我国综采放顶煤开采技术及其展望.docx

我国综采放顶煤开采技术及其展望
煤炭是我国的主要能源，目前已探明的储量达9000亿吨，煤炭在我国21世纪前50年的能源结构中将稳居50%以上。然而，煤炭开采过程中的高效和安全问题，一直是困扰我国煤炭企业的两大难题，20世纪八十年代中期，在我国厚煤层矿井试行并逐步推广的综采放顶煤技术（简称综放），较好地解决了厚煤层矿井的高效和安全问题，使这一技术以惊人的速度发展，并逐步完善，成为当前我国厚煤层开采的主要方法。综放开采技术之所以在中国发展迅速，普及广泛，主要原因有三点：一是该技术先进，本身具有强大的生命力；二是由于中国整体国力的提高，设备加工制造业的整体水平的提高，使配套设备的可靠性进一步增强，为综放开采技术的发展提供了强有力的保证；三是有一大批高素质的管理人才、科技人才和职工队伍，成为综放开采技术不断发展和完善的动力。本文在阐述我国科技人员在这一技术进步中作出的创造性贡献之后，将进一步阐述该项技术需要完善的问题，并提出建议性对策。
一、综采放顶煤技术的发展历史与现状
综合机械化放顶煤开采技术最早出现在国外。1957年，前苏联研制出了Кту型掩护式放顶煤液压支架，并在库兹巴斯煤田的托姆乌辛斯克使用；1963年法国研制成功了“香蕉”支撑掩护式放顶煤液压支架，1964年在布朗齐矿区使用并获得成功；80年代初，匈亚利研制成功单输送机前开天窗式放顶煤液压支架。此后，波兰、南斯拉夫、印度等国都使用过综放技术，但效果不够理想，加上国际能源结构变化等原因，80年代后国外综放技术开始萎缩，90年代只有极少数矿井使用。
我国综放的发展始于80年代。1984年6月，由原煤炭部立项，在沈阳矿务局蒲河矿用我国自行研制的FY400/14/28综放支架开始试验，后因支架稳定性差，四连杆强度不足损坏严重，加之设备的配套性不好，支架不能前移，造成工作面发火中止试验；1987年，平顶山矿务局一矿引进了匈牙利VHP-732型高位插底式放顶煤液压支架，取得了平均月产44206吨，最高月产55000吨，回采率79.6%，平均工效25.5吨/工的初步成绩；1988年阳泉矿务局、1989年潞安矿务局开始试验，超过了以前各局所取得的效果。与此同时，窑街、靖远、晋城、郑州、兖州、辽源、乌鲁木齐、平庄等矿务局推广使用。从1984年第一个试验工作面算起，到1994年的十年间，我国综放技术迅速发展，1994年，全国综放开采的总产量达到3680万吨，有28个矿务局，60个综放面在生产。其中，年产量超过百万吨的21个，占1/3，综放技术日趋成熟。在设备、工艺、安全保障等方面作了大量的理论研究和现场试验，为近几年的发展打下了坚实的基础。到1998年，全国综放总产量达到7000万吨，综放工作面总数达到82个，全国64个百万吨综采队中，有22个是综放，其中9个队的年产达到200万吨以上，占当年200万吨队的81.8%。使用条件由初期的缓倾斜煤层发展到倾斜、急倾斜煤层；由开采条件较好工作面发展到条件较差的“三软”、“两硬”、“不稳定”煤层。其中以缓倾斜厚煤层工作面的效果最明显，工作面最高年产量达到500万吨以上。目前我国综放技术使用的数量、范围、技术的先进性和取得的效果，均居世界领先地位。最近，我国正在努力拓展外部市场，向国外输出综放技术及成套装备。
二、我国对综放开采技术的创造性贡献
我国科技人员在综放开采的技术进步中，投入了大量的力量，在理论、技术和装备等方面取得了系统和丰硕的成果。
(一)顶煤冒放性的定量评价方法
顶煤能否顺利冒落并有效放出，是决定放顶煤开采能否成功的关键，也直接影响到工作面的煤炭回收率。我国科技人员先后提出了多种冒放性评价方法，例如：将影响因素量化后进行回归，用回归公式计算冒放性；用模糊聚类法计算冒放性；用距工作面煤壁不同距离处顶煤位移量达到100mm处的位置远近作为冒放性判别指标。现场使用较多且直观方便的方法是下述的“七因素加权模糊推理法”。这是对煤层地质条件和开采条件的综合评价，没有考虑辅助措施对冒放性的影响作用。当采用辅助措施影响冒放性时，相当于改变了煤层地质条件和开采条件，因此，该方法仍然适用。
1、决定冒放性的七个因素及其对论域“冒放性好”的隶属度
(1)采深与煤层强度比值
采深与煤层强度对顶煤冒放性而言是相对概念，这一指标代表支承压力的破煤能力。要使顶煤在支承压力作用下充分破碎，
(2）直接顶岩性
直接顶板能随采随冒，顶煤放出后能及时充填满放出空间，减少了顶煤放出损失。直接顶岩性以泥岩、页岩、粉砂岩等中等稳定性以下为好。
(3）老顶岩性
老顶的作用主要是向煤壁前方传递支承压力。岩性越好，传递支承压力的能力越强，对顶煤破碎越越有利，但来压步距相对要加大，来压强度加剧。综合考虑老顶破煤作用与来压强度，以中粗砂岩、细砂岩等中等稳定岩性为好。
(4）采放高度比