（兗州礦業集團有限公司，山東鄒城市，273500）

摘 要 厚煤層現代開采體系是用當代科技的最新成果武裝和改造礦井 “開采體系” 的開拓方式、生產布局、設備配置、采煤、掘進、提升、 運輸、通風、供水、供電等各個要素，達到設備與系統、布局與管理、人與物之間的匹配協 調，使傳 統產業跟上現代科技發展的步伐。兗州礦區厚煤層現代開采體系的研究重點是：年產600萬t 綜放裝備與工藝體系研究、厚煤層礦井高效輔助運輸系統研究、復雜條件下厚煤層開采技術 研究和高性能、高可靠性設備的國產化研究。 ��  關鍵詞 厚煤層開采 現代開采體系 兗州礦區��

 1 厚煤層現代開采體系的內容

厚煤層現代開采體系是一個概念，是客觀存在，是相對獨立于煤礦體制和機制，對煤礦 企業的經營效果起決定性影響的一個方面。��

1.1 厚煤層現代開采體系研究的主要內容

兗州礦區多年來的實踐證明，厚煤層礦井生產中的“開采體系”是由煤礦的開拓方式、 生產布局、設備配置、采煤、掘進、提升、運輸、通風、供水、供電等“要素”組成的系統 ，它極大地影響著煤礦生產經營成本，決定著企業經濟效益的高低。只有建立起完整的 “ 現代開采體系”，實現各要素之間的協調匹配，才能為現代化生產提供寬松的環境，創造必 要的條件，最大限度地發揮礦井的能力和潛力。我國不少煤礦長期達不到設計生產能力，經濟效益不好，重要原因之一就是“開采體系”的不完善與落后。��

1.2 厚煤層現代開采體系的實質

“現代開采體系”的實質是用當代科技的最新成果武裝和改造“開采體系”的各個要素 ，使傳統產業跟上現代科技的發展。首先注重發揮系統的總體效能，同時注重采煤技術的突 破和由此對其他相關技術發展的帶動作用；必須實行規模經營，爭取規模效益。建立“現代 開采體系”的方法是通過對生產布局的調整、生產環節的改造、設備的升級換代、隊伍和管 理素質的提高，達到設備與系統、布局與管理、人與物之間的匹配協調。��

1.3 厚煤層現代開采體系的技術成果��

1.3.1 確立了以大型化、集中化、系列化為核心的技術路線�ァ糎T〗〖ST 〗

建立“現代開采體系”的目標和途徑是走大型化、集中化、系列化的生產發展之路，實 現煤礦安全高效集約化生產。主要包括以下幾個方面：��

大型化，包括礦井大型化及采區、工作面的大型化。只有大型化才能有效發揮各種現代 技術裝備的能力，實行連續的大生產作業，獲得好的經濟效益，參與國際煤炭市場競爭。��

集中化，包括礦井集中、水平集中和工作面集中。集中是實現大型化的基礎和保證。沒 有集中化，就沒有大型化。��

系列化，其主要含義是整個體系的完整性、可靠性和分系統的連續性。這是實行大型化 、集中化的保證。在高度集中化大生產的情況下，各系統的完整性和可靠性是最終決定整個 體系綜合能力大小的集中體現。換言之，單個子系統的不完備，將影響整個體系能力的充分 發揮，甚至會造成整個系統的重大浪費和嚴重經濟損失。��

1.3.2 加快了煤炭生產技術裝備的國產化

厚煤層現代開采體系的探索與實踐，極大地加快了煤炭生產技術裝備的國產化進程，尤 其是在綜放技術的探索與實踐中，兗州礦區與國內的科研機構、設備制造廠進行了大量研究 與合作，研制出了一系列適用于厚煤層綜放開采的技術裝備。據統計，1998年全國綜采產量 中，國產設備的占有率已經達到92．67％，比1985年上升47．37％，其中國有重點煤礦已經 達到96．93％，比1985年上升51．63％。��

1.3.3 建成了一批高產高效礦井

自上個世紀80年代起，通過現代化礦井建設、質量標準化礦井建設、高產高效礦井建設 以及先進技術的引進、消化、吸收，國內已經建成了一批高產高效礦井。據統計，截止1999 年底，全國高產高效礦井已由1993年的12個增加到92個，5年增長了80個；原煤產量由2304 萬t／a增加到19821萬t／a，凈增17517萬t／a；原煤效率由2．27t／工增加到12.296t／工 ，為國有重點煤礦平均效率的5．45倍，并且在繼續向前發展。�� 

1．4  創造了顯著的經濟效益和社會效益

厚煤層現代開采體系的探索與實踐，創造出了顯著的經濟和社會效益。以兗州礦區為例 ，在國內煤炭市場嚴重疲軟、煤炭價格大幅度下滑的形勢下，由于進行了現代開采體系的探 索與實踐，依靠先進的開采技術，實現了大規模、低成本生產，企業的經濟效益持續增長。 自1996年起，連續保持銷售收入、利稅總額全行業第一，并在國內100強企業中占有重要位 置；2000年生產煤炭2800萬t，出口煤炭1002萬t，利稅總額達到13．20億元，其中利潤3．5 2億元。��

2 兗州礦區厚煤層現代開采體系的研究重點

以信息技術為先導的世界新技術革命成果，迅速滲透到煤炭這一傳統領域，發達國家在 實現煤炭生產工藝綜合機械化的基礎上，向遙控和自動化發展，煤炭工業正在由勞動密集向 資本密集和技術密集轉化。機器人與人工智能和專家系統相結合，將為自動化采煤開辟新的 途徑。為推動大型井工煤礦技術進步和生產發展，“十五”期間，兗礦集團將在興隆莊煤礦 率先實施高效潔凈示范礦井建設項目“年產600萬t的綜放工作面成套裝備與技術研究”的攻 關。最新科研成果的推廣和應用，將大幅度地提高技術與裝備的生產能力、可靠性和自動化 程度。項目完成后將實現礦井年產原煤700萬t，原煤生產人員1500～1800人，原煤生產效 率達到18～20t／工，工作面單產達到600萬t／a的目標。��

2．1  年產600萬t綜放裝備與工藝體系研究

厚煤層現代開采體系的核心是采煤技術。隨著大功率電牽引采煤機和大運量刮板輸送機 的應用，采煤機割煤速度大大提高，割煤的循環時間縮短，工作面出煤能力進一步提高(最 大煤流量可達2500～3000t／h)。由此帶來一些新的技術問題，比如綜放工作面采、支、 放、端頭作業等工序合理匹配，運輸系統能力的匹配，以及設備的國產化問題等，都是需要 進一步研究和解決的問題。��

(1)綜放工作面放頂煤能力提高問題。綜放工作面要實現綜合出煤能力最大，就必須滿 足采、放工序最大限度的平行作業，即放頂煤平均循環時間不大于采煤機平均割煤循環時間 ，否則，采煤機就要停機等待放頂煤工序。綜放工作面采煤機割煤高度變化不大，當煤層厚 度較大時，后部刮板輸送機能力和放煤速度將成為關鍵因素，因此，必須實現前后部刮板輸 送機能力協調，加大液壓支架后部放煤空間及放煤口開啟和關閉操作速度。��

(2)加大工作面長度。由于采煤工作面推進速度加快，為了減少采煤機斜切進刀時間和 工作面端口作業影響時間，提高有效開機率，必須進一步加大工作面長度。工作面長度加大 后，工作面可采儲量增加，延長工作面連續推進時間，可以保證工作面穩產高產，同時相對 減少了上、下端頭頂煤的損失率，提高了回采率。��

(3)大功率裝備的國產化配套。我國大型采煤機、刮板輸送機、液壓支架等國產設備， 通過引進、消化、吸收，已經逐步達到國外上個世紀90年代初的水平。但是，一些主要元部 件的制造還沒有過關，特別是電液控制設備、3.3kV電器和控制設備要進一步國產化，加 大研究開發力度。��

(4)煤巷快速掘進和支護技術。兗州礦區正在全面推廣綜放開采全煤巷道錨桿支護技術 ，但是由于設備不適應，掘進速度和效率不高，這也是厚煤層現代開采體系研究與探索中需 要認真解決的一個問題。��

(5)煤層自然發火的防治。厚煤層開采的最大隱患是煤層的自然發火。兗州礦區3層煤自 然發火的傾向性為Ⅱ～Ⅲ級，發火期3～6個月，最短18天。為了解決這一問題，兗州礦區研 究 開發了一系列防滅火技術，有效地控制了開采煤層的自然發火。但是，煤層自然發火的隱患 還在，如何更有效地解決煤層自然發火問題，需要進一步研究。��

(6)提高煤炭回采率。提高資源回采率是煤炭開采的永恒主題，綜放回采率仍然有進一 步提高的潛力。加強對頂煤運動規律的研究和冒放規律的研究，確 定合理的放煤工藝參數和支架結構，優化工作面參數有助于提高回采率。

(7)地面環境保護。與中厚煤層相比，厚煤層開采引起的地表和環境破壞都大得多。兗 州礦區地處人口稠密的魯西南地區，村莊密度為每平方公里0．7個。為了減少煤炭開采對地 表的破壞，兗州礦區進行了大量研究與試驗，例如，采用覆巖離層帶注漿、厚 煤層地表 保護性開采、矸石回填塌陷區等方法，取得一定成效。但是，這些辦法仍不能從根本上解決 煤炭采出后地面大面積塌陷問題。這將是一個需要長期研究的課題。��

2.2 厚煤層礦井高效輔助運輸系統

在厚煤層現代開采體系的探索和實踐中，輔助運輸系統的落后和低效率是存在的重要問 題。從世界范圍看，當前輔助運輸設備主要有單軌吊、卡軌車、齒軌車和無軌膠輪車等四大 類。驅動方式主要有鋼絲繩牽引、柴油機牽引和蓄電池機車牽引等三大類。從發展趨勢看， 采用無軌膠輪運輸成為主流。根據厚煤層現代開采體系建立的要求，今后輔助運輸系統的發 展方向應當是建立大型、高效的機械化運輸體系。對于沒有底鼓現象的厚煤層礦井，應以發 展卡軌車、齒輪車為主，以形成單一的輔助運輸系統。要圍繞簡化輔助運輸系統、減少作業 工人、減少巖石巷道、規范礦井下井材料和設備等方面加強研究。��

近幾年來，兗州礦區為了解決這一問題，先后進行了繩牽引卡軌車、防爆膠套輪蓄電池 機車、防爆低污染柴油機齒軌車的試驗研究，但由于受礦井開拓布局和采區巷道布置的制約 ，以及設備本身存在的問題，沒能建立起高效的輔助運輸系統。目前，兗州礦區4對大型礦 井的輔助運輸基本采用傳統方式，是礦井生產系統中的薄弱環節，嚴重制約經濟效益的提高 。��

兗礦集團輔助運輸改革和研究的方向：一是對生產礦井原有的輔助運輸系統實施技術改 造，使其部分環節實現連續高效運輸；二是對新建礦井和生產礦井的新開拓區，積極研究采 用無軌運輸方式，實現從井口至工作面的連續不間斷運輸。技術改造的主要內容有：��

(1)開發綜采工作面順槽無極繩連續牽引車，形成系列產品，使連續運輸長度達到1 500～2000m，取代原有的多部絞車接力運輸方式。��

(2)在采區行人上、下山推廣斜巷架空乘人裝置，取代原有的斜巷人行車裝置。��

(3)加強巷道布置和系統環節等方面的研究，在緩傾斜礦井力爭采用全煤巷布置，為無 軌運輸創造良好的外部條件。��

(4)采用引進消化吸收和研究開發并重的方式，加快無軌運輸裝備的國產化研究。

2．3 復雜條件下厚煤層開采技術研究

兗州礦區在厚煤層現代開采體系的探索與實踐中，涉及到了特殊條件下的綜放開采問題 ，在硬煤層綜放開采、含夾矸煤層綜放開采、網下綜放開采、孤島綜放開采等方面取 得顯著效果。斷層構造是影響采煤工作面布置的主要因素。綜放對落差小于5～6m的斷層適 應性優于其他開采方法，但對落差較大的斷層切割的小段塊厚煤層，同樣無法布置長壁采煤 工作面。兗州礦區這種地質構造的厚煤層占有相當大的儲量，國內其他開采厚煤層的礦區也 相當普遍。因此，如何在這種地質條件比較復雜的厚煤層礦井建立高產高效的現代開采體系 ，是一個需要深入研究與探索的問題。�� 根據已進行的研究，采用短壁開采有可能解決這一問題。短壁開采的特點是工作面和推進 長度較小，易于在地質條件比較復雜的情況下布置。但要實現現代短壁綜放工作面高產高效 ，必須具備以下條件和技術：��

(1)回采巷道快速掘進技術。采用短壁開采巷道掘進率高，工作面推進速度快，為了保 證連續，回采巷道必須快速推進和支護。在這方面，美國和澳大利亞的技術和經驗值得借鑒 。��

(2)采煤工作面快速推進技術。短壁工作面快速推進的關鍵技術是工作面上下端頭作業 ，即端頭支護、端頭放頂煤、端頭設備的快速推移。支護設備高強度、輕型化，以利快速搬 運和安裝；前、后部刮板輸送機為單機頭垂直布置，或后部刮板輸送機與轉載機為一體的直 角拐彎布置；滾筒采煤機適應短工作面開采的特點；轉載機機頭和可伸縮帶式輸送機機尾實 現不停機整體自動推移。��

2．4   高性能、高可靠性設備的國產化研究

我國煤炭開采技術落后的重要原因是開采設備的研究開發跟不上形勢的發展和要求，尤 其是大功率、可靠性高的設備，與國外有很大差距。隨著礦井大規模集中化生產的發展，大 功率、高性能的設備是必不可少的。近幾年，通過技術引進、消化、吸收，國內已開發出一 些大型設備，但是體積大、重量大、性能差的問題仍然比較突出。��

解決我國煤炭開采設備與發達國家差距的有效辦法是實行產、學、研緊密結合。任何一 項新產品的開發，都必須以滿足開采方式的需要和創造最大經濟效益為目的。隨著綜放開采 技術的發展，綜放開采設備的研究開發將有很大的發展空間和余地，國內應當充分抓住這一 有利的發展機遇，加緊綜放設備的研究開發。��

參考文獻

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