含夾矸薄煤層機械化采煤技術實踐

劉 斌

（太原煤氣化華勝煤業公司，山西 臨汾 041206）

引言

薄煤層是厚度在1.3 m以內的煤層，我國薄煤層資源不僅非常豐富，且煤質量好，全國各地有非常多的薄煤層。薄煤層開采效率低、技術難度大。另外，與厚煤層開采技術相比，我國薄煤層開采技術很薄弱，薄煤層開采工作中也存在粗放管理、盲目開采等問題，致使薄煤層煤炭資源一直有浪費。要提升薄煤層生產效率和采出率，也是對煤炭開采提出了更高要求，近幾年，隨著科學技術的發展，機械化采煤方法開始增多，薄煤層開采業正向高產量、高效率方向邁進，薄煤層采煤技術漸漸被人們所關注和重視。

1 薄煤層機械化開采的運用及工作面的基本情況

我國煤炭開采中，經常遇到煤層存有夾矸厚、煤層薄、生產率低下等問題，必須經過詳細分析薄煤層的生產特征，利用爬底式的采煤機的最新采煤技術可以提升長臂工作面自動化程度，大量的實踐充分證明了這一點。以往傳統的采煤都是利用炮采工藝，炮采工藝機械化程度低，技術比較落后，工人工作環境差且勞動強度大，生產率低下，這些都制約著炭煤礦發展。前期開采時利用薄煤層的炮采工藝，可以實現爆破落煤，并達到一定生產循環進度，隨著生產逐步進行，煤層厚度越來越薄，夾矸厚度卻很厚，煤炭開采條件變得更加困難。由于薄煤層的特征可以知道提升長壁工作面自動化能夠提高生產效率，優化工作面中的開采工序及運輸工序后必須進行相關開采試驗。要進行開采試驗的工作面是31080工作面，工作面南側及北側到31060和31120工作面煤炭已經回采，東側到三一盤區的絞車坡，西側到三一西厚矸區。工作面長度380 m，標高在－250～210 m，地面標高320～340 m，傾斜坡長260 m，能夠儲存10萬t煤炭。

2 設備參數及設備選擇

根據31080工作面的煤層特點和存儲條件，可以選擇 MG100-TP型和單體液壓支柱型采煤機，并結合采煤機生產水平選取和其適應的刮板輸送機。用于開采煤的主要工作面設備有采煤機、乳化泵、刮板輸送機、調度絞車、煤電站及液壓支柱。采煤機選用 MG100-TP型號，傾角小于30°，采煤高度在500～950 mm之間，機身長寬分別為4.5 m和0.9 m，機面3.8 m，滾筒直徑0.6～0.7 m，滾 筒 轉 速 105 r／min， 下 切 深 度15 mm，牽引方式是液壓錨鏈式牽引。輸送機型號SGW-40T，輸送機長度110 m，輸送能力150 t／h，輸送機電壓380／660 V，裝機功率40 k W，刮板鏈型是雙邊狀圓環鏈 （詳見表1）。

表1 工作面主要配套設備參數

3 采煤工藝

根據工作面特點，需要從東向西進行開采，采煤工藝主要是采煤機割煤和炮采工藝相融合，及利用全部塔落法及普通機械化采全高采煤法。采煤工藝程序是先做好開采準備工作，準備各種采煤設備，然后用采煤機割煤，并進行機后支護，再破落頂煤，而后人工整理煤裝煤，最后用運輸機運送煤。當采煤機切割底煤時，切割的底煤會經過采煤機擋板裝載到運輸機上，一些散落煤和頂煤需要通過人工裝進輸送機內。常見的落煤方式是用單滾筒爬底板式的采煤機割煤，截深1 m，采高0.5～0.8 m，當采煤機采底煤以后，頂煤后跟著塌落下來，因為部分頂煤的硬度較大，自動塌落很困難，所以運用震動炮來對煤進行爆破。工作面回采的煤先經過工作面刮板輸送機到膠帶輸送機上，然后到電機車串車上，經過大巷翻滾籠再到膠帶輸送機，最后通過絞車提高幾斗運到地面。工作面利用液壓支柱來保護頂板，柱間距1 m，支撐力大于90 k N，排距1.1 m，支護作業方式是先采煤，然后打柱，最后放頂的順序，利用單排密集型單柱頂板、雙排臨時頂板及3排基本支柱進行支護，工作面支護方式是四、五排管理，控頂距最小3.5 m，最大4.9 m，放頂步距1 m，循環進度1 m，工作面進入5排支柱后，回柱放頂采空區，讓采空區直接塌落。

4 運用含夾矸薄煤層機械化采煤技術得到的效果

利用薄煤層機械化的采煤技術取得了顯著成績，主要有生產成本顯著降低、采煤效率明顯提升、安全生產得到保障、作業環境得到改善、煤炭質量有明顯提高、生產社會受損率下降。利用炮采工藝采煤后，即便懸掛擋煤的膠帶，也難免出現老空區浮煤現象，使資源被浪費。利用機采方式采煤，不用懸掛擋煤的膠帶，老巷區也沒有浮煤出現。如果工作面老巷區浮煤域為3%，每個工作面存儲煤量是10萬t，那么利用機采方式就能夠多收回3 000 t煤炭；因為機采運用電機水冷式的散熱方法，散熱水要灑在工作面處，這種方式的降塵效果非常顯著，能夠徹底改變以往傳統的炮采方式下因放炮造成的大量有害氣體及煤塵污染，工作面的溫度也不會增加；傳統采炮炮眼都是比較均勻存在于煤層里，放炮以后矸石、煤塊都會被炮崩碎，塊煤會大量減少，矸石分揀很困難。利用單滾筒爬底板式的采煤機進行開采，除了割煤機割過煤變為末煤，其余都是大塊煤，矸石也很容易分揀，大塊煤率大大提升；另外，機采不用放炮，大大降低液壓支柱被崩壞概率，保證液壓支柱安全，提高了液壓支柱使用壽命；長壁式工作面采煤得到的煤炭是利用工作面刮板運輸機運送的，運輸機是運輸環節的中心，運輸機前后煤炭都是聚集在輸送機上來裝煤，與炮采方式相比，機采生產效率有了大大提高，僅有少量煤需要人工裝入，取消了炮采需要的輸送炸藥、裝藥、放炮等程序，也節省了很多工人勞力，勞動生產率有明顯提高。

5 機械化薄煤層開采技術的未來發展趨勢

目前，我國薄煤層開采技術已經取得了顯著提高，薄煤層機械化設備不斷創新，新時代需要有先進的采煤技術和機械化設備相適應，所以，出現了各種類型的采煤機。常見的采煤機有滾筒式的懸臂采煤機、采刨機。當薄煤層最高開采下線是0.8 m時，利用滾筒懸臂采煤機來切割煤層，可以獲得非常大的運行公路，薄煤層開采最高采煤下線能夠達到4 m，對應的搖臂厚度也可以達到4 m，利用滾筒懸臂式的采煤機開采薄煤層時，還能夠利用錨鏈牽引和無齒軌鏈牽引方式。采刨機是新興的薄煤層開采技術，它把刨煤機采煤的優點和采煤機優點充分結合到一起，無線分段的遙控技術、記憶切割及遠程通信技術等技術都能夠在采刨機上獲得應用。

6 結語

煤炭資源是不可再生資源之一，掌握先進的煤炭開采技術對煤炭企業來說非常重要，煤炭企業要長期穩定發展，必須不斷創新煤炭技術，特別是在煤炭資源日漸減少的今天，要注意薄煤層開采技術的探索。含夾矸薄煤層機械化的采煤技術取得了良好效果，機械化采煤設備及采煤技術工藝的不斷改進完善，能夠大大提高薄煤層工作面產煤量、資源采出率及煤炭含煤率，降低職工勞動強度，減少不必要的生產消耗，改善工作面作業環境。