科创中国

一、成果简介 我国厚煤层产量约占总产量的50%，随着我国煤炭开采形势向西部转移和向深部延伸，大倾角厚煤层的安全高效开采已成为影响厚煤层产量的关键，而综放开采设备与支护系统稳定性控制、顶板破断规律与顶煤冒放机理和工作面布置方式与生产工艺过程优化是大倾角厚煤层综放开采的关键技术。为此，本成果开展了大倾角厚煤层综放开采顶板破断规律、大倾角厚煤层综放工作面设备配套与改造、大倾角厚煤层顶煤破碎机理与运移规律、大倾角厚煤层综放面设备稳定机理与控制技术、大倾角厚煤层综放面工艺方式及参数优化和大倾角厚煤层综放面快速安撤技术等方面的系统研究，并在潞安集团五阳煤矿、兖矿集团东滩煤矿等大倾角煤层的开采中得到成果应用，显著提高了大倾角厚煤层综放面的采出率和安全开采水平，技术、经济、社会效益明显。二、技术特点 （1）针对断层发育、夹矸厚、煤层倾角大42°，有自然发火危险的条件，在对现有重型综放开采设备对大倾角煤层开采适应性分析基础上，对大倾角特厚煤层综放开采的矿压规律、顶煤（板）活动和运移特征、工作面设备防滑、防倒技术、综放开采工艺方式和参数优化、工作面安装、回撤、过断层技术进行了系统研究，确定了合理的开采工艺方式和参数，工作面设备稳定性得到了有效控制，9个月共安全采煤448万 t，平均月产量达49.8万 t，最高月产达55.6万 t/月，回采工效可达132t/工，创造了国内外大倾角综放面开采的最高产量水平。（2）采用 UDEC 离散元软件对大倾角特厚煤层综放面顶板活动规律、“支架—围岩”关系进行了分析，确定了不同推进方式、倾角下的合理支护方式和参数；综合采用PFC2D3.0颗粒元软件数值分析与实验室相似模拟试验的方法，分析不同倾角、不同推进方式以及不同放煤步距情况下，顶煤的运移和破碎规律，提高了顶煤放出率（86%）。（3）开发了工字钢联结支架成组布置（三架一组）装置、大倾角综放面过断层（群）技术，提高了工作面支架的稳定性与推进速度。（4）形成了一套以普通综放设备对大倾角煤层开采的适应性研究为基础，以工作面矿压规律和顶煤（板）运移特征为主要依据，以工作面设备防滑、防倒技术为主要保证，以工作面快速推进为主要途径的安全高效开采大倾角厚煤层的特殊工艺技术体系。三、知识产权及获奖情况 “大倾角特厚煤层安全高效综放开采技术研究”荣获第五届安全生产科技成果二等奖” .四、应用前景 我国煤炭开采的整体形势一是向西部转移，西部大倾角煤层储量占总可采煤层储量 的 50%；二是向深部延伸，东部大部分矿井随着开采深度的增加，生产条件恶化，煤层倾角变大，大倾角煤层，尤其是局部大倾角煤层储量占很大部分，本技术成果在西部煤炭开发与中东部深部煤层开采中具有广阔的应用前景。