薄煤层综合机械化采煤技术实践研究

薄煤层综合机械化采煤技术实践研究

李存敬

山东东山新驿煤矿有限公司山东兖州272100

摘要：介绍了薄煤层综合机械化采煤工艺在薄煤层工作面的成功实践，薄煤层采煤全部实现机械化，主要是对现有的综采设备进行了分析，结合薄煤层综合机械化采煤技术的实践经验既降低了劳动强度，又提高生产能力和工效，能取得较好经济效益的同时也能提高采煤过程中的安全性。薄煤层综合机械化采煤工艺在北京京煤集团有限责任公司木城涧煤矿的成功实践，也对我国薄煤层综合机械化采煤技术的发展起到了推进作用，具有一定的社会效益。

关键词：薄煤层；综合机械化；采煤技术

引言

综合机械化采煤技术自上世纪八十年代以来，由于其具备生产能力强、机械化程度高、安全系数稳定等诸多优点，备受国内煤矿行业的青睐，已经成为许多现代化煤炭企业的主要生产方式。特别是在中、厚煤层煤矿的开采中应用最为广泛，但是近些年随着中、厚煤层的枯竭，如何实现综合机械化开采在薄煤层中的应用已经成为了能源行业关注的焦点。因此，探讨和研究薄煤层综合机械化采煤具有十分重要的现实意义。

1薄煤层综合机械化采煤的工艺特性

薄煤层综合机械化采煤的工艺特性主要体现为一方面由于开采的煤层薄，工作面的采高较低，但支架体积较大，占用的空间大，所以操纵支架与支架升降范围之间需要有一定的距离；另一方面则表现为采煤机割煤强度大，采煤设备的自动化程度高，机体相对较长较厚。为了维持综合采煤设备正常的综合空间高度，就现有的支架、采煤机、溜子类型而言，其组合几何尺寸要保持在950毫米至1050毫米，而当工作面顶板或底板出现波状起伏时，空间高度还需要相应增加150毫米至200毫米。操纵支架则需要使用邻架控制。另外，在薄煤层开采中，由于回采工作面形成的矿山压力对煤壁产生的破碎程度较低，而煤体质地硬度较大，所以需要采煤机截割滚筒具备足够的切割能力和装煤效果。总的来说，薄煤层综合机械化采煤技术的工艺特性就是采高低，设备占空间较大，作业环境狭窄，对开采设备的强度要求较高。

2现有的煤层综合机械化开采设备分析

2.1螺旋钻采煤机

这是一种由用于露天开采的螺旋钻机改造而成的采煤设备，其主要作用于工作面开采时单产水平较低的状况，无法用于进行矿井主采，现在主要用来对边角煤进行回收。

2.2爬底式单滚筒采煤机

四川某煤电集团在于2006年进行的爬底式单滚筒采煤机普采试验中发现，该机组的适应性很不理想，无法用于现代煤矿的综合机械化开采。

2.3刨煤机

在现有的煤层综合机械化开采设备中来说，刨煤机是一种相对工作效率高、结构简单、维护方便的设备。但是在实践中发现，刨煤机对煤矿开采的要求较高，包括煤层厚度、倾角、顶底板条件等因素都会对其开采效果产生很大的影响，所以无法在市场中普遍推广和使用。

2.4刮板输送机

现有的刮板输送机基本上可以满足中厚煤层的生产需求，但不能用于薄煤层的开采，因为这些刮板输送机多数具有槽宽大、中板厚且距底板位置高的特点，从而减少了工人的作业空间和刮板输送机的过煤断面，因此无法薄煤层开采的需求。

2.5支护设备

为了满足生产需求，目前国内已经开发和应用了一系列适用于不同地质条件、不同配套设备的薄煤层工作面液压支架产品。然而这些支护设备大多调高范围小，无法用于薄煤层的开采，因为不能满足薄煤层对煤空间、工人和过机的要求。简而言之，现有的综合机械化开采设备无法满足薄煤层的开采需求。因此，必须对开采设备的结构、配套性、参数及自动化进行全面深入探讨和研究，特别是对于薄煤层综合机械化采煤设备中的采煤机、液压支架和刮板输送机的研制以及采煤设备的总体配套和高效的综合采煤工艺的研究，对于提高薄煤层的综合机械化开采水平有十分重要的意义。

3薄煤层综合机械化采煤技术的工艺机理

薄煤层综合机械化采煤技术回采应用的技术机理主要在于突破几个重要的参数要求，包括工作面狭窄空间安装支护设备所使用的液压支架的操作方式及其结构形式、采煤机机面上方预留的过机空间富裕高度以及采煤机的截割强度和装载效果等。为了应对薄煤层工作面采高低、支架所占空间较大以及支架升降尺度范围小，无法在它本架支架支护空间进行作业的问题，需要运用邻架先导液控换向阀操作技术，方便工人不是在被操纵动作支架体下直接操控，一方面可以提高支架操作工人的安全性，另一方面也是支架的操作更为简便。另外，要使用双伸缩双作用式支架油缸立柱，以增加支架升降距离和支架支护支撑高度的范围。液压支架的液控装置要选用受业界广泛认可的产品，比如凡尔矿业制造有限公司FHS125/16/31.5X型邻架先导液控换向阀，这种换向阀的主阀公称流量为125L/min，为了对液压支架的升降支护的操纵和控制更安全、稳妥，换向阀的主阀公称流量在薄煤层工作面液压支架液控装置的取值上要尽量偏小，以保证液压支架的稳定性。除此之外，针对煤体质地硬度大的问题，必须使用具备极强截割能力和装载效果的采煤机滚筒，比如某矿采用JBX型楔形截齿搭配TZB改进型螺旋滚筒，在使用过程中发现其截割和装载的能耗降低了30%，装载效果高达86%，且明显降低了粉尘。

4薄煤层综合机械化采煤技术的回采工艺的要求分析

1）采煤机的截深一般是500毫米到550毫米，以减少采煤机的负荷，避免其因长时间、高负荷的运行而造成安全事故发生。2）在截割硬岩或割煤负载运行时，要适当放慢采煤机的行走速度，降低机器因强行硬割出现机体振动而发生故障的几率。3）为了确保工作面溜子机头机尾和端头支架有充足的富裕高度，要保证采煤机具有一定的采高范围。

5工作面采煤方法及回采工艺

工作面采用走向长壁后退式一次采全高采煤方法，全部垮落法控制顶板。1）回采工艺流程。准备工作—采煤机下（上）行割煤—顺序移架—采煤机至下（上）端头—返空刀清理浮煤—顺序移溜—上（下）割煤—顺序移架—采煤机至上（下）端头—返空刀清理浮煤—采煤机斜切进刀—顺序移溜。2）落煤方式：采用MG100/238－WD采煤机螺旋滚筒截割落煤，工作面所有支架动作一次为一个循环，循环进度为0．6m。装煤方式：采用采煤机螺旋滚筒配合SGE－630/320刮板输送机铲煤板装煤。4）运煤方式：工作面采用SGE－630/320刮板输送机，运输巷采用SGB－620/40T刮板输送机和SPJ－800胶带输送机各1部。5）采煤机进刀方式：采煤机采用中部斜切进刀，单向割煤，割煤方式为往返一次进一刀，进刀位置为机尾往下第50架处。6）工序配合方式：采用及时支护方式。①采煤机从入刀处下行割煤后，紧随机组前滚筒及时伸出护帮板，托住新暴露顶帮。②机组过后，移架支护顶板，移架滞后采煤机最大不能超过5m。③待机组割煤到机头后，返空刀清理底煤，从机头到入刀处顺序移溜，移溜工作滞后采煤机不得小于15m行进，溜子移直、垂直弯曲度不得大于3°，每次移进0．6m。④然后机组从入刀处上行割煤，紧随机组前滚筒及时伸出护帮板。

结束语

综上所述，综合机械化开采技术对于提高薄煤层的开采质量有着十分重要的战略意义。在实践中一方面要不断对薄煤层综合机械化工艺进行总结与归纳，及时发现该工艺在实际操作中的不足并及时进行改正，另一方面要致力于对综合机械化开采设备的创新与研究，以满足薄煤层开采的硬件需求，从而提高我国薄煤层煤矿的开采质量，为煤电行业的健康发展提供有效的保障。

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