薄煤層綜采工藝現狀與技術改進研究

陳雷雷

太原煤氣化集團有限責任公司東河煤礦

薄煤層綜采工藝現狀與技術改進研究

陳雷雷

太原煤氣化集團有限責任公司東河煤礦

隨著社會的發展，煤礦地質建設越來越受到重視。煤礦地質中的薄煤層一般是指深度在 1.3m 以下的淺煤層，在薄煤層作業面進行采掘過程時，因為煤層厚度薄、采掘層面低、作業空間受限性大，所以給工人操作帶來很大困難，尤其是處于偽頂、軟底狀況下的薄煤層，其采掘作業更難實行，且極易發生回采后偽頂坍落，因此進一步加強對其的研究非常有必要。就目前的情況來看，薄煤層的綜采技術得到了進一步發展，產量也在逐步提高，同時進一步降低了工人的勞動強度，成為我國廣大產煤地區煤炭企業穩產增產的新亮點，因此也是越來越受到重視。但是目前薄煤層綜采工藝中還存在很多不足，因此需要進一步加強對其的研究，并采取有效的措施進行優化，從而為薄煤層工作面的安全高效回采提供了扎實的實踐基礎，并為礦井安全正常生產提供了重要保障?；诖吮疚姆治隽吮∶簩泳C采工藝現狀與技術改進。

薄煤層綜采工藝；現狀；技術改進

1 薄煤層開采技術研究現狀

上世紀80年代，我們國家已經由德國購入了應用于薄煤層作業面進行采煤的刨煤機綜采成套裝備，其應用效果不理想，而且由于其所需求的地層狀況、使用要求和部件更換等因素限制而未能進行廣泛應用。在此期間，我國的薄煤層采掘裝備制造、炮采工藝、礦壓顯示、頂底板支護等方面都取得了很顯著的成績，但是在薄煤層高效綜采及成套設備利用技術上仍不成熟。

針對1.3m之下薄煤層回采作業面操作空間有限，大部分煤層存在著偽頂、軟基、瓦斯濃度大等不利因素，尤其需要增加作業面支架的頂梁長度尺寸，進而拓展通風截面積，盡量下調作業面傳送設備與采煤設備的相配高度，來實現其最低采高。針對作業空間狹窄及機械難以維修的問題，增加設備出力率，促使作業過程少出或不出事故，因此，薄煤層高效采煤設備及三機配合綜采模式的研發開始興起。

2 薄煤層高效綜采工作面生產工藝

厚度在1m以下的薄煤層，由于采高低，工作空間小，工人進出工作面困難。狹小空間環境下采煤機司機跟機作業，勞動強度很大。例如，某煤礦A工作面正?；夭蓵r小班割煤6刀，工作面長度200m，則采煤機司機一個班必須至少跟機運動1560m。因此，通過優化生產工藝和勞動組織，減輕工人的勞動強度，提高效率，是薄煤層綜采工作面必須考慮的問題。

為提高工作面生產效率，減輕薄煤層工作面工人的勞動強度，在狹小空間下最大限度地減少采煤機司機運動的距離，專門對生產工藝進行了設計。

(1)雙向割煤：采用端部斜切進刀、雙向割煤工藝；(2)分組分段綜合作業。以工作面160m為例，每40m為1段，共分為4段。工作面中部每段配置2名工人為1組，負責本段內采煤機割煤、拉架、推溜等所有的采煤工序；機頭、機尾端部每段內配置3名工人為1組，除負責本段內采煤機割煤、拉架、推溜等所有的采煤工序之外，還負責平巷超前支護。

采煤機完成一段割煤任務，其某一滾筒一旦越過分段點，采煤機就只接收下一段相應司機(遙控器)的指令控制該滾筒。為滿足安全的要求，每個采煤機滾筒每一時刻只接收一個司機(遙控器)的指令。遙控器上設有“運?！焙汀凹蓖！眱蓚€控制鍵，分別遙控停止刮板輸送機和采煤機。為保證安全，這兩個鍵功能不分段，不論采煤機在哪個位置，是哪個遙控器發出的指令，只要信號強度足夠，采煤機接收到就立即執行。

為實現平均采高小于1.0m的復雜結構薄煤層高效綜合機械化開采，優化確定了工作面長度，改進了巷道布置。在成功研制薄煤層綜采工作面主要設備的基礎上，進行了科學合理配套，實施了分組分段綜合作業的生產工藝，滿足了截割堅硬夾矸或硫化鐵硬結核體的需要。

(1)在平均采高小于1.0m的薄煤層條件下，綜采工作面主要設備的空間尺寸、結構形式、生產能力、性能參數等配套合理，技術先進，可靠性高，適應性強，工作面生產能力滿足年產40萬t的要求，已達到年產80萬t及以上的水平。(2)對薄煤層綜采工作面和回采巷道設備進行了合理布置。(3)支架在高度0.8m的狀態下，采煤機過機高度、過煤高度滿是要求，總體配套尺寸能夠滿足工作面，生產的需要。(4)薄煤層綜采工作面分組分段綜合作業的生產工藝，大大降低了工人的勞動強度，提高了生產效率，同時滿足煤礦井下操作的安全性要求。

3 薄煤層綜采工藝技術改進

3.1 薄煤層綜采技術面臨的難題

某礦屬于較薄煤層，走向長度430m，傾向長度84m;煤層厚度在0.92m至2.13m之間，平均厚度1.25m;煤層硬度為1.92，傾角在12°至25°之間。存在的技術難題主要包括以下幾個方面。首先是煤層作業空間十分狹小，控制系統的安裝、工人操作空間都難以保障。其次是煤層中經常會出現斷層、煤矸石等雜質，造成截割困難。第三是煤層厚度變化較大對液壓支架的伸縮比等提出了更高的要求。第四是運送設備受作業空間限制，無法滿足運送要求，經常出現機械故障。

3.2 薄煤層綜采設備的選擇

在對薄煤層綜采技術難題和改進目標的基礎上，根據我礦的作業條件，對采煤機、運送機等設備進行了合理優化。

(1)采煤機參數與選型。根據薄煤層所需割煤能力、割煤速度以及截割功率等選取MG160/360-BWD型非機載交流變頻采煤機作為采煤機。具體參數如表1。

(2)運送機參數與選型。由于煤層厚度的與作業面的限制，在運送機的選型中要選擇低槽幫，且要與采煤機開采效率相匹配，結構要與采煤機和液壓結構配套，進而提高裝煤和運煤能力。因此為了解決薄煤層開采技術限制，降低運送設備的故障率，選用SGZ-630/220型曲刮板運送機。具體參數如表2所示。

為更好地讓綜采設備符合本礦特點，在選購后我們對運送機進行了尺寸的調整。例如為符合采高要求，降低了運送機卸載高度，數據為450mm;減小了機頭機尾的寬度，數據為730mm和920mm;中部槽高度也降低至208mm。不僅滿足了煤礦開采的需要，也極大地降低了設備的可靠性能。

表1 MG160/360-BWD型非機載交流變頻采煤機參數

表2 SGZ-630/220型曲刮板運送機參數

(3)液壓支架參數與選擇。選用型號為ZY3300/07/13的兩柱掩護式整體頂梁液壓支架，支架高度0.7～1.3m，并采用PM32電液控制操作系統，實現了對支架的自動順序控制，其參數如下：支撐高度700～1300mm，支架中心距1500mm，工作阻力3300kN，支護強度0.42～0.48MPa，初撐力2618kN。

3.3 綜采工藝

在選擇綜采工藝時，首先選用三八循環作業模式，兩個工作時間出煤，一個工作時間對機械設備進行檢修，循環進度為0.6m。當煤層無法達到最低采高要求時，可以通過截割地板的方式讓煤層達到要求。回采的工序為割煤、推溜、移架、端頭維護、設備維護、開缺口等，工藝流程為割煤→移架→推移刮板輸送機。

3.4 加強管理

3.4.1 因人員操作空間小，行動不便，為避免支架降架、拉架時壓傷、擠傷人員，工作面支架為鄰架操作，上架操作下架，且規定被操作支架下嚴禁有人，在所有支架操作閥組上安裝了閉鎖裝置，防止誤操作。

3.4.2 擴大采煤機采高范圍。薄煤的煤厚不均勻，而且厚度往往變化比較大，經常出現煤厚變化范圍大于所選采煤機采高范圍的情況。或者是在煤厚變化范圍內，難以選到合適的采煤機。因此，應深化研究，進一步擴大采煤機的采高范圍，使采煤機更好地適應煤厚的變化。

總之，在薄煤層作業面進行采掘過程時，因為煤層厚度薄、采掘層面低、作業空間受限性大，所以給工人操作帶來很大困難，尤其是處于偽頂、軟底狀況下的薄煤層，其采掘作業更難實行，且極易發生回采后偽頂坍落。針對薄煤層綜采技術應用實踐進行研究研究有著非常重要的意義，需要引起我們的重視。

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[4]朱海峰.薄煤層綜采工作面過斷層、過老巷技術實踐[J].價值工程，2014，25：140-141.