薄煤層綜合機(jī)械化高效開(kāi)采技術(shù)研究

1、薄煤層綜合機(jī)械化高效開(kāi)采技術(shù)研究杜彥勝陽(yáng)煤集團(tuán)三礦安監(jiān)部摘要：為了提高薄煤層開(kāi)釆效率，提高煤炭釆出率，加大礦井生產(chǎn)能力，木文通過(guò)對(duì) 薄煤層開(kāi)采現(xiàn)狀的分析，發(fā)現(xiàn)其中的缺點(diǎn)和不足，對(duì)薄煤層的開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行優(yōu) 化并提供相應(yīng)的設(shè)備選型方案，并對(duì)其尺寸和能力搭配進(jìn)行研究分許，為今后 薄煤層的開(kāi)采及設(shè)備選型提供參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：薄煤層;開(kāi)采技術(shù);設(shè)備選型;設(shè)備搭配;作者簡(jiǎn)介：杜彥勝.男，2003年畢業(yè)于山西省煤炭職工聯(lián)合大學(xué)，大專，采煤助 理工程師。收稿日期：2017-7-26research on comprehensive mechanization and high efficiency mining

2、 technology for thin coal seamdu yanshengyang coal group three mine safety supervisiondepartment;abstract：in order to improve the efficiency of thin coal seam mining, improve the coal recovery rate and increase the production capacity of coal mine. in this paper, through the analysis of the present

3、situation of thin coal seam mining, the shortcomings and shortcomings are found, and the miningtechnology of thin coal seam is optimized and the corresponding equipment selection program, and its size and capacity with the study of sub-allow for the future of thin coal seam mining and equipment sele

4、ction to provide a reference basis.keyword：thin coal seam; mining technology; equipment selection; equipment collocation;received： 2017-7-26我國(guó)是一個(gè)煤炭大國(guó)，含有豐富的煤炭資源，其中薄煤層儲(chǔ)量占我國(guó)煤層總儲(chǔ) 量相當(dāng)大的比例，丑分布范圍較廣m。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，目前在我國(guó)已經(jīng)探明的 礦區(qū)中，有超過(guò)80%的礦區(qū)有薄煤層存在，國(guó)有煤礦中，薄煤層的儲(chǔ)量超過(guò)60 億tm。我國(guó)大多數(shù)薄煤層具有發(fā)熱量高、灰分低、含磷量低、含硫量低的特 點(diǎn)。但是由于薄煤層一般賦存條件不好，

5、開(kāi)采時(shí)工作面低、相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備落后 以及通風(fēng)較為困難，給薄煤層的開(kāi)采造成許多困難。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題, 許多礦區(qū)都不對(duì)薄煤層進(jìn)行開(kāi)采，致使資源浪費(fèi)u1。一般來(lái)講，薄煤層的厚度在1.3m以下，受到煤層高度的影響，開(kāi)采時(shí)作業(yè)空間 狹小，給工作人員造成了極大的體力負(fù)擔(dān)，尤其是頂板條件差的薄煤層，開(kāi)采 難度極大。因此，對(duì)薄煤層綜合機(jī)械化高效開(kāi)采技術(shù)的研宄成為0前當(dāng)務(wù)之急。1薄煤層開(kāi)采現(xiàn)狀當(dāng)前國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)薄煤層開(kāi)采裝備及技術(shù)進(jìn)行研宄。國(guó)外對(duì)薄煤層開(kāi)采進(jìn)行 研宄的國(guó)家以徳國(guó)為主，技術(shù)裝備主耍有螺旋鉆機(jī)及刨煤機(jī)。上世紀(jì)八十年代， 我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)德國(guó)牛.產(chǎn)的刨煤機(jī)，但效果不理想ui。目前我國(guó)薄煤層的開(kāi)

6、采方 法主要有炮采、薄煤層綜采等，產(chǎn)量也逐漸上升。蘇中也對(duì)薄煤層開(kāi)采的頂板控 制及礦業(yè)顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行研究，并取得丫一定的成果。但目前薄煤層的開(kāi)采效率仍 處于較低水平，大功率采煤機(jī)在薄煤層的開(kāi)采應(yīng)用中仍不多見(jiàn)且存在較多問(wèn)題。 由于薄煤層工作面作業(yè)空間狹小且頂?shù)装鍡l件一般較差，因此，為了增加通風(fēng) 橫截面積便于通風(fēng)，工作面支架頂梁的長(zhǎng)度必須加大。為了滿足工作面高度，應(yīng) 盡量將工作面采煤機(jī)與輸送機(jī)的配套高度降低。本文針對(duì)薄煤層采高小，作業(yè)面 低、設(shè)備維修保養(yǎng)難等問(wèn)題，對(duì)如何降低設(shè)備故障率、提高開(kāi)采效率進(jìn)行研究。2薄煤層開(kāi)采技術(shù)方案優(yōu)化2.1開(kāi)采技術(shù)研究本文通過(guò)對(duì)巷道掘進(jìn)、支護(hù)、工作面回采、轉(zhuǎn)載和運(yùn)輸?shù)确?/p>

7、面進(jìn)行研究，形成低 成本、高效率、高采出率、高安全性的薄煤層開(kāi)采技術(shù)體系。開(kāi)展研究如下:對(duì)薄煤層開(kāi)采技術(shù)、增加綜采工作面長(zhǎng)度、采用沿空留巷等無(wú)煤柱護(hù)巷技術(shù)進(jìn)行 研宄;對(duì)可以實(shí)現(xiàn)薄煤層智能自動(dòng)化開(kāi)釆成套設(shè)備進(jìn)行研宄;對(duì)可以實(shí)現(xiàn)適 用于薄煤層的自動(dòng)化遙控掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行研究;對(duì)與上述薄煤層采掘系統(tǒng)相配套 轉(zhuǎn)載運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行研允。2.2無(wú)煤柱護(hù)巷技術(shù)研宄本文針對(duì)薄煤層工作面低、作業(yè)空間小、采掘難度大等問(wèn)題，為了提高采出率， 對(duì)沿空留巷等無(wú)煤柱護(hù)巷技術(shù)進(jìn)行研宄。利用對(duì)煤層頂板進(jìn)行水力割縫，使其自 動(dòng)切落成巷。根據(jù)超前支護(hù)理論，這樣可以使巷道在切斷卸壓區(qū)內(nèi)，避免巷道圍 巖應(yīng)力集屮，從而保證巖空留巷的安全，該技

8、術(shù)原理圖如圖1所示。該技術(shù)可使 原有的雙巷開(kāi)采變?yōu)閱蜗锘夭桑瑢?shí)現(xiàn)1巷2用以及無(wú)煤柱連續(xù)開(kāi)采。由于巷道減 少，不僅可以提高煤炭采出率，還能減少巷道掘進(jìn)支護(hù)的費(fèi)用，因此實(shí)現(xiàn)低成 本連續(xù)開(kāi)采。形成卜一工作曲1圖1割縫切頂成巷技術(shù)原理示意圖下載原圖2.3薄煤層工作面優(yōu)化方案在盡量少留煤柱、減少資源浪費(fèi)、少掘巷道減少幵采成本的原則基礎(chǔ)上，本文對(duì) 薄煤層采區(qū)的合理劃分，采掘高度設(shè)計(jì)以及采煤工作面寬度設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。首先 在無(wú)地址構(gòu)造影響的條件下，盡可能的加大采區(qū)面積，增加可采儲(chǔ)量，從而增 加工作面寬度，提高開(kāi)釆效率。其次是以釆區(qū)的范圍以及煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)， 優(yōu)化采煤工作面寬度設(shè)計(jì)，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，n03

9、工作面寬度由100m增加至180m,提高了 80%,減少了巷道掘進(jìn)量，減少了煤柱留設(shè)，提高了煤層采出率。 通過(guò)該技術(shù)的推廣應(yīng)用，該礦巷道掘進(jìn)率下降30%，釆出率增加5%以上，極大 的降低了開(kāi)采成本。然后是以薄煤層開(kāi)采技術(shù)特點(diǎn)及項(xiàng)0前常用開(kāi)采設(shè)備為基礎(chǔ), 優(yōu)化回采巷道高度，1103工作面巷道高度由原來(lái)的2. 2m不降至1.8m,降低18% 以上，從而減少破底、破巖，不僅可以減少煤炭中摻雜的巖石，還能減少巷道掘 進(jìn)費(fèi)用，提高煤礦經(jīng)濟(jì)效益。3幵采設(shè)備選型研宄3.1薄煤層采煤機(jī)對(duì)采煤機(jī)的選型，其工作參數(shù)應(yīng)與所才煤層的地質(zhì)條件相適應(yīng)，棊本原則為可 靠性高、故障率低、技術(shù)性能好，保護(hù)功能完善，維護(hù)方便等。

10、因此，在對(duì)采煤 機(jī)進(jìn)行選型時(shí)，應(yīng)先確定一下參數(shù):生產(chǎn)能力、采煤機(jī)功率、滾筒截深、牽引速 率、牽引方式、截割速率、牽引力等。生產(chǎn)能力一般由工作面釆高、牽引速率、 滾簡(jiǎn)截深和工作時(shí)間及效率決定。采高則取決于滾筒高度以及搖臂擺角等，選擇 滾筒時(shí)應(yīng)與工作面采高、裝煤效果以及挖底量相適應(yīng)。滾筒截深由所采煤層厚度、 煤的堅(jiān)岡性系數(shù)，頂?shù)装鍘r層堅(jiān)岡性系數(shù)巖性確定。牽引速度耍有變化性范圍， 實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)截割硬度、最大截割厚度及支架移架速度確定。采煤機(jī)牽引力 由煤層采高、截割速度、煤層堅(jiān)固性系數(shù)等確定。3.2刮板輸送機(jī)刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)該根據(jù)采煤機(jī)的最大生產(chǎn)能力以及采煤工作面的最大 生產(chǎn)能力來(lái)確定。為了

11、保證采出煤炭都能及吋運(yùn)離工作面，其運(yùn)輸能力與采煤機(jī) 最大生產(chǎn)能力的富余系數(shù)一般取1. n. 3;刮板運(yùn)輸機(jī)的牽引鏈條結(jié)構(gòu)方式及數(shù) 目應(yīng)以工作面的生產(chǎn)能力、煤體的堅(jiān)固性系數(shù)等確定。刮板運(yùn)輸機(jī)牽引電機(jī)的功 率、類型以及驅(qū)動(dòng)方式應(yīng)分局工作面的長(zhǎng)度、地質(zhì)條件以及煤層產(chǎn)量來(lái)確定。3.3液壓支架在對(duì)液壓支架進(jìn)行選型是，應(yīng)該確定以下參數(shù):支架類型（支撐式、掩護(hù)式、支 撐掩護(hù)式）、液壓支架阻力、底板比壓、支架結(jié)構(gòu)參數(shù)、支護(hù)強(qiáng)度、等。液壓支 架的性能參數(shù)應(yīng)根據(jù)支護(hù)強(qiáng)度確定，而支護(hù)強(qiáng)度則根據(jù)煤層參數(shù)、煤層頂?shù)装鍡l 件以及礦井地質(zhì)條件等進(jìn)行計(jì)算確定。4設(shè)備合理配套4.1釆煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、支架尺寸搭配根據(jù)采煤、推溜和移

12、架3道工序的不同組合，支護(hù)方式可分為3種，因此也決定 上述3種設(shè)備之間的搭配關(guān)系。3種支護(hù)方式分別為即吋支護(hù)、滯后支護(hù)以及復(fù) 合支護(hù)。即時(shí)支護(hù)的順序?yàn)橄炔擅海僖萍?，再推溜r滯后支護(hù)的順序?yàn)橄炔擅?，再推溜，再移?復(fù)合支護(hù)的順序?yàn)橄炔擅?，再支架伸出伸縮梁，再移架，再支 架收回伸縮梁，再推溜。由于薄煤層工作面作業(yè)空間狹小，所以支架頂梁也相對(duì) 較薄，因此一般不選用復(fù)合支護(hù)的方式。如果煤層頂板穩(wěn)定性較好，可以考慮采 用滯后支護(hù)，但如果頂板破碎嚴(yán)重，則應(yīng)選擇即使支護(hù)，即采煤之后立即推動(dòng) 液壓支架。4.2釆煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、支架能力搭配釆煤機(jī)的生產(chǎn)能力及工作面的實(shí)際情況決定了生產(chǎn)能力。為了保證工作面的落煤 可以及時(shí)運(yùn)出，運(yùn)輸機(jī)的生產(chǎn)能力要大于采煤機(jī)，液壓支架移架速度要滿足采 煤機(jī)割煤工作速度的要求。5結(jié)論(1) 本文通過(guò)對(duì)薄煤層開(kāi)采現(xiàn)狀的分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前存在的問(wèn)題及不足，提出了 薄煤層開(kāi)釆技術(shù)的優(yōu)化方案，括開(kāi)釆技術(shù)優(yōu)化、無(wú)煤柱護(hù)巷技術(shù)和工作面的布 置優(yōu)化；(2) 對(duì)采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)以及液壓支架的選型方法進(jìn)行研宂，并提出了 3種設(shè) 備尺寸及能力搭配的合理化建議，為設(shè)備的選型提供參考依據(jù)。參考文獻(xiàn)1余偉健，馮濤，王衛(wèi)軍，