薄煤层综合机械化高效开采技术研究

1、薄煤层综合机械化高效开采技术研究杜彦胜阳煤集团三矿安监部摘要：为了提高薄煤层开釆效率，提高煤炭釆出率，加大矿井生产能力，木文通过对 薄煤层开采现状的分析，发现其中的缺点和不足，对薄煤层的开采技术进行优 化并提供相应的设备选型方案，并对其尺寸和能力搭配进行研究分许，为今后 薄煤层的开采及设备选型提供参考依据。关键词：薄煤层;开采技术;设备选型;设备搭配;作者简介：杜彦胜.男，2003年毕业于山西省煤炭职工联合大学，大专，采煤助 理工程师。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，丑分布范围较广m。根据统计资料，目前在我国已经探明的 矿区中，有超过80%的矿区有薄煤层存在，国有煤矿中，薄煤层的储量超过60 亿tm。我国大多数薄煤层具有发热量高、灰分低、含磷量低、含硫量低的特 点。但是由于薄煤层一般赋存条件不好，

5、开采时工作面低、相应的机械设备落后 以及通风较为困难，给薄煤层的开采造成许多困难。因此，考虑到经济效益问题, 许多矿区都不对薄煤层进行开采，致使资源浪费u1。一般来讲，薄煤层的厚度在1.3m以下，受到煤层高度的影响，开采时作业空间 狭小，给工作人员造成了极大的体力负担，尤其是顶板条件差的薄煤层，开采 难度极大。因此，对薄煤层综合机械化高效开采技术的研宄成为0前当务之急。1薄煤层开采现状当前国内外许多学者对薄煤层开采装备及技术进行研宄。国外对薄煤层开采进行 研宄的国家以徳国为主，技术装备主耍有螺旋钻机及刨煤机。上世纪八十年代， 我国开始引进德国牛.产的刨煤机，但效果不理想ui。目前我国薄煤层的开

6、采方 法主要有炮采、薄煤层综采等，产量也逐渐上升。苏中也对薄煤层开采的顶板控 制及矿业显现规律进行研究，并取得丫一定的成果。但目前薄煤层的开采效率仍 处于较低水平，大功率采煤机在薄煤层的开采应用中仍不多见且存在较多问题。 由于薄煤层工作面作业空间狭小且顶底板条件一般较差，因此，为了增加通风 横截面积便于通风，工作面支架顶梁的长度必须加大。为了满足工作面高度，应 尽量将工作面采煤机与输送机的配套高度降低。本文针对薄煤层采高小，作业面 低、设备维修保养难等问题，对如何降低设备故障率、提高开采效率进行研究。2薄煤层开采技术方案优化2.1开采技术研究本文通过对巷道掘进、支护、工作面回采、转载和运输等方

7、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: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 研宄;对可以实现薄煤层智能自动化开釆成套设备进行研宄;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;对与上述薄煤层采掘系统相配套 转载运输设备进行研允。2.2无煤柱护巷技术研宄本文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宄。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 岩应力集屮，从而保证岩空留巷的安全，该技

8、术原理图如图1所示。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。形成卜一工作曲1图1割缝切顶成巷技术原理示意图下载原图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、少掘巷道减少幵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，提高开釆效率。其次是以釆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，n03

9、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%，釆出率增加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0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不降至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。3幵采设备选型研宄3.1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，棊本原则为可 靠性高、故障率低、技术性能好，保护功能完善，维护方便等。

10、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釆高、牵引速率、 滚简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、 煤的坚岡性系数，顶底板岩层坚岡性系数岩性确定。牵引速度耍有变化性范围， 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。3.2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

11、保证采出煤炭都能及吋运离工作面，其运输能力与采煤机 最大生产能力的富余系数一般取1. n. 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。3.3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。4设备合理配套4.1釆煤机、运输机、支架尺寸搭配根据采煤、推溜和移

12、架3道工序的不同组合，支护方式可分为3种，因此也决定 上述3种设备之间的搭配关系。3种支护方式分别为即吋支护、滞后支护以及复 合支护。即时支护的顺序为先采煤，再移架，再推溜r滞后支护的顺序为先采煤，再推溜，再移架;复合支护的顺序为先采煤，再支架伸出伸缩梁，再移架，再支 架收回伸缩梁，再推溜。由于薄煤层工作面作业空间狭小，所以支架顶梁也相对 较薄，因此一般不选用复合支护的方式。如果煤层顶板稳定性较好，可以考虑采 用滞后支护，但如果顶板破碎严重，则应选择即使支护，即采煤之后立即推动 液压支架。4.2釆煤机、运输机、支架能力搭配釆煤机的生产能力及工作面的实际情况决定了生产能力。为了保证工作面的落煤 可以及时运出，运输机的生产能力要大于采煤机，液压支架移架速度要满足采 煤机割煤工作速度的要求。5结论(1) 本文通过对薄煤层开采现状的分析，发现当前存在的问题及不足，提出了 薄煤层开釆技术的优化方案，括开釆技术优化、无煤柱护巷技术和工作面的布 置优化；(2) 对采煤机、刮板运输机以及液压支架的选型方法进行研宂，并提出了 3种设 备尺寸及能力搭配的合理化建议，为设备的选型提供参考依据。参考文献1余伟健，冯涛，王卫军，