大采高综采技术的应用研究

姜 波

（同煤集团云岗矿，山西 大同 037007）

我国拥有着丰富的煤炭资源，同时也是煤炭开采和消耗大国，厚煤层的开采技术水平反应出我国煤炭开采的整体水平。长期以来我国一直采用分层开采或放顶煤开采技术，其中分层开采的开采工艺复杂、设备投入高、设备搬家率高、开采率低，可产生的经济效益差；采用放顶煤开采技术对煤层要求高、导致回采率降低，浪费资源。为了提升采煤效益，实现煤炭资源充分合理利用，我国自20 世纪七十年代引进大采高综采技术，目前它已经成为我国厚煤层开采技术的重要发展方向和发展趋势。

1 大采高综采的特征

通常只要割煤高度超过3.5 m 时（该高度相对于普通采高），即为大采高综采，因此大采高综采可定义为割煤高度大于3.5 m 的综合机械化开采。它具有以下特征：

1）相较于分层综采，大采高具有生产效率高、工序简单、巷道掘进量和维护量校、成本低等优势特点；相较于综放开采，它具有采出率高、含矸率低、煤尘小等优点[1]。

2）工作面支护强度高、动载系数小，静载是支架围岩所受的力。

3）割煤高度大，即工作面开采高度大，对覆岩有较大破坏性。

4）工作面煤壁片帮严重、支架稳定性差，支架围岩系统的稳定性难操控[2]。

2 国内、外大采高综采技术应用现状及未来发展趋势

20 世纪60 年代大采高综采技术率先在日本提出并发展。20 世纪70 年代德国研究的支架应用于4 m 厚煤矿层开采中。继而在德国、美国、法国等先进发达国家研究发展应用，因此出现了一大批先进的开采设备技术，对煤层开采技术产生了巨大的影响。接着伴随信息技术的的发展并应用到，采矿领域。逐渐出现了自动化控制、机电一体化设计等适用不同煤层条件的高效综采大型设备。如今由美国领先研制液压支架高性能技术带动着采煤综采技术的发展趋势。

我国自20 世纪70 年代引进大采高综采技术，相关的大采高综采技术的研就较晚。直到接近2000年时大采高综采技术才取得较快发展，如图1。到2011 年，神东煤炭集团对7 m 左右厚度的煤层进行了开采设备及成套开采工艺的研究，继而投产，形成一整套全新的7 m 大采高综采工作面开采技术，如表1[3]。

图1 1994- 2008 年我国大采高综采面最高年产纪录

表1 神东煤炭集团7 m 大采高综采工作面开采情况统计表

大采高综采技术在未来会被大力发展，具有良好的应用前景，会朝向赋存结构复杂的矿区，开采高度也会远不止目前的7m，但是伴随开采高度的提升煤壁暴露的高度增大，必然会导致采场支架围岩关系更加复杂，使得支架围岩系统的稳定性难操控[4]。

3 大采高综采需解决的关键技术问题

3.1 大采高综采上覆运动研究

目前对于采场上覆岩运动规律及其结构稳定特征研并不深入，现存的煤矿矿压控制理论并不能很好的额符合我国大采高综采，仍需对大采高综采上覆运动进行深入研究。另外还需对其产生的响规律值分析，避免采动支承压力分布受到支架工作阻力的影响。

3.2 煤壁片帮控制问题

煤矿大采高综采面支架围岩关系错综复杂，发生的事故率也较高，煤壁片帮控制能有益于煤矿安全生产具。采动煤壁是塑性大变形岩体，会导致片帮，因此煤壁片帮控制问题也是煤矿大采高综采急需解决的。

3.3 工作面端部围岩稳定性控制问题

大采高综采技术能否有效发挥生产能力又取决于另一因素——大采高综采技术有效发挥其生产能力，急需对端部围岩稳定性控制原理与技术进行探析，达到少留底煤，提高工作面采出率的目标。

3.4 大采高综采设备稳定性问题

大采高综采设备稳定性决定可煤矿的产量，对煤矿连续生产影响极大，存在一定安全隐患事故，并且维修时费时费力废财。运输机及支架的稳定性是大采高综采设备稳定性的关键因素，综采高度越大，支架与围岩的关系越复杂，且越不受控制。

4 解决大采高综采关键技术问题的对策及方案

1）充分深入研究采场覆岩运动规律，才可以采取新的方式方法解决煤壁片帮控制等问题。

2）设计工作面开采设备的初期就要充分考虑工作面系统的稳定性，保证煤矿开采的持续高效。

3）充分探析煤壁稳定性受工作阻力、初撑力等支架参数等的影响规律，总结煤壁片帮的理论判定方法。提升对支架的工作阻力和稳定性设计能力。

5 结语

煤矿开采中大采高综采技术已经逐渐成为中流砥柱，发挥着重要作用，大采高综采相对综放开采与分层开采能取得更好的效益。然而大采高综采过程存在的煤壁片帮控制、工作面端部围岩稳定性控制及综采设备稳定性等问题也急需解决，只有妥善处理解决这些难题，才能保证煤矿的安全、高效、高采出率。