大倾角构造复杂煤层开采技术：挑战、创新与实践

大倾角构造复杂煤层开采技术：挑战、

创新与实践

一、引言

1.1研究背景与意义

煤炭作为我国重要的基础能源，在国家能源结构中占据着举足轻重的地位。长期以来，煤炭为

我国的工业发展、电力供应以及居民生活等提供了稳定且关键的能源支持，是保障国家经济平

稳运行和社会持续发展的重要基石。随着经济的快速发展和能源需求的持续增长，煤炭的开采

量不断攀升，优质、易于开采的煤层资源日益减少。如今，大倾角构造复杂煤层在煤炭开采中

的占比逐渐增大，对这类煤层的高效、安全开采成为煤炭行业面临的紧迫任务。

大倾角构造复杂煤层，通常是指倾角大于30。且地质构造复杂、赋存条件多变的煤层。这类

煤层的开采面临诸多挑战。复杂的地质构造如断层、褶皱等广泛存在，使得煤层的连续性遭到

破坏，开采过程中容易引发顶板垮落、瓦斯突出等事故，严重威胁着工作人员的生命安全和矿

井的正常生产秩序。由于煤层倾角较大，开采设备在重力分力的作用下，极易出现下滑、倾倒

等不稳定现象，这不仅增加了设备的维护难度和运行成本，还降低了设备的使用寿命和工作效

率。同时，大倾角煤层的开采工艺复杂，对开采技术和管理水平提出了更高的要求。传统的开

采技术和方法难以适应大倾角构造复杂煤层的特殊条件，导致煤炭开采效率低下，资源回收率

不高，煤炭损失率较大，造成了资源的浪费。

因此，深入研究大倾角构造复杂煤层开采技术具有重要的现实意义。从能源供应角度看，通过

攻克大倾角构造复杂煤层开采技术难题，能够有效提高煤炭产量，保障国家能源供应的稳定与

安全，满足经济社会发展对煤炭资源的需求。在煤炭行业发展方面，先进的开采技术有助于提

高煤炭企业的生产效率和经济效益，增强企业的市场竞争力，推动煤炭行业的可持续发展。在

安全生产层面，新技术的应用可以显著降低开采过程中的安全风险，减少事故的发生，保障煤

矿工人的牛命安全和身体健康,促进煤炭行加的安全•牛产形势持续好转.在资源利用匕高效

的开采技术能够提高煤炭资源的回收率，减少资源浪费，实现煤炭资源的合理开发和利用，符

合国家可持续发展战略的要求。

1.2国内外研究现状

在国外，大倾角构造复杂煤层开采技术的研究起步较早，一些煤炭资源丰富且开采历史悠久的

国家，如美国、澳大利亚、德国等，在这方面积累了较为丰富的经验。美国在大倾角煤层开采

中，注重对先进设备的研发与应用。例如，其研发的大功率采煤机，具备强大的动力系统和可

靠的防滑、制动装置，能够在较大倾角的煤层中稳定运行，有效提高了采煤效率。澳大利亚

则侧重于开采工艺的创新，通过优化开采流程和作业方式，实现了大倾角煤层的高效开采。该

国采用的长壁开采工艺，在设备选型和布置上充分考虑了煤层倾角和地质构造的影响，确保了

开采过程的安全性和稳定性。德国的煤炭开采技术以其高精度和高可靠性著称，在大倾角构

造复杂煤层开采中，运用先进的地质探测技术，能够精准地掌握煤层的赋存状态和地质构造特

征，为开采方案的制定提供了科学依据。同时，德国还注重开采过程中的自动化和智能化控

制，减少了人工操作的风险，提高了生产效率。

国内对于大倾角构造复杂煤层开采技术的研究也取得了显著进展。随着煤炭资源开采的深入，

国内众多科研机构、高校和煤炭企业纷纷加大对大倾角煤层开采技术的研究投入。平寿康教授

领导的课题组多年致力于大便角煤层的开采研究，首次较为系统地对大倾角煤层矿压显现、围

岩灾变进行了研究，提出了相应的防治方法。石平五等学者构建了大倾角煤层的“顶板•支架

-底板”相互作用模型，全面分析了底板的滑移破坏机理，并提出了相应的防治方案。中国煤

炭科学研究总院以及中煤机械公司等单位针对大倾角煤层机械化开采作业的具体情况，研究了

适合大倾角煤层开采的设备选型与配套技术，研发出了一系列具有自主知识产权的采煤设备和

支护装置。

在开采方法方面，国内形成了多种适用于不同地质条件的采煤方法。如伪斜柔性掩护支架采煤

法，一般应用在倾角大于60。且埋藏稳定的煤层中，通过在煤层内布置伪倾斜的掩护支架，

有效解决了大倾角煤层开采中支架稳定性差的问题。长孔爆破采煤法，即伪倾斜壁式长炮孔

爆破陷落采煤法，利用在煤层内按伪倾斜布置的多条上山沿倾斜方向将煤层切割成多段煤壁，

采用钻眼爆破方式落煤，崩落的煤依靠自重滚落集中运出O

尽管国内外在大倾角构造复杂煤层开采技术方面取得了一定成果，但仍存在一些不足与空白。

在设备方面，现有的采煤设备和支护装置在适应复杂地质条件和大倾角环境时，仍存在可靠性

和稳定性不足的问题。例如，部分采煤机在大倾角煤层中运行时，容易出现牵引力不足、制动

失效等情况；一些支护设备在复杂地质构造区域，难以提供足够的支撑力和稳定性，导致顶板

事故频发。在开采工艺方面，目前的开采工艺在应对复杂多变的地质构造时，灵活性和适应

性有待提高。当遇到断层、褶皱等地质构造时，开采工艺的调整较为困难，容易导致煤炭损失

增加、开采效率降低。在安全保障技术方面，虽然已经采取了一系列安全措施，但对于大倾

角构造复杂煤层开采过程中可能出现的瓦斯突出、冲击地压等灾害，预测和防治技术仍不够成

熟，缺乏有效的预警和应对手段。在智能化开采方面，虽然国内外都在积极推进智能化技术

在煤炭开采中的应用，但大便角构造复杂煤层的智能化开采仍处于起步阶段，存在数据采集不

准确、智能化控制算法不完善等问题，难以实现真正意义上的无人开采和智能决策。

1-3研究内容与方法

本文旨在全面深入地研究大倾角构造复杂煤层的开采技术，具体研究内容涵盖以下几个关键方

面：

1.大倾角构造复杂煤层开采技术难点分析：对大倾角构造复杂煤层的地质特征进行详细剖

析，包括煤层的倾角变化、断层、褶皱等地质构造的分布规律，以及顶板、底板的岩性特

点等。深入研究这些地质特征对开采过程中设备运行、顶板管理、瓦斯防治等方面带来的

技术难题，为后续的技术研究提供基础依据。

2.大倾角构造复杂煤层开采案例分析：选取多个具有代表性的大倾角构造复杂煤层开采项目

作为研究案例，详细分析这些项目在开采过程中所采月的技术方案、设备选型、开采工艺

以及安全管理措施等。总结案例中的成功经验和存在的问题，通过对比分析，找出不同地

质条件下最适宜的开采技术和方法。

3.大倾角构造复杂煤层开采技术发展趋势研究：结合当前煤炭行业的发展动态和技术创新趋

势，对大倾角构造复杂煤层开采技术的未来发展方向进行预测和研究。关注智能化、自动

化技术在煤炭开采中的应用，探讨如何将这些先进技术引入大倾角构造复杂煤层的开采

中，以提高开采效率、降低安全风险、实现绿色开采。

在研究方法上，本文综合运用多种研究手段，以确保研究的科学性和全面性：

4.文献研究法：广泛收集国内外关于大倾角构造复杂煤层开采技术的相关文献资料，包括学

术论文、研究报告、行业标准等。对这些文献进行系统梳理和分析，了解该领域的研究现

状、技术水平以及存在的问题，为本文的研究提供理论基础和技术参考。

5.案例分析法：深入实地调研选取的大倾角构造复杂煤层开采案例，与现场技术人员和管理

人员进行交流，获取第一手资料。通过对案例的详细分析，总结实际开采过程中的经验教

训，验证理论研究的可行性和有效性，为同类煤层的开采提供实践指导。

6.理论与实践相结合的方法：在理论研究的基础上，结合实际工程案例，对大倾角构造复杂

煤层开采技术进行深入探讨。运用力学、地质学、采矿学等相关学科的理论知识，对开采

过程中的力学行为、地质变化等进行分析和模拟。同时，将理论研究成果应用于实际工程

中，通过实践验证和改进理论，实现理论与实践的相互促进和共同发展。

二、大倾角构造复杂煤层开采技术难点剖析

2.1地质条件复杂性分析

2.1.1煤层倾角与厚度变化

大倾角煤层的倾角通常大于30。，部分甚至超过60。。煤层倾角的增大，使得开采过程中的重

力分力显著增加，这对开采设备的稳定性和可靠性提出了极高的要求。在实际开采中，采煤

机、刮板输送机等设备在大便角煤层上运行时，容易因重力作用而出现下滑、倾倒等现象，导

致设备损坏和生产中断。煤层厚度的变化也给开采带来了诸多困难。煤层厚度不稳定，时而

变薄，时而变厚，这使得开采工艺的选择和设备的选型变得复杂。当煤层变薄时，采煤机的割

煤难度增加，容易出现割不透或割伤顶板的情况；而当煤层变厚时，可能需要采用分层开采或

放顶煤开采等工艺，这不仅增加了开采成本，还提高了开采技术的难度。

在某大倾角煤层开采项目中，煤层倾角在35。-50。之间变化，煤层厚度在2-5米之间波动。

在开采过程中，采煤机多次出现下滑现象，刮板输送机也时常出现链条松动、刮板脱落等问

题，严重影响了生产效率和安全性。为了解决这些问题，不得不频繁调整设备的防滑装置和

运行参数，增加了设备的维护成本和操作难度。

此外，煤层倾角和厚度的变化还会对顶板管理产生不利影响。由于煤层倾角大，顶板岩石在重

力作用下更容易发生垮落，且垮落的岩石可能会沿着煤层倾斜方向向下滚动，对人员和设备造

成更大的威胁。当煤层厚度变化时，顶板的压力分布也会发生改变，容易导致顶板局部失

稳，引发顶板事故。因此，在大倾角构造复杂煤层开采中，如何々效地控制顶板，确保开采

过程的安全，是一个亟待解决的难题。

2.1.2地质构造影响（断层、褶皱等）

大倾角构造复杂煤层中，断层、褶皱等地质构造广泛发育，这些地质构造的存在极大地增加了

开采的难度和风险。断层是指岩层发生断裂并沿断裂面发生相对位移的地质构造。在大倾角

煤层中，断层的存在会导致煤岩体破碎，完整性遭到破坏，使得开采过程中容易发生顶板垮

落、片帮等事故。断层还会改变煤层的赋存状态，使煤层的连续性中断，给开采设备的运行

带来困难。当采煤机遇到断层时，可能会因煤岩体的破碎而无法正常割煤，甚至会导致采煤

机机身倾斜、损坏。断层还可能成为瓦斯、水等有害气体和物质的通道，增加了瓦斯突出、

透水等事故的发生概率。

褶皱是指岩层在应力作用下发生弯曲变形的地质构造。在大倾角煤层中，褶皱会导致煤层的倾

角和厚度发生变化，使开采条件变得更加复杂。褶皱还会引起地应力的重新分布，在褶皱的

轴部和两翼，地应力往往较大，容易引发冲击地压等动力灾害o在某大倾角构造复杂煤层开

采中，由于受到褶皱构造的影响，煤层的倾角在短距离区从30。急剧增加到50。，厚度也从3

米变化到1米，导致开采过程中频繁出现顶板垮落和设备故障。为了通过褶皱区域，不得不

采用降低开采速度、加强支护等措施，这大大降低了开采效率。

此外，地质构造的存在还会对开采工艺的选择产生影响。在断层、褶皱等地质构造发育的区

域，传统的开采工艺可能无法适用，需要采用特殊的开采工艺和技术。在过断层时，可能需

要采用架棚支护、注浆加固等方法，以确保顶板的稳定；在褶皱区域，可能需要根据煤层的变

化情况，灵活调整开采工艺和设备参数。因此，在大倾角构造复杂煤层开采前，必须对地质

构造进行详细的勘探和分析，以便制定合理的开采方案和应对措施。

2.2开采设备与技术难题

2.2.1设备稳定性与适应性问题

在大倾角构造复杂煤层开采中，设备稳定性与适应性问题是制约开采效率和安全性的关键因素

之一。由于煤层倾角较大，采煤机、刮板输送机、液压支架等设备在重力分力的作用下，极易

出现下滑、倾倒等不稳定现象。采煤机在大倾角煤层中运行时，其机身会受到较大的下滑

力，若防滑措施不到位，采煤机可能会沿煤层倾斜方向下滑，导致机身倾斜、滚筒割伤顶板或

底板，甚至引发采煤机坠落事故，严重威胁设备和人员安全。

某大倾角煤层开采工作面，采用的采煤机在运行过程中多次出现下滑现象。经分析，主要原因

是采煤机的防滑装置可靠性不足，在大倾角环境下无法提供足够的防滑阻力。此外，该采煤机

的牵引系统也存在问题，在大倾角煤层中牵引力不够，难以克服煤层的摩擦力和下滑力，导致

采煤机运行困难。为了解决这些问题，不得不对采煤机进行改造，增加防滑装置的强度和可

靠性，同时对牵引系统进行升级，提高采煤机的牵弓I力。但这些改造措施不仅增加了设备的

成本和维护难度，还影响了采煤机的正常运行效率。

除了防滑问题，现有设备在适应复杂地质条件方面也存在诸多不足。大倾角构造复杂煤层中，

地质构造复杂多变，煤层的硬度、厚度、倾角等参数在短距离内可能发生较大变化。这就要

求开采设备能够快速适应这些变化，确保开采过程的连续性和稳定性。然而，目前的采煤设

备和支护装置在设计上往往难以满足这些要求。一些采煤机在遇到断层、褶皱等地质构造时，

由于机身结构和割煤方式的限制，无法正常割煤，需要频繁停机调整设备参数或更换刀具，导

致开采效率大幅降低。部分液压支架在复杂地质条件下，难以提供足够的支撑力和稳定性，

容易出现支架变形、垮塌等问题，影响顶板管理和安全生产.

2.2.2支护技术挑战

大倾角复杂煤层开采中，顶板压力大、变形快，对支护的及时性和强度提出了极高的要求。

由于煤层倾角大，顶板岩石在重力作用下，会产生较大的下滑分力，使得顶板更容易发生垮落

和变形。顶板的垮落和变形不仅会影响煤炭的正常开采，还可能对人员和设备造成严重威

胁。在某大倾角煤层开采项目中，由于顶板支护不及时，顶板突然垮落，导致正在作业的采

煤机被掩埋，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。

传统的支护方式在大倾角复杂煤层中存在明显的局限性。以锚杆支护为例，在大倾角煤层

中，锚杆的锚固力会受到重力分力的影响而降低，难以有效地固定顶板岩石。而且，锚杆支

护的作用范围有限，对于大面积的顶板垮落和变形，难以提供足够的支撑。棚式支护虽然能

够提供较大的支撑力，但在大倾角煤层中，棚式支架的稳定性较差，容易因顶板的压力和变形

而发生倾斜、垮塌。在某大倾角煤层开采工作面，采用的棚式支护在顶板来压时，支架出现

了严重的倾斜和垮塌，导致巷道堵塞，生产被迫中断。

为了应对大倾角复杂煤层的支护挑战，需要研发和应用新型的支护技术和材料。一些高强

度、高韧性的锚杆和锚索材料被逐渐应用于大倾角煤层的支护中，这些材料能够提供更大的锚

固力和抗拉强度，有效提高了支护的可靠性。液压支架的设计和选型也在不断优化，通过增

加支架的稳定性和支撑力，提高了对大倾角复杂煤层顶板的控制能力。在某大倾角煤层开采

中，采用了新型的液压支架，该支架具有较高的初撑力和工作阻力，能够有效抵抗顶板的压力

和变形，确保了开采过程的安全和顺利。

2.2.3开采工艺复杂性

大倾角构造复杂煤层的开采工艺需综合考虑多种因素，这使得开采工艺变得极为复杂。在开

采过程中，不仅要考虑煤层的倾角、厚度、硬度等地质条件，还要考虑设备的稳定性、支护的

可靠性、瓦斯的防治、通风的效果等因素。这些因素相互关联、相互影响，任何一个环节出

现问题，都可能导致开采工艺的失败。在某大倾角煤层开采项目中，由于通风系统设计不合

理，导致工作面瓦斯浓度超标，被迫停产整顿。经过分析，发现通风系统的问题主要是由于

在设计时没有充分考虑煤层恼角对风流的影响，导致风流不畅，瓦斯积聚。

大倾角煤层开采工艺环节多且相互影响，进一步增加了管理和操作的难度。从采煤机割煤、

刮板输送机运煤，到液压支架支护、采空区处理，每个环吊都需要精确的操作和协调配合。

在大倾角煤层中，采煤机割煤时产生的煤块容易滚落，可能会砸坏刮板输送机或堵塞运输通

道，影响煤炭的运输效率。液压支架在移架过程中，由于煤层倾角大，支架容易出现倾倒、

下滑等现象，需要操作人员具备丰富的经验和高超的技能，才能确保移架的安全和顺利。

此外，大倾角构造复杂煤层开采还需要根据不同的地质条件和开采阶段，灵活调整开采工

艺。当遇到断层、褶皱等地质构造时，需要采用特殊的开采工艺和技术，如提前加固顶板、

降低开采速度、采用短壁开采等。在开采过程中，随着煤层厚度和倾角的变化，也需要及时

调整采煤机的割煤参数、刮板输送机的运输能力和液压支架的支撵高度等。这对开采工艺的

灵活性和适应性提出了很高的要求，增加了开采工艺的复杂性和管理难度。

2.3安全风险与应对挑战

2.3.1顶板事故风险

大倾角构造复杂煤层开采中，顶板破碎、垮落引发事故的风险较高。顶板管理不当是导致事故

发生的重要原因之一。在实际开采过程中，由于对顶板的地质条件认识不足，未能及时采取有

效的支护措施，使得顶板在开采过程中逐渐失去稳定性，最终发生垮落。在某大倾角煤层开

采项目中，由于对顶板的岩性和节理裂隙发育情况掌握不全面，在开采过程中没有及E寸加强支

护，导致顶板突然垮落，造成了人员伤亡和设备损坏。

支护失效也是引发顶板事故的关键因素。大倾角煤层的顶板在重力作用下，对支护结构的压

力较大，且压力分布不均匀。如果支护设备的选型不合理，无法提供足够的支撑力和稳定性，

就容易导致支护失效。一些液压支架的初撑力不足，在顶板来压时，无法有效地抵抗顶板的

压力，从而导致支架变形、垮塌，引发顶板事故。此外，支护设备的安装质量和维护保养不

到位，也会影响支护的效果，增加顶板事故的风险。

加强顶板监测和控制是预防顶板事故的关键，但在实际操作中存在诸多难点。大倾角煤层的

地质条件复杂，顶板的变形和破坏规律难以准确掌握，这给顶板监测带来了很大的困难。传

统的顶板监测方法，如顶板离层仪、压力传感器等，在复杂地质条件下，监测数据的准确性和

可靠性较低，难以及时发现顶板的潜在危险。由于煤层倾角大，监测设备的安装和维护也较

为困难，增加了监测工作的成本和难度。在顶板控制方面，由于顶板的压力和变形较大，传

统的控制方法往往难以奏效，需要采用更加先进、有效的控制技术和措施。但这些技术和措

施的研发和应用还需要一定的时间和实践经验的积累。

2.3.2瓦斯与水害威胁

大倾角构造复杂煤层中，瓦斯含量高、涌出异常的情况较为常见，这给瓦斯监测与抽采带来了

很大的难度。由于煤层倾角大，瓦斯在煤层中的运移规律与缓倾斜煤层不同，更容易在煤层

的上部积聚。复杂的地质构造使得瓦斯的赋存状态更加复杂，瓦斯的涌出量和涌出规律难以

预测。在某大倾角构造复杂煤层开采中，由于地质构造的影响，瓦斯涌出量突然增大，导致

瓦斯浓度超标，严重威胁到工作人员的生命安全。

瓦斯监测设备在大倾角煤层中也面临诸多挑战Q由于煤层的倾斜和地质构造的影响,监测设

备的安装位置和角度难以确定，容易导致监测数据不准确。大倾角煤层的开采环境恶劣、设

备容易受到损坏，影响监测的连续性和可靠性o瓦斯抽采难度也较大，由于煤层的透气性

差，瓦斯抽采效果不理想，难以有效降低瓦斯浓度。传统的瓦斯抽采方法在大倾角构造复杂

煤层中往往难以适用，需要研发新的抽采技术和工艺。

水害防治在大倾角构造复杂煤层开采中同样具有复杂性。大倾角煤层的地质构造复杂，断

层、裂隙发育，这些地质构造为地下水的运移提供了通道，使得水害的发生概率增加。在某

大倾角煤层开采项目中，由于断层的导通作用，大量地下水涌入矿井，导致矿井被淹，造成了

巨大的经济损失。此外，大倾角煤层的开采过程中，由于采动影响，容易破坏煤层顶底板的

隔水层，引发水害事故。

防治水措施的实施也面临诸多困难。在大倾角煤层中，准确探测地下水的水位、水量和水压

等参数较为困难，这给防治水方案的制定带来了很大的不确定性。由于煤层倾角大，排水设

备的安装和运行难度增加，排水能力难以满足实际需求。在某大倾角煤层开采中，由于排水

设备的排水能力不足，在雨季时，矿井内积水严重，影响了正常的生产作业。

2.3.3其他安全隐患

设备故障是大倾角构造复杂煤层开采中不容忽视的安全隐患之一。由于开采环境恶劣，设备

在运行过程中承受着较大的压力和冲击，容易出现零部件磨损、老化等问题，从而导致设备故

障。采煤机的滚筒、截齿等部件在大倾角煤层中割煤时，磨损速度加快，若不及时更换，可

能会导致采煤机无法正常割煤。刮板输送机的链条、刮板等部件也容易因磨损而断裂，影响

煤炭的运输。在某大倾角煤层开采项目中，由于刮板输送机的链条突然断裂，煤炭堆积在巷

道内，导致生产中断，还对工作人员的安全造成了威胁。

人员操作失误也是引发事故的重要原因。大倾角构造复杂煤层开采工艺复杂，对操作人员的

技术水平和责任心要求较高。如果操作人员缺乏必要的培训和经验，在操作过程中违反操作

规程，就容易引发事故。在移架过程中，操作人员如果操作不当，可能会导致液压支架倾

倒，砸伤人员。在某大倾角煤层开采工作面，一名操作人员在移架时，没有按照操作规程进

行操作，导致支架突然倾倒，将旁边的一名工作人员砸伤。

在复杂环境下制定和执行安全措施也面临着诸多挑战。大倾角构造复杂煤层的开采环境复

杂，存在多种安全风险，这就要求制定的安全措施必须全面、有效。然而，由于对开采环境

的认识不足，安全措施往往难以覆盖所有的安全风险。在某大倾角煤层开采中，虽然制定了

一系列安全措施，但由于没有考虑到煤层倾角对设备稳定性的影响，在设备运行过程中，仍然

发生了多起设备下滑、倾倒事故。此外，安全措施的执行也存在困难，由于工作人员的安全

意识淡薄，对安全措施的重视程度不够，往往不能严格按照安全措施的要求进行操作，导致安

全措施无法发挥应有的作用。

三、大倾角构造复杂煤层开采技术案例分析

3.1案例一”具体煤矿名称1］开采实践

3.1.1煤矿地质条件概述

［具体煤矿名称1］位于［具体地理位置］,该煤矿所开采的大倾角构造复杂煤层具有独特的地质

条件。煤层平均倾角达到40。，局部区域倾角甚至超过50。，这使得开采过程中设备和人员面

临着巨大的重力分力影响，增加了开采的难度和风险。

煤层厚度变化较大，平均厚度为3.5米，但在部分区域，厚度在2-5米之间波动。这种厚度

的变化给采煤工艺的选择和采煤机的割煤操作带来了诸多不便。在煤层较薄区域，采煤机需要

精准控制割煤高度，避免割伤顶板或底板；而在煤层较厚区域，则需要考虑采用分层开采或放

顶煤开采等工艺，以提高煤炭回收率。

该煤矿地质构造极为复杂，断层、褶皱等地质构造发育。已探明的较大断层有［X］条，断层落

差在0.5-5米之间，这些断层导致煤岩体破碎，完整性遭到严重破坏。在开采过程中，采煤

机遇到断层时，割煤难度大幅增加，且容易引发顶板垮落、片帮等事故。褶皱构造使得煤层的

倾角和厚度在短距离内发生急剧变化，进一步加大了开采的复杂性。

瓦斯含量方面，该煤层瓦斯含量较高，平均瓦斯含量达到［X］nWt,且瓦斯涌出异常频繁在

开采过程中，瓦斯涌出量的突然增大给安全生产带来了极大的威胁，容易引发瓦斯爆炸、瓦斯

窒息等事故。水害威胁也不容忽视，煤层顶底板存在多个含水层，且由于地质构造的影响，

含水层之间存在水力联系，一旦采掘活动破坏了隔水层，就可能引发透水事故。

3.1.2采用的开采技术与工艺

在开拓方式上，［具体煤矿名称1］综合考虑地形、地质条件以及开采成本等因素，采用了斜井

+竖井组合开拓法。斜井主要负责采掘作业，利用其沿煤层倾斜方向掘进的特点，可有效利

用地形优势，提高采掘效率，且施工相对简单，投资成本较低O竖井则主要用于通风、运输

等配套工作，通过垂直的竖井与斜爬坡相结合的方式，克服了地形对开采作业的限制，提高了

安全性，同时也便于进行采矿、通风、排水等各项工艺的协同作业。这种组合开拓方式充分

发挥了斜井和竖井的优势，实现了大倾角煤层的高效、安全开拓。

采煤方法采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。走向长壁后退式采煤法具有回

采工艺简单、煤炭回收率高、便于机械化开采等优点，适合该煤矿大倾角构造复杂煤层的开采

条件。在采煤过程中，采煤机沿煤层走向进行割煤，随着采煤机的推进，顶板逐渐垮落，实

现采空区的处理。全部垮落法管理顶板能够有效控制顶板压力，减少顶板事故的发生。

支护技术方面，采用了液压支架与锚杆锚索联合支护的方式。液压支架作为主要的支护设

备，能够提供强大的支撑力，及时有效地控制顶板。针对大倾角煤层的特点，选用的液压支

架具有较高的初撑力和工作阻力，以及可靠的防倒防滑装置，确保在大倾角环境下支架的稳定

性。锚杆锚索则用于加强顶板的锚固，提高顶板的整体强度和稳定性。在断层、褶皱等地质

构造区域，加密锚杆锚索的布置，对破碎的煤岩体进行加固，防止顶板垮落和片帮。

为确保开采过程的安全，制定了一系列安全保障措施。在瓦斯防治方面，建立了完善的瓦斯

监测系统，实时监测瓦斯浓度的变化。采用瓦斯抽采技术，提前对煤层中的瓦斯进行抽采，

降低瓦斯含量，减少瓦斯涌出量。加强通风管理，确保通风系统的稳定运行，保证工作面有

足够的新鲜风量，稀释瓦斯浓度。在水害防治方面，开展了详细的水文地质勘探工作，查明

了含水层的分布、水位、水量等情况。制定了合理的防治水方案，采用疏水降压、堵水等措

施，防止水害事故的发生。同时，加强对采掘工作面的水情监测，及时发现和处理涌水隐

患。在设备管理方面，加强对采煤机、刮板输送机、液区支架等设备的日常维护和检修，确

保设备的正常运行。定期对设备进行性能检测和调试，及时更换磨损的零部件，提高设备的

可靠性和稳定性。在人员培训方面，加强对操作人员的技术培训和安全培训，提高操作人员

的技术水平和安全意识。定期组织应急演练，提高员工应对突发事件的能力。

3.1.3开采效果与经验总结

通过采用上述开采技术与工艺，［具体煤矿名称1］在大倾角构造复杂煤层的开采中取得了一定

的成效。在产量方面，该煤矿的煤炭年产量稳定在［X］万吨左右，满足了企业的生产需求，

为当地的经济发展做出了贡献。在效率方面，通过机械化开采和合理的开采工艺，采煤效率

得到了显著提高，每个采煤工作面的日产量达到凶吨以上，较以往传统开采方式有了大幅提

升。在安全性方面，通过加强瓦斯防治、水害防治和设备管理等安全保障措施，有效降低了

事故的发生率，保障了工作人员的生命安全和矿井的正常生产。

从该案例中总结出以下成功经验：在开采前，必须进行详细的地质勘探工作，全面掌握煤层的

地质条件，包括倾角、厚度、地质构造、瓦斯含量、水害等情况，为开采方案的制定提供科学

依据。合理选择开拓方式和采煤方法是实现高效、安全开采的关键。斜井+竖井组合开拓法

和走向长壁后退式采煤法在该煤矿的应用取得了良好的效果，为类似地质条件的煤矿提供了借

鉴。先进的支护技术和安全保障措施是确保开采安全的重要保障。液压支架与锚杆锚索联合

支护方式有效控制了顶板，保障了开采过程的安全；完善的瓦斯防治、水害防治和设备管理措

施，降低了安全风险。加强人员培训和设备管理，提高操作人员的技术水平和设备的可靠

性，能够有效提高开采效率和安全性。

该案例也存在一些需要改进之处。在瓦斯防治方面，虽然采取了瓦斯抽采和通风等措施，但

瓦斯涌出异常的问题仍未得到完全解决，需要进一步研究和改进瓦斯防治技术。在设备稳定

性方面，尽管采用了防倒防滑装置，但在大倾角和复杂地质条件下，设备仍存在一定的下滑、

倾倒风险，需要进一步优化设备设计和安装工艺。在开采工艺的灵活性方面，当遇到断层、

褶皱等地质构造时，开采工艺的调整还不够及时和灵活，导致煤炭损失增加，需要进一步加强

开采工艺的适应性研究。

3.2案例二“具体煤矿名称2］开采实践

3.2.1煤矿地质条件概述

［具体煤矿名称2］位于［具体地理位置］,该煤矿所开采的煤层属于典型的大倾角构造复杂煤

层。煤层平均倾角达到38。，部分区域倾角高达45。，这使得开采过程中设备和人员所受的重

力分力较大，增加了开采的难度和危险性。

煤层厚度变化较为明显，平均厚度为4米，但在局部区域，厚度在3-5米之间波动。这种厚

度的波动对采煤工艺的选择和采煤机的割煤操作提出了较高的要求。在煤层较薄处，采煤机需

精确控制割煤高度，防止割伤顶板或底板；而在煤层较厚区域，则需考虑采用分层开采或放顶

煤开采等工艺，以提高煤炭资源的回收率。

该煤矿的地质构造极为复杂，断层、褶皱等地质构造发育广泛。已查明的较大断层有凶条，

断层落差在1-6米之间，这些断层致使煤岩体破碎，完整性遭到严重破坏。在开采过程中，

采煤机遇到断层时，割煤难度急剧增加，且容易引发顶板垮落、片帮等事故。褶皱构造使得

煤层的倾角和厚度在短距离内发生显著变化，进一步加大了开采的复杂性。

瓦斯含量方面，该煤层瓦斯含量较高，平均瓦斯含量达到［X］m3/t,且瓦斯涌出异常频繁。在

开采过程中，瓦斯涌出量的突然增大给安全生产带来了极大的威胁，容易引发瓦斯爆炸、瓦斯

窒息等事故。水害威胁也不容忽视，煤层顶底板存在多个含水层，且由于地质构造的影响，

含水层之间存在水力联系，一旦采掘活动破坏了隔水层，就可能引发透水事故。

3.2.2开采技术创新与应用

针对该煤矿复杂的地质条件，在开采技术方面进行了一系列创新与应用。在设备改进上，对

采煤机进行了特殊设计和改造。增加了采煤机的防滑装置，采用了新型的液压制动系统和防滑

链，有效提高了采煤机在大攸角煤层中的防滑能力。优化了采煤机的牵引系统，提高了牵引

功率和牵引力，使其能够在大倾角煤层中稳定运行，克服煤层的摩擦力和下滑力。对刮板输

送机进行了改进，增加了刮板的强度和耐磨性，采用了可调节的刮板间距，以适应煤层厚度的

变化。在刮板输送机的机头和机尾安装了防倒防滑装置，防止输送机在运行过程中出现下滑

和倾倒现象。

开采工艺也进行了优化。采用了伪倾斜开采工艺，将工作面布置成伪倾斜状态，使工作面的实

际倾角减小，降低了设备下滑的风险。在采煤过程中，根据煤层厚度和倾角的变化，灵活调

整采煤机的割煤参数，如割煤速度、截割深度等，以提高采煤效率和煤炭质量。针对断层、

褶皱等地质构造区域，采用了特殊的开采工艺。在过断层时，提前对断层区域进行加固，采用

锚杆锚索联合支护的方式，增强煤岩体的稳定性。采用短壁开采工艺，减小工作面的长度，

降低开采难度和安全风险。在褶皱区域，根据煤层的变化情况，及时调整采煤机的割煤方向

和角度，确保采煤机能够顺利通过褶皱区域。

在安全技术创新方面，建立了一套完善的瓦斯监测与抽采系统。采用先进的瓦斯传感器，实

时监测瓦斯浓度的变化，并将数据传输到地面监控中心。当瓦斯浓度超过预警值时，自动启

动瓦斯抽采设备，对煤层中的瓦斯进行抽采，降低瓦斯含量，确保开采过程的安全。研发了

一种新型的顶板监测与控制技术。利用微震监测系统和顶板离层仪，实时监测顶板的运动状

态和变形情况。通过数据分析和处理，及时发现顶板的潜在危险，并采取相应的措施进行控

制，如加强支护、调整开采工艺等。

3.2.3经济效益与社会效益分析

通过采用上述开采技术创新与应用，［具体煤矿名称2］在大倾角构造复杂煤层的开采中取得了

显著的经济效益。煤炭产量得到了大幅提升，该煤矿的煤炭年产量从原来的［X］万吨增加到

了［X］万吨，满足了市场对煤炭的需求，为企业带来了可观的经济收益。开采效率得到了提

高，采煤工作面的日产量从原来的凶吨提高到了凶吨，减少了开采成本，提高了企业的盈

利能力°资源回收率得到了提高，通过优化开采工艺和设备改进，煤炭资源的回收率从原来

的［X］%提高到了凶％,减少了资源浪费，提高了资源利用效率。

该煤矿的开采实践也产生了良好的社会效益。为当地提供了大量的就业机会，煤矿的开采和

运营需要大量的劳动力，包括采煤工人、技术人员、管理人员等，为当地居民提供了稳定的就

业岗位，促进了当地经济的发展。保障了能源供应，煤炭作为重要的能源资源，该煤矿的稳

定开采为当地的能源供应提供了保障，支持了当地工业的发展和居民的生活需求。推动了技

术进步，该煤矿在开采技术创新方面的实践，为大倾角构造复杂煤层开采技术的发展提供了宝

贵的经验和借鉴，促进了煤炭行业技术水平的提升。

四、大倾角构造复杂煤层开采技术的发展趋势

4.1智能化开采技术的应用与发展

4.1.1智能化开采系统架构

大倾角构造复杂煤层智能化开采系统是一个集多种先进技术于一体的复杂体系，主要由感知

层、传输层、处理层和应用层构成。

感知层是整个系统的基础，其核心作用是实时、精准地采集开采过程中的各类关键数据。在大

倾角构造复杂煤层开采中，感知层的传感器需要具备高度的适应性和可靠性，以应对复杂的地

质条件和恶劣的开采环境。通过安装在采煤机、刮板输送机、液压支架等设备上的各类传感

器，如位置传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器等，能够实时获取设备的运行状态

数据，包括设备的位置、运行速度、工作压力、温度等。利用地质雷达、微震监测仪等先进

的地质探测设备，感知层还能够对煤层的地质构造、顶底板状况以及瓦斯、水等有害气体和物

质的分布情况进行实时监测。这些丰富的数据为后续的分析和决策提供了全面、准确的信息

支持。

传输层负责将感知层采集到的数据快速、稳定地传输到处理层。在大倾角构造复杂煤层开采

环境中，传输层面临着诸多挑战，如信号干扰大、传输距离长、设备移动频繁等。为了确保

数据传输的可靠性和高效性，通常采用有线与无线相结合的传输方式。有线传输方面，采用

高带宽、抗干扰能力强的光纤通信技术，能够保证数据在长距离传输过程中的稳定性和准确

性。无线传输则利用5G、Wi-Fi等先进的无线通信技术，实现设备之间的实时数据交互和远

程控制。5G技术具有低延迟、高带宽、大容量的特点，能够满足智能化开采系统对数据传输

速度和实时性的严格要求，使得设备的远程控制和协同作业更加流畅和高效。通过建立完善

的传输网络，传输层能够将感知层采集到的海量数据及时、准确地传输到处理层，为后续的数

据处理和分析提供保障。

处理层是智能化开采系统的核心大脑，主要负责对传输层传来的数据进行深入分析、处理和决

策。处理层运用大数据分析、人工智能、云计算等先进技术，对设备运行数据、地质数据等

进行实时分析和挖掘。通过建立设备运行状态评估模型，利用大数据分析技术对设备的历史

运行数据和实时监测数据进行分析，能够及时预测设备可能出现的故障，提前发出预警信息，

以便工作人员采取相应的维护措施，降低设备故障率，提高设备的可靠性和运行效率。运用

人工智能算法对地质数据进行分析，能够准确识别煤层的地质构造特征，预测地质灾害的发生

风险，为开采方案的调整和安全措施的制定提供科学依据。云计算技术则为处理层提供了强

大的计算能力，能够快速处理海量的数据，实现对开采过程的实时监控和智能决策。

应用层是智能化开采系统与操作人员之间的交互界面，主要实现对开采设备的自动化控制、生

产过程的智能化管理以及安全预警等功能。在应用层，操作人员可以通过远程监控平台，实

时查看开采现场的设备运行状态、地质情况等信息，并对设备进行远程操作和控制。利用智

能化管理系统，能够对生产过程进行优化调度，合理安排采煤机、刮板输送机、液压支架等设

备的协同作业，提高开采效率和资源回收率。应用层还具备完善的安全预警功能，当监测到

设备故障、瓦斯超限、顶板异常等安全隐患时，能够及时发出警报信息，并提供相应的应急处

理方案，保障开采过程的安全。

4・1.2关键技术突破（如自动化控制、智能监测等）

自动化控制技术在大倾角构造复杂煤层开采中取得了显著突破o采煤机作为开采过程中的核

心设备，其自动化控制水平的提高对丁提高开采效率和安全性至关重要。目前，先进的采煤

机自动化控制系统能够实现记忆割煤功能。通过在采煤机上安装高精度的传感器和先进的控

制系统，采煤机能够自动识别煤层的厚度、倾角等参数，并根据预设的程序进行割煤操作。

在初次割煤时，操作人员手动操作采煤机，系统会记录下采煤机的运行轨迹、割煤速度、截割

深度等参数。在后续的割煤过程中，采煤机可以根据记忆的参数自动进行割煤，无需人工实

时干预，大大提高了割煤的精度和效率。采煤机还具备自动调斜、自动降尘等功能。利用倾

角传感器和自动调斜装置，采煤机能够根据煤层的倾角自动调整机身的姿态，确保割煤的平整

度和稳定性。通过自动降尘系统，采煤机在割煤过程中能够及时喷洒水雾，降低煤尘浓度，

改善工作环境，保障工作人员的身体健康。

刮板输送机的自动化控制技术也得到了广泛应用。通过安装智能调速装置和自动张紧装置，

刮板输送机能够根据煤量的大小自动调整运输速度，实现高效运输。当煤量较大时，刮板输

送机自动提高运输速度，确保煤炭能够及时运出；当煤量较小时，刮板输送机自动降低运输速

度，节约能源。自动张紧装置则能够实时监测刮板输送机链条的张紧程度，当链条松弛时，

自动进行张紧，保证链条的工常运行，防止链条脱落等故障的发生。

智能监测技术在大倾角构造复杂煤层开采中的应用，有效提升了开采过程的安全性和可靠

性。瓦斯监测是保障煤矿安全生产的重要环节。先进的瓦斯监测系统采用高精度的瓦斯传感

器，能够实时、准确地监测瓦斯浓度的变化。这些传感器具有快速响应、高灵敏度的特点，

能够及时发现瓦斯浓度的异常变化。一旦瓦斯浓度超过预设的安全阈值，监测系统立即发出

警报，并自动启动瓦斯抽采设备，降低瓦斯浓度，防止瓦斯事故的发生。

顶板监测对于预防顶板事故的发生具有重要意义。利用微震监测技术和顶板离层仪等设备，

能够对顶板的运动状态和变形情况进行实时监测。微震监测技术通过监测顶板岩石破裂产生

的微震信号，分析顶板的应力分布和破裂情况，提前预测顶板垮落的风险。顶板离层仪则能

够实时监测顶板的离层量，当离层量超过预警值时，及时发出警报，提醒工作人员采取相应的

支护措施，确保顶板的稳定。

4.1・3智能化开采的优势与前景

智能化开采在大倾角构造复杂煤层开采中展现出诸多显著优势。在安全性方面，智能化开采

实现了对开采过程的实时监测和远程控制，工作人员无需在危险的井下环境中进行频繁操作，

大大降低了人员伤亡的风险c通过智能监测系统，能够及时发现瓦斯超限、顶板异常等安全

隐患，并自动采取相应的措施进行处理，有效预防了事故的发生。在某大倾角构造复杂煤层

智能化开采项目中，自采用智能化开采技术以来，安全事故发生率较以往传统开采方式降低了

[X]%,保障了工作人员的生命安全。

智能化开采显著提高了开采效率。自动化控制技术使得采煤机、刮板输送机等设备能够实现

高效协同作业，减少了设备的空转时间和人为操作失误，提高了煤炭的开采和运输效率。据

统计，采用智能化开采技术后，采煤工作面的日产量较传统开采方式提高了[X]%,有效满足

了市场对煤炭的需求。

资源回收率也得到了有效提升。智能化开采系统能够根据煤层的地质条件，精确控制采煤机

的割煤参数，减少煤炭的损失，提高资源利用率。在一些大倾角构造复杂煤层开采中，智能

化开采技术使得煤炭资源回收率提高了[X]%,减少了资源浪费。

智能化开采还降低了生产成本。一方面，自动化设备的应用减少了人工投入，降低了人力成

本；另一方面，智能监测和故障预警系统能够提前发现设备故障，及时进行维护，减少了设备

的维修成本和停机时间，提高了设备的使用寿命。

展望未来，随着人工智能、大数据、物联网等技术的不断发展和创新，大倾角构造复杂煤层智

能化开采技术将迎来更广阔的发展前景。智能化开采系统将更加智能化、自动化和集成化，

实现对开采过程的全流程智能控制和管理。未来的智能化开采系统可能会具备自主学习和决

策能力，能够根据不同的地质条件和开采情况，自动调整开采方案和设备参数，实现最优的开

采效果。随着5G、6G等通信技术的进一步发展，数据传输速度将更快、更稳定，为智能化

开采提供更强大的通信支持，实现更高效的远程控制和协同作业。智能化开采技术还将与绿

色开采技术相结合，实现煤炭资源的高效开采和环境保护的双赢目标。

4.2绿色开采技术的探索与实践

4.2.1保水开采技术

保水开采技术在大倾角煤层的应用原理主要基于对煤层开采过程中岩层移动和地下水渗流规律

的深入研究。在大倾角煤层开采时，由于煤层倾角较大，岩层移动更为复杂，对含水层的破

坏风险也相应增加。通过对关键层和隔水关键层的精准识别和分析，能够有效控制开采活动

对含水层的影响。关键层是对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩

层，而隔水关键层则是保水开采的关键所在，它可以在采区上方或下方，阻止含水层与采空区

之间的水力联系。

在实际应用中，采取留设防水煤柱的措施是实现保水开采的重要手段之一。根据开采区域的

煤岩地质及水文地质条件、煤柱两侧的开采状况及采矿技术条件等因素，合理留设防水煤柱，

能够有效戒小煤层顶板岩层的破坏程度，防止导水裂缝带波及水体。在某大倾角煤层开采项

目中，通过精确计算和分析，留设了宽度和高度符合要求的防水煤柱，成功避免了含水层的破

坏，使得矿井涌水量大幅降低，保障了周边水资源的稳定。

对采空区进行及时充填也是保水开采的有效方法。在埋藏浅、基岩薄和冲积层厚的大倾角煤

层条件下，对采空区进行充填，可以减小工作面前后支承压力的分布，抑制煤层顶板岩层的破

坏程度和导水裂缝带的进一少发育，从而达到与留设防水煤柱同样的保水效果。采用阡石充

填、膏体充填等充填技术，能够有效控制岩层移动，保护含水层的完整性。在某大倾角煤层

采空区充填项目中，采用膏体充填技术，不仅减少了对水资源的破坏，还提高了煤炭资源的回

收率，取得了良好的经济效益和环境效益。

保水开采技术在大倾角煤层的应用取得了显著效果。通过实施保水开采技术，有效减少了对

水资源的破坏，保护了矿区周边的生态环境。在一些米用保水开采技术的大倾角煤层矿区，

矿井涌水量明显减少，周边河流、湖泊的水位保持稳定，为当地的农业灌溉和居民生活用水提

供了保障。保水开采技术的应用还提高了煤炭资源的回收率。传统开采方式中，为了防止水

害事故，往往会留设大量的保安煤柱，导致煤炭资源浪费。而保水开采技术通过合理的技术

手段，在保障水资源安全的同时，能够最大限度地回收煤炭资源，提高了资源利用效率。

4.2.2砰石回填与综合利用

砰石回填技术是大倾角构造复杂煤层绿色开采的重要组成部分。砰石回填的基本原理是将开

采过程中产生的砰石直接回填到采空区，以支撑顶板，减少地表沉陷。在大倾角煤层开采

中，砰石回填面临着诸多挑战，如砰石运输困难、回填压实难度大等。为了解决这些问题，

采用了多种技术手段。研发了专用的砰石运输设备，如大倾角胶带输送机、肝石充填泵等，

确保砰石能够顺利运输到采空区。利用压实设备对回填的砰石进行压实，提高砰石的承载能

力，增强对顶板的支撑效果。

砰石综合利用途径也十分广泛。砰石可以用于制作建筑材料。通过对砰石进行破碎、筛分、

配料等工艺处理，可以生产出砰石砖、肝石水泥、砂石混凝土等建筑材料。这些建筑材料具

有成本低、性能好等优点，在建筑行业得到了广泛应用。某煤矿利用砰石生产的砰石砖，不

仅满足了自身矿区建设的需求，还对外销售，取得了良好的经济效益。

砰石还可以用于土地复垦。将砰石填充到塌陷区、废弃r区等，然后在其上覆盖土壤，进行

植被种植，实现土地的复垦和生态修复。在某大倾角煤层开采矿区，通过砰石回填和土地复

垦，将废弃的矿区变成了绿地，改善了当地的生态环境。此外，砰石还可以用于道路工程、

路基填筑等领域，实现肝石的资源化利用。

4.2.3绿色开采对环境和可持续发展的意义

绿色开采对环境和可持续发展具有重要意义。在减少环境污染方面，保水开采技术有效降低

了矿井水的排放，避免了水资源的浪费和污染。通过合理留设防水煤柱和采空区充填等措

施，保护了含水层的完整性，使得矿区周边的水资源得到了有效保护，减少了因矿井水排放对

土壤、水体造成的污染。斫石回填与综合利用减少了砰石的堆积，降低了肝石自燃、扬尘等

对空气和土壤的污染o砰石用于制作建筑材料和土地复垦等，实现了肝石的资源化利用，减

少了砰石对环境的负面影响。

绿色开采有助于实现资源可持续利用。保水开采技术在保障水资源安全的同时，提高了煤炭

资源的回收率，减少了煤炭资源的浪费。通过合理的开采技术和工艺，能够更加充分地开采

煤炭资源，延长煤炭资源的开采寿命。砰石的综合利用实现了废弃物的资源化，提高了资源

的利用效率。将砰石转化为建筑材料、用于土地复垦等，不仅减少了对自然资源的开采，还

降低了对环境的破坏，实现了资源的循环利用和可持续发展。绿色开采还为煤炭行业的可持

续发展奠定了基础。随着环保要求的日益严格，绿色开采技术的应用能够提高煤炭企业的竞

争力，促进煤炭行业的转型升级，实现煤炭行业的可持续发展。

4.3开采技术与装备的协同创新

4.3.1新型开采设备的研发与应用

针对大倾角构造复杂煤层的特殊开采条件，近年来，科研人员和煤炭企业加大了对新型开采设

备的研发投入，取得了一系列重要成果。在采煤机方面，上海创力集团股份有限公司获得的

“一种适用于大倾角采煤机的吸油过滤装置”专利，为大倾角采煤机的稳定运行提供了技术保

障。该装置通过独特的设计，能够更好地适应大倾角工作面的开采，确保采煤机在各种地形

条件下的稳定运行。其吸油过滤装置的构造独特，包括一个橡胶软管与球体连接，另一端与

粗过滤器相连，全部设备均置于油箱体内部。当油箱体处于水平状态时，橡胶软管和球体的

底部与油箱底面接触，且吸油口可灵活下摆至油池底部，随油池的倾斜而下沉。这一创新极

大地提高了采煤机在不同倾斜角度下的适应性，确保在操作过程中不因油液供应不足而影响采

矿效率。

川煤集团在大倾角煤层开采设备研发方面也取得了显著进展。该集团先后攻克适用到45。、

60。、78。煤层倾角综采成套装备，逐步解决了大倾角、急倾斜综采的世界难题。2024年5

月，中国煤炭科工集团顺利完成了嘉华机械公司生产的适应65。倾角（目前世界最大便角）

煤层液压支架的综合性能安全准入分析验证，充分验证了该液压支架整机的安全性、可靠性和

稳定性。这种新型液压支架具有较高的初撑力和工作阻力，以及可靠的防倒防滑装置，能够

在大倾角煤层中为顶板提供殛大的支撑力，有效防止支架下滑、倾倒等现象的发生。

新型刮板输送机也在大倾角陶造复杂煤层开采中得到了应用。一些刮板输送机采用了可调节

的刮板间距，能够根据煤层厚度的变化进行调整,提高了煤炭的运输效率。在刮板输送机的

机头和机尾安装了防倒防滑装置，有效防止了输送机在运行过程中出现下滑和倾倒现象，保障

了煤炭运输的安全。

4.3.2技术与装备的优化配套

开采技术与装备的优化配套对于提高大倾角构造复杂煤层的开采效率和安全性至关重要。在

确定配套原则时，需要充分考虑煤层的地质条件、开采工艺以及设备的性能等因素。要确保

采煤机、刮板输送机、液压支架等设备在技术性能、生产能力、空间位置和相互连接尺寸等方

面实现最佳匹配。在某大倾角煤层开采项目中，通过对采煤机、刮板输送机和液压支架的技

术参数进行详细分析和计算，选择了功率匹配、尺寸适配的设备，实现了设备之间的高效协同

作业。采煤机的割煤速度和刮板输送机的运输速度相匹配，确保了煤炭的及时运输，避免了

煤炭堆积；液压支架的支护通度和采煤机的割煤高度相适应，有效控制了顶板，保障了开采过

程的安全O

在实际案例中，重庆大学对大倾角中厚煤层综采的成套设备配套的关键技术进行了研究，提出

了合理确定成套设备配套的方法。通过攀煤公司大宝顶炉4221-26工作面六个月的开采试

验，工作面累计生产原煤19.6万t,月平均产量达到3.26万t,最高月产量达到4.5万t,证

实了此次研究选择的大倾角中厚煤层综采成套设备在技术上是可行的，安全上是可靠的，经济

上是合理的。所选设备在大倾角中厚煤层工作面能正常运行，证明了成套设备配套选型合

理。在该案例中，通过对液压支架、采煤机、运输机等设备的技术性能、生产能力、空间位

置和相互连接尺寸进行优化匹配，解决了大倾角中厚煤层综采在生产过程中面临的支架下滑、

倾倒、架前冒顶、支架顶梁接顶不实、采煤机在大倾角工作面上行困难、运输机下滑及工作面

回采工艺复杂等技术难题。

4.3.3协同创新对行业发展的推动作用

协同创新在大倾角构造复杂煤层开采领域对行业发展具有多方面的推动作用。在促进技术进

步方面，科研机构、高校与煤炭企业的协同合作，能够整合各方资源，充分发挥各自的优

势。科研机构和高校具备先进的科研设备和专业的科研人才，能够开展前沿技术研究和理论

创新；煤炭企业则拥有丰富的实践经验和