綜合機械化采煤在薄煤層開采中的應用

杜方軍

(山西潞安集團 蒲縣常興煤業有限公司，山西 蒲縣041207)

0 引言

所謂薄煤層，即厚度在130 cm 以下的煤層，而在80 cm 以下的為極薄煤層。按照相關單位的數據表明，中國具有非常豐富的薄煤層，其中薄煤層約占20%，同時其分布十分廣泛，并且其煤質相對較好。長期以來，薄煤層開采困難、效率低、開采成本高，一直是困擾煤炭企業的技術難題。所以，開采薄煤層具有十分重要的現實意義。本文通過對常興煤業5101 工作面綜采選型分析，結合中國當前薄煤層的開采現狀發現，開采過程中遇到的一些問題，提出綜合機械化采煤的優勢。在此基礎上，提出綜合機械化在薄煤層開采中的需要注意的問題，以期為綜合機械化的有效運用提供指導和借鑒。

1 工作面概況

常興煤業5101 回采工作面位于51 膠帶大巷700～900 m處向南位置，方位為180°00'，地面為山地溝谷，無建筑物。該工作面運輸順槽長540. 6 m，回風順槽長506. 4 m，切眼長209.8 m，工作面煤層厚度平均1.11 m，該工作面東鄰5102 回風巷，南面、西面均為5#煤層露頭線安全煤柱。該工作面所采煤層為5#煤層，5#煤層位于太原組，內含0 -1 層夾矸，為較穩定局部可采煤層，煤層結構簡單，平均煤厚為1.11 m。煤層傾角0～10°，平均5°。5#煤層直接頂板由砂質泥巖、泥巖組成，5#煤層直接底板由砂質泥巖、泥巖組成。煤質為特低灰—低灰、特低硫—中硫、特高熱值1/3 焦煤，為很好的煉焦用煤或煉焦配煤，工業儲量為:12.62 萬t。

2 工作面設備選型及主要參數

5101 工作面是51 采區的首采工作面，煤層薄、頂板軟，地質條件復雜，中、小型斷層多，設備選型必須綜合考慮諸多因素，合理組合。

2.1 液壓支架選型及主要參數

液壓支架選型原則:對于薄煤層，在液壓支架選型時應考慮通風斷面和作業空間較大的掩護式或支撐掩護式液壓支架。煤層厚度超過1.5 m 時，頂板對液壓支架有一定的水平和側向推力，這種情況下應優先選用抗水平力和扭轉能力強的掩護式結構的液壓支架，而不宜用支撐式支架。如果煤層厚度變化較大，由于雙伸縮立柱的行程范圍較大，能更好地適應這種煤層條件。

綜合考慮，5101 工作面選用135 組ZY4000/11/24 掩護式液壓支架，該支架支撐高度1 100～2 400 mm，支撐寬度1 420～1 580 mm，支架中心距1 500 mm，工作阻力4 000 kN，最大推移步距600 mm。6 組ZYG4800/14/28 掩護式過渡液壓支架。

2.2 采煤機選型及主要參數

采煤機選型原則:采高與液壓支架及工作面相匹配:對斷層、煤層薄化帶燈特殊地質適應性較強，保證在遇復雜地質條件時，采高變化及割矸需要，便于檢修，維護。

綜合考慮，為解決工作面采高較低，“三機”配套時采煤機機身高度偏高的問題。本工作面選用MG710 -WD 型雙滾筒無鏈電牽引采煤機割煤，機面高度為1 200 mm，割煤功率為300 kN，牽引功率為45 kW，適應傾角＜35°，煤質硬度f≤4(局部矸石f≤6)。

2.3 刮板輸送機選型及主要參數

刮板輸送機選型原則:在考慮刮板輸送機的運輸能力與采煤機匹配的同時，必須兼顧對工作面采長度適應及“三機”配套性。

綜合考慮，本工作面選用SGZ764/220 邊雙鏈式刮板輸送機，該刮板輸送機為三一重工生產，和采煤機配套使用，滿足采煤機及運輸需要。

圖1 工作面示意圖

3 采煤方面

3.1 采煤及運煤

采用傾向長壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板，雙滾筒采煤機割煤，采高平均1.7 m，滾筒截深600 mm，采煤機過后，緊跟采煤機后滾筒移架，一般移架距離采煤機后滾筒3～6 m;采用采煤機滾筒與工作面運輸機鏟煤板配合裝煤，工作面刮板輸送機與轉載機、膠帶輸送機配合運煤，循環進尺0.6 m，循環產量為194 t。

3.2 工藝順序

雙滾筒采煤機割煤-刮板輸送機運煤-移液壓支架支護頂板-清煤-推移刮板輸送機。

3.3 循環工藝

本工作面采煤機的進刀采用工作面端部斜切進刀的方式。斜切進刀段長度為40 m，進刀深度600 mm。正常割煤時，采煤機以4.0 m/min 的速度向上(下)割煤，直至割透上(下)端頭煤壁。采煤機正常割煤采用前滾筒割頂煤、后滾筒割底煤裝余煤的方式進行。支架移架方式為鄰架操作，移架步距為600 mm。移架滯后采煤機3～6 m 進行，在頂板破碎時，先移架再推移刮板輸送機。推溜方式為鄰架操作，正常推進時推溜滯后移架15～20 m 進行。

3.4 采煤工作面正規循環生產能力

工作面長209.8 m，每天6 個循環，循環進尺0.6 m，工作面煤層厚度平均為1.11 m，回采率85%。工作面正規循環生產能力為:

W=L×S×h×r×C=209.8 ×0.6 ×1.11 ×1.39 ×0.85 =165 t

式中:W—工作面正規生產能力，t;L—工作面長度，209.8 m;S—工作面循環進尺，0.6 m;h—煤層平均厚度，1.11 m;r—煤的容重，1.39 t/m3;C—回采率，85%;日產量:165 ×6 =990 t;月產量:990 ×30 =29 700 t;工效:6.38 t/工。

4 綜采在開采薄煤層中的優勢

4.1 可以有效利用煤炭資源

近年來，伴隨科技的不斷進步，中國煤炭開采技術大幅提升，煤礦企業開采薄煤層的效率不斷提高。對于煤礦企業來說，其唯有加強對專業技術人才的培養，打造一支高素質的開采團隊，在運營中逐漸創新綜合機械開采技術，提高礦井的開采期限，充分保護好煤炭資源，才能夠在綜合機械化開采薄煤層的過程中獲得成功，從而才能科學合理地利用好薄煤層煤炭資源。

4.2 綜采能夠降低煤礦開采的投入，節約成本

在薄煤層開采過程中使用綜合機械化能夠降低礦開采的資金投入，減少成本。例如某礦4 月份生產過程中未引入綜合機械化時，有20 個采礦工作面，各工作面配備40 個工作者，同時純人工進行開采，各員工一個工作班組產1.20 t 煤，開采原煤的成本240 元/t。該礦在7 月開始改革，通過綜合機械化進行采煤，這在很大程度上降低了人力資源的浪費，同時勞動強度明顯減小。工作面從過去的20 個下降的10 個，人員配置從過去的40 個降低至20 個，共減人員600 個。采煤效率大幅提高，從過去的各個員工1.20t，增加到5t 以上，引入綜合機械化之后生產成本下降到209 元/t。通過以上數據不難發現，綜合機械化開采可以大幅降低人力和物力的投入，在很大程度上減小了成本。

4.3 提高采煤效率，實現礦井增收

通過分析，一個煤礦對薄煤層開采技術改革之后，單位產煤量明顯增加。從過去人工每月10 kt，增加至每月大約為25 kt，這樣每個月的單產大幅增加。另一方面，人力資源的開支同樣也大幅降低。所以，在薄煤層開采過程中引入綜合機械化，不僅可以增加開采效率，而且能夠在很大程度上提高煤礦經濟效益，實現礦井增收。

5 結語

近年來，伴隨煤炭資源的過度開采，煤炭資源越來越緊張，我國開始注重薄煤層的煤炭資源，由于中國具有非常豐富的薄煤層資源。所以，在未來的一段時間內，加強對薄煤層的開采必將成為中國煤炭開采的一大方向。

［1］ 郭海軍.薄煤層爬底板采煤及綜采實踐與應用［J］.山東煤炭科技，2012(2).