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摘要：随着社会的发展与进步，重视我国厚煤层开采技术现状对于现实生活具有重要的意义。本文主要介绍我国厚煤层开采技术现状及需要解决的关键问题的有关内容。
关键词 ： 开采技术；厚煤层；现状；关键问题；解决；
中图分类号：TD821文献标识码： A 文章编号：
引言
厚煤层(煤层厚度> 3.5 m ) 是我国实现高产高效开采的主力煤层, 在我国现有煤炭资源储量和产量中, 厚煤层的储量和产量均占45 % 左右。随着西部煤炭资源开发和探明储量的增加, 我国厚煤层产量和储量比重会继续上升, 因此, 系统地研究和总结厚煤层开采技术对我国煤炭开采具有重要意义。
一、我国厚煤层开采的主要方法
1．1缓倾斜厚煤层
中国煤炭产量中约有44%是采自于3.5m 以上的厚煤层。这些煤层位于地质条件相对简单的地区, 适宜于使用机械化长壁开采。缓斜厚煤层使用的技术主要有: 1）缓斜厚煤层倾斜分层长壁综采;2）缓斜厚煤层一次采全厚大采高综采; 3）缓斜厚煤层放顶煤长壁综采。
1．2大倾角急倾斜厚煤层
大倾角急倾斜厚煤层, 此条件煤层由于倾角大、地质构造复等不利因素, 采煤方法的发展较之其他急倾斜煤层采煤方法要缓慢的多, 目前主要有下列一些采煤方法。
1) 伪倾斜开采。伪倾斜开采可以克服急倾斜煤层开采中, 人员沿倾斜方向上下行走不便, 以及煤岩块滑动滚落速度大, 容易伤人和冲倒支架的缺点, 而且利用了急倾斜煤层煤岩可以自动下滑, 便于煤炭自溜运输和矸石自动充填等有利因素。
2) 掩护支架开采。掩护支架开采技术是利用急倾斜煤层开采顶板压力较小, 而支架下滑力大的特点, 以掩护支架隔离采空区矸石进行开采的采煤方法。
3) 短壁柱式开采。由于急倾斜煤层地质条件复杂, 很难采用长壁式采煤法, 而采用短壁柱式方法开采, 可以较好地适应这种复杂的条件, 而且可以简化采煤工艺, 提高开采作业的安全性。
4) 巷道放顶煤开采。巷道放顶煤开采, 打破了传统急倾斜煤层的常规, 以巷道代替长壁式工作面, 并遵循了目前国内广泛使用并取得良好技术经济效果的缓倾斜中厚煤层放顶煤长壁工作面放煤技术, 同时采用全风压通风, 双安全出口。煤层放煤效果更好, 回收率令人满意, 同时针对这一采煤方法使用后出现的地表塌陷漏斗非连续变形的形态特征和变形机理研究, 也有了明显进展, 成为正规采煤方法。
二、放顶煤开采方法的特点与现状
相对于分层综采, 综采放顶煤开采方法是一种能够实现高产高效的采煤技术。它的优势是能在不同条件下实现不同水平的高产、高效生产。具体表现为以下6 个方面:
l) 高产高效。由于综采放顶煤实现了采放平行作业, 使一面多点同时出煤成为现实, 一个工作面可相当多个工作面同时生产, 较分层开采单产和工效均可提高80 % 一10 % 以上。
2) 巷道掘进率低。一般要比分层开采低10 % 一20 % , 大幅度减少了巷道掘进费用和维护费用, 改善采掘的接续状况, 为生产集中化创造了条件。
3) 工作面搬家次数减少, 一般同等条件下搬家次数较分层开采减少一半以上。
4) 减少材料消耗与吨煤工资支出。与分层开采相比, 可大幅减少坑木、金属网、截齿、电能、工资等消耗, 可使工作面吨煤直接成本下降5 一10元以上。
5) 对地质条件, 煤层赋存条件有很大的适应性。实践证明, 综采放顶煤可在缓倾斜煤层中适应煤层厚度变化(4 一20 m )。对落差不超过割煤高度的断层, 对破碎顶板及“ 三软” 等复杂条件煤层与分层开采相比有更好的适应性。
6) 可使急倾斜特厚煤层实现机械化开采。急倾斜厚煤层的机械化开采一直是采矿业的难题, 水平分段放顶煤综采使急倾斜特厚煤层的开采实现了机械化, 而实现了工作面的安全高产高效生产。
尽管放顶煤开采存在着一些问题, 但是由于在厚煤层开采方面放顶煤开采技术有着其他开采方法无法相比的技术经济优势, 因此这一技术在我国以后的煤矿开采中会得到了进一步的推广应用。目前, 仅综采放顶煤工作面在全国就有20 个以上近十几年, 综放开采技术在2 种不同类型的情况下都得到了发展。一种类型是矿井大型和特大型矿井, 煤层厚度大, 储量大, 地质构造简单, 瓦斯不大, 煤质中硬, 使用综放开采的条件好, 经过努力, 工作面单产、效益大幅度增长(单产超过20万口月)。另一种类型则是大量的, 即矿井井型较小, 矿井各环节设备能力较小, 地质条件相对复杂, 特别是一些难采煤层, 如“ 三软” 、“ 两硬” 、“ 大倾角” 、“ 高瓦斯” 、“ 易燃” 、“ 边角煤” 、“ 小块段” 、“ 较薄厚煤层” 等条件的综放开采技术有了较大发展,并在技术上形成了各自的典型模式, 因几年轻型放顶煤支架的广泛应用, 扩大了综放开采的使用范围。使这些条件复杂的难采煤层也成功的使用了综合机械化放顶煤开采方法, 并实现了工作面的安全高效生产。
三、厚煤层开采急需解决的主要问题
厚煤层开采的效益好，可使用的方法也相對较多，无论采用哪一种方法进行开采，都可获得较好的经济效益。近年来由于大采高开采技术装备的逐渐成熟，全国又迅速推广大采高方法，这就使得表面上看厚煤层开采经历了由分层开采、放顶煤开采、大采高开采3个阶段，似乎从技术等级上也是由普通的分层开采，经历放顶煤开采到高技术的大采高开采，但事实上并非如此。根据具体煤层条件选用合适的开采方法，做到与环境协调发展，使煤炭资源回收率和开采效益最大化是当前我国厚煤层开采中面临的主要问题。今天在大采高开采技术比较成熟的条件下，许多矿井都在创造条件应用大采高开采方法，也可能最后发现有些条件不适宜应用大采高技术。因此针对具体煤层条件和企业的经济实力选择合适的开采方法尤其重要。在厚煤层开采过程中，目前急需解决如下一些问题。
3.1 提高煤炭资源回收率
厚煤层的储量与厚度优势，为实现高产高效提供了基础条件，但同时也由于煤层厚度大，很难有一种方法正好开采煤层的全厚，这使厚煤层开采造成了较多的煤炭损失。
(1) 厚度损失。无论是分层开采，还是大采高开采，往往很难干净地采出煤层的全厚。分层开采中各分层的划分，层间的煤皮留设等都会导致一些煤层厚度上的损失；大采高开采时，开采高度很难正好与煤层厚度相符，当煤层厚度变化较大或顶底板不平时，更易造成煤层厚度损失。
(2) 放煤工艺损失。放煤工艺损失是放顶煤开采煤炭损失的主要来源，主要表现在初、末采不放煤、工作面两端不放煤和正常开采时的放煤损失。其中初末采和工作面两端的顶煤损失目前还较难解决，尤其是工作面两端的顶煤损失更难有效解决。正常开采中的放煤工艺损失，可以通过合理的放煤工艺与参数适当减少，但是也很难有大幅度的减少。其实放煤过程中顶煤回收率主要与顶煤流动性、顶煤厚度、放煤步距、放煤工艺及顶板条件等有关。
(3) 区段煤柱损失。区段煤柱损失是厚煤层开采中煤炭损失的重要组成部分。分层开采中，由于上下分层区段巷道布置与支护等原因，往往会留设较大的煤柱，如何回收这部分煤柱资源具有重要意义。放顶煤与大采高开采同样遇到煤柱留设及区段巷道支护问题，无论是放顶煤还是大采高开采，都会形成全煤巷道，这就给巷道支护带来困难。在实际应用中，尤其是工作面回采过程中，巷道变形量大，维护困难。解决区段煤柱损失的途径除了减小区段煤柱宽度、进行科学支护外，增加工作面长度是可行的方法之一。
3.2 架型确定
近年来随着新井开发，尤其是西部煤炭资源的开发，厚及特厚煤层开采遇到了前所未有的课题。一次采高大，放顶煤开采时，顶煤厚度大，这给支架选型带来了新的课题。以前的顶板压力计算和经验主要是依据分层开采的顶分层条件提出的。在一次采高显著增大后，顶板压力、支架工作阻力确定没有可靠的理论可以采用，目前主要采用经验类比法，摸索着设计支架。对于特厚煤层，随着一次采高增大，无论是放顶煤开采还是大采高开采，工作面顶板压力大幅度增加。浅埋深厚煤层开采条件下，支架架型确定更没有相应的理论指导，而且这种条件下发生了多起压架事故。
3.3 瓦斯防治技术
厚煤层尤其是特厚煤层一次采全高开采给瓦斯防治带来了许多新的问题，许多低瓦斯含量的特厚煤层开采由于开采强度大、出煤集中、煤岩卸压范围大，也会时常导致工作面瓦斯超限。因此，对于特厚煤层一次采全高开采，要加强瓦斯涌出规律和防治技术研究。特厚煤层一次采全高，采空区空间大，顶板活动剧烈，会周期性的压出采空区的瓦斯等有害气体，这给瓦斯等有害气体的防治带来困难。同时，工作面高度大，容易向采空区漏风，尤其是工作面端头漏风现象比较严重，易引起采空区浮煤自燃等。
结束语
厚煤层是我国实现高产高效开采的主力煤层。随着技术进步，近年来厚煤层开采装备与技术取得了长足进展，处于国际领先水平。我国的放顶煤开采技术、大采高开采技术都取得了跨越式的发展，为我国的煤炭开采做出了很大贡献。但是随着开采煤层厚度和开采强度的增加，厚煤层开采也带来了一些急需解决的新问题，如提高煤炭资源回收率、支架合理选型、瓦斯运移规律与防治技术、地表沉降的防治等，在今后的厚煤层开采实践与研究过程中，要加强这些问题的研究。
参考文献
[1]赵景礼. 厚煤层全高开采新论[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 2004.
[2]蒲文龙. 大倾角厚煤层开采技术研究[ D ] . 阜新: 辽宁工程技术大学, 2005.
[3]刘长友, 李新宝.煤炭开采新理论与新技术[M]. 徐州:中国矿业大学出版社, 2 00 8.
[4]焦洪斌, 赵爱国.中国长壁开采技术现代化及其在厚煤层中的应用[ J] . 华北科技学院学报, 2004.
关键词 ： 开采技术；厚煤层；现状；关键问题；解决；
中图分类号：TD821文献标识码： A 文章编号：
引言
厚煤层(煤层厚度> 3.5 m ) 是我国实现高产高效开采的主力煤层, 在我国现有煤炭资源储量和产量中, 厚煤层的储量和产量均占45 % 左右。随着西部煤炭资源开发和探明储量的增加, 我国厚煤层产量和储量比重会继续上升, 因此, 系统地研究和总结厚煤层开采技术对我国煤炭开采具有重要意义。
一、我国厚煤层开采的主要方法
1．1缓倾斜厚煤层
中国煤炭产量中约有44%是采自于3.5m 以上的厚煤层。这些煤层位于地质条件相对简单的地区, 适宜于使用机械化长壁开采。缓斜厚煤层使用的技术主要有: 1）缓斜厚煤层倾斜分层长壁综采;2）缓斜厚煤层一次采全厚大采高综采; 3）缓斜厚煤层放顶煤长壁综采。
1．2大倾角急倾斜厚煤层
大倾角急倾斜厚煤层, 此条件煤层由于倾角大、地质构造复等不利因素, 采煤方法的发展较之其他急倾斜煤层采煤方法要缓慢的多, 目前主要有下列一些采煤方法。
1) 伪倾斜开采。伪倾斜开采可以克服急倾斜煤层开采中, 人员沿倾斜方向上下行走不便, 以及煤岩块滑动滚落速度大, 容易伤人和冲倒支架的缺点, 而且利用了急倾斜煤层煤岩可以自动下滑, 便于煤炭自溜运输和矸石自动充填等有利因素。
2) 掩护支架开采。掩护支架开采技术是利用急倾斜煤层开采顶板压力较小, 而支架下滑力大的特点, 以掩护支架隔离采空区矸石进行开采的采煤方法。
3) 短壁柱式开采。由于急倾斜煤层地质条件复杂, 很难采用长壁式采煤法, 而采用短壁柱式方法开采, 可以较好地适应这种复杂的条件, 而且可以简化采煤工艺, 提高开采作业的安全性。
4) 巷道放顶煤开采。巷道放顶煤开采, 打破了传统急倾斜煤层的常规, 以巷道代替长壁式工作面, 并遵循了目前国内广泛使用并取得良好技术经济效果的缓倾斜中厚煤层放顶煤长壁工作面放煤技术, 同时采用全风压通风, 双安全出口。煤层放煤效果更好, 回收率令人满意, 同时针对这一采煤方法使用后出现的地表塌陷漏斗非连续变形的形态特征和变形机理研究, 也有了明显进展, 成为正规采煤方法。
二、放顶煤开采方法的特点与现状
相对于分层综采, 综采放顶煤开采方法是一种能够实现高产高效的采煤技术。它的优势是能在不同条件下实现不同水平的高产、高效生产。具体表现为以下6 个方面:
l) 高产高效。由于综采放顶煤实现了采放平行作业, 使一面多点同时出煤成为现实, 一个工作面可相当多个工作面同时生产, 较分层开采单产和工效均可提高80 % 一10 % 以上。
2) 巷道掘进率低。一般要比分层开采低10 % 一20 % , 大幅度减少了巷道掘进费用和维护费用, 改善采掘的接续状况, 为生产集中化创造了条件。
3) 工作面搬家次数减少, 一般同等条件下搬家次数较分层开采减少一半以上。
4) 减少材料消耗与吨煤工资支出。与分层开采相比, 可大幅减少坑木、金属网、截齿、电能、工资等消耗, 可使工作面吨煤直接成本下降5 一10元以上。
5) 对地质条件, 煤层赋存条件有很大的适应性。实践证明, 综采放顶煤可在缓倾斜煤层中适应煤层厚度变化(4 一20 m )。对落差不超过割煤高度的断层, 对破碎顶板及“ 三软” 等复杂条件煤层与分层开采相比有更好的适应性。
6) 可使急倾斜特厚煤层实现机械化开采。急倾斜厚煤层的机械化开采一直是采矿业的难题, 水平分段放顶煤综采使急倾斜特厚煤层的开采实现了机械化, 而实现了工作面的安全高产高效生产。
尽管放顶煤开采存在着一些问题, 但是由于在厚煤层开采方面放顶煤开采技术有着其他开采方法无法相比的技术经济优势, 因此这一技术在我国以后的煤矿开采中会得到了进一步的推广应用。目前, 仅综采放顶煤工作面在全国就有20 个以上近十几年, 综放开采技术在2 种不同类型的情况下都得到了发展。一种类型是矿井大型和特大型矿井, 煤层厚度大, 储量大, 地质构造简单, 瓦斯不大, 煤质中硬, 使用综放开采的条件好, 经过努力, 工作面单产、效益大幅度增长(单产超过20万口月)。另一种类型则是大量的, 即矿井井型较小, 矿井各环节设备能力较小, 地质条件相对复杂, 特别是一些难采煤层, 如“ 三软” 、“ 两硬” 、“ 大倾角” 、“ 高瓦斯” 、“ 易燃” 、“ 边角煤” 、“ 小块段” 、“ 较薄厚煤层” 等条件的综放开采技术有了较大发展,并在技术上形成了各自的典型模式, 因几年轻型放顶煤支架的广泛应用, 扩大了综放开采的使用范围。使这些条件复杂的难采煤层也成功的使用了综合机械化放顶煤开采方法, 并实现了工作面的安全高效生产。
三、厚煤层开采急需解决的主要问题
厚煤层开采的效益好，可使用的方法也相對较多，无论采用哪一种方法进行开采，都可获得较好的经济效益。近年来由于大采高开采技术装备的逐渐成熟，全国又迅速推广大采高方法，这就使得表面上看厚煤层开采经历了由分层开采、放顶煤开采、大采高开采3个阶段，似乎从技术等级上也是由普通的分层开采，经历放顶煤开采到高技术的大采高开采，但事实上并非如此。根据具体煤层条件选用合适的开采方法，做到与环境协调发展，使煤炭资源回收率和开采效益最大化是当前我国厚煤层开采中面临的主要问题。今天在大采高开采技术比较成熟的条件下，许多矿井都在创造条件应用大采高开采方法，也可能最后发现有些条件不适宜应用大采高技术。因此针对具体煤层条件和企业的经济实力选择合适的开采方法尤其重要。在厚煤层开采过程中，目前急需解决如下一些问题。
3.1 提高煤炭资源回收率
厚煤层的储量与厚度优势，为实现高产高效提供了基础条件，但同时也由于煤层厚度大，很难有一种方法正好开采煤层的全厚，这使厚煤层开采造成了较多的煤炭损失。
(1) 厚度损失。无论是分层开采，还是大采高开采，往往很难干净地采出煤层的全厚。分层开采中各分层的划分，层间的煤皮留设等都会导致一些煤层厚度上的损失；大采高开采时，开采高度很难正好与煤层厚度相符，当煤层厚度变化较大或顶底板不平时，更易造成煤层厚度损失。
(2) 放煤工艺损失。放煤工艺损失是放顶煤开采煤炭损失的主要来源，主要表现在初、末采不放煤、工作面两端不放煤和正常开采时的放煤损失。其中初末采和工作面两端的顶煤损失目前还较难解决，尤其是工作面两端的顶煤损失更难有效解决。正常开采中的放煤工艺损失，可以通过合理的放煤工艺与参数适当减少，但是也很难有大幅度的减少。其实放煤过程中顶煤回收率主要与顶煤流动性、顶煤厚度、放煤步距、放煤工艺及顶板条件等有关。
(3) 区段煤柱损失。区段煤柱损失是厚煤层开采中煤炭损失的重要组成部分。分层开采中，由于上下分层区段巷道布置与支护等原因，往往会留设较大的煤柱，如何回收这部分煤柱资源具有重要意义。放顶煤与大采高开采同样遇到煤柱留设及区段巷道支护问题，无论是放顶煤还是大采高开采，都会形成全煤巷道，这就给巷道支护带来困难。在实际应用中，尤其是工作面回采过程中，巷道变形量大，维护困难。解决区段煤柱损失的途径除了减小区段煤柱宽度、进行科学支护外，增加工作面长度是可行的方法之一。
3.2 架型确定
近年来随着新井开发，尤其是西部煤炭资源的开发，厚及特厚煤层开采遇到了前所未有的课题。一次采高大，放顶煤开采时，顶煤厚度大，这给支架选型带来了新的课题。以前的顶板压力计算和经验主要是依据分层开采的顶分层条件提出的。在一次采高显著增大后，顶板压力、支架工作阻力确定没有可靠的理论可以采用，目前主要采用经验类比法，摸索着设计支架。对于特厚煤层，随着一次采高增大，无论是放顶煤开采还是大采高开采，工作面顶板压力大幅度增加。浅埋深厚煤层开采条件下，支架架型确定更没有相应的理论指导，而且这种条件下发生了多起压架事故。
3.3 瓦斯防治技术
厚煤层尤其是特厚煤层一次采全高开采给瓦斯防治带来了许多新的问题，许多低瓦斯含量的特厚煤层开采由于开采强度大、出煤集中、煤岩卸压范围大，也会时常导致工作面瓦斯超限。因此，对于特厚煤层一次采全高开采，要加强瓦斯涌出规律和防治技术研究。特厚煤层一次采全高，采空区空间大，顶板活动剧烈，会周期性的压出采空区的瓦斯等有害气体，这给瓦斯等有害气体的防治带来困难。同时，工作面高度大，容易向采空区漏风，尤其是工作面端头漏风现象比较严重，易引起采空区浮煤自燃等。
结束语
厚煤层是我国实现高产高效开采的主力煤层。随着技术进步，近年来厚煤层开采装备与技术取得了长足进展，处于国际领先水平。我国的放顶煤开采技术、大采高开采技术都取得了跨越式的发展，为我国的煤炭开采做出了很大贡献。但是随着开采煤层厚度和开采强度的增加，厚煤层开采也带来了一些急需解决的新问题，如提高煤炭资源回收率、支架合理选型、瓦斯运移规律与防治技术、地表沉降的防治等，在今后的厚煤层开采实践与研究过程中，要加强这些问题的研究。
参考文献
[1]赵景礼. 厚煤层全高开采新论[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 2004.
[2]蒲文龙. 大倾角厚煤层开采技术研究[ D ] . 阜新: 辽宁工程技术大学, 2005.
[3]刘长友, 李新宝.煤炭开采新理论与新技术[M]. 徐州:中国矿业大学出版社, 2 00 8.
[4]焦洪斌, 赵爱国.中国长壁开采技术现代化及其在厚煤层中的应用[ J] . 华北科技学院学报, 2004.