田家煤礦1236N薄煤層綜合機械化開采實踐及應用

譚 軍

（重慶市巫山煤電有限公司， 重慶 巫山 404700）

引言

我國薄煤層資源分布十分廣泛，儲量豐富，薄煤層可采儲量為61.5億t。傳統的薄煤層開采大部分為采用炮采、風鎬落煤工藝，由于薄煤層開采機械化設備配套不完善、開采技術條件差、開采深度不斷增加等因素限制，導致薄煤層綜合機械化開采技術發展遲緩，大大降低了礦井的生產能力。薄煤層綜合機械化采煤技術具有回采率高、安全教育、工人勞動強度小、機械化程度高和經濟效益高等顯著優點，是目前現代化煤炭開采的主要生產方式之一。

1 工作面概況

開采工作面為田家煤礦1236N采煤工作面，田家煤礦屬低瓦斯礦井，單一煤層開采。該工作面對應地面位置為：水平天坑以東；趙家屋場以北;張家屋場以南；窩坑子以東。井下位置及四鄰采掘情況為：東臨123N集中運輸巷；西臨124N集中運輸巷；北臨1238N采煤工作面（未布置）；南臨1234N采煤工作面（已回采）；地面標高1 625～1 731 m,工作面標1 050～1 080 m。工作面走向長540m,傾斜長110m。可采儲量8.07萬t。

工作面所采煤層為屬二級無煙煤（WY2），特點為：條痕黑色，金剛光澤；硬度、比重較大；巖層因受構造擠壓，脆度較大，無自燃發火傾向。煤層厚0.6～0.9 m,平均0.85 m，煤層傾角14°～17°。其煤層頂板情況如表1所示。

2 三機配套設備配置

根據田家煤礦1236N采面煤層條件，在1236N采面上綜采選用配套設備為原松藻公司的ZZ2200/13.5型液壓支架、MGZ×100/468-BWD型交流變頻電牽引采煤機、SGZ-630/264W型可彎曲式刮板輸送機，。

表1 1236N采煤工作面煤層頂底板情況表

3 工作面采煤方法及回采工藝

3.1 采煤方法的選擇

結合本工作面實際情況，采用單一走向長壁開采，全部垮落法處理采空區的綜采方法。

3.2 回采工藝流程

準備工作→采煤機下（上）行割煤→順序移架→采煤機至下（上）端頭→返空刀清理浮煤→順序移溜一上（下）割煤→順序移架→采煤機至上（下）端頭→返空刀清理浮煤→采煤機斜切進刀→順序移溜[1]。

3.3 落煤方式

采用MGZ×100/468-BWD型交流變頻電牽引采煤機螺旋滾筒截割落煤，工作面全部支架動作一次為一個循環，循環進度為0.8 m。

3.4 裝煤方式

工作面采用采煤機配合SGZ-630/264W型可彎曲式刮板輸送機來機鏟煤板后裝煤。

3.5 運煤方式

工作面采用SGB-764/264W型可彎曲式刮板輸送機，1236N運輸巷內安裝一臺SGB-420/40T型刮板運輸機和一臺DSJ-650型皮帶運輸機轉運至煤倉。

3.6 采煤機進刀方式

下行單向割煤，進刀位置為工作面上部頂板為宜，割煤方式為往返一次進一刀，進刀位置為機尾段頂板完好區域。

4 頂板管理

采煤區頂板管理方法采用全部垮落法，隨著工作面的推進而自行垮落，放頂步距為0.8 m，老頂初次來壓距為20～30 m。在兩個重要時期需要尤其注意薄煤層綜合機械化開采中頂板的管理：一是頂板來壓及停采前，應加強對頂板礦壓的預測、預報，確保工作面與回采順槽支護強度，特別要求初撐力務必要達到設計要求，采取有效的支護形式對應力集中區加強支護與頂板管理。二是在頂板破碎時期，當發生頂板破碎時極易引發冒頂與煤壁片幫事故的發生，工作面液壓支架前移過程中應采用帶壓移架方式，以免頂板出現重復多次擾動，引發頂板的破損速度加快。若工作面反復出現煤壁片幫情況時，可對超前采煤機進行移架操作，保障頂板的完整性，確保工作面回采的順利進行[2]。

5 工作面支護

工作面采用ZZ2200/13.5型液壓支架液壓支架支撐頂板，機器自動操作，支護高度0.75～1.25 m。支架中心距1.5 m，直接接頂，相鄰支架以液壓支架頂梁平齊為基準。工作面支架最大控頂距為4 300 mm，最小控頂距為3 500 mm，移架步距為800 mm。

工作面上、下端頭液壓支架外留設的普采段使用單體液壓支柱和鉸接頂梁支護。整體工作面采用正懸臂齊梁線直線柱布置，最大控頂距時為5排支柱支護，最小控頂距時為4排支柱支護，排距、柱距中對中均為0.8 m，支柱支設應垂直頂板，工作面支柱必須全承載。支柱的初撐力不得低于90 kN，漏液失效支柱必須及時進行二次補液或更換單體液壓支柱。

5.1 支護質量要求

工作面液壓支架初撐力不低于額定值的80%。工作面支架中心距誤差不超過100 mm，側護板正常使用，架間間隙不超過100 mm。液壓支架接頂嚴實，相鄰支架頂梁平整，無明顯錯茬，支架不擠不咬。

普采段工作面支柱打成直線，其誤差不超過±50 mm，柱排距誤差不超過80 mm，支柱不超高使用。支撐狀態要平穩、牢靠，初撐力不小于90 kN；頂梁垂直于煤壁，頂梁與頂板接觸要嚴密。

5.2 超前支護

1）第一排支護在巷道北側，長20 m。采用適宜高度的單體支柱配合鉸接頂梁進行支護，鉸接頂梁順巷道方向支設在工字鋼梁下方，支柱打在鉸接頂梁與工字鋼支架梁相結合的正下方，距離廂梁上北末端0.7～1.0 m區域內。

2）另一排超前支護，長10 m（煤壁以東10 m）。采用適宜高度的單體支柱配合鉸接頂梁進行支護，鉸接頂梁順巷道方向支設在工字鋼梁下方，支柱打在鉸接頂梁與工字鋼支架梁相結合的正下方，距離廂梁上南末端0.1～0.3 m區域內。

3）超前支護初撐力不得小于90 kN，支護在廂梁上與廂梁保持垂直，鉸接頂梁之間必須鉸接并插好水平銷。超前支護必須保持在一條直線上，偏差不大于100 mm。

5.3 機頭和機尾的支護

1）1 236 N進風巷沿空護巷，工作面的安全出口必須保持通暢其行人寬度不得小于0.8 m。

2）工作面兩口（機頭、機尾）采用“四梁八柱”方式對頂板進行控制。長鋼梁長度2 m，每組長鋼梁之間間距為0.15 m，其錯距為0.8 m，采用邁步式向前移動，兩組長鋼梁之間的間距為0.6 m，第二組長鋼梁以北第一排支柱距離長鋼梁間距為0.6 m。

5.4 工作面機頭端頭支護

在1236N回風巷內，平工作面第四排支柱至工作面煤壁以東1 m處，采用單體支柱配合鉸接頂梁（1.0 m），打好支護，支柱間距為1.0 m，排拒1.0 m。鉸接頂梁順巷道工字鋼梁支設且相互鉸接，然后撤出打好支護處的工字鋼支架。端頭支護最北端（鉸接頂梁北端頭）距離工作面機頭第一列支柱間距不大于0.5 m，最南端緊靠1236N回風巷南幫，空隙處采用杠條進行背護。

6 薄煤層綜采技術需要注意的要點

6.1 煤層斷層時應對措施

在薄煤層開采過程中選用爆破控制的手段，利用采煤機處理掉煤矸石，降低落柱的高度，確保機械設備能順利通過的最小限度，對保護支架的靈活性也有好處，降低了煤矸石的開采量，嚴格控制陷落柱和施工范圍連接處的采高長度標準，促進支架與運輸機的相互協調工作，提高礦井工作效率。在陷落柱的兩端處，需要在進行開支架設置后，還需進行移架，避免掉落煤矸石[3]。

6.2 防止支架傾倒的措施

對工作面的支架進行調整，確保支架處于最好的受力狀態，避免發生咬架、擠架等問題。仔細嚴格地對支架的液壓系統進行檢查，避免出現漏液降架問題。控制好工作面的采高，避免采高超過支架的最大高度，避免移動支架時因空頂傾倒。加強對頂板管理，嚴禁空頂、冒頂等現象。

7 應用效果

田家煤礦1236N采煤工作面確定綜采面采高1.0 m，月正常推進度100 m，綜采面年產量21萬t。綜采面仍按“兩采一準”配備人數為52人，月平產量17 500 t，采面月人平產煤336.5 t/人.月。礦井一個綜采面配合現有人工采煤法采面一個，礦井年產量為29萬t，煤炭綜合發熱量為3 518 kcal，按0.115元/大卡計算，全年經營收入10 210萬元，扣除自提自用的專項費用后，因產量大幅增加，折舊、采煤機租賃費等固定成本相對攤薄，變動成本僅增加材料、工資及定比費用，年利潤為490萬元。

8 綜采在薄煤層開采中的優勢

8.1 充分利用煤炭資源，提升煤炭回采率

隨著綜采技術的不斷成熟，對煤礦薄煤層的研究逐漸深入，而且還取得了較為理想的成績，煤礦生產對薄煤層的開采效率不斷提高。基于此，煤礦開采需打造一支專業團隊，加強對專業技術人才的培訓和對薄煤層開采技術的研究，最大限度地提升煤炭回采率，更加科學合理地利用薄煤層煤炭資源。

8.2 降低投入，節約成本

在薄煤層開采過程中，利用綜采機械化設備代替人工開采或炮采，可以在一定程度上減少投入成本，提升企業的經濟效益。

8.3 提升采煤效率，實現礦井增收

炮采或人工開采時工人的勞動強度遠遠大于綜采時工人的勞動強度,綜采也比炮采、人工開采更安全,能有效減少頂板事故。煤炭回采時沿煤層頂底板單一回采，工藝簡單方便管理，安全性高。所以采用薄煤層綜合機械化采煤工藝達到了提高單產和效益、減輕工人勞動強度的目的,取得了較好的社會效益。

9 結語

實踐證明，田家煤礦1236N薄煤層綜合機械化采煤技術與普通機械化采煤、人工采煤、炮采工藝相比，單產和人工效率都顯著提升，降低了工作人員的作業強度，取得了較為理想的經濟效益和社會效益，具有一定的推廣及利用價值。薄煤層綜合機械化開采是未來一定時期內礦井資源開采的重點，特別是對于資源日益枯竭的老礦區，高效率、高產能地回收薄煤層資源將是緩解礦井產能危機的重要路徑。