薄煤层综采工艺现状与技术改进研究

陈雷雷

太原煤气化集团有限责任公司东河煤矿

薄煤层综采工艺现状与技术改进研究

陈雷雷

太原煤气化集团有限责任公司东河煤矿

随着社会的发展，煤矿地质建设越来越受到重视。煤矿地质中的薄煤层一般是指深度在 1.3m 以下的浅煤层，在薄煤层作业面进行采掘过程时，因为煤层厚度薄、采掘层面低、作业空间受限性大，所以给工人操作带来很大困难，尤其是处于伪顶、软底状况下的薄煤层，其采掘作业更难实行，且极易发生回采后伪顶坍落，因此进一步加强对其的研究非常有必要。就目前的情况来看，薄煤层的综采技术得到了进一步发展，产量也在逐步提高，同时进一步降低了工人的劳动强度，成为我国广大产煤地区煤炭企业稳产增产的新亮点，因此也是越来越受到重视。但是目前薄煤层综采工艺中还存在很多不足，因此需要进一步加强对其的研究，并采取有效的措施进行优化，从而为薄煤层工作面的安全高效回采提供了扎实的实践基础，并为矿井安全正常生产提供了重要保障。基于此本文分析了薄煤层综采工艺现状与技术改进。

薄煤层综采工艺；现状；技术改进

1 薄煤层开采技术研究现状

上世纪80年代，我们国家已经由德国购入了应用于薄煤层作业面进行采煤的刨煤机综采成套装备，其应用效果不理想，而且由于其所需求的地层状况、使用要求和部件更换等因素限制而未能进行广泛应用。在此期间，我国的薄煤层采掘装备制造、炮采工艺、矿压显示、顶底板支护等方面都取得了很显著的成绩，但是在薄煤层高效综采及成套设备利用技术上仍不成熟。

针对1.3m之下薄煤层回采作业面操作空间有限，大部分煤层存在着伪顶、软基、瓦斯浓度大等不利因素，尤其需要增加作业面支架的顶梁长度尺寸，进而拓展通风截面积，尽量下调作业面传送设备与采煤设备的相配高度，来实现其最低采高。针对作业空间狭窄及机械难以维修的问题，增加设备出力率，促使作业过程少出或不出事故，因此，薄煤层高效采煤设备及三机配合综采模式的研发开始兴起。

2 薄煤层高效综采工作面生产工艺

厚度在1m以下的薄煤层，由于采高低，工作空间小，工人进出工作面困难。狭小空间环境下采煤机司机跟机作业，劳动强度很大。例如，某煤矿A工作面正常回采时小班割煤6刀，工作面长度200m，则采煤机司机一个班必须至少跟机运动1560m。因此，通过优化生产工艺和劳动组织，减轻工人的劳动强度，提高效率，是薄煤层综采工作面必须考虑的问题。

为提高工作面生产效率，减轻薄煤层工作面工人的劳动强度，在狭小空间下最大限度地减少采煤机司机运动的距离，专门对生产工艺进行了设计。

(1)双向割煤：采用端部斜切进刀、双向割煤工艺；(2)分组分段综合作业。以工作面160m为例，每40m为1段，共分为4段。工作面中部每段配置2名工人为1组，负责本段内采煤机割煤、拉架、推溜等所有的采煤工序；机头、机尾端部每段内配置3名工人为1组，除负责本段内采煤机割煤、拉架、推溜等所有的采煤工序之外，还负责平巷超前支护。

采煤机完成一段割煤任务，其某一滚筒一旦越过分段点，采煤机就只接收下一段相应司机(遥控器)的指令控制该滚筒。为满足安全的要求，每个采煤机滚筒每一时刻只接收一个司机(遥控器)的指令。遥控器上设有“运停”和“急停”两个控制键，分别遥控停止刮板输送机和采煤机。为保证安全，这两个键功能不分段，不论采煤机在哪个位置，是哪个遥控器发出的指令，只要信号强度足够，采煤机接收到就立即执行。

为实现平均采高小于1.0m的复杂结构薄煤层高效综合机械化开采，优化确定了工作面长度，改进了巷道布置。在成功研制薄煤层综采工作面主要设备的基础上，进行了科学合理配套，实施了分组分段综合作业的生产工艺，满足了截割坚硬夹矸或硫化铁硬结核体的需要。

(1)在平均采高小于1.0m的薄煤层条件下，综采工作面主要设备的空间尺寸、结构形式、生产能力、性能参数等配套合理，技术先进，可靠性高，适应性强，工作面生产能力满足年产40万t的要求，已达到年产80万t及以上的水平。(2)对薄煤层综采工作面和回采巷道设备进行了合理布置。(3)支架在高度0.8m的状态下，采煤机过机高度、过煤高度满是要求，总体配套尺寸能够满足工作面，生产的需要。(4)薄煤层综采工作面分组分段综合作业的生产工艺，大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率，同时满足煤矿井下操作的安全性要求。

3 薄煤层综采工艺技术改进

3.1 薄煤层综采技术面临的难题

某矿属于较薄煤层，走向长度430m，倾向长度84m;煤层厚度在0.92m至2.13m之间，平均厚度1.25m;煤层硬度为1.92，倾角在12°至25°之间。存在的技术难题主要包括以下几个方面。首先是煤层作业空间十分狭小，控制系统的安装、工人操作空间都难以保障。其次是煤层中经常会出现断层、煤矸石等杂质，造成截割困难。第三是煤层厚度变化较大对液压支架的伸缩比等提出了更高的要求。第四是运送设备受作业空间限制，无法满足运送要求，经常出现机械故障。

3.2 薄煤层综采设备的选择

在对薄煤层综采技术难题和改进目标的基础上，根据我矿的作业条件，对采煤机、运送机等设备进行了合理优化。

(1)采煤机参数与选型。根据薄煤层所需割煤能力、割煤速度以及截割功率等选取MG160/360-BWD型非机载交流变频采煤机作为采煤机。具体参数如表1。

(2)运送机参数与选型。由于煤层厚度的与作业面的限制，在运送机的选型中要选择低槽帮，且要与采煤机开采效率相匹配，结构要与采煤机和液压结构配套，进而提高装煤和运煤能力。因此为了解决薄煤层开采技术限制，降低运送设备的故障率，选用SGZ-630/220型曲刮板运送机。具体参数如表2所示。

为更好地让综采设备符合本矿特点，在选购后我们对运送机进行了尺寸的调整。例如为符合采高要求，降低了运送机卸载高度，数据为450mm;减小了机头机尾的宽度，数据为730mm和920mm;中部槽高度也降低至208mm。不仅满足了煤矿开采的需要，也极大地降低了设备的可靠性能。

表1 MG160/360-BWD型非机载交流变频采煤机参数

表2 SGZ-630/220型曲刮板运送机参数

(3)液压支架参数与选择。选用型号为ZY3300/07/13的两柱掩护式整体顶梁液压支架，支架高度0.7～1.3m，并采用PM32电液控制操作系统，实现了对支架的自动顺序控制，其参数如下：支撑高度700～1300mm，支架中心距1500mm，工作阻力3300kN，支护强度0.42～0.48MPa，初撑力2618kN。

3.3 综采工艺

在选择综采工艺时，首先选用三八循环作业模式，两个工作时间出煤，一个工作时间对机械设备进行检修，循环进度为0.6m。当煤层无法达到最低采高要求时，可以通过截割地板的方式让煤层达到要求。回采的工序为割煤、推溜、移架、端头维护、设备维护、开缺口等，工艺流程为割煤→移架→推移刮板输送机。

3.4 加强管理

3.4.1 因人员操作空间小，行动不便，为避免支架降架、拉架时压伤、挤伤人员，工作面支架为邻架操作，上架操作下架，且规定被操作支架下严禁有人，在所有支架操作阀组上安装了闭锁装置，防止误操作。

3.4.2 扩大采煤机采高范围。薄煤的煤厚不均匀，而且厚度往往变化比较大，经常出现煤厚变化范围大于所选采煤机采高范围的情况。或者是在煤厚变化范围内，难以选到合适的采煤机。因此，应深化研究，进一步扩大采煤机的采高范围，使采煤机更好地适应煤厚的变化。

总之，在薄煤层作业面进行采掘过程时，因为煤层厚度薄、采掘层面低、作业空间受限性大，所以给工人操作带来很大困难，尤其是处于伪顶、软底状况下的薄煤层，其采掘作业更难实行，且极易发生回采后伪顶坍落。针对薄煤层综采技术应用实践进行研究研究有着非常重要的意义，需要引起我们的重视。

[1]欧鑫锐.薄煤层综采工艺适应性研究[J].民营科技，2014，09：17.

[2]张贺.薄煤层综采工作面高产高效开采方法的研究[J].煤矿机械，2014，12：13-15.

[3]乔石军，刘混举.薄煤层综采工作面生产系统可靠性分析[J].煤矿机械，2014，07：101-103.

[4]朱海峰.薄煤层综采工作面过断层、过老巷技术实践[J].价值工程，2014，25：140-141.