山西朔州平鲁区龙矿大恒煤业有限公司
摘要：文章通过对一次采全高技术在我国厚煤层可行性进行研究，并积极推广此技术在未来的发展中有巨大的应用价值。
关键词：采全高支架；资源回收率；经济效益
一、4-2煤层开采技术条件
1、概况
4-2号煤层位于4-1号煤层之下4.15～9.05m。煤层厚3.2～7.0m，平均5.03m，为稳定的全区可采煤层。本井田内特有的浅埋深、中硬岩层的煤层赋存条件，导致下位顶煤冒落性较差，上位顶煤冒落滞后，顶煤放出率难以保证，资源回收率偏低等问题，成为制约综采放顶煤开采工艺在矿区厚煤层开采中应用的关键障碍。
2、储量
根据储量核实报告和矿井初步设计，4-2号煤保有储量3648万吨，其中大恒区2250万吨，白土窑598万吨，嘉强800万吨。工业储量3326.6万吨，可采储量1252万吨。
二、一次采全高可行性分析
1、开采工艺可行性分析
目前，我国厚煤层采煤工艺主要有2种，即综采放顶煤开采和一次采全高开采。
（1）一次采全高开采工艺分析
一次采全高技术是在中厚煤层综采的基础上，研制适应采高增大的成套设备和工艺技术后逐步发展形成的。一次采全高技术具有经济效益显著，工作面生产能力大，资源采出率高等特点，大采高综采设备技术在国内已应用成熟，能克服设备需要更新换代和完善提高过程中的不足，并且在开采技术上可行，根据钻孔和巷道揭露情况，在大恒区4-2号煤控制程度较高，煤层厚度3.2～7.0m，平均5.03m，赋存稳定，地质条件上适应选择一次采全高综合机械化工艺开采。
（2）综采放顶煤开采工艺分析
本井田内特有的浅埋深、中硬岩层的煤层赋存条件，导致下位顶煤冒落性较差，上位顶煤冒落滞后，顶煤放出率难以保证，资源回收率偏低等问题，成为制约综放开采工艺在矿区厚煤层开采中应用的关键障碍。
4-1号煤层开采之后，下行4.15-9.05m近距离开采4-2号厚煤层，一方面4-1号煤层采空区中部矿山压力将显著减弱，另一方面4-2号煤层采场顶为十分坚硬的沙岩，不易随采随跨落，使得资源回收率偏低的问题将更加突出。
2、适应条件分析
（1）一次采全高综采工艺适用条件
①煤层厚3.2～7.0m。
②坚硬顶板、坚硬顶煤不易冒落、冒放性差的煤层。
③地质构造简单、煤层赋存稳定、倾角小于12°、煤层夹矸少，顶、底板较稳定的煤层。
④没有了放煤工序，采煤工艺更加简化；有效控制矸石混入，有利于提高煤质质量。
（2）综采放顶煤工艺适用条件
①煤层厚度5 ～ 12m为最佳，对煤层厚度变化适应性强。
②顶板岩性最理想的条件是基本顶I、 II级，直接顶有一定厚度，采空区不悬顶、随采随冒落。
③煤层中过厚过硬的夹矸影响顶煤放落，单层夹矸厚大于0.5m或f > 3要采取措施，顶煤中的夹矸总厚度不宜大于顶煤厚度的10 ～15%。
④煤层倾角一般小于于15°。
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3、资源回收率对比分析
（1）一次采全高综采工艺
一次采全高技术具有经济效益显著，工作面生产能力大，资源采出率高等特点，根据4-2号煤层开采技术条件综合对比分析，4-2号煤层更为适用一次采全高工艺，主要有以下优点：
①4-2号煤控制程度较高，煤层厚度3.2～7.0m，平均5.03m，赋存稳定，适用国内现有大采高支架及配套设备。
②煤炭资源回收率高，工作面综合回收率可达95％以上，比综采放顶煤工艺可提高20％以上。
③有效控制矸石混入，提高煤质，使企业效益总体提升。根据煤质科提供的数据，4－1号综放工作面初采期间煤质比正常放顶煤期间可提高400大卡以上，吨煤价格可提高25元。同时，可避免洗煤加工费的无效支出所带来的效益损失。
④无需进行架前预裂松动爆破，通风断面大，消除了安全隐患，有利于安全生产。
⑤设备国产化，不需引进，购置周期短。
（2）综采放顶煤工艺方面
根据4－2号煤层开采技术条件综合对比分析，如在4－2号煤层较适用综采放顶煤工艺，但存在以下问题：
①4-1号煤层开采之后，下行近距离开采4-2号厚煤层，上部4-1号采空区中部矿山压力将显著减弱，不利于顶煤充分破碎与及时冒落，将严重制约提高采出率与资源利用率，预测工作面综合回收率在65％～80％范围，平均综合回收率能达到73％。
②4-2号采场直接顶为十分坚硬的砂质泥岩，不易随采随跨落，使得资源回收率偏低的问题将更加突出。
③如果采用现采取的架前预裂松动爆破，要使得顶煤充分预裂松动，爆破技术有待于进一步研究。
④要提高放顶煤的回收率，势必增加矸石的放出量，由于4-2号顶板砂质泥岩十分坚硬，放出的矸石对设备损坏无法预测，设备维护费用将随之增加。
结合上述诸多因素，我们经过研究、调研，采用一次采全高液压支架及配套设备用于4-2煤层的开采，此套一次采全高设备始用于42110工作面，工作面主要设备配置如下：
1、工作面液压支架90架（含过渡架5架，头二尾三，其中头尾各一部特殊过渡架）、两巷超前架各一组、端头架各一组。
2、刮板机一部155米。
3、采煤机一台。
4、转载机一部55米（含破碎机一台），皮带机自移机尾一部。
5、变电列车配置：负荷中心两套；水处理一套；乳化液泵站三泵两箱；喷雾泵站两泵一箱；语音通讯系统一套；低压开关列车一套；电缆拖拽稳车一台；电缆存放车三车。
三、经济效益分析
1、提高资源回收率方面经济效益
经以上分析，一次采全高工艺煤炭回收率比综采放顶煤工艺可提高20％以上。采用综采放顶煤工艺4－2号煤层可采储量1250万吨，采用一次采全高工艺4－2号煤层可采储量1500万吨，增加回收250万吨，每吨按利润200元计算，可增加利润5.0亿元。
2、提高煤质方面经济效益
采用一次采全高工艺，可有效提高煤质，分析预测比综放工艺至少可提高300卡以上，吨煤价格可提高20元，可增加利润1500万吨×20元/吨=3.0亿元。
3、社会效益
一次采全高液压支架及配套设备的使用在集团公司尚属首例，该套设备已投入使用，从现场使用来看，操作简单，配套性能良好。生产过程中人员操作可在液压支架立柱后方，因立柱间带有可伸缩式防护网，可有效的防止煤矸掉落伤人。该项目的成功推广应用，对实现煤矿安全高效、提高资源回收率和进一步提升机械化装备水平具有深远的意义，同时也为大恒煤业的可持续发展奠定了强有力的基础。从设备本身的安全防护措施来看，对工作面操作人员的人身安全可得到可靠的保障。
总结
从提高采出率、资源利用率方面来讲，采用放顶煤的方式进行开采，放出率难以保证，不易随采随跨落，使得资源回收率偏低的问题将更加突出。从4－2号煤层厚度赋存条件，采高方面分析，采用一次采全高工艺开采较为合适。 既定条件下，同一煤层采用不同的采煤方法，在原煤质量和产品质量方面均将产生较大的差异，使其经济效益显著不同，合理选择采煤工艺是保证产品质量、提高经济效益的最根本手段和最有效措施。一次采全高设备的投入，从现场使用上来看满足了大恒煤业4-2煤层的现场开采条件，而且经济效益及社会效益方面有着现实及深远的效果，具有较高的推广应用价值。
作者简介：
杜文加（1981.1-）男，山西朔州平鲁区龙矿大恒煤业有限公司，职称：助理工程师。
张华洪（1991.3-）男，山西朔州平鲁区龙矿大恒煤业有限公司，职称：助理工程师。
论文作者:杜文加,张华洪
论文发表刊物:《基层建设》2016年27期
论文发表时间:2017/1/9
标签：煤层论文; 回收率论文; 工艺论文; 工作面论文; 万吨论文; 设备论文; 条件论文; 《基层建设》2016年27期论文;