綜合機(jī)械化采煤工藝，簡稱“綜采”，即破、裝、運、支、運五個主要生產(chǎn)工序全部實現(xiàn)機(jī)械化。綜合機(jī)械化采煤是煤礦技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志，是煤礦增加產(chǎn)量、提高勞動效率、增加經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。
在地質(zhì)條件復(fù)雜的一些礦區(qū)如西南、南方、新疆等地的一些小煤礦雖然仍采用炮采中的巷采、柔掩、刀柱等落后采煤方法，但隨著我國的采煤技術(shù)與裝備以及國家對安全的日益重視，這些采煤方法正在逐步淘汰或者有條件的開采。
我國從20世紀(jì)70年代開始大面積推廣機(jī)械化開采，同世界主要采煤國家一樣．我國井工礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效的采煤工藝主要為長壁綜合機(jī)械化開采。在90年代，以長壁高效綜采為代表的煤炭地下開采技術(shù)取得新進(jìn)展。高效綜采發(fā)展主要體現(xiàn)在以下三方面：一是綜采工作面生產(chǎn)能力大幅度提高，采區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了“一礦一面”年產(chǎn)達(dá)300萬噸的高產(chǎn)高效和集約化生產(chǎn)模式；二是高效綜采裝備和開采工藝不斷完善，推廣使用范圍不斷擴(kuò)大，3～4m厚煤層開采、厚煤層一次采全高開采和薄煤層全自動化生產(chǎn)等技術(shù)和工藝取得成功；三是高效綜采裝備的研制開發(fā)取得新的技術(shù)突破。近年來，我國高效綜采技術(shù)裝備取得了長足的進(jìn)展。國內(nèi)已研制開發(fā)出具有較先進(jìn)技術(shù)水平的大功率電牽引采煤機(jī)、重型刮板輸送機(jī)、帶電液控制系統(tǒng)的強(qiáng)力液壓支架和多點驅(qū)動長距離大運力帶式運輸機(jī)等主要綜采裝備，中厚煤層國產(chǎn)成套裝備的年生產(chǎn)能力已達(dá)到500萬t以上，大采高綜采工作面年產(chǎn)已突破1000萬t。
綜采按照煤層賦存條件一般有以下幾種方式：
（1）按照煤層傾角分為近水平或緩傾斜綜采（煤層傾角0°-25°）、大傾角綜采（25°-45°）、急傾斜綜采（大于45°）。
（2）按照煤層厚度分為薄煤層綜采、中厚煤層綜采、厚煤層綜放開采、厚煤層大采高綜采、厚煤層大采高綜放開采。
（3）急傾斜厚及特厚煤層又分為水平分段短壁（20-60m）綜放開采以及水平分段沿空留巷綜放開采（煤厚小于10m，目前處于試驗生產(chǎn)階段）。
下面主要就大傾角-急傾斜煤層綜采進(jìn)行分析
1.大傾角厚煤層綜采
在我國大傾角厚煤層儲量約占煤炭總儲量的14.05%，主要分布在四川(包含重慶)、新疆、山西、山東、寧夏、甘肅、內(nèi)蒙古、安徽、廣東、福建及東北等省(區(qū))，大傾角煤層年產(chǎn)量占全國煤炭總產(chǎn)量的8%～10%，但有些省(區(qū))大傾角煤層的產(chǎn)量占有很大的比例，如四川省煤炭產(chǎn)量的40%～50%來自于這類煤層，新疆45°以上煤層比重為83.80%，北京市為35.92%。
2008年1～6月，攀煤公司花山煤礦在4154、4155工作面采用ZYJ2600/15/35支架進(jìn)行綜采，該工作面傾角為38～55°，平均傾角46°，該15＃煤層平均厚度4.5m，采高3m。3月份產(chǎn)量達(dá)到2.0181萬噸，相當(dāng)于以往刀柱開采產(chǎn)量的2倍多。
2009年內(nèi)蒙古平莊能源有限公司在古山煤礦三號井西-西065-2工作面成功實現(xiàn)了“三軟”大傾角特厚煤層的綜放開采。該工作面6-2煤層厚度5～9.5m，平均7.5m；煤層傾角28～41°，平均約36°；煤層硬度系數(shù)f＝0.92～1.03；頂板巖石f＝1.78～2.25，屬于松軟巖層；底板巖石多以泥質(zhì)砂質(zhì)為主，一般穩(wěn)定性較好，硬度系數(shù)f＝1.80～1.85，屬于松軟巖層，為典型的“三軟”煤層。該工作面采用綜放采煤方法，取得了巨大成功，年產(chǎn)達(dá)到了120萬t/年。其成果已經(jīng)處于國際領(lǐng)先水平，為我國大傾角特厚“三軟”煤層綜放開采積累了寶貴的經(jīng)驗。
大傾角～急傾斜厚煤層高效綜放開采技術(shù)難題長期以來沒有解決，主要表現(xiàn)在：如何使“支架一圍巖”系統(tǒng)的隨機(jī)不穩(wěn)定得到有效控制；如何保證安全高效的采煤工藝；如何解決以防滅火、防治瓦斯及防塵為核心的安全保障技術(shù)。這三類問題相互影響，關(guān)系錯綜復(fù)雜，構(gòu)成了一個動態(tài)的復(fù)雜的系統(tǒng)問題。
大傾角煤層“支架～圍巖”系統(tǒng)的不穩(wěn)定是公認(rèn)的。主要表現(xiàn)在：35°以上的綜放工作面，以支架為主的開采裝備要下滑；冒落頂煤頂板沿傾斜不同的充填特征，增加了頂板活動的復(fù)雜性；放頂煤工作面支架上方是待放出的頂煤，隨煤層傾角增大，放煤時，支架頂梁上的破碎頂煤易滑落，這就更增加了控制頂煤（板）的難度；大傾角工作面普遍存在設(shè)備下滑問題，一方面給工作面的生產(chǎn)安全及人身安全帶來了嚴(yán)重威脅，另一方面，設(shè)備下滑后必須消耗大量的人力、物力對其進(jìn)行調(diào)整，既影響了生產(chǎn)，又增加了生產(chǎn)成本。
煤層傾角直接影響支架穩(wěn)定性。隨著傾角增大，上覆巖層重力沿層面（切向）的分量增大，沿垂直層面（法向）的分量減小，頂?shù)装逖貙用娴幕屏吭酱?。這就使得工作面支架受垂直載荷較小，但支架所受側(cè)向力卻較大，支架穩(wěn)定性變差。傾角越大，支架的合力作用線落在底座范圍以外越遠(yuǎn)，支架重心偏移越遠(yuǎn)，支架越不穩(wěn)定。因此，支架易下滑或傾倒，安全隱患大。
《煤礦安全規(guī)程
對于急傾斜煤層傾角大，不僅頂板冒落，而且底板也滑移；采落的煤炭、垮落的矸石以及工作面內(nèi)其他未固定的物體均可沿底板滑滾。因垂直層面的作用力減小，在頂板巖性相同的條件下，大傾角-急傾斜煤層工作面頂板比緩斜煤層頂板較難冒落，頂板控制難度更大。
液壓支架在走向長壁工作面移架過程中，由于支架自重在傾斜方向的分力會使支架沿傾斜下滑，煤層傾角越大，下滑力越大。放頂煤支架后部因重量大、頂煤部分放空且距離固定點遠(yuǎn)，所以下滑比前部嚴(yán)重，容易造成支架歪斜。當(dāng)煤層傾角增大且頂板與支架的摩擦力小于支架下滑力時，支架會向下傾倒。
對于大傾角走向長壁采煤工作面沿層面的分力主要使頂板下滑，而靠近上巷的巖層一般受上段采動影響已預(yù)先斷裂，當(dāng)本采面回采時，此處除上述老頂超前于下巷附近的巖層斷裂外，在沿層面分力作用下，圍巖變形程度也會比下部劇烈。
大傾角綜放工作面刮板輸送機(jī)極易下滑。
大傾角放頂煤工作面與緩斜和近水平煤層不同，其放出橢球體和放煤橢漏斗曲線不再是對稱垂直于水平面的軸線而是向傾斜上方偏斜，因而松動的頂煤在放出過程中除了作垂直于層面的運動外，還有一個沿傾斜方向的運動，并將向下巷方向的分力施加在液壓支架上，加劇液壓支架的傾倒。
大傾角工作面普遍存在設(shè)備下滑問題，一方面給工作面的生產(chǎn)安全及人身安全帶來了嚴(yán)重威脅，另一方面，設(shè)備下滑后必須消耗大量的人力、物力對其進(jìn)行調(diào)整，既影響了生產(chǎn)，又增加了生產(chǎn)成本。
由于設(shè)備的防倒防滑、采出率等技術(shù)問題尚沒有得到很好解決，在傾斜特厚煤層中進(jìn)行綜放開采在我國還比較少，但很多礦井都遇到過傾角在30°左右的厚及特厚煤層，為了達(dá)到高產(chǎn)、高效、低耗、安全的目的，用綜放采煤法回采這部分煤炭是十分必要的。
開采大傾角煤層時，由于煤層傾角大于矸石的自然安息角，采空區(qū)的矸石和浮煤會滑落到采空區(qū)的下部，在采空區(qū)形成下部完全充填、中部部分充填和上部懸空的情況。工作面下部由于采空區(qū)被完全充填，頂板很容易形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，工作面壓力相對較?。还ぷ髅嫔喜坑捎趦A角的影響，矸石和浮煤下滑使得形成頂板結(jié)構(gòu)的層位上移。冒落的頂煤和頂板沿傾斜不同的充填特征必然導(dǎo)致回采工作面支架壓力分布的不均勻，從而增加了頂板活動的復(fù)雜性。
工作面放煤和支護(hù)是一對矛盾。不同的放煤工藝直接影響支架的穩(wěn)定性。由于受傾角增大和放頂煤的影響，支架上方在前方支承壓力作用下早已破碎的頂煤極易滑落造成支架頂部冒空。更加嚴(yán)重的是，一旦某個支架頂梁上的煤冒空，造成冒空支架沿傾斜向上冒頂范圍迅速擴(kuò)大，多個支架不接頂，很可能釀成倒架事故。這是大傾角綜放最難解決的問題。
由于存在上述技術(shù)難題以及煤層傾角大、厚度大的客觀條件，除研制適用的設(shè)備外，還要從采煤工藝上解決大傾角～急傾斜厚煤層綜放開采的難題。
與煤層傾角較小的綜放工作面割煤、裝煤、推移刮板輸送機(jī)、拉架、放煤相比，煤層傾角較大的綜放工作面都有其特殊難度，并且按傳統(tǒng)的理論方法無法解決。例如，由上向下割煤有利于防采煤機(jī)下滑和裝煤，而由下向上拉架推移刮板輸送機(jī)有利于防支架倒滑和前部刮板輸送機(jī)下滑。因此，要針對大傾角～急傾斜煤層傾角大的特點，研究最佳的割煤、裝煤、推移刮板輸送機(jī)、拉架、放煤方式及其規(guī)律性。
如何解決以防滅火、防治瓦斯及防塵為核心的安全保障技術(shù)？由于煤層傾角大且厚度大，防滅火、防治瓦斯及防塵有特殊難度和規(guī)律，要專門研究解決以其為核心的安全保障技術(shù)問題。
放頂煤工作面、煤層傾角大、工作面下段積聚大量浮煤，防滅火難度會更大。特別是經(jīng)濟(jì)有效的灌漿滅火技術(shù)因煤層傾角大造成中上部難以灌實而效果差甚至無效的問題將更加突出。注氮氣防滅火技術(shù)在大傾角工作面的應(yīng)用效果有待研究試驗確定。
防治瓦斯。工作面上隅角空間大、瓦斯易聚集，可能會造成回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸?，稀釋或排除高頂瓦斯更困難，需要專門研究解決。
2.急傾斜煤層綜采
目前，我國急傾斜煤層開采已形成相當(dāng)規(guī)模。開采急傾斜煤層的礦井占我國煤礦總數(shù)的20%左右，急傾斜煤層回采工作面數(shù)占回采工作面總數(shù)的8%左右，產(chǎn)量約為全國總產(chǎn)量的4%左右。在西南和淮南地區(qū)及地方煤礦中急傾斜煤層的產(chǎn)量比重還要大些。由于我國急傾斜煤層的開采條件比較復(fù)雜，經(jīng)過多年的發(fā)展，雖已在工藝技術(shù)上取得長足進(jìn)步，創(chuàng)造了多種適合我國國情和煤層賦存條件的開采方法。但就總體看，急傾斜煤層的開采存在著機(jī)械化程度不高，資源回收率較低，安全生產(chǎn)狀況較差，勞動效率低等問題。
大傾角～急傾斜厚煤層和特厚煤層的開采，有許多種方法。如傾斜分層走向長壁采煤法、水平分層采煤法、斜切分層采煤法、柔性掩護(hù)支架采煤法、倉儲式（走向長壁）采煤法、倉儲式（傾斜長壁）采煤法、巷柱式（落垛）采煤法、刀柱式采煤法、換相采煤法、水平分段簡易液壓支架鋪網(wǎng)放頂煤采煤法、水平分段單體支柱結(jié)構(gòu)鋪網(wǎng)放頂煤采煤法以及近幾年發(fā)展起來的巷道放頂煤采煤法等。開采巨厚急傾斜、大傾角煤層時，則采用了水平分段綜放開采方法，如華亭煤礦的工作面裝備及開采技術(shù)已類似一般的近水平特厚煤層綜放開采。
急傾斜薄煤層機(jī)械化開采不但在國內(nèi)是一個難題，在世界范圍也沒有十分成功有效的采煤方法。國內(nèi)急傾斜煤層綜采比較成功的是四川攀煤集團(tuán)太平煤礦急傾斜刨運機(jī)綜采工作面，該工作面實現(xiàn)了采煤完全機(jī)械化，煤層傾角55°-70°，煤層厚度1.2m-2.2m，刨運機(jī)組為天地科技股份有限公司自主研發(fā)，2014年在該礦工作面取得了試驗成功。
另外一個急傾斜中厚煤層及薄煤層運用綜采較好的是四川廣能集團(tuán)綠水洞煤礦，該礦工作面生產(chǎn)能力為40萬噸/年。3232工作面走向長2100米，傾斜長122m，煤傾斜角41°～64°，平均傾角48°。煤層穩(wěn)定，煤層硬度f=2～5，煤種焦煤，煤層厚度1.8～3.45m，平均厚度2.3m；煤層頂板為灰色灰?guī)r，底板為砂礫巖，頂?shù)装遢^完整，不易破碎。
但急傾斜煤層開采無論采用何種采煤方法，均存在難度大、災(zāi)害情況十分復(fù)雜。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）開采難度大，生產(chǎn)力水平低
急傾斜煤層的開采，工作面沿傾斜長壁布置比較困難，支護(hù)復(fù)雜，要求高?？傮w來看，急傾斜礦井的機(jī)械化水平較低，勞動強(qiáng)度大，難以形成高效率的生產(chǎn)，開采困難。急傾斜煤層采煤方法多種多樣，限于技術(shù)力量和科技投入的不足，許多小煤礦選擇采煤方法混亂，不能適應(yīng)安全生產(chǎn)的要求。同其它開采方法相對比，急傾斜煤層開采的回采率是最低的，通常只有30%～40%。20m以上特厚急傾斜煤層采用水平分層綜放開采，工作面回采率較高。而倉儲式開采（已禁止）遺留在采空區(qū)內(nèi)的倉間煤柱很難回收。
綜合機(jī)械化開采回采率較高；水平分層綜放開采，由于要防止采空區(qū)冒落砸傷掩護(hù)支架，通常也不能將支架頂部的煤全部放出；而倉儲式開采遺留在采空區(qū)內(nèi)的倉間煤柱很難回收。
（2）危險因素多，災(zāi)害治理困難
急傾斜煤層開采中的危險有害因素多，危險程度嚴(yán)重，作業(yè)中稍有不慎就容易引起傷亡事故。工作面的大傾角不僅給開采帶來了一些特殊的災(zāi)害，也給災(zāi)害的防治帶來眾多困難。
①工作面頂板管理困難
急傾斜煤層工作面支護(hù)困難，頂板的冒落和巖層的移動都不同于傾斜和緩傾斜煤層。工作面的支架要求不僅要支撐頂板的壓力，還要支撐和防止頂板垂直墜落帶來的壓力和沖擊。支架本身架設(shè)的穩(wěn)定性十分重要，防止支架的倒塌和下滑是面臨的主要困難。此外，無論是倉儲式開采還是水平分層綜放開采等，對于較堅硬的頂煤頂板都存在采后頂板不能及時跨落的危險。對于倉儲式采煤法，由于倉間煤柱和階段煤柱的支撐作用，造成應(yīng)力集中，容易形成大面積懸頂突然跨落事故，特別是煤層厚度較大、倉房面積較大時，危險性更大。水平分層綜采放頂煤或其它煤層連續(xù)開采（柔性掩護(hù)支架）的方法，采空區(qū)連續(xù)成片，頂板移動的連續(xù)性較好，大面積突然跨落的危險性大大降低。
②通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，工作面通風(fēng)困難
急傾斜煤層開采時，除水平分層和走向長壁綜采工作面具有較好的通風(fēng)斷面和相對簡單的通風(fēng)系統(tǒng)外，其它開采方法都存在通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，工作面有效通風(fēng)斷面小的缺點。對于高瓦斯礦井，通風(fēng)困難往往容易出現(xiàn)瓦斯積聚、超限，使用倉儲式、落垛式采煤法更是存在風(fēng)流經(jīng)過采空區(qū)，漏風(fēng)大，風(fēng)量難以保證的弊端。
③煤層自燃的危險性大大增加，防治措施實施困難
急傾斜開采的采空區(qū)頂板往往不能及時垮落，形成的漏風(fēng)可以直通地面，大大增加了采空區(qū)遺煤自燃的危險性。近年來發(fā)生的多起重大事故也表明，采空區(qū)火區(qū)的存在往往是引發(fā)事故或擴(kuò)大事故的根源。其它礦區(qū)的急傾斜煤層開采，自然發(fā)火危險性也較大，主要是由于遺留在采空區(qū)的浮煤較多，采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重引起的。在防治自然發(fā)火時，采取注漿、注氮措施都存在煤層底板傾角大，效果難以保障的問題。
④工作面瓦斯涌出不均衡，突出的危險性增加
對于高瓦斯和煤與瓦斯突出的礦井，急傾斜工作面通風(fēng)困難，開采時放炮落煤會使有效通風(fēng)斷面減少。破碎的煤體沿工作面傾斜方向滑落堆積，往往造成風(fēng)流通路堵塞，采空區(qū)漏風(fēng)增大，采空區(qū)瓦斯涌出量大幅度增加，容易造成回風(fēng)隅角瓦斯超限。對于有煤與瓦斯突出危險的煤層，急傾斜工作面煤體容易坍塌和冒落，增加了誘發(fā)突出的可能性。
⑤工作面作業(yè)環(huán)境差，容易引起墜落和壓埋事故
工作面底板的傾角較大，工作面人員容易發(fā)生滑倒墜落事故。工作面落煤或其它物體的墜落也會對在其下方工作的人員造成砸傷和壓埋。因此，急傾斜煤層的工作面必須安裝人員上下的輔助裝置和防止煤矸墜落傷人的設(shè)施。
轉(zhuǎn)化果平臺咨詢電話：4001817969
