中厚煤层机械化采煤工艺研究
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摘 要：在中厚煤层机械化采煤中，相较于传统采煤工艺而言，作业效率更高，人工劳动强度和危险性下降，可以带来更大的经济效益。本文就中厚煤层机械化采煤工艺展开分析，把握技术要点，就其中的问题突出合理措施予以改进，为后续中厚煤层机械化采煤提供支持。
关键词：中厚煤层;机械化采煤;采煤工艺;分层综采
采煤行业在长期发展中，逐渐进入到深井作业阶段，作业难度大大提升，对于采煤工艺创新发展提出了更高的要求。中厚煤层是我国煤矿主要煤层，在中厚煤层机械化开采中，可以大大提升煤矿开采效率，为采矿安全提供坚实保障。更为重要的是，推行中厚煤层机械化采煤工艺，有助于降低人力、物力和财力资源，促使中厚煤层机械化采煤活动高效展开，维护采煤安全，带来更大的经济效益。通过中厚煤层机械化采煤工艺应用分析，改进其中的不足，积累机械化采煤经验，推动采煤行业更高层次发展。
1 中厚煤层开采现状
我国是一个地域广阔的国家，不同地区地质条件较为复杂，煤炭分布均匀，而中厚煤层作为其中重要组成部分，加强中厚煤层开采，有助于提升煤炭资源开采量，可以带来更大的经济效益。中厚煤层煤炭储量丰富，但是机械化采煤水平不高，严重影响到采矿开采效率，迫切的需要推动采煤技术创新和完善。未来采煤技术不断发展下，中厚煤层采煤机械化水平随之提升，增加煤炭产量同时，为我国煤炭产业健康持续发展提供持久动力[1]。
2 中厚煤层常见的机械化采煤工艺
2.1 分层综采
此种采煤工艺应用较为广泛，适合厚度较大的煤层，各层独立开采。以某煤矿的槽煤层为例，厚度为6.2m，推行分层开采模式。进入煤层后，煤层顶区沿煤层顶板上下顺槽和工作面切眼施工，建立作业面通风系统，适合采用长臂式采煤工艺回采。在这个过程中，工作面内底板位置设置顶网，顶网铺设后进行下一分层开采。顶网托住定去冒落矸石，便于下分层开采顶板管理工作展开。铺设顶网是用于维护顶板结构稳定，通常在上层铺设的顶网不会取出，有助于规避再生顶板结构稳定性带来不良影响。顶区开采后，上下顺槽和作业面切眼重复施工，然后进行中区开采活动。按照水平方向将急倾斜厚煤层划分为多个分层，按照自上而下顺序进行开采。不同分层可以单独设置分层平巷和回采工作面，其中采取巷道形式包括双翼式和单翼，隔断高度在15cm～30cm，按照煤层走向逐步开采[2]。
如果煤層水平厚度在8m以下，可以分层底板掘出分层平巷用于开采通道，煤层厚度在5m以上，顶板部位和底板部位掘进分层平巷，将两者距离控制在15cm～18cm范围内，中间煤门贯通。在这个过程中，回采期间与分层工作面保持通畅，溜煤眼个数大概两三个，分层工作面上下距离15cm～30cm，如果距离过长，可以采用刮板输送机进行作业。
2.2 综放开采
综放开采中，沿着煤层底部设计常闭工作面，高度在2m～3m范围内。如果是采用常规回采方式，人工松动或是矿山压力效应作用下，支架上方顶煤层破碎为散体，支架上部放出。最后，使用刮板输送机运出工作面。对于中厚煤层开采活动而言，综放开采技术可以降低资源损耗，对开采环节进一步优化和完善，降低开采成本同时，维护开采环节安全性，创造更大的经济效益。但是，开采期间不可避免出现一系列缺陷，表现为瓦斯涌出量大、煤尘超标和煤炭回收难度大等问题，尤其是瓦斯泄漏可能产生爆炸事故，威胁到人员生命安全。所以，要求煤矿企业结合实际情况编制合理的瓦斯治理防控方案，避免瓦斯爆炸威胁到人员生命安全。
2.3 大采高综采模式
大采高综采模式在中厚煤层机械化采煤中，此种方法优势较高，伴随着采煤机械化水平不断提升下，采矿设备随之创新和完善。当前我国自主研发项目较为多样，与全球水平相差甚远，如电液控制强烈液压支架、重型刮板输送机和大功率电牵引采煤机等。根据中厚煤层采煤需要采用此类机械设备，生产力大概在1600t/h左右，适合一些环境复杂的煤层。通常情况下，综采工作面的产量较高，每年可以达到300万t/年，带来可观的经济效益。
当前我国在采煤工艺研发中资金投入力度不断增加，自行研发的新一代大采高综采装备相较于国际水平而言，主要技术参数差异不明显，引入此类设备产量可以达到300万t/年。我国的综采设备制造水平不断提升，已经取得了较为可观的成果，但是受到制造水平、设计水平和高强度优质材料供应不足等因素影响，我国的大采高综采设备尚无法全面应用，难以满足中厚煤层机械化采煤需要。国产自主研发的综采设备水平不高，技术性能、开采效率和使用寿命还存在很大不足，有待进一步改进和完善。
通过对比不同的采煤技术，大采高综采模式相较于分层综采技术具有更强的生产能力，巷道布设简单，工序简化，采出率较高，后期巷道掘进量和维护量较小，降低生产成本的同时，在采煤作业中更加广泛应用。较之综放开采技术而言，大采高综采模式采出率较高，可以减少采矿中产生的煤尘，降低含矸率，破坏范围超出其他采矿技术。与此同时，大采高综采模式支护强度高，工作面动载系数偏低，支架围岩的静载力过于集中，加剧面煤壁片帮问题出现。由于片帮和煤矿冒顶之间联动特性，开采需要大量投入大量时间维护支架围岩稳定性，在一定程度上影响到支架结构稳定性。
3 中厚煤层机械化采煤工艺的优化措施
3.1 树立灵活开采观念
在中厚煤层机械化采煤中，为了提升采煤效率，首要一点是树立灵活开采观念，结合煤矿实际情况，灵活选用不同采煤方式。但是，很多矿工和管理人员盲目认为传统采煤方式最为科学合理，开采理念陈旧，实际工作中不会变通，导致回采率和生产率下降，不仅消耗大量的时间和精力，还会威胁到作业人员生命财产安全。故此，采煤期间应灵活变通，打破传统的工作理念束缚，高效展开开采活动，提升煤炭企业的经营效益。
3.2 推动技术升级改造
为了满足不断增长的中厚煤层机械化开采需要，应该适当增加资金投入力度，不断推动机械化技术升级改造。相较于国外机械化采煤技术还存在很大差距，过分关注出采率和回采率，忽视对生态环境保护，岩层结构破坏问题较为严重，未能将安全保护措施落实到实处。煤矿开采持续深化，生态环境急剧恶化，地质条件逐渐恶化，可能导致地面塌陷，威胁到人们的生命财产安全。这就需要持续推动机械化采煤技术升级改造，依托于先进采煤技术来全方位维护煤矿生产安全。
3.3 制定合理安全防护措施
中厚煤层机械化采煤中，为了保证作业安全，应该寻求合理的现代化采煤技术和工艺，在采煤技术改造同时，制定合理的安全防护措施。采煤企业应该营造安全作业环境，提升采煤机械化水平，降低人工劳动强度，培养员工的安全意识和突发事故应对能力，确保采煤生产活动安全有序进行。
4 结论
综上所述，中厚煤层是煤炭开采中的重要组成部分，推行机械化采煤工艺，有助于营造安全的作业环境，并持续增加资金投入力度来研发新设备和新技术，降低人工劳动强度同时，提升开采效率，维护人员生命财产安全。
参考文献：
[1]郑斐.综合机械化采煤技术装备在我国的发展现状与趋势分析[J].科技风，2017，10（14）：185.
[2]高维智，张学亮，樊运策.急倾斜厚煤层水平分段沿空留巷机械化采煤方法研究[J].煤炭技术，2017，36（02）：73-75.
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