大采高综放开采及其应用可行性分析

大采高综放开采及其应用可行性分析

李龙

内蒙古准格尔旗力量煤业有限公司大饭铺煤矿内蒙古鄂尔多斯010300

摘要：本文针对大采高综放开采的优势进行剖析，结合大采高综放开采设施配套原则，通过研究大采高综放开采基本条件和配套设施的可行性，目的在于提高大采高综放开采水平，提升工作面产量。

关键字：大采高综放开采；采煤机；液压支架

引言：科学技术的快速发展，我国工作面设备水平也在不断提升。目前我国普通综放开采工作面年产量已经达到八百万吨，并且该数据仍呈现上升趋势。大采高综放开采技术的应用，可以进一步提升工作面年产量，实现集约化开采的目标。

1大采高综放开采的优势

大采高综放开采是指单位工作面割煤高度超过3.5米的综放开采[1]。相较于传统综放开采技术，该技术具备以下优点：第一，降低放煤高度。割煤高度的提升，使煤层单位时间内削减的面积增加，在进行放煤时，整体性的提高使放煤高度下降，有效减少了放煤时间。第二，提高产量。大采高综放开采的应用增加了后部输送机传输空间，使单位时间可传输的煤量提升，增加了单位面积产量。第三，加快推进速度。大采高综放开采能够有效缩短工作循环时间，使设备可以保持持续运转，有效提升了工作面推进效率。

2大采高综放开采应用可行性分析

2.1基本条件

理论上来讲，煤层厚度只要超出5米就可以使用大采高综放开采[2]。在实际操作过程中，在5到6米厚度煤层中使用大采高综放开采可以实现单位时间内的高产；厚度超出十米的煤层，在开采过程中容易造成放煤时间过长，影响开采效率。在7到10米的煤层中使用大采高综放开采，能够保持设备的持续推进。在验证大采高综放开采可行性时，选择7到10米煤层作为实验组进行性能测试。目前我国采煤机截深最大可达1.2米，考虑到工作面的生产效率，在实验中选择1米截深。另外，在计算过程中需要考虑工作面回收率，顶煤回收率按78%计算，割煤回收率按95%计算。在计算过程中，假定大采高综放开采工作面年产量需要达到一千万吨，每年工作日假定为三百天，那么平均每天需要产煤3.3万吨。假定煤层厚度为7米、截深为1米、割煤高度为3米，对其进行计算，可以得出每次机器进刀数不能小于13刀才可以达到年产一千万吨的目标。

2.2配套设施

2.2.1采煤机

大采高综放开采工作面采煤机进刀方式，可以分为斜切进刀双向割煤与斜切进刀单向割煤两种类型[3]。其中单向割煤的工作时间较长，为了提升工作效率，本次实验中选择斜切进刀双向割煤方式进行煤层开采。在开采过程中需要计算采煤机的平均落煤能力，借此评判采煤机的工作效率。在实际操作中，平均落煤能力受到煤层厚度、切割速度、煤层硬度等因素影响，使该数值会存在变化，对以往数据进行统计，发现平均落煤能力的变化规律符合正态分布规律，根据公式推导可以获得最大割煤速度Vmax。另外，采煤机每采一吨煤，需要消耗一定电能，假定煤层的硬度为A，随着采煤机的推进，煤层的抗切削能力也在逐渐提升，根据此规律可以计算目前采煤机的装机功率。根据公式计算可得，如果想要完成每天3.3万吨的开采任务，需要选用功率为1500千瓦的采煤机，目前我国采煤机功率最大功率已经超出2000千瓦，对此，采煤机满足开采要求。

2.2.2前部刮板输送机

前不刮板输送机的运输能力需要大于采煤机的平均落煤能力，只要这样才能缩短放煤时间，提高生产效率。在计算前部刮板输送机运输能力时，可以根据下列公式进行计算：Q=K1K2K3。其中Q表示前部刮板输送机运输能力；K1表示采煤阶段的不允许系数，该实验中数值取1.5进行计算；K2表示采煤机与前部刮板输送机同向运动产生的修正系数；K3表示运输过程中，前部刮板输送机与轨道形成的倾角系数。将数据代入公式计算可得，前部刮板输送机的运输能力只需要超过2423t/h就可以满足生产需求。目前我国前部刮板输送机的运输能力已经超过5000t/h，可以满足正常生产需求。并且轨道长度已经超过四百米，可以满足正常的采煤需求。

2.2.3后部刮板输送机

为了提高单位时间内的煤产量，后部刮板输送机需要与采煤机保持平行作业，借此缩短循环割煤时间，提高单位时间工作面产量。本实验中采用的是双向割煤方式，平均以此循环作业时间为八十分钟。因为该割煤方式是从端口进行，所以割煤周期较长。在日常工作中，只有采煤机开机率超过93%，才能满足既定开采需求，提升开采可靠性。根据最新数据显示，目前我国的开机率平均水平达到92.7%，证明开机率超过93%存在可行性。另外，通过提高采煤速度，也可以减少平均循环时间。假定采煤机每分钟的切割速度为6米，那么平均时间将缩减至75分钟，此时要求开机率超过86.7%。现阶段我国众多开采设备开采最大速度已经超过8m/min，所以后部刮板输送机可以满足既定生产要求。

2.2.4顺槽转载机

理论上，顺槽转载机的生产能力需要同时满足前部刮板输送机和后部刮板输送机的卸载要求。利用生产能力公式对理论数值进行计算，具体计算公式如下：Q=Q1+Q2+Q3，其中Q1表示前部刮板输送机运输能力；Q2表示后部刮板输送机运输能力；Q表示顺槽转载机的生产能力；Q3表示综合矫正系数。经过数值计算可得顺槽转载机的生产能力最低要求为3500t/h。目前我国顺槽转载机的输送能力已经超过3750t/h，根据目前运输能力要求，国产顺槽转载机可以满足既定的生产要求。

2.2.5液压支架

考虑到每天产量需要保持3.3万吨，为了满足既定生产要求，所选的液压支架不仅需要具备很高的稳定性，而且需要具备较高的强度。为了确保放煤速度，设立液压支架时需要将放煤系统与支架系统进行独立，可以选择大流量供液系统机提供电能，所选的支架高度需要超过3.7米，宽度保持在两米左右。目前我国的建设工艺可以满足既定施工要求，证明该设计方案具有较强的操作性。

3大采高综放开采设施配套原则

3.1系统可靠性

假定厚度为7米的煤层总工作面长度为三百米，为了实现高效高产的目标，需要保持所有设备的开机率超过88%。在开机前需要对采煤机、刮板输送机、液压支架等设施进行检查，及时清除故障设备，对于老化设备也需要及时进行替换，确保工作面各系统的运营稳定性。另外，想要达到年产一千万吨的目标，需要各设备维持较长时间的运转，对此，技术人员需要不定时继续设备检修，提前准备备用机，一旦出现运营故障，可以进行设备替换，确保工作面的正常推进，使整体系统的可靠性得到有效提高。

3.2设备能力

设备能力是影响大采高综放开采效率的重要保障。在进行设备选择时，需要充分考虑设备运行能力，选择高于既定工作效率的设备，借此弥补设备工作时间延长，效率降低的问题。通常情况下，所选设备的运转能力高出既定生产要求的20%就可以满足既定生产需求，保证工作面的稳定运行。

3.3设备寿命

根据目前科学技术水平，实现日产3.3万吨的开采目标，需要相关设备具有极强的耐用性。尤其是采煤机和刮板输送机，两类设备在开采过程中处于长时间工作的状态，如果出现设备损坏，将直接影响煤层开采量。对此，在选择生产设备时，需要选择轻度较高、使用寿命较长的工作设备，并且在设备工作期间，不能进行频繁移动，应延长工作面推进长度，借此延长设备的工作寿命。另外，对于规模较大的煤矿，可以选择双工作面开采模式，即设置两个工作面同时进行开采，确保单位时间的工作面总产量。

结论：综上所述，大采高综放开采的应用可以有效提高工作面产量，通过分析理论上的基本条件和设备条件，结合目前国内发展情况，可以得出大采高综放开采可以应用到煤层开采当中。

参考文献：

[1]李建军.神东布尔台煤矿综放开采设计与应用实践[J].中国矿业,2018,27(S1):249-251+260.

[2]毛德兵.大采高综放开采及其在高瓦斯厚煤层开采中的应用前景[A]..采矿工程学新论——北京开采所研究生论文集[C].:中国煤炭学会,2018:6.

[3]毛德兵,康立军.大采高综放开采及其应用可行性分析[J].煤矿开采,2018(01):11-14+21.