综采工作面煤矿开采技术创新与应用

引言

煤炭作为我国能源体系的重要支撑，在国民经济发展进程中发挥着不可或缺的作用。综采工作面作为煤矿开采的核心区域，其技术应用水平与煤炭产能、开采效率及安全管理成效密切相关。近年来，随着煤炭产业的持续发展和技术迭代，传统综采工作面开采技术在实践中逐渐显现出部分局限性，在开采效率、安全保障及资源利用等方面存在一定提升空间。基于此，深化综采工作面煤矿开采技术的创新实践，探寻兼顾高效、安全与环保的技术路径，或将成为推动煤炭行业高质量发展的重要方向。

1 综采工作面煤矿开采技术创新的必要性

1.1 适应煤炭行业发展需求

随着社会经济的快速发展，煤炭行业面临着产量增长和质量提升的双重压力。传统开采技术已无法满足日益增长的煤炭需求，强化技术创新正在成为提高煤炭开采效率、保障煤炭稳定供应的必然选择。在煤炭综采中，创新开采技术能够实现煤炭资源的高效开采和合理利用，有力推动煤炭行业的可持续发展。

1.2 提高安全生产水平

煤矿开采作业环境复杂恶劣，安全事故频发，这些问题一直是制约煤炭行业发展的重要因素。通过加强技术创新，引入先进的监测、预警和控制技术，实现对开采过程的实时监控和智能化管理，能有效降低安全事故风险。

2 传统综采工作面煤矿开采技术的局限性

2.1 开采效率有待提高

在传统综采工作面的开采实践中，人工操作与半自动化设备的协同作业仍存在优化空间。以采煤机运行工况为例，其割煤速率受机械性能限制，当面对复杂地质构造时，参数调节的人工干预频率较高，一定程度上影响了生产连续性。在煤炭运输系统中，固定皮带的输送能力与采煤节奏的适配性有待加强，时而出现的物料传输不均衡现象，对开采流程的顺畅性产生间接影响。同时，设备全生命周期管理中的维护检修周期，在一定程度上占用了生产作业时间，值得进一步探索更高效的运维方案。

2.2 安全风险较高

综采工作面作业环境具有一定复杂性，涉及瓦斯、顶板、煤尘等方面的潜在风险。从安全监测角度来看，传统开采技术在实时精准获取瓦斯浓度、顶板压力等核心参数方面，仍存在优化空间。人工巡检模式受时间周期和人力限制，在隐患排查的全面性与及时性上有待提升。此外，设备运行过程中，操作环节的人为因素及设备自身的稳定性问题，可能导致各类生产安全事件发生，对作业人员的安全保障带来一定挑战。

2.3 资源回收率较低

在实际生产中，传统开采技术在面对复杂地质条件时存在一定局限性。以薄煤层或断层发育区域为例，采煤设备的运行效率会受到明显影响，进而可能导致部分煤炭资源难以充分开采利用。此外，开采过程中对煤炭资源的精细化管理仍有提升空间，存在伴生矸石混入比例较高的情况，这不仅给后续洗选加工环节带来额外压力，也在一定程度上制约了煤炭资源回收率的进一步提高。

3 综采工作面煤矿开采技术创新

3.1 智能化开采技术

智能采煤机技术：智能采煤机搭载的高精度传感器与先进控制系统，可对煤层厚度、硬度等地质参数进行实时监测，进而依据实际情况对截割高度、速度和牵引速度作出相应调整。比如，借助安装于采煤机上的激光雷达和三维扫描装置，能够较为精准地获取煤层形态信息，促使采煤机实现自适应截割，在一定程度上提升采煤效率与煤炭质量。此外，智能采煤机的远程控制功能，使得操作人员能够在地面控制中心完成对采煤机的操控，从而减少人员在工作面的暴露时长，增强作业安全性。

液压支架自动跟机技术：作为综采工作面重要的支护设备，液压支架自动跟机技术借助在液压支架与采煤机上设置通信模块和传感器，达成两者的联动作业。当采煤机进行割煤作业时，液压支架能够依照采煤机的位置与运行状态，自主完成降架、移架、升架等操作流程，降低人工干预，有效提升支护效率与质量。该技术还可以根据顶板压力变化，灵活调整支架的支撑力，对预防顶板事故有一定的积极作用。

智能运输系统：智能运输系统整合了无人驾驶矿用卡车、智能皮带运输机等设备，推动煤炭运输向自动化、智能化方向发展。无人驾驶矿用卡车运用卫星定位和激光导航技术，能够在复杂的井下巷道环境中自主行驶，将煤炭顺利运送至指定地点。智能皮带运输机通过传感器实时监测皮带运行状况和煤炭运输量，并据此对运输速度进行合理调节，保障运输系统的稳定运行。

3.2 新型支护技术

高预应力强力锚杆支护技术：高预应力强力锚杆支护技术依托高强度锚杆材料与先进施工工艺，通过提升锚杆预应力及锚固力，可优化巷道围岩稳定性。在巷道开挖后，该支护方式能及时对围岩施加作用力，促使围岩较早处于受压状态，一定程度上抑制围岩变形破坏。相较于传统锚杆支护，其在复杂地质条件下的适应性表现更为突出，或可减少巷道后期维护频次，在降低支护成本方面具备潜在优势，有助于提升综采工作面的安全保障与生产效能。

充填开采支护技术：充填开采支护技术将矸石、粉煤灰等固体废弃物或专门制备的充填材料应用于采空区填充，在承担顶板支撑作用的同时，对地表下沉起到控制效果。这种技术为矸石堆放引发的环境问题提供了新的解决思路，对地表建筑物及生态环境的保护具有积极意义。在实际应用过程中，通过合理规划充填工艺与支护结构设计，有望实现对顶板压力的有效调控，降低顶板事故发生概率，同时为煤炭资源回收率的提升创造有利条件。

3.3 高效破煤与运输技术

大采高采煤技术：大采高采煤技术借助大功率、高可靠性的采煤机与液压支架，实现了煤层一次采全高的开采模式。相较于传统分层开采，该技术在一定程度上精简了开采工序，提升了采煤效率，并对生产成本起到了优化作用。此外，由于分层开采中巷道掘进和支护工作的减少，在安全管理方面也展现出一定优势。当前，大采高采煤技术在厚煤层开采领域应用较为广泛，采高纪录持续突破，为煤炭资源的高效开采提供了有益探索与实践支撑。

连续运输技术：连续运输技术运用连续采煤机、梭车、破碎机等设备，构建起煤炭从工作面至运输大巷的连续运输体系。和传统间断运输方式相比，该技术降低了煤炭运输过程中的转载频率，对运输效率的提升和煤炭破碎率的控制有积极意义。同时，连续运输系统具备较高的自动化水平与简便的操作特性，能够有效缓解人工劳动压力，在综采工作面的生产效率提升与安全保障方面具备一定潜力。

结束语

综采工作面煤矿开采技术的创新探索，对煤炭行业的长远发展有着不可忽视的意义。智能化开采、新型支护，以及高效破煤运输等技术革新，在一定程度上改善了传统开采技术的局限性，在开采效率提升、安全风险防控和资源回收优化方面展现出积极作用。展望未来，或许可进一步加强综采工作面煤矿开采技术的创新投入，持续探索研发更为先进的开采技术，助力煤炭行业朝着安全、高效、绿色的方向迈进。此外，也可着重推动创新技术的广泛应用，深化煤炭企业间的技术交流与协作，为行业技术水平提升和竞争力增强提供助力。

参考文献：

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