临矿集团里彦煤矿 山东邹城 273517
摘要：我国是一个煤炭大国，含有丰富的煤炭资源，其中薄煤层储量占我国煤层总储量相当大的比例，且分布范围较广。本文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，文章主要阐述的是该技术的工艺特性及技术机理，最后总结了提高薄煤层综合机械化采煤技术水平的重要意义，以期对该工艺进行不断改进和完善，从而保证薄煤层采煤工作的有序开展。
关键词：薄煤层采煤；综合机械化技术
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开采设备选型研究
2.1薄煤层采煤机
对采煤机的选型，其工作参数应与所才煤层的地质条件相适应，基本原则为可靠性高、故障率低、技术性能好，保护功能完善，维护方便等。因此，在对采煤机进行选型时，应先确定一下参数：生产能力、采煤机功率、滚筒截深、牵引速率、牵引方式、截割速率、牵引力等。生产能力一般由工作面采高、牵引速率、滚筒截深和工作时间及效率决定。采高则取决于滚筒高度以及摇臂摆角等，选择滚筒时应与工作面采高、装煤效果以及挖底量相适应。滚筒截深由所采煤层厚度、煤的坚固性系数，顶底板岩层坚固性系数岩性确定。牵引速度要有变化性范围，
实际生产中，根据截割硬度、最大截割厚度及支架移架速度确定。采煤机牵引力由煤层采高、截割速度、煤层坚固性系数等确定。
2.2刮板输送机
刮板输送机的运输能力应该根据采煤机的最大生产能力以及采煤工作面的最大生产能力来确定。为了保证采出煤炭都能及时运离工作面，其运输能力与采煤机最大生产能力的富余系数一般取1.1~1.3；刮板运输机的牵引链条结构方式及数目应以工作面的生产能力、煤体的坚固性系数等确定。刮板运输机牵引电机的功率、类型以及驱动方式应分局工作面的长度、地质条件以及煤层产量来确定。
2.3液压支架
在对液压支架进行选型是，应该确定以下参数：支架类型（支撑式、掩护式、支撑掩护式）、液压支架阻力、底板比压、支架结构参数、支护强度、等。液压支架的性能参数应根据支护强度确定，而支护强度则根据煤层参数、煤层顶底板条件以及矿井地质条件等进行计算确定。
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3薄煤层开采技术方案优化
3.1开采技术研究
通过对巷道掘进、支护、工作面回采、转载和运输等方面进行研究，形成低成本、高效率、高采出率、高安全性的薄煤层开采技术体系。开展研究如下：①对薄煤层开采技术、增加综采工作面长度、采用沿空留巷等无煤柱护巷技术进行研究；②对可以实现薄煤层智能自动化开采成套设备进行研究；③对可以实现适用于薄煤层的自动化遥控掘进设备进行研究；④对与上述薄煤层采掘系统相配套转载运输设备进行研究。
3.2无煤柱护巷技术研究
针对薄煤层工作面低、作业空间小、采掘难度大等问题，为了提高采出率，对沿空留巷等无煤柱护巷技术进行研究。利用对煤层顶板进行水力割缝，使其自动切落成巷。根据超前支护理论，这样可以使巷道在切断卸压区内，避免巷道围岩应力集中，从而保证岩空留巷的安全，该技术可使原有的双巷开采变为单巷回采，实现1巷2用以及无煤柱连续开采。由于巷道减少，不仅可以提高煤炭采出率，还能减少巷道掘进支护的费用，因此实现低成本连续开采。2.3薄煤层工作面优化方案在尽量少留煤柱、减少资源浪费、少掘巷道减少开采成本的原则基础上，本文对薄煤层采区的合理划分，采掘高度设计以及采煤工作面宽度设计进行优化。首先在无地址构造影响的条件下，尽可能的加大采区面积，增加可采储量，从而增加工作面宽度，提高开采效率。其次是以采区的范围以及煤层地质结构为基础，优化采煤工作面宽度设计，通过该技术的应用，1103工作面宽度由100m增加至180m，提高了80%，减少了巷道掘进量，减少了煤柱留设，提高了煤层采出率。通过该技术的推广应用，该矿巷道掘进率下降30%，采出率增加5%以上，极大的降低了开采成本。然后是以薄煤层开采技术特点及项目前常用开采设备为基础，优化回采巷道高度，1103工作面巷道高度由原来的2.2m下降至1.8m，降低18%以上，从而减少破底、破岩，不仅可以减少煤炭中掺杂的岩石，还能减少巷道掘进费用，提高煤矿经济效益。
4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。
结语
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，为煤电行业的健康发展提供有效的保障。
参考文献：
[1]马加振.薄煤层综合机械化采煤工艺技术科学利用的机理透析[J].科协论坛(下半月),2013,12:69-70.
[2]王文才,冯纬,王录苹,王付强.薄煤层综合机械化采煤技术的应用[J].煤,2012,11:20-22.
论文作者:孙钦浩
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/7
标签：煤层论文; 工作面论文; 支架论文; 巷道论文; 技术论文; 滚筒论文; 液压论文; 《防护工程》2017年第28期论文;