刨煤机开采技术在极薄煤层中的应用(正文)

1 概述1.1 企业概况小河嘴煤矿位于四川省达县南外镇板凳山村境内，离达州市城南市区3公里。

距襄渝铁路达县站9公里，紧邻210国道、达万公路、达开公路、达渝高速公路、达万铁路从矿区交织而过，建有矿区专用公路2.5公里，在达县南外镇与210国道、达万公路、达开公路、达渝高速公路相通，地理位置优越，交通便捷。

该矿系四川省"八五"重点工程项目之一，由四川省及原国家煤炭工业部联合投资建设，累计9190余万元，征地面积500余亩。

该矿原煤储量1982.52余万吨，采矿面积32km2,设计生产能力30万吨/年，矿井服务年限44.4年；由四川煤矿建设第六工程处施工建设。

一九九一年七月实现"三通一平"，并开始进行地面设施建设，一九九二年三月二十五日，井巷工程正式开工建设。

一九九四年三月，被国家列入停缓建矿井。

一九九四年三月起川煤六处做了部分补套工程，一九九六年底矿井西一（401）采区形成简易生产条件。

一九九七年七月一日更名为达竹矿务局达县矿井停缓建留守处，并与川煤六处剥离，隶属达竹矿务局。

一九九九年六月一日该矿更名为四川达竹煤电（集团）有限责任公司小河嘴煤矿。

一九九七年七月一日以来，由达竹矿务局（达竹煤电（集团）有限责任公司）投资对该矿井进行了补充建设和系统完善，现已具备生产条件，具有30万吨/年的原煤生产能力，生产1/3优质配焦煤。

一九九九年获达县县级文明单位称号，二00一年获达州市市级文明单位称号。

1.2 刨采队伍情况采煤三队为小河嘴煤矿三个采煤队伍之一，建队时间不足五年，职工均为农民协议工，平均年龄35岁左右,平均从业时间3年，平均在岗人数60人左右，最高单产水平5216吨，平均单产4000吨左右，曾发生顶板死亡事故一次，以顶板伤害为代表的常年工伤率（平均受伤人数与在册职工数之比）在10%以上。

1.3 刨煤机的应用及发展趋势我国薄煤层储量约占总储量的21%左右，但是由于煤层薄，作业空间小，工作条件恶劣，薄煤层高产高效开采技术一直是我国煤炭工业研究探讨的重要难题。

刨煤机作为一种“浅截深、多循环”的采煤设备，是实现薄煤层高产高效的有效途径。

刨煤机采煤作为一种采煤方法最早应用于德国。

在20世纪60～70年代，国外的刨煤机已获得了相当发展，当时的西德刨煤机工作面几乎占了整个采煤工作面的50%，产量占整个煤产量的一半左右。

我国刨煤机的研制工作始于上世纪６０年代，目前已经开发研制了两大类别(滑行刨和拖钩刨)8个品种的刨煤机，刨煤功率从2×30kW至2×200kW，基本形成系列，能满足国内大部分采用刨煤机工作面的开采需要。

提高薄煤层机械化水平加快薄煤层资源的开采进度，不仅可以充分利用有限的资源，提高矿井整体生产能力，同时也有利于保障煤矿的安全生产。

因此开发研制大功能、高强度、高效率、紧凑型的全自动刨煤成套设备势在必行。

2工作面概况2.1 地质情况2.1.1 回采范围刨采工作面为小河嘴煤矿±0水平101采区1015(22)工作面,位于101采区北翼第3区段,上邻1013(21.22)采空区,下为1017(22)备采面,北邻采区边界隔离煤柱,南邻采区上山保安煤柱。

工作面回采上限标高为+60.6～80.8m，回采下限标高为+49.8～11.7m。

2.1.2 煤层赋存状况走向长：最大610m，最小600m，平均605m；倾斜长：最大105m，最小95m，平均100m；煤层厚度：最大0.62m，最小0.54m，平均0.58m；夹矸厚度：无；煤层倾角：最大320，最小80，平均200；煤的容重：1.35t/m3；2.1.3 储量47000t。

2.1.4 煤层特征煤尘爆炸指数：26.06%；沼气等级：高沼气矿井。

2.1.5 煤质表一2.1.6顶底板特征（见图1）顶板岩性：以深灰色砂质泥岩为主，夹少量灰色泥质粉砂岩，伪顶厚度0.2-0.3米。

K22煤层上距K23煤层，在1015（22）机巷南段为2.2m，北段为1.2m，平均1.7米。

底板岩性：以深灰色砂质泥岩为主，其间与数层煤线互层，间夹薄层泥质粉砂岩，较松软，遇水膨胀软化严重,下距K21煤层1.80m。

2.1.7地质构造工作面节理、小断层发育。

断层落差为0.1-1.0米，产状变化大，对开采有一定影响。

主要裂隙有两组，一组与刨煤方向平行，一组与刨煤方向斜交，夹角150°-160°左右，不利于刨煤机双向刨煤。

图1 1015(22)工作面综合柱状图单位:m2.1.8水文地质工作面无大的裂隙水，局部地段见滴水现象。

2.2采煤方法与回采顺序2.2.1采煤方法工作面采用走向长壁后退式采煤法，一次采全高，全部垮落法处理采空区，刨煤机落煤。

2.2.2回采顺序从北向南开采。

2.3 刨煤设备与刨煤回采工艺2.3.1 刨煤机选型该矿在认真考察国内薄煤层开采设备的基础上，结合矿情，引进一套安徽华联机械公司生产的BH30/2×132型滑行刨煤机。

该刨煤机是中等功率的刨煤机，适用于中小型煤矿的薄煤层的开采，与其它薄煤层开采设备比较，具有结构简单、操作方便、块煤率高、设备体积小、通风阻力小、粉尘小等优点，由于其截深浅，使瓦斯得以均匀释放，这对高瓦斯矿井加强瓦斯管理和降低粉尘特别有利。

加之适应采高条件低，刨头滑行阻力小，截深可较易地人为控制，较适合于小河嘴煤矿极薄煤层、高瓦斯矿井的实际情况。

2.3.2刨煤机原理刨煤机是一种井下采煤工作面集落煤、装煤、运煤自动化为一体的采煤机械。

其原理是有落煤功能的刨头以安设在刮板运输机前沿的滑架作导轨，滑架内安设有上、下两层矿用圆环链，下链与刨头两端相连，并顺滑架延伸至机头、机尾，在绕过机头、机尾传动装置的链轮后与上链相连，形成无极链传动系统。

机头、机尾各安设一台同步运行的功率为132kw 的电动机，电机运转时，圆环链牵引刨头在滑架上滑动。

刨头滑行时其上的刨刀截割煤壁，刨落下的煤在刨头犁形斜面的作用下装入刮板运输机部分，并由该输送机运出工作面。

2.3.3刨煤回采工艺2.3.3.1 刨煤及装煤BH30/2*132型刨煤机的工作程序是刨头始于工作面下顺槽缺口处，依次开动液压系统乳化泵站、喷雾系统水泵、输送机部分、刨头传动装置，使刨头自下而上刨煤。

当刨头运行至工作面上顺槽缺口后使其停下，并反向由上向下刨煤。

完成一次刨煤后刨头与煤壁有一定间隙，此时需用设在输送机后方的推溜器将机组依次前推（一般30~80mm步距）方能在刨头的下一次运行中实现刨煤。

当机组的中部结构向前推进一定距离后，可移动机头、机尾，并对工作面的顶板进行支护和放顶，如此循序渐进，刨煤机便可实现连续采煤。

刨落的煤炭借助刨头往返滑行挤压运移到刨煤机组的刮板运输机上，然后由机巷运煤系统运至采取煤仓。

刨头截深一般0.03~0.08m，牵引速度1.52m/s，刨煤机组控制系统设在机巷，专人控制，机头、机尾设辅助司机，协助设备运行管理。

沿工作面设置了喊话系统，声光系统及紧急制动控制装置，保证了采煤工与司机间的交流和紧急处置时的安全可靠性。

刨煤机组设置了喷雾降尘系统，实现刨采中的可靠降尘,有利于职工身心健康。

生产过程中，采煤工均在支护可靠的空间作业，客观上避免了空顶作业，有利于安全生产。

2.3.3.2 运煤工作面煤炭经刨煤机组运到机巷，机巷用两台SGB-630/40T可弯曲刮板运输机运至SPJ650-44D型绳架凳式皮带运输机，经1015转载机巷SGB-630/40T可弯曲刮板运输机运至101采区煤仓。

2.3.3.3刨煤工艺流程（见图2）2.4工作面布置2.4.1刨采采场布置倾斜剖面图(见图3)2.4.2采场布置平面图(见图4)2. 4. 3刨采工作面布置图(见图5)图2 工作面工艺流程示意图图3 采场布置倾斜剖面示意图风巷+80.8mA1最大控顶距A—A＇剖面图最小控顶距B—B＇剖面图2.4.4生产系统2.4.4.1运煤系统1015（22）工作面(刨煤机)→1015（22）机巷（两台刮板运输机一台皮带运输机）→1015转载机巷(一台刮板运输机)→101煤仓→101运输石门→±0运输大巷→主井下车场→地面。

2.4.4.2运料系统地面→主井下车场→±0运输大巷→101运输石门→101轨道上山→101二甩车场→1015（22）风巷→1015（22）工作面。

2.4.4.3供电系统（见图6）2.4.4.4信号及喊话系统（见图7）2.4.4.5设备配备表二2.4.4.6“一通三防”系统(见图4)机巷刮板运输机机头和皮带运输机机头均设置有净化风流的喷雾洒水装置。

进风巷距工作面50m内设置一组净化水幕，回风巷距工作面50m处和距回风15米处各设置一组净化水幕,并在工作面上下出口设置了移动喷雾、洒水装置。

在机风巷距工作面60～150m的范围内安装隔爆水袋，隔爆水袋长为20m，水量为200L/m²。

工作面铺设了专门防尘的防尘管路。

管路铺设在刮板运输机挡煤板侧，每隔5米设有一喷雾洒水装置，在工作面机尾刨煤机副司机处设有一控制总开关，3 生产组织管理3.1 工作面循环安排(1)、循环方式：两采一准，每昼夜二个循环。

(2)、循环进度：1.6m。

(3)、工作面分三班作业，部分工序实行平行作业。

(4)、工作面正规循环图（见图8）3.2 劳动组织及出勤（见表三）3.3 工作面管理(1) 工作面按9米（6匹槽子）设置一个作业号位，每个号位设置两个推溜点，生产过程中每个号位人员负责该段的推溜,支柱,清收浮煤,回柱放顶等全部工作。

机头机尾因工作难度和工作量均较大分别增加一人。

生产班安排1~2名跟班队干,会同当班脱产班长分段管理整个工作面。

(2)由电工和运转司机共同组成检修班，在生产结束后对设备进行检查维修,确保下一班能正常生产。

图8 工作面正规循环作业图劳动组织及出勤表表三3.4 顶板管理工作面采用DWX08、DWX10、DWX12、DWX14型单体支柱进行支护控制顶板，工作面实行“三、五”排控制顶板，最小控顶距3.1米，最大控顶距4.7米，支柱柱距0.8米（见图5）。

3.5 端头顶板管理（见后4.3）。

4 刨采中出现的主要问题及对策通过安装、调试、试运行，对刨煤机运行中的问题，逐步归纳总结如下：4.1 防滑问题由于工作面上缓下陡，最大倾角32°，超过设计使用范围，加之底板松软，防滑难度大，机组常下滑到机巷，无法正常组织生产。

通过摸索，采取了如下综合治理措施：(1) 单纯的机头加强防滑,虽能阻止机头下滑趋势,但中上部设备自重下滑仍影响机组正常运行。

(2) 机组上行刨煤，必然产生对设备的向下反推力，极不利于设备防滑，因此取消了上行刨煤，这样也有利于采煤工在生产中的准备。

(3) 采取综合防滑措施是治理下滑的有效手段。