薄煤層綜采設(shè)備應(yīng)用與發(fā)展

劉繼祥 阿守權(quán)

(陜西省寶雞市北馬坊煤業(yè)公司,陜西寶雞 721500)

薄煤層綜采設(shè)備應(yīng)用與發(fā)展

劉繼祥 阿守權(quán)

(陜西省寶雞市北馬坊煤業(yè)公司,陜西寶雞 721500)

近年來,我國采煤設(shè)備發(fā)展迅速,但薄煤層開采工藝的發(fā)展已嚴(yán)重滯后。加大薄煤層綜采設(shè)備的研發(fā)力度,發(fā)展采煤機(jī)械自動化水平,是實(shí)現(xiàn)薄煤層工作面高產(chǎn)高效的根本途徑。

薄煤層 綜采 應(yīng)用

我國已探明的煤礦資源中，薄煤層的分布占據(jù)了80%以上，然而，一些煤礦經(jīng)過經(jīng)過多年開采，中、厚煤層已接近枯竭。而一些礦區(qū)的薄煤層不僅煤質(zhì)穩(wěn)定，貯存條件也較為穩(wěn)定，可采儲量豐富，近年來，這些礦區(qū)逐漸加大對薄煤層的開采力度，主采煤層已變?yōu)楸〖拜^薄煤層。

綜采工藝的特點(diǎn)是高產(chǎn)、高效和安全，推廣使用薄煤層綜采工藝必將會成為今后的發(fā)展趨勢。在我國，各礦區(qū)的煤層分布情況、貯存條件、井下工作面的條件均有較大差異，煤礦企業(yè)要結(jié)合自身實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)木C采工藝設(shè)備，保證礦井生產(chǎn)的安全和高效。

1 薄煤層主要采掘方式[1]

薄煤層開采作業(yè)由于通風(fēng)斷面小、空間狹小，對綜采配套設(shè)備裝機(jī)功率與設(shè)備尺寸的影響非常大，目前，我國薄煤層綜合機(jī)械化開采已形成以下幾種主要的開采方式：

(1)刨煤機(jī)[3]具有結(jié)構(gòu)簡單、截深小、煤塊大、能耗低、維修方便、煤粉塵量少的特點(diǎn)。刨煤機(jī)常常配合液壓支架實(shí)施作業(yè)，實(shí)現(xiàn)落煤、裝煤、運(yùn)煤的聯(lián)合機(jī)械化，通常刨煤機(jī)的切割速度可達(dá)到3m/s，截割深度可達(dá)250mm，而切割功率在2×200kW以上。刨煤機(jī)動力部分放在兩側(cè)巷道中，刨頭較低，不進(jìn)工作面，尤其適合薄煤層工作面和具有瓦斯突出危險的煤層工作面。同時，刨煤機(jī)司機(jī)無須在工作面內(nèi)跟機(jī)作業(yè)，操作方便。

(2)滾筒采煤機(jī)[2]配液壓支架綜合機(jī)械化開采可滿足煤層厚度0.8米～1.8米，煤質(zhì)中硬以下的緩傾斜薄煤層開采需求，并可適應(yīng)煤層厚度、煤層頂?shù)装迤鸱兓^大的工作面，含有夾矸煤層的回采等，過斷層能力強(qiáng)，對工作面長度要求較短。薄煤層滾筒采煤機(jī)可分為騎溜式和爬底板式兩種。前者結(jié)構(gòu)簡單、空頂面積小及牽引阻力低，但通過空間和過頂空間需較大。后者結(jié)構(gòu)緊湊、滾筒拆卸方便、機(jī)械強(qiáng)度高、裝煤效果好、易于制造和維修方便，但控頂距離要求較大，可適用于采高在0.85米以下。

(3)螺旋鉆采煤法可應(yīng)用于開采圍巖不穩(wěn)定的薄煤層和極薄煤層，還可用于開采邊角煤和回收各種煤柱。螺旋鉆采煤法不需回采工作面，僅在巷道中用螺旋鉆采煤機(jī)就可將兩側(cè)各50米～70米范圍內(nèi)的煤采出。采用螺旋鉆采煤法，極大的改善了工人的工作環(huán)境，提高了掘進(jìn)效率，并可適用于煤厚0.45米～1.5米，傾角15°以下，切割阻力小于250千牛/米～330千牛/米的煤層，具有十分廣闊的發(fā)展前景。

2 薄煤層采煤的核心設(shè)備

當(dāng)前，液壓支架、采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)等薄煤層綜采核心設(shè)備的研發(fā)制造水平發(fā)展十分迅速。

(1)液壓支架的主要作用是有效地支撐和控制工作面的頂板，推進(jìn)輸送機(jī)，隔離采空區(qū)，防止矸石進(jìn)入回采工作面。目前，我國自主研制的液壓支架產(chǎn)品有支撐式、掩護(hù)式、支撐掩護(hù)式三種類型，用戶可根據(jù)各礦區(qū)采煤方法、地質(zhì)條件和生產(chǎn)管理方式情況進(jìn)行選擇。

(2)目前，我國研制的新型雙滾筒大功率薄煤層采煤機(jī)在降低機(jī)身高度的同時，加大裝機(jī)功率，完善無鏈交流電牽引技術(shù)，電機(jī)橫向布置、多電機(jī)驅(qū)動，發(fā)展無鏈牽引和電牽引技術(shù)，增大了牽引與截割功率，提高過斷層能力，實(shí)現(xiàn)了煤巖同采，采煤機(jī)的工作可靠性得以提高，煤巖識別技術(shù)發(fā)展速度很快。此外，我國有關(guān)部門還積極開展采煤機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的研究，如特殊條件下開采的采煤設(shè)備研究等。

(3)薄煤層開采過程中，由于煤層厚度不均、地質(zhì)條件復(fù)雜等特殊原因，容易造成輸送機(jī)出現(xiàn)斷鏈、槽幫磨薄、中板磨透等事故。針對這一情況，有關(guān)生產(chǎn)企業(yè)正積極探索，如加厚中板厚度、增大刮板鏈安全速度、加厚鏟板側(cè)槽幫上槽翼、采用行星減速器傳動等，這些措施有效的保證了運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行更加安全可靠。

3 應(yīng)用實(shí)例

陜西寶雞北馬坊礦井始建于1976年，現(xiàn)其綜采工作面長度約100米，屬緩傾斜層狀煤層，工作面傾角約25度，頂?shù)装逯虚g含夾矸，礦井采用斜井開拓方式。根據(jù)該工作面情況，現(xiàn)選擇MG200/456-WD型采煤機(jī)與ST1600阻燃型大傾角皮運(yùn)輸機(jī)組成配套設(shè)備。該采煤機(jī)配套最低機(jī)身高度為850mm，總體結(jié)構(gòu)簡單可靠，并采用了多電機(jī)橫向布置驅(qū)動，可充分利用采區(qū)空間，非常適合應(yīng)用于薄煤層開采中。該采煤機(jī)采用采用非機(jī)載、四象限運(yùn)行變頻調(diào)速系統(tǒng)，牽引速度最大可達(dá)6m/min。ST1600阻燃型大傾角皮運(yùn)輸機(jī)帶寬為800mm，機(jī)頭采用兩個220kW電機(jī)驅(qū)動，運(yùn)輸能力可達(dá)到350噸/小時。

該礦井綜采工作面通過使用以上成套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了在最低采高條件下的無人作業(yè)機(jī)械自動化生產(chǎn)，降低了勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，現(xiàn)年生產(chǎn)能力已達(dá)21萬噸以上。

4 薄煤層綜采設(shè)備發(fā)展展望

當(dāng)前，研制適應(yīng)我國煤礦需要的薄煤層電牽引采煤機(jī)將是我國實(shí)現(xiàn)薄煤層綜采作業(yè)的主要發(fā)展方向。

(1)進(jìn)一步提高采煤機(jī)總裝機(jī)功率，發(fā)展新型高效電機(jī)，簡化采煤機(jī)結(jié)構(gòu)，解決裝機(jī)功率、機(jī)面高度與過煤空間三者之間的矛盾。加大牽引速度，使采煤機(jī)的生產(chǎn)能力達(dá)到現(xiàn)在中厚煤層工作面的生產(chǎn)能力。

(2)根據(jù)不同用戶的需求，大力發(fā)展交流變頻調(diào)速電牽引技術(shù)、開關(guān)磁組和電磁滑差調(diào)速技術(shù)。

(3)進(jìn)一步提高截割機(jī)構(gòu)效率，降低工作面粉塵生成量，改善工作面生產(chǎn)環(huán)境。

(4)發(fā)展采煤機(jī)自動控制系統(tǒng)與故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整截割高度、牽引速度、引導(dǎo)液壓支架和工作面輸送機(jī)自動推移及遠(yuǎn)程集中控制采煤機(jī)等工作面設(shè)備，達(dá)到薄煤層工作面自動化開采。

(5)開發(fā)能適應(yīng)較大傾角薄煤層生產(chǎn)需要的薄煤層電牽引采煤機(jī)。

5 結(jié)語

綜上所述，綜采設(shè)備在薄煤層的開采過程中發(fā)揮了舉足輕重的作用，提高了礦井機(jī)械自動化水平，改善了礦井的安全生產(chǎn)環(huán)境，大幅度降低了工人的勞動強(qiáng)度。

[1]肖植廣.芻議薄煤層的開采方法[J].城市建設(shè)理論研究,2011年第32期.

[2]張欣,張樞.薄煤層采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢[J].煤礦機(jī)械,2002年第2期.

[3]高國康.刨煤機(jī)開采特點(diǎn)和國產(chǎn)刨煤機(jī)技術(shù)特征[J].煤礦機(jī)電,2005年01期.

劉繼祥(1971—),男,陜西寶雞人,助理工程師,大專,主要從事煤礦采掘技術(shù)工作,專業(yè)：煤礦開采技術(shù);

阿守權(quán)(1976—),男,陜西寶雞人,大專,助理工程師,主要從事礦山采掘技術(shù)工作,專業(yè)：煤礦開采技術(shù)。