煤矿井下长距离工作面综采技术研究

韩立权

（大同煤矿集团云岗矿， 山西 大同 037017）

在我国经济高速可持续发展的进程中，社会生产与生活各方面对能源的需求量不断增大，由于我国富煤资源的分布特征，必须选择合适的采煤技术。综合分析我国煤矿开采方法可知，随着近年来工作面的加长，各煤矿的开采效率均得到不同程度的提升，并且安全事故发生频次也出现不同程度下降。此外，针对大量煤炭开采过程中存在的较为严重的资源浪费现象，长距离工作面采煤技术可以有效减少煤矿的资源浪费。因而，增强长距离工作面采煤技术的研究与推广工作十分必要，煤矿生产企业将其与现有煤矿开采的工艺技术相结合，可使得煤矿开采行业获得较大的发展助力，有利于整个行业的整体发展。

1 长距离工作面采煤技术分析

长距离工作面采煤技术指的是对采煤工作面的距离进行有效控制，从而使得采煤工作的巷道万吨掘进率保持在较高水平，并得到最优开采参数。与普通工作面采煤技术对比，长距离工作面采煤技术有着其独特的优势，例如增加煤矿的采煤效率、提升煤矿生产企业的整体生产水平已经产品质量。

仔细研究分析长距离工作面的开采数据可知，与普通开采技术比较，长距离工作面采煤技术在实际应用中的技术优势主要体现在以下方面：

1）采煤量稳定性。煤矿采用长距离工作面采煤技术可以把矿井的工作面距离进行合理控制，使得工作面的开采参数都保持在一个最佳状态，从而大大增加了煤矿的采煤量，并且工作面开采的稳定性也得到较大提升[1-2]。

2）采煤效率。与传统普通工作面开采技术对比，长距离工作面采煤技术在煤矿开采过程中的采煤效率更高，这样使得煤矿生产企业在同类企业中的竞争力大大提升，从而可以投入更多人力、财力在企业自身的安全管理与技术升级上，从而形成煤矿企业发展的良性循环。

2 长距离工作面采煤技术的影响要素

长距离工作面采煤技术虽然具备诸多优势，但同时，其在煤矿生产企业的实际应用过程中受到诸多因素的影响，其中工作面长度是由以下多个方面所共同决定的。

2.1 煤矿生产设备

各个煤矿生产企业的设备状况是影响采煤工作面长度的主要因素，其主要体现在有效铺设长度与运输能力两个方面。其中，工作面长度与有效铺设长度在某一临界点内是一种正相关的关系，即当有效铺设长度小于该临界点时，随着有效铺设距离的增大，工作面长度也相应增大，采煤量也采煤效率都是相应增大；与之相反，超过该临界点时工作面长度的增加反而会对采煤效率造成不良影响。当前国内煤矿企业实际生产过程中的有效长度一般不超过临界值的3/4。

运输能力也是影响工作面距离的重要因素，一方面确保了采煤工作面的煤炭可以及时运输走，确保运输效率。另外一方面，适当的运输设备还能够还可将工作面的工作范围加大，从而提高了煤矿生产效率。当前，国内煤矿生产企业所使用的运输设备通常为下页图1 所示皮带输送机与刮板输送机两种，功率多数为500 kW 与630 kW 两种[3]。

2.2 储煤的煤层厚度

当煤层厚度较大，工作面的采高超过2.5 m 时，会使得支护难度加大；当煤层厚度较小，工作面采高小于1.3 m 时，控顶区与巷道间距都比较小，会导致采煤作业难以连续进行。因此必须根据实际的采高来适当控制工作面距离，以保障采煤工作面的连续顺畅进行，从而保障煤矿生产过程中较高的采煤效率。

图1 常用运输设备

2.3 回采工艺

国内使用较多的回采工艺主要包含高档普采工艺、综采工艺与掩护支架工艺三种。其中，采用高档普采工艺时，可最大限度体现出长距离工作面采煤技术的优点；采用综采工艺时，液压支架对采煤机的截割有一定辅助作用，因而工作面的长度可以适当加大；采用掩护支架工艺时，由于该工艺方法所采取的自溜运输而导致工作面长度增加受到一定限制。煤层瓦斯含量。当储煤中瓦斯含量较高时，应该减小工作面距离，这样会使得煤层的暴露面积相应减少，此时，即使增大采煤量，瓦斯泄漏的危险性依旧较低。反之，过大的工作面距离会导致瓦斯泄漏的危险性大大增加，此时必须增强井下的通风量，但会导致两巷道断面之间发生相互干扰。当储煤中瓦斯含量较低时，对井下通风要求大大降低，从而避免了其对工作面长度的影响。

2.4 煤矿管理水平

煤矿管理水平涉及范围非常广泛，但主要包含生产管理与技术管理两方面。当管理水平较高时，能够很好应对各种突发状况，并选择更优的工作面参数，此时可适当增加工作面距离，从而提高开采效率。

2.5 地质条件

我国煤矿所处的地质条件大多较为复杂，且多为岩层结构，因此煤矿开采前必须对地质条件进行仔细勘测，从而选择最优的开采方法。进一步将地质情况划分清楚，从而更合理地确定工作面距离。对于长距离工作面采煤技术，地质条件对其影响主要体现在以下两个方面：一是断层的落差形式，其参数范围通常在1.5～5.0 m 间，对长距离工作面采煤方式的影响较大；二是断层的发育形式，尤其是小断层的发育情况。当工作面有发育良好的小断层时，会引发工作面推进参数的改变，从而影响到工作面的正常循环活动。当出现这种发育良好的小断层时，应对工作面参数进行适当调整，减小工作面距离，从而最大程度避免小断层所导致的负面效应。

3 瓦斯防治技术

前文所述影响长距离工作面采煤技术的因素中，其中瓦斯含量不仅影响到开采效率，更在很大程度上决定了煤矿的生产安全，因此，必须做好瓦斯防治工作。

煤矿开采过程中，伴随着工作面综采的进行，采空区顶部岩层会发生位移，从而导致竖直方向产生弯曲下沉区、断裂区与垮落区。其中断裂区岩层间的缝隙是瓦斯流动的通道，当使用地面钻井方式抽取瓦斯时，该裂缝就可作为钻孔位置备选。该抽取方式的原理如图2 所示。煤层在经过开采后，其瓦斯渗透率往往会大幅提高，采用上述方法可安全高效地将井下瓦斯抽出。

图2 瓦斯抽取原理示意图

4 结语

本文所述可知煤矿长距离工作面采煤技术对比普通采煤技术的优点主要在于提高了煤矿的采煤量、采煤效率以及安全性、稳定性。但我国当前煤矿生产过程中对于工作面距离的选取仍然存在诸多不足之处，这主要是由于煤矿的生产管理与技术管理水平、复杂多变的地质状况、煤层中瓦斯含量等诸多影响因素导致的。因而，为了长距离工作面采煤技术得到更广泛的推广与使用，煤矿生产企业必须从企业本身的实际状况出发，仔细分析企业自己生产、管理、技术、设备等方面的条件，再进一步结合煤矿地质条件，选择最优参数，从而确保长距离工作面采煤技术的优势彻底发挥出来。