探析厚煤層開采中煤礦綜采技術(shù)和裝備的應(yīng)用

王乃足

摘 要：開采厚煤層的主要方法包括：放頂煤機(jī)械化綜合采煤法、分層機(jī)械化的綜合采煤法和一次采全高厚煤層機(jī)械化綜合采煤法。目前在我國的厚煤層開采中，采用較多的是一次采全高機(jī)械化綜合采煤法。本文對厚煤層開采中煤礦綜采技術(shù)和裝備的應(yīng)用進(jìn)行了具體分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦綜采技術(shù)；綜采設(shè)備；厚煤層開采

中圖分類號：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

目前我國在厚煤層的開采中，仍然出現(xiàn)會遇到一些安全問題和技術(shù)、設(shè)備問題，特別是地質(zhì)條件復(fù)雜的厚煤層，斷層多且壓力大，開采安全程度和回采率均較低，制約了煤礦開采技術(shù)的使用和推廣。下面對煤礦綜采技術(shù)和裝備在厚煤層開采中的應(yīng)用進(jìn)行分析和探究，以期提高厚煤層的開采的工作效率，為煤礦的安全生產(chǎn)提供保障。

一、厚煤層開采中煤礦綜采技術(shù)的應(yīng)用

1 頂煤弱化技術(shù)

放頂煤技術(shù)是厚煤層和特厚煤層開采中的一種常用技術(shù)，能夠完成一次性全厚開采，提高了煤炭的二次開采回采率，降低了材料的消耗，從而解決了煤炭自燃的問題，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)和高效的目的。但是目前我國的放頂煤開采技術(shù)還有存在許多亟待解決的問題，例如如何提高放頂煤冒放性，對這個問題的研究還需要一個長期的過程。

進(jìn)行厚煤層開采，利用堅硬頂煤弱化技術(shù)的主要思路是：根據(jù)頂煤破壞過程所具備的特點(diǎn)和弱化規(guī)律，在承受壓力作用前，運(yùn)用爆破技術(shù)預(yù)先弱化頂煤的完整性，改變頂煤的力學(xué)特性和整體機(jī)構(gòu)，破壞頂煤對外力的抵抗作用，降低頂煤整體強(qiáng)度，利用支架自身的反復(fù)支撐作用和破煤效果，使頂煤弱化作用、支架支撐作用和支承壓力作用能夠相互協(xié)調(diào)，對頂煤的垮冒特征和破碎程度進(jìn)行控制，從而降低了頂煤頂板壓力的傳遞活動效果。

在應(yīng)用頂煤弱化技術(shù)時，通常弱化措施對部分頂煤產(chǎn)生直接作用，預(yù)先弱化促使頂煤的垮冒特征和破碎程度能夠滿足頂煤放出的要求。厚煤層開采的頂煤預(yù)先弱化技術(shù)要注意充分發(fā)揮礦山自身的壓力。

2 放頂煤液壓支架技術(shù)

目前，我國還有很多地質(zhì)復(fù)雜不便于開采的厚煤層，對這類煤層的開采存在一些缺陷，包括開采過程中的安全隱患、機(jī)械化程度低、開采經(jīng)濟(jì)效益差等。為了解決難開采厚煤層中的遇到的問題，我國相關(guān)技術(shù)人員加強(qiáng)了對煤礦綜采技術(shù)的研究，研制出新型的輕放支架，在煤礦實(shí)際開采過程中取得了良好效果。放頂煤液壓技術(shù)的裝備主要通過分析支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、受力及運(yùn)動規(guī)律、運(yùn)動形態(tài)和巖石力學(xué)特性，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重點(diǎn)研究煤炭的受力變化、變形狀態(tài)，煤炭的破裂影響和支架的裝配、制造間隙，獲得更多開采資料，得出支架與綜采場圍巖的關(guān)系，這樣設(shè)計出的輕型支架不僅具有頂板支撐的作用，還能對頂煤和圍巖進(jìn)行有效控制。

這項技術(shù)的主要特點(diǎn)是：放頂煤液壓支架具有完整的內(nèi)伸縮梁、頂梁和長側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)，

全封閉的端面頂板，單鉸接機(jī)構(gòu)后部的相應(yīng)支架。在采煤時，過煤空間不會隨著頂梁工作狀態(tài)和采高的變動而改變，將支架后的掩護(hù)梁設(shè)計成折現(xiàn)彎曲形狀，不僅能夠減少對頂板和破碎頂煤之間煤巖分界面的影響，同時還能在頂煤放出時降低煤礦的含矸量，增強(qiáng)煤礦回收率，利用后柱支架的雙伸縮功能，有效改善了頂梁的工作狀態(tài)，確保與相鄰支架形成封閉的頂板。放頂煤液壓支架技術(shù)具有緊密的支架結(jié)構(gòu)，部件和總體的尺寸都比較小，裝備重量輕，制造成本少，便于運(yùn)輸和安裝，且能達(dá)到較高強(qiáng)度的支護(hù)作用。

3 減沉注漿技術(shù)

進(jìn)行地下煤層開采時，覆蓋在巖層上的煤層帶會逐漸形成自然的垮落冒落帶，另外的部分煤層會形成下沉離層帶。減沉注漿技術(shù)就是利用這一原理應(yīng)用于厚煤層開采。煤礦開采后，形成的地下空間影響巖體原始的平衡狀態(tài)，如果在巖層移動時及時填充地下空間，可以阻斷巖層的向上發(fā)展?fàn)顟B(tài)，減少地表下沉造成的危害。減沉灌漿技術(shù)能夠解決這個問題。其具體的技術(shù)機(jī)理如下：3.1支撐作用。對地面鉆孔向覆巖的離層空間內(nèi)利用高壓注入混合漿液，用水將填充物輸送到離層帶，便于脫水時沉淀填充物，增加體積及其密實(shí)度，發(fā)揮支撐覆巖層的作用，避免發(fā)生下沉彎曲的情況，對最大離層位置的繼續(xù)向上發(fā)展實(shí)施有效控制。3.2壓實(shí)作用。高壓漿液被注入離層帶后會對四周巖體產(chǎn)生作用，并擠壓下部的巖體，壓實(shí)了巖層在向上移動時產(chǎn)生的空隙和裂隙。同時，在注漿層的位置還會逐漸形成更大的注漿空間，便于充分填充巖層，減少二次沉降，有效發(fā)揮沉降功能。3.3控制和減小對地表的破壞程度。進(jìn)行厚煤層開采時，利用減沉注漿技術(shù)可以減少煤礦開采引起的地表降沉和變形等，同時減緩地面的降沉速度，減慢地表下沉速度，降低在厚煤層開采時產(chǎn)生的不必要損失。通過對我國一些地區(qū)煤礦減沉注漿技術(shù)應(yīng)用的效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)使用該技術(shù)的煤礦周圍地表下沉率僅為36～65%。

每個地區(qū)煤層覆巖結(jié)構(gòu)的特征不同，巖層的硬度和厚度也不相同，同時每個工作面的地質(zhì)采礦條件也不盡相同，因此利用減沉注漿技術(shù)開采煤礦時，要對煤層進(jìn)行綜合分析，選擇合理的注漿參數(shù)，發(fā)揮該項技術(shù)的最佳效果。

二、厚煤層開采中煤礦綜采設(shè)備的應(yīng)用

煤礦綜采設(shè)備的關(guān)鍵是采煤機(jī)，它決定了煤礦的生產(chǎn)能力，能夠提高長臂開采面的工作效率，遠(yuǎn)程遙控操控采煤機(jī)，可以達(dá)到采高2.5～5.3m的需要。使用時要在采煤機(jī)上方45°設(shè)置擋煤板。

為了達(dá)到采煤機(jī)截割所要求的深度，需要增長支架頂梁的長度，對工作面頂板實(shí)施維護(hù)防止冒頂。對液壓支架設(shè)置護(hù)幫裝備，護(hù)幫高度不低于0.8m；如果需要設(shè)置二級護(hù)幫，最高護(hù)幫高度可達(dá)到2.2m。對液壓支架進(jìn)行遙控操作，在支架的后部設(shè)置抬高行人通道，使支架滿足2.5～5.3m的高度變化。

結(jié)語

綜上所述，煤礦綜采技術(shù)和裝備能夠保證煤礦開采工作的安全性，提高煤礦出采率，需要加強(qiáng)對新技術(shù)和設(shè)備的研究，滿足煤礦行業(yè)發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]李建民，耿清友，周志坡，等.我國煤礦綜采技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展[J].煤炭科學(xué)技術(shù).2012，40（10）：55-60.

[2]董天珍.厚煤層開采中綜采技術(shù)與裝備的應(yīng)用[J].能源與節(jié)能.2013，15（09）：127-128.

[3]王秋紅.芻議煤礦綜采的技術(shù)與裝備及在厚煤層開采中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2012，10（18）：98-98.endprint