薄煤層綜采設備應用與發展

劉繼祥 阿守權

(陜西省寶雞市北馬坊煤業公司,陜西寶雞 721500)

薄煤層綜采設備應用與發展

劉繼祥 阿守權

(陜西省寶雞市北馬坊煤業公司,陜西寶雞 721500)

近年來,我國采煤設備發展迅速,但薄煤層開采工藝的發展已嚴重滯后。加大薄煤層綜采設備的研發力度,發展采煤機械自動化水平,是實現薄煤層工作面高產高效的根本途徑。

薄煤層 綜采 應用

我國已探明的煤礦資源中，薄煤層的分布占據了80%以上，然而，一些煤礦經過經過多年開采，中、厚煤層已接近枯竭。而一些礦區的薄煤層不僅煤質穩定，貯存條件也較為穩定，可采儲量豐富，近年來，這些礦區逐漸加大對薄煤層的開采力度，主采煤層已變為薄及較薄煤層。

綜采工藝的特點是高產、高效和安全，推廣使用薄煤層綜采工藝必將會成為今后的發展趨勢。在我國，各礦區的煤層分布情況、貯存條件、井下工作面的條件均有較大差異，煤礦企業要結合自身實際情況，選擇適當的綜采工藝設備，保證礦井生產的安全和高效。

1 薄煤層主要采掘方式[1]

薄煤層開采作業由于通風斷面小、空間狹小，對綜采配套設備裝機功率與設備尺寸的影響非常大，目前，我國薄煤層綜合機械化開采已形成以下幾種主要的開采方式：

(1)刨煤機[3]具有結構簡單、截深小、煤塊大、能耗低、維修方便、煤粉塵量少的特點。刨煤機常常配合液壓支架實施作業，實現落煤、裝煤、運煤的聯合機械化，通常刨煤機的切割速度可達到3m/s，截割深度可達250mm，而切割功率在2×200kW以上。刨煤機動力部分放在兩側巷道中，刨頭較低，不進工作面，尤其適合薄煤層工作面和具有瓦斯突出危險的煤層工作面。同時，刨煤機司機無須在工作面內跟機作業，操作方便。

(2)滾筒采煤機[2]配液壓支架綜合機械化開采可滿足煤層厚度0.8米～1.8米，煤質中硬以下的緩傾斜薄煤層開采需求，并可適應煤層厚度、煤層頂底板起伏變化較大的工作面，含有夾矸煤層的回采等，過斷層能力強，對工作面長度要求較短。薄煤層滾筒采煤機可分為騎溜式和爬底板式兩種。前者結構簡單、空頂面積小及牽引阻力低，但通過空間和過頂空間需較大。后者結構緊湊、滾筒拆卸方便、機械強度高、裝煤效果好、易于制造和維修方便，但控頂距離要求較大，可適用于采高在0.85米以下。

(3)螺旋鉆采煤法可應用于開采圍巖不穩定的薄煤層和極薄煤層，還可用于開采邊角煤和回收各種煤柱。螺旋鉆采煤法不需回采工作面，僅在巷道中用螺旋鉆采煤機就可將兩側各50米～70米范圍內的煤采出。采用螺旋鉆采煤法，極大的改善了工人的工作環境，提高了掘進效率，并可適用于煤厚0.45米～1.5米，傾角15°以下，切割阻力小于250千牛/米～330千牛/米的煤層，具有十分廣闊的發展前景。

2 薄煤層采煤的核心設備

當前，液壓支架、采煤機和運輸機等薄煤層綜采核心設備的研發制造水平發展十分迅速。

(1)液壓支架的主要作用是有效地支撐和控制工作面的頂板，推進輸送機，隔離采空區，防止矸石進入回采工作面。目前，我國自主研制的液壓支架產品有支撐式、掩護式、支撐掩護式三種類型，用戶可根據各礦區采煤方法、地質條件和生產管理方式情況進行選擇。

(2)目前，我國研制的新型雙滾筒大功率薄煤層采煤機在降低機身高度的同時，加大裝機功率，完善無鏈交流電牽引技術，電機橫向布置、多電機驅動，發展無鏈牽引和電牽引技術，增大了牽引與截割功率，提高過斷層能力，實現了煤巖同采，采煤機的工作可靠性得以提高，煤巖識別技術發展速度很快。此外，我國有關部門還積極開展采煤機技術領域的研究，如特殊條件下開采的采煤設備研究等。

(3)薄煤層開采過程中，由于煤層厚度不均、地質條件復雜等特殊原因，容易造成輸送機出現斷鏈、槽幫磨薄、中板磨透等事故。針對這一情況，有關生產企業正積極探索，如加厚中板厚度、增大刮板鏈安全速度、加厚鏟板側槽幫上槽翼、采用行星減速器傳動等，這些措施有效的保證了運輸機運行更加安全可靠。

3 應用實例

陜西寶雞北馬坊礦井始建于1976年，現其綜采工作面長度約100米，屬緩傾斜層狀煤層，工作面傾角約25度，頂底板中間含夾矸，礦井采用斜井開拓方式。根據該工作面情況，現選擇MG200/456-WD型采煤機與ST1600阻燃型大傾角皮運輸機組成配套設備。該采煤機配套最低機身高度為850mm，總體結構簡單可靠，并采用了多電機橫向布置驅動，可充分利用采區空間，非常適合應用于薄煤層開采中。該采煤機采用采用非機載、四象限運行變頻調速系統，牽引速度最大可達6m/min。ST1600阻燃型大傾角皮運輸機帶寬為800mm，機頭采用兩個220kW電機驅動，運輸能力可達到350噸/小時。

該礦井綜采工作面通過使用以上成套設備，實現了在最低采高條件下的無人作業機械自動化生產，降低了勞動強度，提高了生產效率，現年生產能力已達21萬噸以上。

4 薄煤層綜采設備發展展望

當前，研制適應我國煤礦需要的薄煤層電牽引采煤機將是我國實現薄煤層綜采作業的主要發展方向。

(1)進一步提高采煤機總裝機功率，發展新型高效電機，簡化采煤機結構，解決裝機功率、機面高度與過煤空間三者之間的矛盾。加大牽引速度，使采煤機的生產能力達到現在中厚煤層工作面的生產能力。

(2)根據不同用戶的需求，大力發展交流變頻調速電牽引技術、開關磁組和電磁滑差調速技術。

(3)進一步提高截割機構效率，降低工作面粉塵生成量，改善工作面生產環境。

(4)發展采煤機自動控制系統與故障診斷系統，實現自動調整截割高度、牽引速度、引導液壓支架和工作面輸送機自動推移及遠程集中控制采煤機等工作面設備，達到薄煤層工作面自動化開采。

(5)開發能適應較大傾角薄煤層生產需要的薄煤層電牽引采煤機。

5 結語

綜上所述，綜采設備在薄煤層的開采過程中發揮了舉足輕重的作用，提高了礦井機械自動化水平，改善了礦井的安全生產環境，大幅度降低了工人的勞動強度。

[1]肖植廣.芻議薄煤層的開采方法[J].城市建設理論研究,2011年第32期.

[2]張欣,張樞.薄煤層采煤機的發展狀況及趨勢[J].煤礦機械,2002年第2期.

[3]高國康.刨煤機開采特點和國產刨煤機技術特征[J].煤礦機電,2005年01期.

劉繼祥(1971—),男,陜西寶雞人,助理工程師,大專,主要從事煤礦采掘技術工作,專業：煤礦開采技術;

阿守權(1976—),男,陜西寶雞人,大專,助理工程師,主要從事礦山采掘技術工作,專業：煤礦開采技術。