创新点
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全面系统阐述了我国煤炭工业对短壁开采的技术需求,系统回顾和总结了连续采煤机短壁机械化开采的工艺、理论及装备的发展历程。
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基于回采方式、通风方式和顶板管理等方面，总结了房柱式、旺格维利式和块段式3种短壁采煤法工艺特点，明确指出块段式短壁采煤法是短壁开采的高级阶段。
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从短壁开采的煤柱稳定性、地表沉陷控制、顶板控制等方面总结了短壁开采理论的研究进展。
（4）系统介绍连续采煤机、锚杆钻车、梭车、连续运输系统、给料破碎机、履带行走式液压支架、铲车、柔性连续运输系统等系列化、成套化的短壁机械化开采装备。
（5）分析了连续采煤机短壁机械化开采技术发展过程中的问题，围绕煤矿智能化建设主题，提出了短壁开采技术的发展方向及建议。
1作 者
张彦禄1,2,王步康3,张小峰3,李发泉3
2单 位
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煤炭科学研究总院；2. 中国煤炭科工集团；3. 中国煤炭科工集团 太原研究院有限公司
3研究背景
我国煤炭以井工开采为主,长壁综采技术的应用使我国煤炭开采效率和安全水平显著提升,但同时开采后遗留了大量的煤柱和残采煤区,此外,不规则块段、“三下”压煤(建筑物下、铁路下和水体下)、边帮压煤等资源因开采经济性、地表环境制约等因素不适合长壁综采,据不完全统计,我国现有煤炭资源中只有60%适合长壁综采,且采后遗留20%残采煤区和煤柱,40%不适合长壁综采(其中17%为不规则块段或地质构造较复杂煤层,均不具备长壁综采的条件;23%属“三下”压煤),如何有效回收上述煤柱、不规则块段和“三下”压煤等资源已成为制约我国煤炭资源采出率提升、实现煤炭安全绿色高效开采的瓶颈问题。
续采煤机短壁机械化开采技术(以下简称“短壁开采技术”)是基于现代房柱式采煤法、使用连续采煤机及其后配套装备进行煤炭开采的方法,具有采掘合一、机动灵活、投资小、见效快、适应范围广等特点,因短壁工作面布置较灵活,可实现“即进即退”机械化回采,对断层、褶曲、陷落柱等构造的应变能力强,因此,该技术适用于煤矿井下边角煤、“三下”压煤和不规则块段开采。
为进一步完善和推广连续采煤机短壁机械化开采技术,《煤矿安全规程》(2016)版第116条详细规定了连续采煤开采在通风、防灭火、顶板管理等方面的要求,但因对短壁开采技术认识不足、相关开采工艺措施不健全等原因,我国短壁开采技术主要在陕蒙地区进行了一定范围的推广,难以满足我国对煤炭资源采出率的需求,甚至,一些煤矿以连续采煤机开采为名,进行国家明令禁止的巷道式采煤,造成了重大伤亡事故,使短壁开采技术推广陷入困境。
4摘 要连续采煤机短壁机械化开采技术在提高煤炭资源采出率、促进我国煤炭工业高质量发展等方面发挥着重要作用。改革开放以来,我国连续采煤机短壁机械化开采技术实现了“由弱到强” 的发展历程,依靠相关技术与装备科技的创新,支撑着煤炭资源采出率持续提升。首先从煤柱及不规则块段开采、“三下”压煤开采、露天边帮压煤回收、中小煤矿采煤机械化升级改造和延长矿井服务年限等方面,全面系统阐述了我国煤炭工业对短壁开采的技术需求,并系统回顾和总结了连续采煤机短壁机械化开采的工艺、理论及装备的发展历程。工艺方面,连续采煤机短壁采煤法从房柱式发展到旺格维利式,再到以块段式采煤为代表的现代房柱式采煤法,形成了具有中国特色的短壁机械化开采技术体系。从回采方式、通风方式和顶板管理等方面总结了3种工艺的特点,并指出块段式采煤是短壁开采的高级阶段。理论方面,从短壁开采的煤柱稳定性、地表沉陷控制、顶板控制等方面总结了短壁开采理论的研究进展。装备方面,研制了连续采煤机、锚杆钻车、梭车、连续运输系统、给料破碎机、履带行走式液压支架、铲车、柔性连续运输系统等系列化、成套化的短壁机械化开采装备,促进了煤矿短壁装备的国产化进程及其技术进步,形成了适应我国不同煤层赋存地质条件和开采条件、具备自主知识产权的短壁开采装备体系,最后,分析了连续采煤机短壁机械化开采技术发展过程中的问题,围绕煤矿智能化建设主题,提出了短壁开采技术的发展方向及建议。
5部分图片
连续采煤机房柱式采煤法工作面布置
旺格维利采煤法双翼对拉式工作面布置
旺格维利采煤法双翼对拉式工作面布置
块段式采煤法工作面布置
EML340-13/25型连续采煤机
CMM2-25型锚杆钻车
MZHB6-1200/20型锚杆转载机组
自动锚索钻机
全自动两臂锚杆钻车
SC15/185F型梭车
ZX7000/25.5/50型履带行走式液压支架
WJX-10FB防爆铅酸蓄电池铲运机
柔性连续运输系统
作者简介
张彦禄，男，1964年，黑龙江勃利人，研究员。中国煤炭科工集团有限公司总工程师，兼煤科总院和集团中央研究院院长，享受国务院特殊津贴，中-德煤炭工作组中方主席，煤矿采掘机械装备国家工程试验室主任，中国煤炭学会副理事长，短壁专委会主任，中国煤炭建设协会副理事长。获得国家科学进步二等奖1项，中国煤炭工业科学技术特等奖1项、一等奖2项、二等奖5项，其他省部级科技进步奖10余项。
研究方向
煤矿采掘技术与装备
主要成果
长期从事煤矿掘进技术与装备研究，取得多项创新性成果。在国内率先开展短壁机械化开采技术探索，形成适应国内条件的短壁开采技术体系并完成成套装备的研制，为煤柱及不规则块段、“三下”压煤等难采资源提供了有效的开采途径；形成了巷道快速掘进成套技术体系，为煤矿提供了高效安全的快速掘进技术。
来源：煤炭学报
