的采煤技术。它已成为厚煤层矿区建立高产高效矿井的重要技术手段，在我国煤炭工业中发挥着举足轻重的作用。综采大倾角厚层煤工作面平行剪切，总体配套模式涵盖开采剪切高度5m以上特厚煤层配套技术体系。液压支架与围岩耦合的三维动态优化设计方法，建立了一种新型大倾角厚煤层高度放顶煤液压支架框架式结构，包括两前连杆和两后连杆的稳定机构、连杆之间设置的走道、强摆尾梁和插板的放顶煤机构；14～20m大倾角厚煤层高度综采工作面实现剪切与放平衡生产，年产量10mt/年；新型过渡液压支架和工作面端头液压支架的研制，实现了过渡段放顶煤。制定大倾角高度综放开采技术标准体系，建立和更新相关技术标准和规范，确定相关试验方法，开发相关试验装置。到目前为止，完全装备国产设备的综放工作面年产量可达6～10mt，大倾角厚煤层综采技术在国内外类似条件煤层开采中具有广阔的应用前景。
2. 大倾角综合机械化采煤生产工艺
2.1大倾角煤层综采设备选型
大倾角煤层开采设备由液压支架、采煤机和输送机组成。液压支架作为机械化开采的主要设备，其一次性投资占整个长壁开采设备投资预算的70%以上，是实现大倾角工作面安全高效生产的关键。液压支架的顶板和底板必须与井下采煤环境相适应，并能为开采和输送设备提供动力源。经过几十年的研究和开发，我们在液压支架的设计和制造方面取得了很大的成就，开发出了多种能够适应各种地质条件和不同煤层厚度的液压支架。分析表明，煤层开采倾角大于60°煤层难度较大，倾斜柔性掩护支架技术成熟，而对于倾角在45°～60°之间的煤层，目前还没有成熟的开采方法，为了延长煤矿的使用寿命，保证安全高效，许多煤矿都需要在这一领域取得成绩。在大倾角煤矿应用的开采设备中，现有的输送机能够满足要求，大倾角煤层开采的第一个关键问题是工作面液压支架不能满足要求，第二个关键问题是发明满足安全防护要求的工作面端头支架。目前，随着开采标准的不断提高，可采储量中煤层倾角均大于40°，大部分在45°～60°之间。这些煤炭资源需要一套适合大倾角的开采设备选型。要克服上述问题，唯一的解决办法就是机械化采煤法。大倾角煤层机械化开采在世界上还没有重大突破，采煤机是关键设备，但世界上采煤机的最大应用角度只有45°左右。大倾角采煤工作面倾角大、顶板和底板条件恶劣，使设备的稳定性难以保证。因此，在大倾角煤层综采工作中设备选型是关键。
2.2大倾角煤层工作面安全防护
由于煤层倾角较大，在综采生产过程中，支架之间存在窜矸现象；在工作面侧滚；煤壁剥落，或割煤过程中的煤滚动等。矸煤在工作面安全防护方案中设置矸挡装置前架和架间。架前堵矸装置，在输送机机架的每一段中心槽内均设有一个采用矸堵板的千斤顶。机道与工作面分开，使采煤机割煤、煤壁件不会冲进工作面伤人。当观察和处理采煤机、输送机、脚手架移动时，要有一块或几块相应的矸堵板，然后使其升起。机架间矸石堵塞装置，在液压支架顶梁的断面布置中设置一个可上下升降的上部，并可控制矸中门的开关。门关闭后，在滚下的煤矸石下，使下面的人员工作和行走不受伤害，当人员经过时，开门。门与液压支架一起上下移动，开关周围用千斤顶作为驱动力。工作面出口安全防护也是重要措施，当煤层倾角超过工作面坡度时，开采的煤加速滚降，到达工作面底部时达到最快速度，冲击最大，难以保证出口下的交通和工作人员维护支柱、支柱抽屉、转载机尾部等的安全。经过反复研究，在采用三横式端头支护的基础上，在端头支护板上设置挡矸板，保证支撑柱与后连杆之间的人员安全。
2.3大倾角煤层措施有组织开展
为了保证项目研究工作的顺利实施，成立了现场试验研究小组，成员中有资深的工程技术人员和具有多年实践经验的管理人员。研究组设现场实施组、技术研究组、生产协调和安全组三个专业团队。各小组的主要职责如下，现场实施组严格按照制定的安全技术措施和操作规程所规定的安排工作，并及时将安全生产中出现的问题及时向调度室和技术研究组汇报。技术研究组，根据实际情况，制定合理的设备安装、回采工作面技术安全措施和操作规程。生产协调与安全组，设备及备件的准备、备用、维护；煤炭管理和水电供应；设备维护和修理；生产管理部门之间的联络工作。
3结语
大倾角综采工作面的不安全因素，包括片帮、冒顶、设备滑动等，严重影响了正常生产。结合工程实践，对煤壁理论模型和支护力进行分析，并提出相应的防护措施。为大倾角机械化煤矿安全高效开采提供了技术支持，为类似地质条件下的开采提供高效生产工艺。
参考文献
[1]徐贤毕.大倾角综合机械化采煤生产工艺及安全管理的实践[J].实用技术，2010，9（1）：12-12.
[2]宋高峰，任志成，孙德中.大傾角综合机械化采煤生产工艺及安全管理的实践[J].中国矿业，2013，11（1）：59-62.
[关键词]大倾角；综合机械化；采煤生产工艺
中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0078-01
前言：大倾角煤矿综采技术得到了成功应用，工作面产量显著提高。分析综采技术应用中的主要技术难点，如围岩控制、采掘设备稳定性控制、防滑、防飞矸等。在此基础上，提出大倾角综合机械化煤层开采的发展方向。
1.大倾角综合机械化采煤发展现状
1.1大倾角薄煤层综采发展现状
大倾角薄煤层开采的煤炭厚度小于等于1.3m，约占中国煤炭总储量的20%。中国85%以上的煤矿都有薄煤层。用于开采薄煤层的安全和有效方法在历史上对煤炭工业提出了技术挑战。狭窄的空间、不合标准的工作条件、高劳动强度、高掘进率和复杂的现场管理阻碍了薄煤层开采技术的改进。这些限制导致缺乏机械化、工作效率标准低、安全风险高和经济效益差。输送机安装的电牵引滚筒采煤机成功实施，适用于厚度0.8～1.25m的煤层，标志着我国大倾角薄煤层技术突破了1.0m的限制，开创了我国薄煤层技术装备的国内新标杆。近年来一些大倾角煤矿薄煤层开采实践表明，对于小采高，科学设计、包装、综采设备也能取得令人满意的技术经济效益。为解决60°以上大倾角薄煤层面临的不可及性、设备周转和打滑等问题，中国煤炭技术工程集团开发了一种急倾角、薄煤层走向长壁方法，并设计了所有相关开采设备来支持该方法。成功开发出大倾角薄煤层输送装置，可自动开采0.7-1.5m急倾角薄煤层，最大倾角为70°。
1.2大倾角中厚煤层综采发展现状
大倾角中厚煤层厚度为1.3～3.5m的技术在国内外得到了广泛应用。当使用合适的设备时，最大生产率可超过5mt/年。大倾角中厚煤层开采了4-2号煤层，平均厚度为3.64m。该矿工作面长400.5m，是我国最长的工作面。采用70～80min/次、14次/天的回采率，达到506t/功率，年产量820万吨，是中厚煤层安全高效开采的典范，代表了国内中厚煤层的最佳能力。
1.3大倾角厚煤层综采发展现状
大倾角厚煤层综采在世界各国煤矿中应用较少。然而，这种开采方法在我国煤矿厚煤层中具有很好的适应性，已成功应用于高瓦斯、自燃厚煤层、松散不稳定厚煤层以及厚煤层的剩余开采。近30年的开采实践表明，大倾角厚煤层综采是一种安全、低耗、高产高效的采煤技术。它已成为厚煤层矿区建立高产高效矿井的重要技术手段，在我国煤炭工业中发挥着举足轻重的作用。综采大倾角厚层煤工作面平行剪切，总体配套模式涵盖开采剪切高度5m以上特厚煤层配套技术体系。液压支架与围岩耦合的三维动态优化设计方法，建立了一种新型大倾角厚煤层高度放顶煤液压支架框架式结构，包括两前连杆和两后连杆的稳定机构、连杆之间设置的走道、强摆尾梁和插板的放顶煤机构；14～20m大倾角厚煤层高度综采工作面实现剪切与放平衡生产，年产量10mt/年；新型过渡液压支架和工作面端头液压支架的研制，实现了过渡段放顶煤。制定大倾角高度综放开采技术标准体系，建立和更新相关技术标准和规范，确定相关试验方法，开发相关试验装置。到目前为止，完全装备国产设备的综放工作面年产量可达6～10mt，大倾角厚煤层综采技术在国内外类似条件煤层开采中具有广阔的应用前景。
2. 大倾角综合机械化采煤生产工艺
2.1大倾角煤层综采设备选型
大倾角煤层开采设备由液压支架、采煤机和输送机组成。液压支架作为机械化开采的主要设备，其一次性投资占整个长壁开采设备投资预算的70%以上，是实现大倾角工作面安全高效生产的关键。液压支架的顶板和底板必须与井下采煤环境相适应，并能为开采和输送设备提供动力源。经过几十年的研究和开发，我们在液压支架的设计和制造方面取得了很大的成就，开发出了多种能够适应各种地质条件和不同煤层厚度的液压支架。分析表明，煤层开采倾角大于60°煤层难度较大，倾斜柔性掩护支架技术成熟，而对于倾角在45°～60°之间的煤层，目前还没有成熟的开采方法，为了延长煤矿的使用寿命，保证安全高效，许多煤矿都需要在这一领域取得成绩。在大倾角煤矿应用的开采设备中，现有的输送机能够满足要求，大倾角煤层开采的第一个关键问题是工作面液压支架不能满足要求，第二个关键问题是发明满足安全防护要求的工作面端头支架。目前，随着开采标准的不断提高，可采储量中煤层倾角均大于40°，大部分在45°～60°之间。这些煤炭资源需要一套适合大倾角的开采设备选型。要克服上述问题，唯一的解决办法就是机械化采煤法。大倾角煤层机械化开采在世界上还没有重大突破，采煤机是关键设备，但世界上采煤机的最大应用角度只有45°左右。大倾角采煤工作面倾角大、顶板和底板条件恶劣，使设备的稳定性难以保证。因此，在大倾角煤层综采工作中设备选型是关键。
2.2大倾角煤层工作面安全防护
由于煤层倾角较大，在综采生产过程中，支架之间存在窜矸现象；在工作面侧滚；煤壁剥落，或割煤过程中的煤滚动等。矸煤在工作面安全防护方案中设置矸挡装置前架和架间。架前堵矸装置，在输送机机架的每一段中心槽内均设有一个采用矸堵板的千斤顶。机道与工作面分开，使采煤机割煤、煤壁件不会冲进工作面伤人。当观察和处理采煤机、输送机、脚手架移动时，要有一块或几块相应的矸堵板，然后使其升起。机架间矸石堵塞装置，在液压支架顶梁的断面布置中设置一个可上下升降的上部，并可控制矸中门的开关。门关闭后，在滚下的煤矸石下，使下面的人员工作和行走不受伤害，当人员经过时，开门。门与液压支架一起上下移动，开关周围用千斤顶作为驱动力。工作面出口安全防护也是重要措施，当煤层倾角超过工作面坡度时，开采的煤加速滚降，到达工作面底部时达到最快速度，冲击最大，难以保证出口下的交通和工作人员维护支柱、支柱抽屉、转载机尾部等的安全。经过反复研究，在采用三横式端头支护的基础上，在端头支护板上设置挡矸板，保证支撑柱与后连杆之间的人员安全。
2.3大倾角煤层措施有组织开展
为了保证项目研究工作的顺利实施，成立了现场试验研究小组，成员中有资深的工程技术人员和具有多年实践经验的管理人员。研究组设现场实施组、技术研究组、生产协调和安全组三个专业团队。各小组的主要职责如下，现场实施组严格按照制定的安全技术措施和操作规程所规定的安排工作，并及时将安全生产中出现的问题及时向调度室和技术研究组汇报。技术研究组，根据实际情况，制定合理的设备安装、回采工作面技术安全措施和操作规程。生产协调与安全组，设备及备件的准备、备用、维护；煤炭管理和水电供应；设备维护和修理；生产管理部门之间的联络工作。
3结语
大倾角综采工作面的不安全因素，包括片帮、冒顶、设备滑动等，严重影响了正常生产。结合工程实践，对煤壁理论模型和支护力进行分析，并提出相应的防护措施。为大倾角机械化煤矿安全高效开采提供了技术支持，为类似地质条件下的开采提供高效生产工艺。
参考文献
[1]徐贤毕.大倾角综合机械化采煤生产工艺及安全管理的实践[J].实用技术，2010，9（1）：12-12.
[2]宋高峰，任志成，孙德中.大傾角综合机械化采煤生产工艺及安全管理的实践[J].中国矿业，2013，11（1）：59-62.