14米以上特厚煤層開采一直是我國乃至世界煤炭開采中的一大難題。為了解決這個難題，山西大同煤礦集團聯合中國煤炭工業協會、中煤科工集團、中國礦業大學等研發力量，打響了“特厚”攻堅戰。

集全行業力量破解世界性難題

塔山礦是特厚煤層大采高綜放開采成套技術與裝備項目實施的礦井，是同煤集團開采的第一個石炭系礦井，井田面積170.91平方公里，地質儲量50.7億噸，可采儲量30.7億噸。

大同礦區是全國最大的動力煤基地。其中，石炭二疊紀煤層儲量豐富，煤層厚度大、結構復雜，平均煤層厚度18米，最大厚度20米。

據同煤集團技術中心負責人透露，初期曾考慮用分層放頂煤開采方式，但在施工中發現，受火成巖侵入影響，在煤層中上部布置巷道，掘進和維護比較困難。另外，煤層結構復雜，夾矸層數多且單層厚度大，下分層放頂煤開采時，在頂板壓力不大的情況下，頂煤放冒更加困難，只能選擇一次放頂煤開采技術。而綜放開采當時最大機采高度不可超過3.5米，按采放比1︰3的要求，開采厚度不能大于14米。

2004年8月，由18位專家學者組成的專家委員會，對塔山礦綜放開采技術進行論證。專家委員會認為，一次放頂煤綜采是首選的開采方法。但按當時的技術水平，年產能為1500萬噸的塔山礦，需布置3個工作面才能達產。

這個問題引起了中國煤炭工業協會、中煤科工集團、中國礦業大學等領導和專家的高度重視。全國14米以上特厚煤層儲量很豐富，總資源量上萬億噸，但安全、高效、高回收率機械化井工開采在國內外尚無先例。

為此，同煤集團聯合中煤科工集團等15家科研院所和設備制造廠家，共同承擔起“十一五”國家科技支撐計劃重大項目——特厚煤層大采高綜放開采成套技術與裝備項目的研究任務，這是新中國成立以來煤炭系統承擔的最大科研項目。

2010年，該項目在塔山礦8105工作面進行了工業性試驗并獲得成功。煤層平均厚度18.44米，工作面設備開機率平均92.1%，月產量平均90.76萬噸，最高月產量103.5萬噸，回收率88.9%，平均每人工效364.5噸，年產量1084.9萬噸，實現了瓦斯零超限、零傷亡。

這是繼我國成功研制年產600萬噸綜采成套技術裝備之后，煤炭科技和裝備制造的又一大進步，標志著我國千萬噸級礦井和千萬噸級工作面成套技術裝備研發進入工業性試驗和示范實施階段。

隨后，該項技術成果逐步推廣到同煤集團其他千萬噸級礦井和平朔、神東等13個礦區的32個煤礦。其中，同忻礦單井單面年產量達1287萬噸。與分層開采比較，2011年至2013年，同忻礦共新增原煤產量8029.9萬噸，新增產值251億元，新增利稅70億元，節約設備投資6.5億元，節約工程投資12.96億元。

一個世界性難題中的四個首次

特厚煤層大采高綜放開采成套技術與裝備項目獲得授權專利22項、實用新型專利61項，制定行業標準15項，從開采到技術裝備均具有自主知識產權，達到國際領先水平。

該項目取得諸多創新成果，主要可歸結為以下四方面。

一是首次研發了14米至20米特厚煤層大采高綜放開采技術。該項目創立了特厚煤層大采高綜放開采三維放煤理論、圍巖控制理論體系，建立了特厚煤層大采高綜放開采技術標準，解決了特厚煤層大采高綜放開采圍巖控制、厚頂煤高效與高回收率放出等關鍵難題，首次實現了特厚煤層千萬噸級工作面的安全高效開采。

二是研發了世界首套年產千萬噸特厚煤層大采高綜放開采成套裝備。該項目研制出支撐高度5.2米的抗沖擊大采高綜放液壓支架、高可靠性采煤機、綜放工作面后部大功率刮板輸送機以及新型綜合配套設備，首次成功研制出國產大功率刮板輸送機閥控液力耦合器，實現了千萬噸級綜放工作面裝備的全部國產化。

三是研發了特大斷面全煤巷道高強度錨桿錨索聯合支護技術及材料。該項目揭示出特厚頂煤、特大斷面全煤巷道變形特征，創立了全煤巷道預應力錨桿支護理論，發明了錨桿液壓張拉器，解決了大采高綜放開采全煤巷道支護技術難題。

四是首次研發出大采高綜放工作面瓦斯防治與綜合防火安全保障技術。該項目首次揭示出特厚煤層大采高綜放工作面的瓦斯分布規律與瓦斯涌出不均衡特征，解決了“低瓦斯賦存、高瓦斯涌出”的高強度綜放開采瓦斯治理難題；首次研制出大流量井下移動式制氮裝置，解決了大采高綜放工作面的防火難題。

據同煤集團技術中心負責人透露，該項目已申報2014年國家科技進步獎。