極薄煤層工作面綜采工藝研究與實(shí)踐

摘 要：煤炭是一種不可再生資源，提高難采煤炭資源的回收率就成為煤炭企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。因此，儲(chǔ)量可觀的薄煤層越來(lái)越受到煤礦企業(yè)的重視，開(kāi)灤集團(tuán)也進(jìn)行薄煤機(jī)械化綜采的嘗試，并取得了一些成果。文章以河北某礦為例，論述了探索薄煤綜采新途徑。

關(guān)鍵詞：薄煤層；綜采工藝；研究與實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：TD823.251 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）20-0163-02

極薄煤層一直以來(lái)都是煤炭開(kāi)采的禁區(qū)和難點(diǎn)。由于極薄煤層開(kāi)采空間極其狹小，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作條件差，設(shè)備配套困難且對(duì)煤層厚度、傾角變化以及斷層等地質(zhì)構(gòu)造的適應(yīng)能力差，投入產(chǎn)出比高，效率低，經(jīng)濟(jì)效益差，因此很多煤礦放棄了極薄煤層的開(kāi)采，使得極薄煤層機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)發(fā)展緩慢，導(dǎo)致了很多呆滯壓煤無(wú)法開(kāi)采。極薄煤層綜采技術(shù)是解決煤炭企業(yè)極薄煤層開(kāi)采實(shí)現(xiàn)綜采機(jī)械化的有效途徑。河北某礦結(jié)合礦區(qū)極薄煤層的賦存特點(diǎn)，與有關(guān)單位共同研制與其地質(zhì)條件相適應(yīng)的綜合機(jī)械化采煤配套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)薄煤開(kāi)采綜合機(jī)械化的新突破，從而達(dá)到提高單產(chǎn)和效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，做到薄厚煤層合理配采，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的目的，特別是對(duì)高瓦斯礦井加快解放層開(kāi)采速度，保證礦井正常銜接以及安全生產(chǎn)具有更加廣泛的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 工作面簡(jiǎn)介

地面位置：地面位于丘陵地帶，地面標(biāo)高最大+183m，最小+148 m。井下位置及四鄰采掘情況：本工作面南至112上89工作面切眼，北至28區(qū)運(yùn)煤上山保護(hù)煤柱，西至H=3.0 m斷層，東至H=20 m斷層。瓦斯絕對(duì)涌出量為0.23/min。煤塵爆炸指數(shù)為24.26％，屬?gòu)?qiáng)爆炸煤塵，要切實(shí)做好綜合防塵工作，煤層無(wú)自然發(fā)火傾向性。本煤層屬三類(lèi)不易自然煤層。據(jù)巷道實(shí)際揭露資料分析，工作面構(gòu)造較為簡(jiǎn)單。工作面揭露斷層8條，落差0.6～20.0 m，均為正斷層，其中H=3.0 m斷層位于運(yùn)料巷上幫，H=20.0 m斷層位于溜子道下幫，對(duì)工作面回采影響不大。本工作面煤層厚度最大0.95 m，最小0.6 m，平均0.83 m；煤層厚度較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤質(zhì)良好。

該礦112上89工作面煤層平均厚度只有800 mm，屬于難采煤層。該礦負(fù)責(zé)安裝工作的生產(chǎn)準(zhǔn)備區(qū)廣大干部職工，克服設(shè)備運(yùn)輸難度大、施工環(huán)節(jié)多、工作面坡度大容易滑落等困難，發(fā)揚(yáng)不怕苦、不怕累的精神，積極組織安裝。

2 采煤方法

煤壁齊直，采高均勻。工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤法、機(jī)械化采煤，一次性采全高，全部垮落法管理頂板。工作面采用MG200/456-WD型采煤機(jī)割煤，ZY3300/07/13型掩護(hù)式液壓支架支護(hù)，考慮采煤機(jī)割煤高度、煤質(zhì)及支架的合理支撐高度，確定工作面的采高平均為0.83 m。

采煤機(jī)安裝了遠(yuǎn)程遙控操作裝置；支架安裝了PM32型液壓支架電液控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了割煤、移架、移輸送機(jī)自動(dòng)化。沿煤層頂板回采，割平頂?shù)装澹涣繇斆?，隨工作面煤層及可采頁(yè)巖厚度變化及時(shí)調(diào)整采高，必須多回收煤炭資源。

2.1 采煤工藝流程

①采煤機(jī)中間斜切進(jìn)刀：（采煤機(jī)中間向下斜切進(jìn)刀）→下行割煤→上行返空刀→自下而上移架推輸送機(jī)→采煤機(jī)由中間上行割煤→下行返空刀→采煤機(jī)中間向下斜切進(jìn)刀（下行割煤）→由中間開(kāi)始自下而上移架推輸送機(jī)。

②采煤機(jī)端頭斜切進(jìn)刀：（采煤機(jī)上端頭向下斜切進(jìn)刀）→上行割三角煤→下行割煤→自下端頭上行空返刀22～25 m→自下而上移架推輸送機(jī)→采煤機(jī)向下斜切進(jìn)刀→采煤機(jī)上行割三角煤、上行割煤→自下而上第二次移架推輸送機(jī)→采煤機(jī)上端頭向下斜切進(jìn)刀（上行割三角煤）。

2.2 采高的確定，落煤方式、裝運(yùn)煤方式

①采高的確定。112上89工作面煤層平均厚度為0.83 m，煤層以下為可采粉砂巖?？紤]采煤機(jī)割煤高度、煤質(zhì)及支架的合理支撐高度，確定該面采高為0.6～0.95 m，平均采高為0.83 m，一次性采全高。

②落煤方式。采用MG200/456-WD型雙滾筒采煤機(jī)沿底板雙向割煤和掃浮煤，一刀一個(gè)循環(huán)。

③裝煤方式。采煤機(jī)滾筒截割裝煤和工作面刮板運(yùn)輸機(jī)前移配合裝煤。

④運(yùn)煤方式。工作面刮板運(yùn)輸機(jī)將煤運(yùn)到溜子道刮板運(yùn)輸機(jī)，再由溜子道刮板運(yùn)輸機(jī)與皮帶機(jī)搭接將煤運(yùn)至煤倉(cāng)。

3 工序說(shuō)明

移架：采用電液控制或手動(dòng)鄰架操作，初采時(shí)，必須執(zhí)行鄰架操作單架動(dòng)作，正?；夭蓵r(shí)實(shí)行成組分段移架，最上和最下一架單獨(dú)設(shè)定為一組，其它每6個(gè)支架為一組，必須由下往上逐架帶壓擦頂單向移架，移架步距0.6m，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。移架注意事項(xiàng)：第一，工作面必須掛線移架，分段嚴(yán)格按照從下往上順序進(jìn)行，支架要排成一條直線，其偏差不超過(guò)±50 mm。第二，正常移架時(shí)，上部和下部5.0 m內(nèi)嚴(yán)禁有其它人工作或停留。移架前必須清理好架前及兩側(cè)活煤、活碴等雜物。第三，頂板破碎時(shí)，必須跟機(jī)帶壓擦頂移架，必要時(shí)停止采煤機(jī)割煤。第四，支架采用電控式，移本架時(shí)必須將上、下相臨的支架開(kāi)關(guān)閉鎖，待機(jī)組割過(guò)后再及時(shí)跟架。第五，嚴(yán)禁支架帶病工作，移架時(shí)，發(fā)現(xiàn)支架歪斜，必須先調(diào)架后移架，并閉鎖其上、下鄰架。

①工作面移架分組控制操作，成組控制每組不得超過(guò)6架，最下一架和最上一架單組動(dòng)作，移架時(shí)只準(zhǔn)單組從下向上接力進(jìn)行，操作人員站在操作系統(tǒng)閉鎖的支架下操作。

②移工作面輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾時(shí)，必須停車(chē)（停電閉鎖），待機(jī)頭機(jī)尾移到位打牢壓戧支柱后，方可送電開(kāi)車(chē)。

③當(dāng)移架、移溜等動(dòng)作過(guò)程中，出現(xiàn)意外故障不能按程序進(jìn)行，需要處理時(shí)，必須先解除參數(shù)設(shè)置的動(dòng)作，將故障架及上下鄰架控制器閉鎖。

④移架、移溜等動(dòng)作完成后，本組支架控制器必須閉鎖，防止出現(xiàn)誤操作。

⑤解除單架急停或閉鎖狀態(tài)時(shí)，必須將本組范圍內(nèi)總控制器設(shè)置成閉鎖狀態(tài)。

根據(jù)臨近工作面礦壓報(bào)告，頂板壓力為0.205 MPa，根據(jù)頂板壓力及支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算，選用ZY3300/07/13型掩護(hù)支架支護(hù)頂板，其設(shè)計(jì)支護(hù)強(qiáng)度為：0.42～0.48 MPa，大于0.205 MPa，適合本工作面條件。

4 取得的主要成果

支架安裝了PM32型液壓支架電液控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了移架、移輸送機(jī)自動(dòng)化；MRB-200/31.5A型乳化液泵站（流量為200 L/min）等先進(jìn)成套設(shè)備，取得了較為顯著的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。

4.1 經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益

①按照薄煤層三機(jī)配套指標(biāo)的要求和原則，進(jìn)一步優(yōu)化了三機(jī)配套裝備，達(dá)到了最低采高1.0 m的開(kāi)采要求，使綜合配套性能進(jìn)一步優(yōu)化。

②研究和分析了薄煤開(kāi)采地質(zhì)條件差的特點(diǎn)（斷層多、薄煤帶、含硫化鐵結(jié)核），有針對(duì)性的進(jìn)行三機(jī)配套設(shè)計(jì)，適應(yīng)了復(fù)雜地質(zhì)條件下薄煤層開(kāi)采的需要。

③采煤機(jī)安裝了遠(yuǎn)程遙控操作裝置，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)記憶截割和自動(dòng)調(diào)高控制；支架安裝了PM32型液壓支架電液控制系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)了割煤、移架、移輸送機(jī)自動(dòng)化。

④通過(guò)對(duì)裝煤?jiǎn)栴}的研究，采用了適應(yīng)于薄煤層的強(qiáng)力滾筒，為提高裝煤效果，在采煤機(jī)搖臂下側(cè)設(shè)置了擋煤、裝煤裝置。

4.2 安全效益

①薄煤層使用綜采支架，提高了工作面支護(hù)的安全系數(shù)，同高檔工藝相比，簡(jiǎn)化了操作工序，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，避免了頂板事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。

②支架安裝了PM32型液壓支架電液控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了移架、移輸送機(jī)自動(dòng)化；采煤機(jī)安裝了遠(yuǎn)程遙控操作裝置，使移架、移輸送機(jī)、割煤等工序操作“無(wú)人化”（實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作），提高了安全生產(chǎn)本質(zhì)化程度。

③充分開(kāi)采保護(hù)層，釋放大煤瓦斯，杜絕了因瓦斯超限造成的安全隱患，降低了頂板及煤壁的管理難度，保證了工作面的正規(guī)循環(huán)，加快了放頂煤開(kāi)采的推進(jìn)度，降低了老空區(qū)煤炭自燃的危險(xiǎn)。

④薄煤層使用綜采支架，增強(qiáng)了對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性，解決了高檔工藝過(guò)斷層時(shí)的支護(hù)難題。

⑤使用新型環(huán)保極索MS液壓支架濃縮液，并加裝了過(guò)濾裝置，避免了電液控系統(tǒng)堵塞現(xiàn)象，避免了事故，促進(jìn)了生產(chǎn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

薄煤層高效綜采技術(shù)研究項(xiàng)目，使薄煤開(kāi)采機(jī)械化、自動(dòng)化達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)水平，該項(xiàng)目為薄煤層開(kāi)采在裝備配套及開(kāi)采工藝方面上提供了有效的途徑，尤其在高瓦斯礦井復(fù)雜地質(zhì)條件下，進(jìn)行解放層開(kāi)采，有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏緒軍，張兆松，王令永.極薄煤層綜采工藝實(shí)踐與應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2010，(6).