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我国综放开采40年及展望
综合机械化放顶煤开采技术(简称综放开采) 是开采厚煤层的有效方法,实现了厚煤层一次采全高开采,是开采厚煤层的一项革命性技术,解决了厚煤层 分层开采时上分层遗留煤柱导致的应力集中、下分层采空区易发火和巷道支护困难、首采分层瓦斯相对涌出量大、产量低、成本高等难题。与大采高开采技术相比,综放开采具有投资少、成本低、能耗低、排放低、适应煤层厚度变化大等优点。我国从1982 年开始研究试验长壁工作面综放开采技术,40a来取得了巨大成功和重大科技创新,综放开采技术已经成为我国开采厚煤层的主要方法,也是我国在世界煤炭开采行业 的标志性技术。
经过40a的探索、创新和发展,我国综放开采技术取得了举世瞩目的成绩,从早期的炮采放顶煤、普采放顶煤、轻型支架放顶煤、综采放顶煤,发展到今天全面推广综采放顶煤,并形成了多种条件的综放开采技术。在放煤方式上,从应用综放技术初期的高位放煤、中位放煤,到目前普遍使用的低位放煤方式。 最近20a来,各煤矿企业在厚煤层中广泛采用综放开采技术,而且支架趋于重型化、大型化,支架额定工作阻力逐渐增大。 目前综放支架最大高度达7m,额定工作阻力最大达21000 kN。 支架的架型也从早期的四柱式发展到今天的四柱式与两柱式并存。 走向长壁综放开采的煤层厚度最大可达20m、煤层倾角最大可达 60°,工作面的采高从2~7m,工作面产量最大可达1500万t/a。煤层厚度大于20m的急倾斜煤层,开发了水平分段综放开采技术,工作面产量可达400万t/a。 应用综放开采技术的开采深度100~1000m,煤层单轴抗压强度可达35MPa,综放开采在我国展现出了巨大的技术优势和宽广的适用范围。2004年我国综放开采技术和装备输出到澳大利亚,2006年在澳斯达煤矿投入应用,2022年又输出到土耳其等欧洲国家,真正实现了从技术引进到技术输出的华丽转身。

图 1 单输送机综放支架

图 2 双输送机综放支架

图 3 采空区探巷观测到的残留煤炭分布

图 4 放煤椭球体

图 5 BBR研究体系
王家臣,中国矿业大学(北京)二级教授、博导。任国务院学位委员会第七届矿业工程学科评议组成员、第八届矿业工程/石油与天然气工程学科评议组成员(秘书长),教育部高等学校矿业类教学指导委员会副主任委员,国际煤炭研究联盟主席。入选国家百千万人才工程、有突出贡献中青年专家、享受国务院政府特殊津贴,全国优秀教师,全国高校黄大年式教师团队负责人,全国教材建设先进个人。主持国家自然科学基金重点项目、“973”课题等多项国家级项目和横向项目。获孙越崎能源大奖、美国Syd S.Peng国际采矿岩层控制奖;国家级教学成果二等奖1项;国家科技进步奖一等奖1项、二等奖3项。
来源:
王家臣.我国综放开采 40 年及展望[J].煤炭学报,2023,48(1):83-99.




