薄煤層綜采工藝現(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(yè)面進行采掘過程時，因為煤層厚度薄、采掘層面低、作業(yè)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(yè)更難實行，且極易發(fā)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(fā)展，產(chǎn)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(chǎn)煤地區(qū)煤炭企業(yè)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)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(yōu)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(chǎn)提供了重要保障?；诖吮疚姆治隽吮∶簩泳C采工藝現(xiàn)狀與技術改進。

薄煤層綜采工藝；現(xiàn)狀；技術改進

1 薄煤層開采技術研究現(xiàn)狀

上世紀80年代，我們國家已經(jīng)由德國購入了應用于薄煤層作業(yè)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?shù)装逯ёo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(yè)面操作空間有限，大部分煤層存在著偽頂、軟基、瓦斯?jié)舛却蟮炔焕蛩?，尤其需要增加作業(yè)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(yè)面?zhèn)魉驮O備與采煤設備的相配高度，來實現(xiàn)其最低采高。針對作業(yè)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(yè)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(fā)開始興起。

2 薄煤層高效綜采工作面生產(chǎn)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(huán)境下采煤機司機跟機作業(yè)，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(yōu)化生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(yè)。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(nèi)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(nèi)配置3名工人為1組，除負責本段內(nèi)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(fā)出的指令，只要信號強度足夠，采煤機接收到就立即執(zhí)行。

為實現(xiàn)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(yōu)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(yè)的生產(chǎn)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(chǎn)能力、性能參數(shù)等配套合理，技術先進，可靠性高，適應性強，工作面生產(chǎn)能力滿足年產(chǎn)40萬t的要求，已達到年產(chǎn)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(tài)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(chǎn)的需要。(4)薄煤層綜采工作面分組分段綜合作業(yè)的生產(chǎn)工藝，大大降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)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(yè)空間十分狹小，控制系統(tǒng)的安裝、工人操作空間都難以保障。其次是煤層中經(jīng)常會出現(xiàn)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(yè)空間限制，無法滿足運送要求，經(jīng)常出現(xiàn)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(jù)我礦的作業(yè)條件，對采煤機、運送機等設備進行了合理優(yōu)化。

(1)采煤機參數(shù)與選型。根據(jù)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(shù)如表1。

(2)運送機參數(shù)與選型。由于煤層厚度的與作業(yè)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(shù)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(shù)據(jù)為450mm;減小了機頭機尾的寬度，數(shù)據(jù)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(shù)

表2 SGZ-630/220型曲刮板運送機參數(shù)

(3)液壓支架參數(shù)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(tǒng)，實現(xiàn)了對支架的自動順序控制，其參數(shù)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(huán)作業(yè)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(huán)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?；夭傻墓ば驗楦蠲骸⑼屏?、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(guī)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(jīng)常出現(xiàn)煤厚變化范圍大于所選采煤機采高范圍的情況?；蛘呤窃诿汉褡兓秶鷥?nèi)，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(yè)面進行采掘過程時，因為煤層厚度薄、采掘層面低、作業(yè)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(yè)更難實行，且極易發(fā)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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