探索實現(xiàn)急傾斜和薄煤層安全高效開采

川煤集團(tuán)是由攀枝花、芙蓉、廣能、達(dá)竹、廣旺5個礦務(wù)局整合而成的國有獨(dú)資大型煤炭企業(yè)。集團(tuán)共有34對礦井，其中生產(chǎn)礦井24對，基建礦井10對。設(shè)計生產(chǎn)能力2 053萬t/a，核定能力1 653萬t/a。

川煤集團(tuán)資源賦存條件差，煤層特點(diǎn)是“一大一薄”?！按蟆敝该簩觾A角大，傾角大于35°的大傾角和急傾斜煤層資源量占45%；“薄”指煤層厚度薄，1.3 m以下的薄和極薄煤層占60%（其中，0.8 m以下的極薄煤層占30%）。礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層、陷落柱、褶曲多，節(jié)理、裂隙發(fā)育，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，頂、底板穩(wěn)定性差。水、火、瓦斯、煤塵、硫化氫等各種災(zāi)害嚴(yán)重，34對生產(chǎn)和基建礦井中，有高瓦斯礦井10對，煤與瓦斯突出礦井18對。

面對這樣的情況，川煤集團(tuán)依靠科技進(jìn)步，堅持自主創(chuàng)新，實現(xiàn)了急傾斜和薄煤層綜合機(jī)械化開采。

采煤機(jī)械化之路

川煤集團(tuán)成立11年來，克服了煤層賦存條件差、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、災(zāi)害嚴(yán)重等困難，采煤機(jī)械化得到快速發(fā)展。

川煤集團(tuán)的機(jī)械化之路，起源于煤炭市場走入低谷的20世紀(jì)90年代后期。當(dāng)時的華鎣山廣能集團(tuán)面臨和現(xiàn)在相似的情形，在困難面前，廣能集團(tuán)堅持了創(chuàng)新發(fā)展理念，與西安科技大學(xué)合作，攻克了大傾角綜采的世界難題，提高了生產(chǎn)效率、扭轉(zhuǎn)了安全被動局面，也使華鎣山廣能集團(tuán)擺脫了困境，為川煤集團(tuán)走向機(jī)械化道路打下了良好的基礎(chǔ)。

2005年川煤集團(tuán)成立之初，受裝備和技術(shù)限制，急傾斜煤層采用倒臺階、柔性掩護(hù)支架等采煤方法，薄煤層和極薄煤層采用炮采或人工采煤方法，導(dǎo)致機(jī)械化水平低（全集團(tuán)綜采率僅23.2%）、安全狀況差（百萬噸死亡率高達(dá)2.54人/百萬噸）、用人多、效率低、效益差。要實現(xiàn)急傾斜和薄煤層安全高效開采，機(jī)械化是唯一出路。在國內(nèi)外研究較少，沒有成熟的裝備和技術(shù)的情況下，川煤集團(tuán)決定以自主創(chuàng)新為主，開展技術(shù)攻關(guān)和推廣應(yīng)用。

構(gòu)建科學(xué)的技術(shù)創(chuàng)新體系

川煤集團(tuán)一是建立了完善的三級技術(shù)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)。分別是屬于國家級技術(shù)中心的川煤技術(shù)中心本部、包含5家省級技術(shù)中心的各子公司技術(shù)中心和各礦廠技術(shù)開發(fā)部門。

二是建立了完善的科技管理制度。在科技方面形成了全過程的激勵機(jī)制和創(chuàng)新考核機(jī)制，激發(fā)了廣大工程技術(shù)人員的創(chuàng)造性。

三是建立了完善的自主研發(fā)基地。在廣能嘉華機(jī)械公司建立了大傾角和急傾斜煤層、薄和極薄煤層“三機(jī)”裝備的自主研發(fā)基地，研制成套設(shè)備，探索機(jī)械化采煤工藝。

大力攻克機(jī)械化開采技術(shù)難題

一是實現(xiàn)急傾斜煤層綜采。川煤集團(tuán)從2006年起開始攻克急傾斜（大于45°）綜合機(jī)械化開采這一世界級的難題，當(dāng)時在全國乃至世界都沒有急傾斜煤層走向長壁綜合機(jī)械化開采的先例。借鑒大傾角綜合機(jī)械化開采經(jīng)驗，川煤集團(tuán)下屬的廣能嘉華機(jī)械公司研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的急傾斜綜采“三機(jī)”裝備，2008年率先在廣能公司綠水洞煤礦實施，在平均傾角50°、局部最大傾角56°的工作面開采獲得成功，之后又在李子埡煤礦獲得成功。

在此基礎(chǔ)上，2012年廣能公司李子埡南二井“三軟”急傾斜煤層試采成功，平均傾角達(dá)56°以上。同年，川煤集團(tuán)研發(fā)了廣旺公司代池壩礦和唐家河礦堅硬頂、底板情況下的急傾斜（大于48°）綜合機(jī)械化開采裝備及工藝，使該公司礦井綜合機(jī)械化開采實現(xiàn)了零的突破。目前，廣能綠水洞煤礦急傾斜綜采局部最大傾角已突破70°。

2014年，川煤集團(tuán)攻克了急傾斜厚煤層一次采全高綜合機(jī)械化開采的世界難題，在攀煤公司花山礦獲得成功。在傾角大于45°最大采高達(dá)5.5m的煤層實現(xiàn)綜采一次采全高，平均月產(chǎn)6.6萬t，最高月產(chǎn)8.7萬t。該套設(shè)備的液壓支架和端頭支架都是自主研發(fā)和制造。

二是實現(xiàn)薄和極薄煤層綜采。為解決李子埡煤礦下分層薄煤層（平均煤厚0.85 m）綜采技術(shù)難題，川煤集團(tuán)2006年在國內(nèi)進(jìn)行了課題公開招標(biāo)。因為課題難度太大，沒有單位能夠解決，導(dǎo)致招標(biāo)失敗。在國土資源部、省科技廳等上級部門支持下，川煤集團(tuán)自主研制了薄煤層騎鏟板懸臂式采煤機(jī)綜采成套裝備，實現(xiàn)0.8～1.3 m薄煤層雙滾筒采煤機(jī)綜合機(jī)械化高效開采。項目于2012年獲得成功，在平均煤厚0.85 m的李子埡煤礦下分層工作面，月產(chǎn)量達(dá)3萬t。解放了難利用的李子埡下分層約1 040萬t煤炭資源，延長礦井服務(wù)年限約9年。與有關(guān)單位合作，還解決了極薄煤層因空間狹小配套困難的世界性難題，研制成功爬底式電牽引采煤機(jī)，2011年在達(dá)竹公司斌郎礦實現(xiàn)了極薄煤層（0.8 m以下）綜合機(jī)械化開采。

形成多元化機(jī)械化技術(shù)方案

在發(fā)展機(jī)械化過程中，川煤集團(tuán)確定了根據(jù)地質(zhì)條件，實行“一礦一策、一面一策”的總體方針，堅持“大功率、高強(qiáng)度、低故障”的“三機(jī)”配套原則，在綜采裝備及“三機(jī)”配套方案選擇上多樣化，使綜采達(dá)到最佳效果，形成了川煤集團(tuán)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多元化綜采技術(shù)方案。

機(jī)械化成效顯著

川煤集團(tuán)采煤機(jī)械化的發(fā)展，取得了顯著的安全社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

川煤集團(tuán)助力科技治災(zāi)，安全保障度大幅提高。依靠薄和極薄煤層機(jī)械化開采技術(shù)，實施保護(hù)層開采，實現(xiàn)煤（巖）與瓦斯共采，助推瓦斯治理，提高了安全保障度。2005年至今，杜絕了重特大安全生產(chǎn)事故， 百萬噸死亡率大幅下降，2015年集團(tuán)百萬噸死亡率比2005年下降84.85%。

綜采率大幅提高。川煤集團(tuán)2005年機(jī)采率只有36.3%，綜采率僅23.2%；2015年機(jī)采率達(dá)84.7%，綜采率達(dá)80.3%。

工作面數(shù)量和用人大幅減少。川煤集團(tuán)2005年共有23對生產(chǎn)礦井，采煤工作面102個。2015年共有24對生產(chǎn)礦井，采煤工作面減少到62個，減少了39.2%。采煤人數(shù)由2005年的8 711人減少到2015年的5 729人，減少34.2%。

產(chǎn)量逐步提升，效率大幅提高?；夭晒ばв?.6t/工提高到2015年的8.38t/工，提高82.17%。公司煤炭產(chǎn)量從2005年的950萬t/a，提高到2015年的1 297.9萬t/a，提高36.62%。

取得了豐碩的科技成果。2005年以來，川煤集團(tuán)共獲國家科技進(jìn)步二等獎1項；省部級科技進(jìn)步獎121項，其中一等獎12項、二等獎22項、三等獎87項；獲國家專利471項，其中發(fā)明專利28項。

形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的裝備制造產(chǎn)業(yè)。川煤集團(tuán)自主研發(fā)、制造的急傾斜綜采和薄煤層綜采“三機(jī)”設(shè)備，為復(fù)雜煤層綜合機(jī)械化開采提供了裝備，在川煤集團(tuán)的嘉華機(jī)械廠實現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的裝備制造產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)品遠(yuǎn)銷黑龍江、新疆、河北、云南、貴州、重慶等省市自治區(qū)煤礦。

10余年來，川煤集團(tuán)通過對急傾斜煤層和薄煤層綜采裝備及工藝的探索研究，為全國同類煤層安全高效開采積累了一些經(jīng)驗。同時也證明了采煤機(jī)械化發(fā)展，不僅能夠提高安全保障度、減人提效、降低工人勞動強(qiáng)度、提高資源回收率，更能夠給煤炭企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

編輯 韓 穎