薄煤層綜采工作面高產(chǎn)高效開采方法探究

朱偉

【摘要】：本文主要對薄煤層綜采工作面高產(chǎn)高效開采方法進行研究，根據(jù)開采條件及系統(tǒng)參數(shù)進行分析，提出薄煤層大功率開采方法，確定采煤機、刮板輸送機及液壓支架“三機”的配套關系，從而進一步闡述了薄煤層綜采工作面的合理應用。薄煤層通常是指在 1.3m 以下的煤層，由于薄煤層的工作環(huán)境比較惡劣，導致開采難度較大，我國的薄煤層分布地區(qū)較廣，幾乎占整個煤礦開采的 50%。因此，薄煤層綜采工作面高產(chǎn)高效開采方法的研究至關重要。

【關鍵字】：薄煤層; 大功率;大傾角;高產(chǎn)高效

一、引言

薄煤層通常指 1.3 m 以下的煤層， 而薄煤層工作面開采時，由于煤層厚度小、開采高度低、工作空間狹窄，因此人員操作難度大，特別是偽頂、軟底條件下的薄煤層，開采難度更大，造成回采后偽頂極易垮落， 加之軟底支護的初撐力通常達不到要求，容易因頂板支護系統(tǒng)失穩(wěn)而造成開采工作面大面積冒頂。

二、薄煤層開采分析

1、國外分析

國外的薄煤層開采較為先進，主要的研究成就主要集中在德國，在德國的要就匯總，提出以薄煤層刨煤機作為工作的主要設備，通過對設備的不斷的更新及應用，從而達到的整個薄煤層開采能力的提升。

2、國內(nèi)分析

而我國在對薄煤層開采進行研究中國結合了德國的研究成果，在 20 世紀 80 年代初。我國從德國購進了一批專用于薄煤層開采的刨煤機綜采設備，在這批設備的投入使用中，卻發(fā)現(xiàn)會用效果不佳。由于設備的零件產(chǎn)地、適用環(huán)境、維修養(yǎng)護等方面，不能夠得到及時的處理與解決，就導致這批德國設備不能夠在我國廣泛的推廣。雖然近些年來，我國在薄煤層開采有了一定的發(fā)展，并就炮采、機采提出了一些理論研究，但是對于大功率的薄煤層開采技術的應用上還存在著諸多的不足，這是也我國相關領域的專業(yè)人員在不斷探索的方向。

薄煤層采煤層在工作中由于空間狹小、作業(yè)面受限、軟底、瓦斯含量高等提點，就導致在工作中加強對作業(yè)面的支撐工作成為了工作重點，并且支撐空間必須要滿足支架長度，維持設備高度。因此，能夠使設備的開機率的提升，工作面的設備故障減少，甚至出現(xiàn)無故障的最優(yōu)環(huán)境的設備應運而生，這種設備就是薄煤層大功率成套設備。

三、薄煤層工作面的參數(shù)

液壓支撐是整個綜采工作面的主要工作原理之一，因此對于薄煤層綜采工作面的支護系統(tǒng)的參數(shù)確定就尤為重要，通過對制度系統(tǒng)中強度與底板的比壓，如果底板比壓較小，相對開說，就能夠不斷的提升在使用中所需對于空間的支撐強度。頂板的穩(wěn)定性是整個薄煤層綜采工作的重點，頂板主要分為幾種，其中有偽板、軟底板等。隨著施工的逐漸進行，當前就頂板的斜坡煤層中，多采用掩護式的支架，并且這種支架方式已經(jīng)能夠在實際的施工中保證經(jīng)濟效益。掩護式支架主要就是利用兩柱支撐法，由兩個支撐柱合理支撐穩(wěn)定度較低的頂板。

薄煤層綜采工作具有采高小、頂板不穩(wěn)定等特點，在使用中要根據(jù)對于比壓的計算，決定采用壓強的大小。在底板比壓小于 1.6MPa 的時候，對工作設備的阻力較大，就要采用使用與斷層煤面的工作支架，控制在 0.6-2m 以內(nèi)，能夠就不同的工作情況對液壓設備進行調(diào)整。在實際施工中也要綜合考慮瓦斯問題，保證工作面的通風合理，加大通風斷面，可以選擇加長頂梁式支架，以保證通風需求。

四、薄煤層大功率開采

薄煤層綜采工作面大功率設備的正確選型配套，前提是能夠充分發(fā)揮生產(chǎn)能效，最終達到高產(chǎn)高效和經(jīng)濟可靠的效果。

采煤機、刮板輸送機及液壓支架“三機”選型配套的合理性直接影響綜采效果，尤其是采煤機與刮板輸送機的配套關系。

1、采高與截深

采煤機的采高應適應煤層厚度及其變化范圍，考慮到浮煤及頂板下沉的影響，薄煤層工作面實際高度在開采過程中會變小，為使采煤機能夠正常工作，采高應滿足如下關系：

薄煤層實際煤層開采條件為最小采高 0.9 m，最大采高 1.9 m。 考慮到開采初期煤層的變化、底板的 起 伏及產(chǎn)生浮煤的影響，將采煤機配套時設置180 mm 以上的臥底量，以便底板能被割平。為適應煤層采高小、工作空間有限等問題，將牽引采煤機截割部設計為“雙棒驅動”，即每個搖臂由 2 臺電機驅動，將電機平行布置，搖臂厚度減小了，更加適用于薄煤層;為降低采煤機機面高度，增大過煤空間，可將采煤機設計為 7 電機驅動，及截割部 2×2 臺電機、牽引 2×1臺電機、調(diào)高 1 臺電機。

2、采煤機功率

考慮煤質(zhì)硬度問題，割煤夾矸硬度 f<3，采煤機截割功率設定為 2×2×（90～110） k W，由于采面屬緩傾斜布置，設定牽引功率 10～20 k W，因此采煤機裝機功率設置在 380～500 k W 比較適宜， 采用非機載兩象限運行變頻器結合制動電阻系統(tǒng)（即將采煤機的交流變頻裝置與采煤機分開設置），分別布置在工作面機巷，而調(diào)高箱單獨布置，這樣最大限度地降低采煤機與輸送機配套后的機面高度，以適應薄煤層小采高的要求。

3、刮板輸送機

為適應薄煤層，刮板輸送機機頭高設為 0.7～0.9 m;將輸送機電動機改為垂直布置在上下順槽里，避免將機、風巷煤炭割穿現(xiàn)象;將機頭、機尾推溜耳座設置為 5 個，可更好地與支架連接。 將機頭、機尾支承方式設計為積木式，有利于適應不同高度的巷道。

五、結束語：

大功率薄煤層綜采技術研究豐富了薄煤層采煤方法的內(nèi)容，明確了采煤機、刮板輸送機及液壓支架“三機”選型的配套參數(shù)，通過規(guī)劃回采工藝，進一步闡明移架、割煤、裝煤要點，布置礦壓檢測方案，分析礦壓分布特點，使綜采技術優(yōu)越性充分發(fā)揮，擴大其應用范圍，促進薄煤層大功率綜采成套設備及技術進步，為我國薄煤層開采提供了技術參數(shù)和可借鑒的經(jīng)驗。

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