復(fù)雜地質(zhì)條件薄煤層綜采工藝應(yīng)用探析

張懷印

【摘 要】我國煤層地質(zhì)賦存條件相對復(fù)雜，煤炭資源分布區(qū)域廣闊。國內(nèi)大多數(shù)煤礦集團經(jīng)過多年開采，不少礦井中的厚煤層已瀕臨枯竭，因而視線逐漸轉(zhuǎn)向了薄煤層的開采。發(fā)展薄煤層開采工藝對于合理開發(fā)與利用煤炭資源，延長礦井開采周期都具有十分積極的作用。筆者結(jié)合自身多年的薄煤層開采經(jīng)驗，針對目前薄煤層開采中存在的問題進行了分析，并就此對復(fù)雜地質(zhì)條件下的薄煤層綜采工藝進行了總結(jié)，詳見下文。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)條件；薄煤層；綜采工藝；應(yīng)用

隨著我國煤炭需求量及開采量的增長，原有礦區(qū)的厚煤層煤炭資源儲量也日益貧乏，企業(yè)開始將視線投向以往不愿開采，或認(rèn)為無經(jīng)濟效益的薄煤層開采上。為了提高薄煤層的開采量，煤礦企業(yè)紛紛開展起了薄煤層的綜采工藝研究。由于薄煤層空間受限，綜采工藝研究的重點確定為開采設(shè)備的選擇及回采工藝，筆者從事薄煤層開采已有多年，在實際工作中，在結(jié)合自身實際的情況下，對復(fù)雜地質(zhì)條件下的薄煤層綜采技術(shù)進行了大膽地改革與創(chuàng)新，并取得了一定的成效，為礦區(qū)其它礦井的薄煤層綜采提供了參考依據(jù)。

1.薄煤層開采中存在的問題[1]

目前，我國的薄煤層開采以長壁采煤法最為常見，由于薄煤層的開采厚度<1.3m，與中厚層與厚煤層相比，薄煤層的綜采仍面臨以下問題：（1）薄煤層綜采工作面采高低，設(shè)備移動困難。當(dāng)薄煤層開采工作面的最小采高<1.0m時，開采人員要想出入工作面就存有一定的困難，更不用論及在狹小工作面內(nèi)進行作業(yè)的難度了，另外，薄煤層的開采空間與尺寸會使采煤機械與液壓支架受到限制，設(shè)計難度較大。由于施工環(huán)境的限制，液壓支架立柱不得不進行雙伸縮或三伸縮，無疑增加了生產(chǎn)成本。（2）掘進速率低，工作面接替緊張。隨著采煤工藝的發(fā)展，工作面的推進速度要比以往大為增加，薄煤層的回采通道為半煤巖巷道，但實際中的掘進方式與厚煤層相比無明顯變化，仍沿用打眼、放炮、人工裝卸，導(dǎo)致掘進速率低下，工作面接替工作緊張。（3）煤層厚度、斷層等地質(zhì)構(gòu)造對薄煤層開采工作面的布置造成極大的困難。4.薄煤層采煤工作面的機械化投入比例高，所獲經(jīng)濟效益不如厚煤層開采。薄煤層綜采工作的設(shè)備投資不會低于中厚煤層的綜采?？梢?，積極探索薄煤層的綜采工藝是實現(xiàn)高效煤炭開采的有效途徑。

2.復(fù)雜地質(zhì)條件薄煤層綜采工藝

2.1開采設(shè)備的選擇

挑選合適的開采設(shè)備是實現(xiàn)薄煤層綜采機械化的關(guān)鍵，要想選擇符合開采工作面環(huán)境及開采技術(shù)條件的設(shè)備，就必須遵循以下原則：設(shè)備體積小，以適應(yīng)薄煤層的空間限制，降低破頂、破底情況的發(fā)生，提升回采效率；采煤機應(yīng)具有較大功率；支架擁有足夠的支撐力，以應(yīng)對礦山壓力；要符合礦山的設(shè)備條件。

采煤選用MG200/456-WD型薄煤層雙滾筒電牽引采煤機，功率456kW，牽引力350kN， 該機用于煤層厚度為1.2m-2.0m的薄煤層綜采工作面，具備完善的保護及故障診斷、記憶功能，為加大裝機功率，截割部采用雙電機布置方式，可采較硬煤質(zhì)。

據(jù)我礦區(qū)往年的礦壓資料得出，薄煤層頂板來壓步距為8-13m，來壓強度為0.25-0.43MPa，據(jù)此，支護設(shè)計采用ZY2000/07/14型掩護式液壓支架，支架適應(yīng)的支護強度為0.509MPa，經(jīng)計算，我礦區(qū)薄層煤的綜采工作面的每架支架合理工作阻力應(yīng)>1254.89kN，而選用的ZY2000/07/14型掩護式液壓支架的額定工作阻力為2000kN，滿足開采要求。所用的支架強度要明顯大于礦山的來壓強度，適應(yīng)支護要求。

考慮到我礦區(qū)的薄層煤綜采工作面不規(guī)則，如按照傳統(tǒng)的運輸方式將輸送機頭安裝在下巷，在工作面推采過程中會頻繁掐損機頭，將給開采帶來極大的困難與安全隱患。我們根據(jù)這一情況，將工作面輸送機布置為上拉運煤，提高了輸送機縮短或延長的靈活性；在工作面推采過程中，我們也遇到過工作面中部存在一條落差大約4.5m的正斷層，經(jīng)過多方研究論證后，我們將工作面輸送機在斷層以下10米處掐開，安裝兩個40T機尾相搭接，將工作面分成上下兩段，上段進行沿空留巷，下段進行扇形采煤，扇形回采旋轉(zhuǎn)60°左右，從而降低了在斷層處打眼放炮所帶來的安全隱患，降低了開采人員的勞動強度，提高了開采效率和煤炭回收率。

2.2回采工藝

我國薄煤層多數(shù)采用高檔普采法，生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益均較低下，采煤方法一直困擾著薄煤層的開采和利用。某些礦井雖然投入了綜合采煤設(shè)備，但“三機”裝備的配套性不高，導(dǎo)致工作面的生產(chǎn)能力無法提高。薄煤層的煤層厚度多小于1.3m，且煤層硬度系數(shù)多為3-4，采煤人員進入工作面或在內(nèi)作業(yè)、設(shè)備的移動均較困難，而回采通道多為半煤巖巷，綜合開掘設(shè)備無法投入，煤層的厚度、角度、褶曲、斷層等地質(zhì)構(gòu)造也對采煤的方法影響極大。我們考慮到本礦區(qū)工作面可能受穹隆地質(zhì)結(jié)構(gòu)與傾斜方向斷層的影響，工作面根據(jù)斷層傾斜方向采取條帶布置，考慮到實際的開拓水平與工作面的排水現(xiàn)狀，決定采取傾斜長壁仰斜開采技術(shù)，最后確定傾斜長壁仰斜法為采煤法，采用大采高回采工藝，一次采全高，采高控制在1.0-1.4米內(nèi)，一般情況下為1.1米[2]。

落煤使用MG200/456-WD型薄煤層雙滾筒電牽引采煤機， 自工作面的端部斜切進刀，往返一次割兩刀；由采煤機自動裝煤，配以適當(dāng)?shù)娜斯砬謇砀∶海还ぷ髅孢\煤采用SGZ730/320型可彎曲刮板輸送機與SGW-150C型刮板輸送機；使用三臺SGW-40T型刮板輸送機+一臺SPT-800型帶式輸送機在溜子道運煤；工作面采用ZY2000/07/14型掩護式液壓支架給予及時支護，上、下兩個安全出口采用單體液壓支柱+金屬鉸接頂梁配合支護。破底處理，當(dāng)工作面的煤層厚度較小時，開采的推進過程中需進行相應(yīng)的破底，由于底板本身較為堅硬，可采用人工爆破進行破底；裝煤方式：由于采煤機的裝煤效果差，回采流程中可增加煤機由機頭向機尾返空刀裝煤工序與推溜工序同步進行的作業(yè)方式，加以人工清理機道中殘留少許浮煤，可有效防止溜子推不到位而上漂的現(xiàn)象。

3.結(jié)論

通過不斷學(xué)習(xí)先進的采煤工藝與自主創(chuàng)新，我司成功推行了綜采厚度為1.1m的薄煤層開采技術(shù)，并探索出了一條適合我礦薄層煤開采工藝，自此，我司礦區(qū)工作面的安全系數(shù)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，尤其在地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、頂板破碎的特殊開采環(huán)境下，頂板事故的發(fā)生率顯著減少，極大地保障了工作面開采人員與設(shè)備的安全，工作面的支護防護、割煤、放頂、運煤等實現(xiàn)了機械化，除浮煤需進行人工清理外，其他工作由機械化代替人工操作。與高檔普采相比，人員的勞動強度大為降低；產(chǎn)量得到提升；新式采煤機與刮板輸送機的使用還增強了設(shè)備的適用性。總而言之，在采礦設(shè)備制造技術(shù)不斷提升的背景下，我礦區(qū)積極引進各類新型的大功率、高效能的工作面設(shè)備，根據(jù)礦區(qū)煤層賦存實際，在因地制宜原則的指導(dǎo)下挑選合適的采煤機械，采用上述綜采工藝，實現(xiàn)了對薄煤層的高產(chǎn)、高效開采，使經(jīng)濟效益得到了顯著的提升。

【參考文獻】

[1]王昌吉.急傾斜中硬煤層采用綜采工藝效果分析[J].煤，2010（11）：44-46.

[2]蘇俊彥，李光榮，李明，唐強，蘭川.極薄煤層綜采技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].工礦自動化，2011（09）：36-37.

[3]李振安，黃偉斌，劉強.開采極不規(guī)則工作面綜采工藝的研究與應(yīng)用[J].煤炭工程，2011（08）：65-67.