复杂地质条件下薄煤层综合机械化采煤技术研究

摘要：介绍西矿业公司复杂地质条件下薄煤层开采综合机械化技术的应用，总结近距离煤层上行开采后薄煤层工业性试验情况，并分析了薄煤层综采工作面矿压观测情况，提出有关建议。

关键词：薄煤层 综采 技术研究

1 工作面地质条件

综采面为1013中工作面，位于11水平10石门西翼，地面标高+31m，工作面标高-774～-816m。该工作面上覆9煤层1191中，1191中下，1193中已回采，下部12煤层1023上，1023下，1123中，1123中下，1123下也已回采，该区域无其它采掘工程。下伏12煤层已全部回采，对11煤层造成了不同程度破坏，11煤层走向变化较大，煤层厚度0.5～2.0m，平均1.25m，煤层倾角12～230，平均190，原生沉积11煤层有底凸或底凹现象。受12煤层采后影响，11煤层赋存条件遭到破坏，煤厚发生变化或煤层弯曲变形，属煤层赋存不稳定薄煤层，并有两条火成岩侵入，在岩墙侵入附近煤层有焦化现象。

综采工作面走向长825～890m，平均870m，倾斜长度95-100m，平均倾斜长98m。

该工作面位于林西井田杜军庄背斜构造块内，地质构造复杂，受下伏12煤层采动影响，断层较多。经过掘进确认，共见断层27条，最大落差为2.2 m，均为正断层。本区域断层一般延展性较差，受断层影响，煤层有拉薄或断失。因此，从总体上看，该面的地质条件属于较复杂型。

11水平10石门11煤层直接顶为泥岩，厚度为1.5～2.4m，黑色块状，贝壳状断口，划痕灰白色；基本顶为细粒砂岩，厚度为1.7～7.38m，深灰色，层状，主要成份为石英，长石，白色划痕。11煤层直接顶抗压强度73MPa，为三类稳定顶板，其跨落步距19～25m。老顶为Ⅱ级，周期来压明显。老顶周期来压步距为25～30m。直接底板为粉砂质泥岩，厚度0.2m左右，灰黑色块状含大量植物根化石，划痕灰白色。老底为细粒砂岩，厚度0.75m。由于受12煤层已回采影响，对11煤层顶底板赋存的完整性有一定破坏。因此，其属性也会有所变化。

2 1013薄煤层综采工作面设备选型

2.1 工作面主要配套设备 综采支架：ZY4000/08/18D型，65架；采煤机：MG180/420-BWD型，1部；采面输送机：SGZ630/264型，1部；乳化液泵：BRW400/31.5智能型，2泵1箱；桥式转载机：SGB620/40型，1部；SDJ-800皮带运输机，3部。

2.2 主要设备的技术参数 ①支架型号：ZY4000/08/

18D。其中，电液控部分由北京提供。架型：两柱掩护式液压支架，高度：800～1800 mm，中心距：1500mm；宽度，1410～1580mm，初撑力：3090kN，工作阻力：4000kN，支护强度：0.48～0.61MPa（f=2），底板比压：1.96～2.13MPa，采高：1.2～1.5m，适应倾角：25°（>20°加防倒防滑装置），泵站压力：31.5 MPa，操纵方式：电液控操作，支架质量11.5t。该工作面煤层平均煤厚为1.25m，随采随冒，采高达到1.5m。通过支护强度验算，该架型能够满足支护强度以及底板比压要求。②采煤机型号：MG180/420-BWD，适应采高：0.8～1.8m；适应倾角：≤35°，硬度系数：f=4；机面高度：682mm，过煤高度：323mm，最小卧底量：150mm（使用1.0m滚筒），截深：0.63m，总装机功率2×180+2×30

=420kW，整机总重量为24t。③输送机型号为SGZ630/264。

3 生产工艺优化

3.1 优化过断层的方法 1013中下工作面地质条件十分复杂，掘进共揭露21条大小不等断层。其中，F11断层落差达到3m。试验开采时，就遇到过45m全岩段的难题。为快速有效通过全岩段，制定了详细的措施和施工工艺流程，明确了施工顺序和步骤以及每一步的安全注意事项。对全岩段以及煤层变薄处，采用挑顶、起底打眼爆破逐步抬高输送机的措施，每循环必须保证支架的顶梁抬起前头，并抬高输送机达到规定要求。由于措施得力，2012年1～3月顺利通过了工作面45m全岩段，试采工作顺利完成。

3.2 优化过断层爆破施工方法 采用两个循环一次爆破方式处理断层全岩段，一次打眼深度確定为1.4m，炮眼五花布置，装药量为0.3kg，炮后及时拉超前架支护顶板。该种爆破方式保证了每班正常割煤达到2个循环。为保护支架立柱爆破前将PVC板吊挂在支架顶梁下，并在板上做有空气卸压孔，降低爆破冲击能，防止因爆破飞矸击伤支架立柱，起到了保护设施设备的作用。同时，由于PVC防护板质量轻，易于移动吊挂，有效加快了放炮速度，缩短了因地质构造影响对工作面生产的影响。

3.3 薄煤层双滚筒采煤机过煤高度优化设计 MG240/

300-WB采煤机原设计过煤高度为21cm，机组上滚筒所割的煤不能经机身下由输送机及时运走，造成输送机与支架之间浮煤过多，人工清理费时费力，制约了移架工序的正常进行，采出率降低，严重制约了工作面生产。根据实际情况，矿组织有关技术人员进行了技术攻关，大胆改造创新，选取合理的高度对机组滑靴进行加高改造，并另行加高制作机组行走轮，使采煤机过煤高度增加到35cm，满足采煤设备运转要求，保证了工作面的正常生产。

3.4 防尘系统优化，改善工作环境 薄煤层综采工作面由于反转挡煤板需要较大高度等原因而一般不设挡煤板，极易造成煤尘飞扬。南冶煤矿采用液压支架架间光电喷雾系统，避免了因操作空间小人员不易操作造成不开架间喷雾现象，省时省力，有效保证了架间喷雾效果。在加强机组内外喷雾以及架间喷雾的基础上，在机组中部加设一排外喷，在供水管路上增设管道泵保证水压，在回风巷架设捕尘纱网，在各转载机机头安设捕尘网罩，避免了在粉尘产生的主要环节煤尘二度飞扬，有效防止了巷道积尘的产生，喷雾降尘收到了较好的效果，保证了安全生产。

3.5 电缆、防尘水管拖拉系统优化 在薄煤层综采工作面，由于受采高限制，电缆、水管槽较小而且高度不大，原设计方案采用拖拉夹集中随采煤机一同移动，出现拖拉夹脱槽现象，要4～5人随机整理，严重制约了采煤机运行速度。因此，推翻了原设计方案，将防尘管路以及不移动电缆用U形卡子固定在电缆槽外侧，在防尘管路上每15m设一三通以便于插接机组防尘管，采煤机只拖拉移动的电缆以及20m的防尘管，成功解决了这一问题，大大加快了采煤机运行速度。

4 工业性试验情况

1013中下工作面试验表明，使用轻型综采支架重点解决了复杂地质条件下顶板支护困难、底板比较松软、支柱钻底严重、安全生产管理难度大的问题，达到保证安全生产、提高工作面单产、降低材料消耗、提高经济与安全效益的目的。改变了以往薄煤层开采采用人海战术、装备水平低、安全程度低、职工劳动强度大、经济及社会效益低下的现状，提高了以薄煤层为主采煤层矿井的装备水平，促进了矿井向安全本质型转变，提高了矿井的核心竞争力。

5 结论

1013中下工作面是1.2m采高的薄煤层综采技术首次应用。在1013中下工作面的试验成功，证明轻型综采能够较好地适应薄煤层开采，提高了矿井产量，杜绝了轻伤以上的人身事故，取得了明显的经济和社会效益。

参考文献：

[1]任德玉.薄煤层开采存在的问题与机械化采煤技术[J].价值工程，2011（09）.

[2]段力权.薄煤层采煤机的发展及技术分析[J].价值工程，2010（36）.

[3]吴再生，吴修宇.极薄煤层采煤工作面开采系统研究与实践[J].价值工程，2012（27）.

作者简介：

刘志强（1982-），男，河北唐山人，助理工程师，毕业于中国矿业大学采煤工程，本科学历，现在唐山开滦林西矿业有限公司掘进二区工作。