近年来，超大采高综采成为我国晋、陕、蒙、新等西部地区大型矿井快速应用的一种高效开采方法，大幅提升了矿井的生产效率及安全水平。国外工作面采高一般都在6 m以下，对6 m以上煤层开采的研究和实践很少。我国从2005年开始研制6 m大采高综采成套装备，实现了工作面年产千万吨。2009年，王国法等开展了7 m大采高综采的可行性研究。2011年7 m大采高综采成套装备在神东大柳塔矿首次成功应用，随后在陕煤红柳林、神东上湾等煤矿快速推广。2014年，兖矿集团金鸡滩煤矿根据煤层赋存条件又提出了8 m大采高综采的技术方案。
近日，天地科技股份有限公司王国法院士团队联合兖矿集团、陕西未来能源化工有限公司的研究人员就“8 m大采高工作面开采技术及装备”发表研究成果。这篇题为《8 m大采高综采工作面成套装备研发及应用》的论文围绕8 m大采高工作面围岩控制及液压支架研制、超大采高工作面刮板输送机研制、8 m大采高工作面配套装备研制3个关键问题进行论述。
悬臂梁+砌体梁结构模型和液压支架-围岩耦合动力学模型
超大采高液压支架三级协动互帮结构
8 m大采高工作面开采的首要任务是实现液压支架对煤壁及顶板的有效支撑和控制，防止片帮、冒顶。在超大采高围岩控制技术方面，研究人员建立了液压支架与围岩的耦合力学模型，采用“双因素控制法”确定了确定超大采高液压支架的支护强度为1.65~1.74 MPa，工作阻力21 000 kN，并最终确定金鸡滩煤矿8.2 m 大采高液压支架的型号为ZY21000/38/82D。设计伸缩梁与护帮板分离的三级协动护帮装置、大缸径抗冲击双伸缩立柱，有效控制片帮及顶板压力。同时采用高强度结构钢及智能焊接新工艺提高8.2 m大采高液压支架可靠性。
大缸径能量耗散抗冲击立柱
在超大采高工作面刮板输送机研制方面，研究人员采用无级软启动、自动伸缩机尾等技术降低对机械结构的冲击，增大链传动系统的规格型号，研制的SGZ1400/3×1600重型刮板输送机功率达到4 800 kW，最大输送能力6 000 t/ h，实现了超大采高工作面刮板运输系统的智能自适应、可靠、连续运行。
在8 m大采高工作面配套装备研制方面，研究人员在采煤机行走部、带式输送机机身、超前液压支护等方面进行了局部改进和创新。
研制的国内外首套8 m大采高综采成套装备在兖矿金鸡滩煤矿12-2上108工作面进行了工业性试验。工业性试验期间，工作面最高日产5.7万吨，月产达到150万吨以上，截止到2017年8月，累计推进4 449 m，最高日产达到6.16 万吨。大幅提高了工作面开采效率和资源采出率。
