薄煤层综合机械化采煤技术的研究与实践

 李战军1  李小波1，2

 （1．广东宏大爆破股份有限公司，广东省广州市，510623：

 2．北京广业宏大矿业设计研究院，北京市顺义区，101318）

    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，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

    中图分类号  TD823    

    目前薄煤层开采方法主要有两种，一是炮采，即采用放炮落煤、人工装煤和单体液压支柱支护方式，该方式生产效率极低，安全保障度差，工人劳动强度很大；二是高档普采，即采用采煤机落煤并装煤，单体液压支柱支护顶板，该方式减少了打眼放炮和人工攉煤的工序，在一定程度上降低了工人的劳动强度，但工作面顶板控制比较困难且工作面用人多，安全保障度较差，生产能力很难得到充分发挥。目前我国大部分薄煤层工作面采用放炮落煤和人工装煤的方式采煤，只有很少一部分采用高档普采方式，而薄煤层综采技术仍属空白。在以薄煤层开采为主的地区，能实现薄煤层综采尤为重要。因此，我国四川和京西等地部分煤矿一直在积极研究薄煤层综合机械化采煤技术，并将其应用于实践，取得了很好的效果。

1  实现薄煤层综采的技术途径

    现有的综采设备包括：

    (1)螺旋钻采煤机。螺旋钻采煤机是在用于露天开采的螺旋钻机基础上改造而成的，主要作用于工作面开采时单产水平低的情况，不能用于矿井主采工作面，目前主要用于回收边角煤。

    (2)刨煤机。刨煤机具有工作效率高、结构简单以及维护方便等优点。我国曾对采用刨煤机开采薄煤层进行了一些试验，发现刨煤机开采效果受煤层厚度、倾角、顶底板条件以及特殊地质构造的影响很大，因此没有得到推广应用。

    (3)爬底式单滚筒采煤机。四川达竹煤电（集团）有限责任公司于2006年进行了爬底式单滚筒采煤机普采试验，发现该机组的适应性很差，不适应现代采煤机生产技术的发展要求。

    (4)支护设备。目前我国已有一系列适用于不 同地质条件、不同配套设备的薄煤层工作面液压支架产品。但这些支架的调高范围较小，对薄煤层的适应能力差，无法满足薄煤层对行人、过机及过煤空间的要求。

    (5)刮板输送机。目前通常使用的工作面刮板输送机基本能够满足矿区的生产需求，但这些刮板输送机大多槽宽大、中板厚且距底板位置高，若应用于薄煤层工作面，则会减少行人空间和刮板输送机的过煤断面。因此，刮板输送机不适合在薄煤层工作面应用。

    总之，采用现有的综采设备难以实现薄煤层综采。必须从设备结构、配套、参数和自动化等方面进行全方位研究，关键技术是薄煤层综采液压支架、采煤机、刮板输送机的研制，综采设备的总体配套及高效综采生产工艺。

  2薄煤层综合机械化采煤工艺的实践

  2.1  薄煤层工作面概述

    木城涧煤矿+570 m水平六石门五槽西二壁工作面为薄煤层工作面，其走向平均长度为630 m，倾向平均长度为105 m，煤层厚度为0.3～1.5 m．平均厚度为1.1 m，煤层总体走向为N1350E，倾向450，倾角70～150，平均倾角为110，其煤层顶板情况如表1所示。

  2.2  三机配套设备选型及主要技术参数

经三机配套选型最终确定设备如表2所示。

2.3  采煤工艺

    本工作面采用走向长壁后退式开采、全部垮落法处理采空区的综采方法。工作面层面布置示意图如图1所示。

    本工作面的回采工艺是薄煤层综合机械化采煤，回采程序（工艺流程）为采煤机上端头斜切进刀->采煤机下行割煤至下端头并追机移架->采煤机上行装浮煤并由下向上追机推溜->采煤机上行割三角煤，如此循环回采。

    本工作面利用采煤机滚筒落煤，采用上端部斜切进刀单向割煤，截深0.6 m．机组往返一次进一刀。循环进度为0.6 m，进刀距离为33 m。采煤机割下的煤利用滚筒配合运输机上的铲煤板将煤装入运输机。

    采煤机割下的煤通过工作面刮板输送机、SGB620/40型刮板运输机、DSJ 800/55型带式输送机，将煤运至煤仓再采用1T矿车将煤运输到+570 m的水平罐笼。

2.4  应用效果与效益分析

    此薄煤层综采工作面安装好后，从初采到第一次搬家，共计采出原煤80938. 37 t，每月具体完成情况如表3所示。

    此工作面采用综采工艺和炮采工艺时的劳动组织分析分别如表4和表5所示。

    由表4和表5可以看出，此工作面采用综采工艺和炮采工艺时所需的人数几乎差不多，但采用综采工艺时最多一天可以割煤6刀，平均每天割煤4刀，每天的推进度为2.4 m;而采用炮采工艺时．每天的推进度为1.2 m，即每天的产量只有综采时的一半，所以炮采工艺的工效也只有综采工艺的一半。同时，炮采时工人的劳动强度远远大于综采时工人的劳动强度，综采也比炮采安全的多，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和经济效益。

3  结语

    薄煤层综合机械化采煤工艺在薄煤层工作面的成功实践，使薄煤层采煤全部实现机械化起到了积极推进作用，此工艺能降低劳动强度，提高生产能力和工效，能取得较好的经济效益，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虽然有很多优点，但也存在一些不足，比如薄煤层工作面的巷道相对来说矮小、空间有限、液压支架、采煤机和刮板运输机的运输和安装比较费劲，同时在生产过程中设备坏了维修也不方便，还有工作面煤层不够1.0 m高时，为了保证液压支架可以顺利通过，需要在工作面进行铲底响炮等。

    然而实践证明，薄煤层综合机械化采煤工艺的应用利大于弊，此工艺的成功实践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。