復雜地質條件下薄煤層綜合機械化采煤技術研究

摘要：介紹西礦業公司復雜地質條件下薄煤層開采綜合機械化技術的應用，總結近距離煤層上行開采后薄煤層工業性試驗情況，并分析了薄煤層綜采工作面礦壓觀測情況，提出有關建議。

關鍵詞：薄煤層 綜采 技術研究

1 工作面地質條件

綜采面為1013中工作面，位于11水平10石門西翼，地面標高+31m，工作面標高-774～-816m。該工作面上覆9煤層1191中，1191中下，1193中已回采，下部12煤層1023上，1023下，1123中，1123中下，1123下也已回采，該區域無其它采掘工程。下伏12煤層已全部回采，對11煤層造成了不同程度破壞，11煤層走向變化較大，煤層厚度0.5～2.0m，平均1.25m，煤層傾角12～230，平均190，原生沉積11煤層有底凸或底凹現象。受12煤層采后影響，11煤層賦存條件遭到破壞，煤厚發生變化或煤層彎曲變形，屬煤層賦存不穩定薄煤層，并有兩條火成巖侵入，在巖墻侵入附近煤層有焦化現象。

綜采工作面走向長825～890m，平均870m，傾斜長度95-100m，平均傾斜長98m。

該工作面位于林西井田杜軍莊背斜構造塊內，地質構造復雜，受下伏12煤層采動影響，斷層較多。經過掘進確認，共見斷層27條，最大落差為2.2 m，均為正斷層。本區域斷層一般延展性較差，受斷層影響，煤層有拉薄或斷失。因此，從總體上看，該面的地質條件屬于較復雜型。

11水平10石門11煤層直接頂為泥巖，厚度為1.5～2.4m，黑色塊狀，貝殼狀斷口，劃痕灰白色；基本頂為細粒砂巖，厚度為1.7～7.38m，深灰色，層狀，主要成份為石英，長石，白色劃痕。11煤層直接頂抗壓強度73MPa，為三類穩定頂板，其跨落步距19～25m。老頂為Ⅱ級，周期來壓明顯。老頂周期來壓步距為25～30m。直接底板為粉砂質泥巖，厚度0.2m左右，灰黑色塊狀含大量植物根化石，劃痕灰白色。老底為細粒砂巖，厚度0.75m。由于受12煤層已回采影響，對11煤層頂底板賦存的完整性有一定破壞。因此，其屬性也會有所變化。

2 1013薄煤層綜采工作面設備選型

2.1 工作面主要配套設備 綜采支架：ZY4000/08/18D型，65架；采煤機：MG180/420-BWD型，1部；采面輸送機：SGZ630/264型，1部；乳化液泵：BRW400/31.5智能型，2泵1箱；橋式轉載機：SGB620/40型，1部；SDJ-800皮帶運輸機，3部。

2.2 主要設備的技術參數 ①支架型號：ZY4000/08/

18D。其中，電液控部分由北京提供。架型：兩柱掩護式液壓支架，高度：800～1800 mm，中心距：1500mm；寬度，1410～1580mm，初撐力：3090kN，工作阻力：4000kN，支護強度：0.48～0.61MPa（f=2），底板比壓：1.96～2.13MPa，采高：1.2～1.5m，適應傾角：25°（>20°加防倒防滑裝置），泵站壓力：31.5 MPa，操縱方式：電液控操作，支架質量11.5t。該工作面煤層平均煤厚為1.25m，隨采隨冒，采高達到1.5m。通過支護強度驗算，該架型能夠滿足支護強度以及底板比壓要求。②采煤機型號：MG180/420-BWD，適應采高：0.8～1.8m；適應傾角：≤35°，硬度系數：f=4；機面高度：682mm，過煤高度：323mm，最小臥底量：150mm（使用1.0m滾筒），截深：0.63m，總裝機功率2×180+2×30

=420kW，整機總重量為24t。③輸送機型號為SGZ630/264。

3 生產工藝優化

3.1 優化過斷層的方法 1013中下工作面地質條件十分復雜，掘進共揭露21條大小不等斷層。其中，F11斷層落差達到3m。試驗開采時，就遇到過45m全巖段的難題。為快速有效通過全巖段，制定了詳細的措施和施工工藝流程，明確了施工順序和步驟以及每一步的安全注意事項。對全巖段以及煤層變薄處，采用挑頂、起底打眼爆破逐步抬高輸送機的措施，每循環必須保證支架的頂梁抬起前頭，并抬高輸送機達到規定要求。由于措施得力，2012年1～3月順利通過了工作面45m全巖段，試采工作順利完成。

3.2 優化過斷層爆破施工方法 采用兩個循環一次爆破方式處理斷層全巖段，一次打眼深度確定為1.4m，炮眼五花布置，裝藥量為0.3kg，炮后及時拉超前架支護頂板。該種爆破方式保證了每班正常割煤達到2個循環。為保護支架立柱爆破前將PVC板吊掛在支架頂梁下，并在板上做有空氣卸壓孔，降低爆破沖擊能，防止因爆破飛矸擊傷支架立柱，起到了保護設施設備的作用。同時，由于PVC防護板質量輕，易于移動吊掛，有效加快了放炮速度，縮短了因地質構造影響對工作面生產的影響。

3.3 薄煤層雙滾筒采煤機過煤高度優化設計 MG240/

300-WB采煤機原設計過煤高度為21cm，機組上滾筒所割的煤不能經機身下由輸送機及時運走，造成輸送機與支架之間浮煤過多，人工清理費時費力，制約了移架工序的正常進行，采出率降低，嚴重制約了工作面生產。根據實際情況，礦組織有關技術人員進行了技術攻關，大膽改造創新，選取合理的高度對機組滑靴進行加高改造，并另行加高制作機組行走輪，使采煤機過煤高度增加到35cm，滿足采煤設備運轉要求，保證了工作面的正常生產。

3.4 防塵系統優化，改善工作環境 薄煤層綜采工作面由于反轉擋煤板需要較大高度等原因而一般不設擋煤板，極易造成煤塵飛揚。南冶煤礦采用液壓支架架間光電噴霧系統，避免了因操作空間小人員不易操作造成不開架間噴霧現象，省時省力，有效保證了架間噴霧效果。在加強機組內外噴霧以及架間噴霧的基礎上，在機組中部加設一排外噴，在供水管路上增設管道泵保證水壓，在回風巷架設捕塵紗網，在各轉載機機頭安設捕塵網罩，避免了在粉塵產生的主要環節煤塵二度飛揚，有效防止了巷道積塵的產生，噴霧降塵收到了較好的效果，保證了安全生產。

3.5 電纜、防塵水管拖拉系統優化 在薄煤層綜采工作面，由于受采高限制，電纜、水管槽較小而且高度不大，原設計方案采用拖拉夾集中隨采煤機一同移動，出現拖拉夾脫槽現象，要4～5人隨機整理，嚴重制約了采煤機運行速度。因此，推翻了原設計方案，將防塵管路以及不移動電纜用U形卡子固定在電纜槽外側，在防塵管路上每15m設一三通以便于插接機組防塵管，采煤機只拖拉移動的電纜以及20m的防塵管，成功解決了這一問題，大大加快了采煤機運行速度。

4 工業性試驗情況

1013中下工作面試驗表明，使用輕型綜采支架重點解決了復雜地質條件下頂板支護困難、底板比較松軟、支柱鉆底嚴重、安全生產管理難度大的問題，達到保證安全生產、提高工作面單產、降低材料消耗、提高經濟與安全效益的目的。改變了以往薄煤層開采采用人海戰術、裝備水平低、安全程度低、職工勞動強度大、經濟及社會效益低下的現狀，提高了以薄煤層為主采煤層礦井的裝備水平，促進了礦井向安全本質型轉變，提高了礦井的核心競爭力。

5 結論

1013中下工作面是1.2m采高的薄煤層綜采技術首次應用。在1013中下工作面的試驗成功，證明輕型綜采能夠較好地適應薄煤層開采，提高了礦井產量，杜絕了輕傷以上的人身事故，取得了明顯的經濟和社會效益。

參考文獻：

[1]任德玉.薄煤層開采存在的問題與機械化采煤技術[J].價值工程，2011（09）.

[2]段力權.薄煤層采煤機的發展及技術分析[J].價值工程，2010（36）.

[3]吳再生，吳修宇.極薄煤層采煤工作面開采系統研究與實踐[J].價值工程，2012（27）.

作者簡介：

劉志強（1982-），男，河北唐山人，助理工程師，畢業于中國礦業大學采煤工程，本科學歷，現在唐山開灤林西礦業有限公司掘進二區工作。