煤矿综合机械化采煤工艺探析

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【摘要】 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。综合机械化采煤工艺是实现矿井高产高效集中化生产的重要途径，它主要是指是指回采工作面中采煤的全部生产工艺（如破煤、装煤、运煤、支护和顶板管理等）与全部过程均实现了机械化。本文就煤矿综合机械化采煤工艺进行了比较详细地探讨和分析。

【关键词】 煤矿；综合机械化；采煤；设备

为创建高产高效矿井，最大限度提升矿井综合机械化采煤水平，大力发展机械化，优化工作面技术装备、引进全采高生产工艺，优化综合机械化采煤工作面设计，实现综合集中生产，建立与完善保障制度，引入竞争和精力机制，并且经过20多年的实践、完善以及提高，综合机械化采煤工艺已成为我国矿井实现高产高效的主要途径。

煤炭井下开采的发展方向是实现矿井高产高效集中化生产。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，增加工作面的出煤点，提高综合机械化采煤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。

1、综合采煤工艺的装备要求

近几十年特别是近十年以来，我国综合采煤工艺已经取得了长足的发展，形成了具有中国特色的现代化开采技术与装备体系，特别是煤机装备方面，在电牵引采煤机、系列化液压支架、大型刮板输送机以及大运量、大运距带式输送机开发上取得了显著的突破。

首先，自主研发了适应不同开采条件的智能化、高可靠性煤机装备。比如，不同系列的电牵引采煤机。就目前来说，我国电牵引采煤机形成了割煤高度0.8~7.0 m、适应倾角0~60°、总装机功率238~2500kW的系列产品，牵引速度超过20m/min，最大落煤能力达到6000t/h，并且装备了以微处理技术为基础的智能检测、监控与保护系统，采用先进的信息处理技术与传感技术，实现了机电一体化。对于采煤工作面落媒，在我国多数煤矿采用可调高的双滚动采煤机，它的结构以及动作原理和普采工作面采煤机相仿，但是功率上以及生产能力方面的技术特征要大于普采工作面采煤机。

其次，适应大断面巷道快速掘进的要求，研发了大功率掘进机和连续采煤机，采用工作面输送机，液压支架和转载机。我国研发的掘进机可截割单轴抗压强度达到100MPa的半煤半岩巷道，部分重型掘进机不移位截割断面达到35~42㎡，形成了切割功率为50~315kW、总功率达到500kW以上的10余种系列产品，完全满足不同条件下煤岩巷道的掘进要求。连续采煤机截割功率最大达到350kW，总功率达到597kW，满足了超大断面掘进与短壁工作面回采的要求。综合工作面采用可弯曲刮板输送机，要求运输能力大，铺设长度长，结构强度高，作为运煤机械和采煤机运行的导轨与移动液压支架的支点，有着显著作用。此外，还有靠高压液体作主动力完成顶板支护、支架前移、推移输送机和采空区处理等工序的液压支架以及安装在工作面下出口的区段运输平巷内的转载机等机械装备。

2、煤矿综合机械化采煤工艺

综合机械化采煤工艺工作面全部实行机械化作业，其生产过程大体如下：采煤机落媒与装煤、输送机运煤、自移式液压支架前移、推移输送机至新位置、采空区顶板强行放顶。由于综合机械化采煤是现代化低下作业的大规模生产，而其生产是连续性的高技术，高产高效的，并且又是有条件的。因此，设计时，要求进行综合机械化采煤工作面优化，矿井哪些层面和哪些区段适于此种技术，多少储量可供其开采，这些都需要比较高的工艺要求。随着综合机械化采煤设备性能以及装机功率的不断提高，传统的综合机械化采煤工艺在原先使用范围基础上，出现了新的变化趋势：在现有长壁综合机械化采煤模式下，依据工作面设备能力，不断加大工作面长度；“短工作面”开采的短壁综合机械化采煤工艺。

就短壁综合机械化开采这种方法来说，“短壁机械化开发技术包括所有适用于开采煤柱和不规则块段煤炭资源的机械化开采方法”，[1]“工作面采用布的主要特点：第一，工作面的长度短，一般为30m~80m，采后用后退式开采。第二，双滚筒采煤机工作面采用中部斜切进刀、单向割煤方式，单滚筒采煤机自开切口往返割一刀煤，采煤机截深加大。第三，单机头刮板输送机可采用端卸、侧卸布置或直角拐弯布置，并使工作面刮板输送机与装载机为一体。第四，工作面采、支、运设备轻型化，便于实现设备快速搬家和安装。”[2]而长壁综合机械化开采与短壁开采有颇多相似，主要特点如下：“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。”

3、该工艺的端头作业和快速搬家

影响综合机械化采煤工作面生产的主要辅助的工序为上、下出口的端头支护、转移载机等，而随着综合机械采煤工作面采煤机割煤速度以及工作面推进速度加快，端头工作问题越来越突出，解决工作面端头的开采技术，实现工作面上下端头快速作业是综合机械化采煤工艺的关键之一。为了适应工作面装备快速搬家，我国已经研发出了不同能力的支架搬运车来满足快速搬家的需求。工作面的搬迁工艺包括撤架的通道支护或掘进、停采前的顶板维护、工作面支架的撤装支架运输等。组织工作面快速搬家对最大限度的增加综合机械化采煤工作面的连续生产时间，提高工作面单产以及效率都是十分有效用的，要实现工作面快速搬家的关键在于先进的搬家设备、工艺和管理工作。这主要包括：工作面设备运输和撤装采用无轨运输车、单轨吊和拖车等设备，并且目前我国已经研制出了具有独立知识产权的辅助运输设备，拥有包括轻型卡、工程车、特种车等在内的20多个品种，基本上满足了快速搬家的需求；改进采煤系统，缩短设备搬迁距离，减少运输环节，加大巷道断面，用液压支架等大型设备进行整体搬家；合理组织搬家工序，组织平行作业。

4、结束语

建设高产的、高效的矿井是煤炭企业生存并谋求发展的必由之路，是增强煤炭企业整体的竞争实力和可持续发展能力的途径。综合机械化采煤工艺在煤矿开采中的应用获得了良好的经济效益和社会效益，同时实现煤矿的高产、高效以及现代化。

参考文献

[1] 王金华.中国煤矿现代化开采技术装备现状及其展望[J].煤炭科学技术，2011，(1)，p5.

[2] 姚金刚，赵超.煤矿综合机械化采煤工艺探析[J].科技信息，2010，(23)，p383.

[3] 姚金刚，赵超.煤矿综合机械化采煤工艺探析[J].科技信息，2010，(23)，p383.