1、2 0 2 3年第3期2 0 2 3年3月在中国，厚煤层煤炭具有丰富的储量。厚煤层开采十分重要，既可以在短时间内向社会提供大量的煤炭资源，还可以使煤矿企业具有较高的经济效益。不同采煤工艺的厚煤层开采效果存在一定的差异。为此，需要根据实际情况选择合适的采煤工艺1-3。经过多年的发展，中国井下采煤工艺以综采工艺为主，而且根据实际情况的不同，综采工艺又衍生出了许多不同的采煤工艺，例如大采高工艺、放顶煤工艺等。这些采煤工艺都有着各自的特点和适用性。本文分析了煤矿井下几种常见的厚煤层开采工艺，探讨了厚煤层开采工艺选择的原则。1几种常见的厚煤层开采工艺特点严格意义上讲，中国主要有炮采工艺、普采工艺和综采工
2、艺3种采煤工艺。随着时代的发展，综采工艺又衍生出了许多其他工艺。为了便于区别，将这些新的采煤工艺根据其特点进行命名。目前，对厚煤层的主要开采工艺有普通综采工艺、分层开采工艺、一次采全高工艺、放顶煤开采工艺和充填开采工艺4-7。下面将对这些工艺进行具体分析。1.1普通综采工艺普通综采工艺是标准化综采工艺，也是目前应用最广泛的采煤工艺。该工艺由于在中国应用的时间较长，所使用的设备和技术都较为成熟。该工艺具有如下特点：a)最大采高为3.5m，即使用的液压支架升起的最大高度为3.5m，主要适用于煤层厚度3.5m 下的厚煤层开采。由于采高的限制，煤层厚度略大于最大高度时煤炭的回采率降低。b)工作面回采相
3、对简单，经过多年探索，适用于一些复杂情况下的厚煤层开采，例如煤层倾角较大的倾斜煤层。1.2分层开采工艺煤层厚度接近或大于2倍普通综采工艺的采高时，采用分层开采。该工艺的原理十分简单，就是将厚煤层人为分成2层或多层，从上到下依次开采，如图1所示。该工艺具有如下特点：a)适用于厚度几十米的煤层开采。b)开采系统的布置比较复杂，依赖于现场煤层开采经验。c)有时开采效率并不高，在分层开采时需要在底板铺网，再造下层煤开采时的顶板。再生的顶板通常需要几年的时间才能形成，导致上、下分层开采的间隔时间很长。在分层开采时，为了简化巷道布置，通常将回采巷道布置在煤层的底板上，进而使巷道服务于多层煤开采。但是，在煤
4、层开采过程中，位于顶底板的回采巷道收稿日期：2022-10-09作者简介：安哲，1996年生，男，山西晋中人，助理工程师，主要从事煤矿开采方面的工作。煤矿井下厚煤层开采的工艺选择安哲（山西华阳集团新能股份有限公司二矿，山西 阳泉0 4 5 0 0 0）摘要：厚煤层是中国矿井重点开采的煤层，因此选择合适的厚煤层开采工艺具有十分重要的意义。分析了几种常见的厚煤层开采工艺特点，主要包括普通综采工艺、分层开采工艺、一次采全高工艺、放顶煤开采工艺和充填开采工艺等；然后探讨了厚煤层开采工艺选择的原则，主要有安全性原则、回收率高原则和效率高原则，可以为煤矿井下厚煤层开采工艺的选择提供一定的技术参考。关键词：
5、厚煤层开采；采煤工艺；工艺选择中图分类号：T D 8 2 3.2 5+3文献标志码：A文章编号：2 0 9 5-0 8 0 2-(2 0 2 3)0 3-0 1 3 1-0 3Selection of Mining Technology for Thick Seams in Underground Coal MinesAN Zhe(No.2 Coal Mine,Shanxi Huayang Group New Energy Co.,Ltd.,Yangquan 045000,Shanxi,China)Abstract:Thick coal seams are the key coal seams
6、 in Chinas mines,so it is very important to choose the appropriate thick coalseam mining technology.This paper analyzed the characteristics of several common thick coal seam mining technology,mainlyincluding general fully mechanized mining technology,slicing mining technology,one-time full height mi
7、ning technology,cavingmining technology and filling mining technology;then it discussed the principles of thick seam mining technology selection,mainly including the principles of safety,high recovery and high efficiency,which can provide a certain technical reference for theselection of thick seam
8、mining technology in coal mines.Key words:thick seam mining;coal mining technology;technology selection（总第2 1 0期）技术研究1 3 1 DOI:10.16643/ki.14-1360/td.2023.03.0592 0 2 3年第3期2 0 2 3年3月将受到重复采动的影响，巷道维护变得十分困难。此外，在上煤层开采时，底板位于煤层上，煤层比较软时，很容易出现液压支架嵌底现象，这会导致液压支架很难发挥支撑顶板的作用，有时还会导致液压支架不稳。煤层的压力被释放，下分层的瓦斯会急剧涌出，这会
9、导致工作面的瓦斯含量急剧增加。由于底板是煤层，采空区内很容易出现浮煤氧化自燃的问题。在开采下层煤时，需要在人造顶板下回采。如果铺设的金属网出现破损，则会出现大面积冒顶现象，影响工作面的正常回采。图 1 分层开采工艺示意图1.3一次采全高工艺一次采全高工艺是普通综采工艺的改进，将液压支架升高至高度与煤层厚度相一致，从而可以对煤层进行一次全厚开采。煤层厚度不同，所需的液压支架高度也不同，这导致使用的液压支架都是根据煤矿实际情况进行定制的。该工艺具有如下特点：a)开采的效率较高。由于采高较大，可以使得工作面产量较大。b)需要更大断面的回采巷道。通常情况下，一次采全高的液压支架的体积比较大，为了便于运
10、输，需要增大巷道断面的尺寸。该工艺只在一些地质条件较好的地区得到应用，例如神东矿区，目前最大一次开采高度达8.8m。更为重要是，采煤工艺的成套设备初期投资大，这限制了该工艺的应用。1.4放顶煤开采工艺放顶煤开采工艺是利用综采工作面前方的支承压力使液压支架上方的顶煤破碎，并将煤从液压支架后方的放煤口放出。该工艺与普通综采工艺的区别在于使用了放顶煤液压支架。通过控制合适的采放比，可以一次性实现对厚及特厚煤层的全厚开采。该工艺的特点如下：a)开采效率高，可以使工作面的产量大幅度提高；b)投资较低，操作方便。目前，该工艺在许多矿区得到了应用，创造了显著的经济效益。然而，当采放比不合适时，煤炭资源回收率
11、较低；当顶煤夹矸厚度较大时，顶煤放出率也会很低；当放煤时间不当时，也会存在回收率较低的问题。此外，放顶煤开采时，粉尘浓度较大，在粉尘具有爆炸性时非常危险。而且，采空区遗煤量会比普通采煤技术的要大，发火和瓦斯超限问题严重。放顶煤开采工艺示意图如图2所示。图 2 放顶煤开采工艺示意图1.5充填开采工艺充填开采工艺是在回采过程中加入充填工艺，主要目的是防止采空区顶板下沉而引起地表沉陷。该工艺的特点如下：a)需要较大量的充填材料，且便于运输到工作面。由于煤炭开采量较大，回采过程中充填材料的使用量也会很大。当充填材料的成本升高时，煤矿开采成本也会急剧升高，不利于工作面开采的经济性。目前，采用矸石和高水材
12、料（见图3）回填采空区。b)能较好地控制地表下沉。在煤层开采后，采空区上覆岩层会发生运动，当这些运动波及到地表时，会引起地表的不均匀沉降，对地表上的一些建筑物和水体影响十分大。使用该工艺时，需要做好成本和效率控制。这就要求在进行充填开采时，不能增加过多的成本。充填材料的成形需要一段时间，这就要求工作面的循环作业时间要大于材料的成形时间，否则充填起不到控制顶板下沉的效果，这势必会对回采效率产生一定的影响。2厚煤层开采工艺选择的原则以上分析了几种常见的厚煤层开采工艺。在实际设计过程中，需要根据煤矿具体情况选择合适的采煤工艺。在选择采煤工艺时，需要遵循安全性原则、回收率高原则和效率高原则8-1 2。
13、下面，将进行具体分析。2.1安全性原则在选择采煤工艺时，首先要考虑的就是采煤工艺在特定条件下开采的安全性。如果一项采煤工艺在开采过程中存在巨大的安全隐患，则在开采设计时不能选择该工艺。例如，当煤尘具有爆炸性且煤层瓦斯含量较高时，不能选择放顶煤开采工艺作为首选采煤工艺。此外，还需要考虑开采过程中可能存在的安全隐患。例如，采空区上覆岩层运动形成的导水裂隙带位于含水层或水体内时，则需要采用充填开采工艺。当地表上存在重要的建筑物时，开采产生的地表下沉会对建筑物产生不良的影响，这需要考虑在内。岩石顶板采空区（上分层 4 m）煤层上分层综采工作面刮板运输机2 m 厚假顶（放顶煤回收）煤层（下分层 4 m）
14、下分层综放工作面前部刮板运输机后部刮板运输机（回收顶煤用）岩石底板4 m（上分层）6 m（下分层）液压支架煤块放顶煤开采1 3 2 2 0 2 3年第3期2 0 2 3年3月图 3 超高水材料充填开采工艺流程图2.2回收率高原则资源回收率是煤矿生产过程中的一个重要指标。随着浅部煤炭资源的枯竭，中国煤矿开采向深部延伸。深部开采存在较大的风险，资源回收率问题需要得到足够的重视。需要注意的是，采煤工艺不同，资源回收率也会存在一定不同。资源回收率在很大程度上受到煤层采高的制约。在实际生产过程中，很难保证采高始终大于煤层厚度，这就导致煤炭资源的回收率存在一定的限制。为此，在回采过程中，要综合对比各项采煤
15、工艺在特定条件下的资源回收率。2.3效率高原则开采效率也是需要考虑的。这是由于效率不仅关系到煤炭产量，而且关系到开采成本。在煤矿开采效率较高时，开采成本也相对较低。需要注意的是，开采效率和回收率有时存在一定的矛盾。例如，对于厚煤层，如果采用分层开采，则资源回收率稳定，但是开采效率很低；如果采用放顶煤工艺，则开采效率非常高，但是资源回收率较低。因此，在选择采煤工艺时，需要综合考虑几个原则，选择最为合适的开采工艺。3结语厚煤层开采工艺是煤炭行业研究的重点内容之一。在生产过程中，如何根据实际地质条件选择合适的采煤工艺，是煤矿企业需要考虑的关键问题。通过分析几种常见的厚煤层开采工艺，探讨了厚煤层开采工
16、艺选择的原则，可以为厚煤层开采工艺的选择提供一定的参考。参考文献：1 赵智宏.常见采煤工艺的适用条件分析 J.能源与节能，2022(9)：109-111.2 史钟琦.煤矿开采中常见采煤工艺的适用条件分析 J.现代工业经济和信息化，2022，12(8)：292-293.3 尹利鑫.井下采煤技术及采煤工艺的选择 J.能源与节能，2022(8)：92-94.4 张超.煤矿采煤工艺及其应用研究 J.能源与节能，2022(8)：207-209.5 赵常通.井下采煤技术和工艺选择 J.矿业装备，2022(2)：10-11.6 李康.煤矿开采中常见采煤工艺适用条件分析 J.能源与节能，2022(2)：168-169.7 李强.煤矿开采中的井下采煤技术和采煤工艺分析 J.矿业装备，2022(1)：12-13.8 王新星.常见采煤工艺的适用条件分析 J.能源与节能，2021(12)：45-46.9 徐晓乐.煤矿开采中井下采煤技术及采煤工艺选择 J.能源与节能，2021(12)：133-134.10 付欣睿.煤矿综采技术在厚煤层开采中的应用 J.矿业装备，2020(5)：114-115.11 方青龙.浅谈
