田家煤矿1236N薄煤层综合机械化开采实践及应用

谭 军

（重庆市巫山煤电有限公司， 重庆 巫山 404700）

引言

我国薄煤层资源分布十分广泛，储量丰富，薄煤层可采储量为61.5亿t。传统的薄煤层开采大部分为采用炮采、风镐落煤工艺，由于薄煤层开采机械化设备配套不完善、开采技术条件差、开采深度不断增加等因素限制，导致薄煤层综合机械化开采技术发展迟缓，大大降低了矿井的生产能力。薄煤层综合机械化采煤技术具有回采率高、安全教育、工人劳动强度小、机械化程度高和经济效益高等显著优点，是目前现代化煤炭开采的主要生产方式之一。

1 工作面概况

开采工作面为田家煤矿1236N采煤工作面，田家煤矿属低瓦斯矿井，单一煤层开采。该工作面对应地面位置为：水平天坑以东；赵家屋场以北;张家屋场以南；窝坑子以东。井下位置及四邻采掘情况为：东临123N集中运输巷；西临124N集中运输巷；北临1238N采煤工作面（未布置）；南临1234N采煤工作面（已回采）；地面标高1 625～1 731 m,工作面标1 050～1 080 m。工作面走向长540m,倾斜长110m。可采储量8.07万t。

工作面所采煤层为属二级无烟煤（WY2），特点为：条痕黑色，金刚光泽；硬度、比重较大；岩层因受构造挤压，脆度较大，无自燃发火倾向。煤层厚0.6～0.9 m,平均0.85 m，煤层倾角14°～17°。其煤层顶板情况如表1所示。

2 三机配套设备配置

根据田家煤矿1236N采面煤层条件，在1236N采面上综采选用配套设备为原松藻公司的ZZ2200/13.5型液压支架、MGZ×100/468-BWD型交流变频电牵引采煤机、SGZ-630/264W型可弯曲式刮板输送机，。

表1 1236N采煤工作面煤层顶底板情况表

3 工作面采煤方法及回采工艺

3.1 采煤方法的选择

结合本工作面实际情况，采用单一走向长壁开采，全部垮落法处理采空区的综采方法。

3.2 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→顺序移溜一上（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[1]。

3.3 落煤方式

采用MGZ×100/468-BWD型交流变频电牵引采煤机螺旋滚筒截割落煤，工作面全部支架动作一次为一个循环，循环进度为0.8 m。

3.4 装煤方式

工作面采用采煤机配合SGZ-630/264W型可弯曲式刮板输送机来机铲煤板后装煤。

3.5 运煤方式

工作面采用SGB-764/264W型可弯曲式刮板输送机，1236N运输巷内安装一台SGB-420/40T型刮板运输机和一台DSJ-650型皮带运输机转运至煤仓。

3.6 采煤机进刀方式

下行单向割煤，进刀位置为工作面上部顶板为宜，割煤方式为往返一次进一刀，进刀位置为机尾段顶板完好区域。

4 顶板管理

采煤区顶板管理方法采用全部垮落法，随着工作面的推进而自行垮落，放顶步距为0.8 m，老顶初次来压距为20～30 m。在两个重要时期需要尤其注意薄煤层综合机械化开采中顶板的管理：一是顶板来压及停采前，应加强对顶板矿压的预测、预报，确保工作面与回采顺槽支护强度，特别要求初撑力务必要达到设计要求，采取有效的支护形式对应力集中区加强支护与顶板管理。二是在顶板破碎时期，当发生顶板破碎时极易引发冒顶与煤壁片帮事故的发生，工作面液压支架前移过程中应采用带压移架方式，以免顶板出现重复多次扰动，引发顶板的破损速度加快。若工作面反复出现煤壁片帮情况时，可对超前采煤机进行移架操作，保障顶板的完整性，确保工作面回采的顺利进行[2]。

5 工作面支护

工作面采用ZZ2200/13.5型液压支架液压支架支撑顶板，机器自动操作，支护高度0.75～1.25 m。支架中心距1.5 m，直接接顶，相邻支架以液压支架顶梁平齐为基准。工作面支架最大控顶距为4 300 mm，最小控顶距为3 500 mm，移架步距为800 mm。

工作面上、下端头液压支架外留设的普采段使用单体液压支柱和铰接顶梁支护。整体工作面采用正悬臂齐梁线直线柱布置，最大控顶距时为5排支柱支护，最小控顶距时为4排支柱支护，排距、柱距中对中均为0.8 m，支柱支设应垂直顶板，工作面支柱必须全承载。支柱的初撑力不得低于90 kN，漏液失效支柱必须及时进行二次补液或更换单体液压支柱。

5.1 支护质量要求

工作面液压支架初撑力不低于额定值的80%。工作面支架中心距误差不超过100 mm，侧护板正常使用，架间间隙不超过100 mm。液压支架接顶严实，相邻支架顶梁平整，无明显错茬，支架不挤不咬。

普采段工作面支柱打成直线，其误差不超过±50 mm，柱排距误差不超过80 mm，支柱不超高使用。支撑状态要平稳、牢靠，初撑力不小于90 kN；顶梁垂直于煤壁，顶梁与顶板接触要严密。

5.2 超前支护

1）第一排支护在巷道北侧，长20 m。采用适宜高度的单体支柱配合铰接顶梁进行支护，铰接顶梁顺巷道方向支设在工字钢梁下方，支柱打在铰接顶梁与工字钢支架梁相结合的正下方，距离厢梁上北末端0.7～1.0 m区域内。

2）另一排超前支护，长10 m（煤壁以东10 m）。采用适宜高度的单体支柱配合铰接顶梁进行支护，铰接顶梁顺巷道方向支设在工字钢梁下方，支柱打在铰接顶梁与工字钢支架梁相结合的正下方，距离厢梁上南末端0.1～0.3 m区域内。

3）超前支护初撑力不得小于90 kN，支护在厢梁上与厢梁保持垂直，铰接顶梁之间必须铰接并插好水平销。超前支护必须保持在一条直线上，偏差不大于100 mm。

5.3 机头和机尾的支护

1）1 236 N进风巷沿空护巷，工作面的安全出口必须保持通畅其行人宽度不得小于0.8 m。

2）工作面两口（机头、机尾）采用“四梁八柱”方式对顶板进行控制。长钢梁长度2 m，每组长钢梁之间间距为0.15 m，其错距为0.8 m，采用迈步式向前移动，两组长钢梁之间的间距为0.6 m，第二组长钢梁以北第一排支柱距离长钢梁间距为0.6 m。

5.4 工作面机头端头支护

在1236N回风巷内，平工作面第四排支柱至工作面煤壁以东1 m处，采用单体支柱配合铰接顶梁（1.0 m），打好支护，支柱间距为1.0 m，排拒1.0 m。铰接顶梁顺巷道工字钢梁支设且相互铰接，然后撤出打好支护处的工字钢支架。端头支护最北端（铰接顶梁北端头）距离工作面机头第一列支柱间距不大于0.5 m，最南端紧靠1236N回风巷南帮，空隙处采用杠条进行背护。

6 薄煤层综采技术需要注意的要点

6.1 煤层断层时应对措施

在薄煤层开采过程中选用爆破控制的手段，利用采煤机处理掉煤矸石，降低落柱的高度，确保机械设备能顺利通过的最小限度，对保护支架的灵活性也有好处，降低了煤矸石的开采量，严格控制陷落柱和施工范围连接处的采高长度标准，促进支架与运输机的相互协调工作，提高矿井工作效率。在陷落柱的两端处，需要在进行开支架设置后，还需进行移架，避免掉落煤矸石[3]。

6.2 防止支架倾倒的措施

对工作面的支架进行调整，确保支架处于最好的受力状态，避免发生咬架、挤架等问题。仔细严格地对支架的液压系统进行检查，避免出现漏液降架问题。控制好工作面的采高，避免采高超过支架的最大高度，避免移动支架时因空顶倾倒。加强对顶板管理，严禁空顶、冒顶等现象。

7 应用效果

田家煤矿1236N采煤工作面确定综采面采高1.0 m，月正常推进度100 m，综采面年产量21万t。综采面仍按“两采一准”配备人数为52人，月平产量17 500 t，采面月人平产煤336.5 t/人.月。矿井一个综采面配合现有人工采煤法采面一个，矿井年产量为29万t，煤炭综合发热量为3 518 kcal，按0.115元/大卡计算，全年经营收入10 210万元，扣除自提自用的专项费用后，因产量大幅增加，折旧、采煤机租赁费等固定成本相对摊薄，变动成本仅增加材料、工资及定比费用，年利润为490万元。

8 综采在薄煤层开采中的优势

8.1 充分利用煤炭资源，提升煤炭回采率

随着综采技术的不断成熟，对煤矿薄煤层的研究逐渐深入，而且还取得了较为理想的成绩，煤矿生产对薄煤层的开采效率不断提高。基于此，煤矿开采需打造一支专业团队，加强对专业技术人才的培训和对薄煤层开采技术的研究，最大限度地提升煤炭回采率，更加科学合理地利用薄煤层煤炭资源。

8.2 降低投入，节约成本

在薄煤层开采过程中，利用综采机械化设备代替人工开采或炮采，可以在一定程度上减少投入成本，提升企业的经济效益。

8.3 提升采煤效率，实现矿井增收

炮采或人工开采时工人的劳动强度远远大于综采时工人的劳动强度,综采也比炮采、人工开采更安全,能有效减少顶板事故。煤炭回采时沿煤层顶底板单一回采，工艺简单方便管理，安全性高。所以采用薄煤层综合机械化采煤工艺达到了提高单产和效益、减轻工人劳动强度的目的,取得了较好的社会效益。

9 结语

实践证明，田家煤矿1236N薄煤层综合机械化采煤技术与普通机械化采煤、人工采煤、炮采工艺相比，单产和人工效率都显著提升，降低了工作人员的作业强度，取得了较为理想的经济效益和社会效益，具有一定的推广及利用价值。薄煤层综合机械化开采是未来一定时期内矿井资源开采的重点，特别是对于资源日益枯竭的老矿区，高效率、高产能地回收薄煤层资源将是缓解矿井产能危机的重要路径。