綜合機(jī)械化采煤在薄煤層開采中的應(yīng)用

杜方軍

(山西潞安集團(tuán) 蒲縣常興煤業(yè)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(guān)單位的數(shù)據(jù)表明，中國(guó)具有非常豐富的薄煤層，其中薄煤層約占20%，同時(shí)其分布十分廣泛，并且其煤質(zhì)相對(duì)較好。長(zhǎng)期以來(lái)，薄煤層開采困難、效率低、開采成本高，一直是困擾煤炭企業(yè)的技術(shù)難題。所以，開采薄煤層具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)對(duì)常興煤業(yè)5101 工作面綜采選型分析，結(jié)合中國(guó)當(dāng)前薄煤層的開采現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，開采過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題，提出綜合機(jī)械化采煤的優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，提出綜合機(jī)械化在薄煤層開采中的需要注意的問(wèn)題，以期為綜合機(jī)械化的有效運(yùn)用提供指導(dǎo)和借鑒。

1 工作面概況

常興煤業(yè)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(wú)建筑物。該工作面運(yùn)輸順槽長(zhǎng)540. 6 m，回風(fēng)順槽長(zhǎng)506. 4 m，切眼長(zhǎng)209.8 m，工作面煤層厚度平均1.11 m，該工作面東鄰5102 回風(fēng)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(nèi)含0 -1 層夾矸，為較穩(wěn)定局部可采煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhì)泥巖、泥巖組成，5#煤層直接底板由砂質(zhì)泥巖、泥巖組成。煤質(zhì)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(yè)儲(chǔ)量為:12.62 萬(wàn)t。

2 工作面設(shè)備選型及主要參數(shù)

5101 工作面是51 采區(qū)的首采工作面，煤層薄、頂板軟，地質(zhì)條件復(fù)雜，中、小型斷層多，設(shè)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(shù)

液壓支架選型原則:對(duì)于薄煤層，在液壓支架選型時(shí)應(yīng)考慮通風(fēng)斷面和作業(yè)空間較大的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式液壓支架。煤層厚度超過(guò)1.5 m 時(shí)，頂板對(duì)液壓支架有一定的水平和側(cè)向推力，這種情況下應(yīng)優(yōu)先選用抗水平力和扭轉(zhuǎn)能力強(qiáng)的掩護(hù)式結(jié)構(gòu)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(yīng)這種煤層條件。

綜合考慮，5101 工作面選用135 組ZY4000/11/24 掩護(hù)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(hù)式過(guò)渡液壓支架。

2.2 采煤機(jī)選型及主要參數(shù)

采煤機(jī)選型原則:采高與液壓支架及工作面相匹配:對(duì)斷層、煤層薄化帶燈特殊地質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)，保證在遇復(fù)雜地質(zhì)條件時(shí)，采高變化及割矸需要，便于檢修，維護(hù)。

綜合考慮，為解決工作面采高較低，“三機(jī)”配套時(shí)采煤機(jī)機(jī)身高度偏高的問(wèn)題。本工作面選用MG710 -WD 型雙滾筒無(wú)鏈電牽引采煤機(jī)割煤，機(jī)面高度為1 200 mm，割煤功率為300 kN，牽引功率為45 kW，適應(yīng)傾角＜35°，煤質(zhì)硬度f(wàn)≤4(局部矸石f≤6)。

2.3 刮板輸送機(jī)選型及主要參數(shù)

刮板輸送機(jī)選型原則:在考慮刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力與采煤機(jī)匹配的同時(shí)，必須兼顧對(duì)工作面采長(zhǎng)度適應(yīng)及“三機(jī)”配套性。

綜合考慮，本工作面選用SGZ764/220 邊雙鏈?zhǔn)焦伟遢斔蜋C(jī)，該刮板輸送機(jī)為三一重工生產(chǎn)，和采煤機(jī)配套使用，滿足采煤機(jī)及運(yùn)輸需要。

圖1 工作面示意圖

3 采煤方面

3.1 采煤及運(yùn)煤

采用傾向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板，雙滾筒采煤機(jī)割煤，采高平均1.7 m，滾筒截深600 mm，采煤機(jī)過(guò)后，緊跟采煤機(jī)后滾筒移架，一般移架距離采煤機(jī)后滾筒3～6 m;采用采煤機(jī)滾筒與工作面運(yùn)輸機(jī)鏟煤板配合裝煤，工作面刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)、膠帶輸送機(jī)配合運(yùn)煤，循環(huán)進(jìn)尺0.6 m，循環(huán)產(chǎn)量為194 t。

3.2 工藝順序

雙滾筒采煤機(jī)割煤-刮板輸送機(jī)運(yùn)煤-移液壓支架支護(hù)頂板-清煤-推移刮板輸送機(jī)。

3.3 循環(huán)工藝

本工作面采煤機(jī)的進(jìn)刀采用工作面端部斜切進(jìn)刀的方式。斜切進(jìn)刀段長(zhǎng)度為40 m，進(jìn)刀深度600 mm。正常割煤時(shí)，采煤機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)3～6 m 進(jìn)行，在頂板破碎時(shí)，先移架再推移刮板輸送機(jī)。推溜方式為鄰架操作，正常推進(jìn)時(shí)推溜滯后移架15～20 m 進(jìn)行。

3.4 采煤工作面正規(guī)循環(huán)生產(chǎn)能力

工作面長(zhǎng)209.8 m，每天6 個(gè)循環(huán)，循環(huán)進(jìn)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(guī)循環(huán)生產(chǎn)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(guī)生產(chǎn)能力，t;L—工作面長(zhǎng)度，209.8 m;S—工作面循環(huán)進(jìn)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(chǎn)量:165 ×6 =990 t;月產(chǎn)量:990 ×30 =29 700 t;工效:6.38 t/工。

4 綜采在開采薄煤層中的優(yōu)勢(shì)

4.1 可以有效利用煤炭資源

近年來(lái)，伴隨科技的不斷進(jìn)步，中國(guó)煤炭開采技術(shù)大幅提升，煤礦企業(yè)開采薄煤層的效率不斷提高。對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，其唯有加強(qiáng)對(duì)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，打造一支高素質(zhì)的開采團(tuán)隊(duì)，在運(yùn)營(yíng)中逐漸創(chuàng)新綜合機(jī)械開采技術(shù)，提高礦井的開采期限，充分保護(hù)好煤炭資源，才能夠在綜合機(jī)械化開采薄煤層的過(guò)程中獲得成功，從而才能科學(xué)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(jié)約成本

在薄煤層開采過(guò)程中使用綜合機(jī)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(chǎn)過(guò)程中未引入綜合機(jī)械化時(shí)，有20 個(gè)采礦工作面，各工作面配備40 個(gè)工作者，同時(shí)純?nèi)斯みM(jìn)行開采，各員工一個(gè)工作班組產(chǎn)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(guò)綜合機(jī)械化進(jìn)行采煤，這在很大程度上降低了人力資源的浪費(fèi)，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度明顯減小。工作面從過(guò)去的20 個(gè)下降的10 個(gè)，人員配置從過(guò)去的40 個(gè)降低至20 個(gè)，共減人員600 個(gè)。采煤效率大幅提高，從過(guò)去的各個(gè)員工1.20t，增加到5t 以上，引入綜合機(jī)械化之后生產(chǎn)成本下降到209 元/t。通過(guò)以上數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，綜合機(jī)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(shí)現(xiàn)礦井增收

通過(guò)分析，一個(gè)煤礦對(duì)薄煤層開采技術(shù)改革之后，單位產(chǎn)煤量明顯增加。從過(guò)去人工每月10 kt，增加至每月大約為25 kt，這樣每個(gè)月的單產(chǎn)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(guò)程中引入綜合機(jī)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(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)礦井增收。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，伴隨煤炭資源的過(guò)度開采，煤炭資源越來(lái)越緊張，我國(guó)開始注重薄煤層的煤炭資源，由于中國(guó)具有非常豐富的薄煤層資源。所以，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，加強(qiáng)對(duì)薄煤層的開采必將成為中國(guó)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(shí)踐與應(yīng)用［J］.山東煤炭科技，2012(2).