復(fù)雜地質(zhì)條件下薄煤層綜采技術(shù)應(yīng)用

林琎石，謝建平，馮武華，涂振球，鐘衛(wèi)紅

（豐龍礦業(yè)有限責(zé)任公司，江西 豐城 331131）

1 礦井及工作面概況

豐龍礦井南翼首采區(qū)10103工作面，傾斜長度180m，推進(jìn)長度620m，煤層厚度0.2～2.6m，平均厚度1.5m，中含夾矸，厚度0～2.6m，可采儲量為256kt。煤層傾角10°～35°，平均22°；順槽、風(fēng)巷俯采角10°～15°，仰采角度10°～16°；該區(qū)域?qū)俚屯咚姑簩樱鹤匀话l(fā)火期為Ⅱ類，水文簡單，其基本頂屬Ⅱ級，巖性為細(xì)砂巖或細(xì)砂巖、粉砂巖互層，厚度10m，直接頂屬Ⅱ級，巖性為黑色細(xì)粉砂巖，厚度5～10m，偽頂為泥巖，厚0～0.9m，偽底為炭質(zhì)泥巖，厚0～0.4m，直接底為灰色粉砂巖，厚0.85～10.5m。

井田總體為一較緩的短軸向斜結(jié)構(gòu)，無次一級的褶曲伴生，但在不同部位斷裂程度復(fù)雜程度不一，在向斜南翼，斷層自西向東發(fā)育程度加劇，在10103工作面兩道掘進(jìn)過程中共揭露大小斷層9條，落差介于0.9～7.0m 之間，這些復(fù)雜條件對工作面布置、正常回采、最大限度回收煤炭資源構(gòu)成了嚴(yán)重影響。工作面布置見圖1。

圖1 工作面平面布置示意

2 綜采三機(jī)配套技術(shù)

遵循了先“三機(jī)”后支架的原則，即：采煤機(jī)與刮板機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)相匹配，采煤機(jī)與支架相匹配，適用性、經(jīng)濟(jì)性和前矚性原則。

根據(jù)首采工作面產(chǎn)量要求，煤層厚度、傾角、煤與夾矸硬度f值以及煤層頂?shù)装鍘r性特征等參數(shù)，具體選型為：交流電牽引采煤機(jī)MG170／410-WD 型，中雙鏈刮板機(jī)SGZ630／320型，中雙鏈刮板轉(zhuǎn)載機(jī)SZZ630／110 型，兩柱掩護(hù)式液壓支架為ZY3200／12／26型。

2.1 交流電牽引采煤機(jī)

（1）采用多電機(jī)驅(qū)動，橫向布置，結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械傳動鏈短，故障率低，減少了日常維修量。

（2）機(jī)身為無底托架積木組合結(jié)構(gòu)，過煤空間大，電機(jī)牽引爬坡能力強(qiáng)。

（3）在截割機(jī)械傳動鏈與電機(jī)軸聯(lián)之間設(shè)有安全軸過載保護(hù)，出現(xiàn)誤操作時(shí)，安全軸將會先行扭斷，從而保護(hù)截割部機(jī)械傳動件及電機(jī)。

（4）調(diào)高油缸與液壓鎖分離，方便井下故障處理，設(shè)有液壓制動，省略了機(jī)外防滑裝置。

（5）電控系統(tǒng)采用機(jī)載方式，電氣器件布置集中、合理，安裝維護(hù)方便；使用PLC控制器，抗干憂性強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠；有中部按鈕手動操作、紅外線鍵盤操作、兩端操作站操作及遙控操作與控制。

（6）具有截割、牽引電機(jī)過流及過熱保護(hù)，牽引電機(jī)恒功控制和重載返牽引、變頻器故障、系統(tǒng)油壓等各種保護(hù)功能完善，各種工況參數(shù)及報(bào)警、故障記憶功能。

2.2 中雙鏈刮板機(jī)

（1）采用整體鑄造無焊接中部槽，強(qiáng)度高、耐磨性好，因無焊縫，降低故障率，減少了維護(hù)量，提高生產(chǎn)效率。

（2）中部槽之間采用啞鈴銷連接，結(jié)構(gòu)簡單可靠，保證了刮板機(jī)的水平彎曲和垂直彎曲定位。

（3）過渡槽采用大半徑圓弧中板和變線上沿，既增加了強(qiáng)度，又使采煤機(jī)過渡平穩(wěn)、順滑。

（4）開口式機(jī)頭架，實(shí)現(xiàn)不拆除減速機(jī)即可更換鏈輪軸組，伸縮機(jī)尾，可實(shí)現(xiàn)鏈條松緊的微調(diào)。

（5）采用高合金鍛造特殊工藝處理鏈輪、鏈窩，增加鏈輪軸組強(qiáng)度和耐磨性。

2.3 兩柱掩護(hù)式液壓支架

（1）支架在最大高度時(shí)的頂梁下擺角不小于10°，支架在最低高度時(shí)的頂梁上擺角不小于10°，特別適應(yīng)于傾角0°～15°俯采、仰采工作面。

（2）支架底座為剛性中部開擋，推桿為長推桿，可有效地防止運(yùn)輸機(jī)倒拉。

（3）支架頂梁為伸縮梁帶護(hù)幫板結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)及時(shí)支護(hù)，維護(hù)機(jī)道上方頂板。

（4）頂梁、掩護(hù)梁均設(shè)有雙活側(cè)護(hù)板，能有效防止矸石竄入支架內(nèi)，操作側(cè)推千斤頂可用以調(diào)架，利于支架防倒。

（5）底座設(shè)置有抬底裝置，支架有下沉?xí)r能有效地抬高支架位置，降低移架難度。

圖2 10103工作面支護(hù)及設(shè)備布置平面

（6）立柱為雙伸縮式，缸口采用螺紋結(jié)構(gòu)，便于拆裝，密封件為進(jìn)口聚醚聚氨酯材料車削，提高立柱使用壽命，保證支架安全穩(wěn)定性。

采煤方法：單一薄煤層沿煤層頂板破底板一次采全高走向長壁區(qū)內(nèi)后退式綜合機(jī)械化采煤，全部垮落法管理頂板。

工作面設(shè)備布置及支護(hù)情況見圖2。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

1）安裝調(diào)試以來，“三機(jī)”配套合理，工作面試采不到5個(gè)月累計(jì)出煤230687t，最高日產(chǎn)1911t。

2）機(jī)械化程度高，作業(yè)人員少，勞動強(qiáng)度減小，噸煤工效明顯。

3）采煤機(jī)截割功力大，割煤、破矸能力強(qiáng)，采用電牽引和變頻技術(shù)，故障率低，液壓油耗小。

4）支架結(jié)構(gòu)優(yōu)越，使用高強(qiáng)度鋼板，支架強(qiáng)度高，試產(chǎn)以來無任何變形。

5）采用雙伸縮立柱，承受頂板載荷大，增加了頂板支護(hù)穩(wěn)定性、安全性。

6）刮板機(jī)溜槽采用整體鑄造工藝，減少了掉鏈故障，提高了生產(chǎn)效率。