浅谈薄煤层综采技术及发展趋势

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浅谈薄煤层综采技术及发展趋势

刘洪涛

（龙煤矿业设计研究院鸡西分院，黑龙江鸡西158100）

在我国煤矿中，较薄煤层的储量占可采储量比例较大，为保证煤炭工业的可持续性发展，薄煤层的开采是各矿山企业急需解决的问题。综合机械化采煤是煤矿开采现代化的重要标志，近二十多年来，国内外综合机械化开采发展迅速，对中厚煤层和厚煤层的综采已经到技术比较成熟阶段，特别是放顶煤开采技术。

1国内外发展现状

薄煤层工作面对液压支架的要求之一是支架的高可靠性。液压支架是综采设备中数量最多、投资最大的关键设备，其可靠性高低直接影响综采工作面的产量、效率和安全川。因此，提高支架的可靠性，保持设备的功能、性能、寿命和成本的均衡，是提高综采工作面长时间正常运转的关键。美国、澳大利亚等国家的煤机制造商对支架的可靠性十分重视，不仅液压支架的安全系数高，而且对支架的结构、密封及支架用阀甚至制造工艺都进行了进一步的研究和探讨。有资料表明，美国、德国、澳大利亚等发达国家采用长壁综合机械化开采工艺和大功率、重型化采矿设备，工作面单产水平获得大幅度提高，平均月产己达到50万吨，1998年10月，美国塞普路斯·二十英里矿月产商品煤102万吨，日产达到了43115吨的水平。1998年，在德国费力特里西梅因里希矿区的杰兰德煤矿，工作面面长430m，煤层厚度2.8m，用SL300艾柯夫采煤机、两柱掩护式支架，日产商品煤达20262吨。情况对比，其可靠性方面远比国产液压支架高，显示了国产液压支架与国际先进水平的差距很大。

美国长壁综采工作面的产量一直处于世界领先地位。在美国现有的长壁综采工作面中，有巧%的工作面平均班产超过6000吨，相当于年产400多万吨水平，个别工作面月产已超过80多万吨，所配备的液压支架工作阻力大部分在7000~8000kN，个别达到9800kN，有87.5%的工作面配备电液控制系统，配套设备均为大功率电牵引重型采煤机组和大功率、大运量、高可靠性刮板运输机。美国井工开采煤层厚度不大，从最小开采厚度到0.9m的占10.45%，0.9~1.2m的占45%，有26个煤厚在1.3~ 2.0m的综采工作面。说明使用大功率综采设备在采高较小的煤层条件下，完全能够取得良好的技术经济效果。

澳大利亚近十多年来综采技术发展很快，长壁工作面数量成倍增长，部分工作面产量达到了300~400万吨，为使综采工作面产量持续增长，近几年来，澳大利亚采取了一系列措施，包括改革劳动制度，采用各种新设备、新技术，综采工作面优选世界各国先进的重型高效装备，实现一井一面、集中化生产。英国和德国是世界上综采技术装备最先进的国家，由于受其自然煤层赋存条件的限制，其高产高效工作面纪录不如美国和澳大利亚，但世界著名的采煤机械公司主要集中在德国和英国。近年来，由于国际采矿业市场的不景气和激烈竞争，导致各公司的相互兼并，形成几个大跨国公司。为占领市场，各公司不断开发新技术、新产品。2薄煤层综采工艺

2.1采煤工艺

1）作业方式：采面采用“三八”制作业，三班出煤，边采边准。2）采煤方法：走向长壁后退式，全部垮落法处理采空区。3）工艺流程：割煤→降架→移架→升架→推溜。4）支架操作：邻架操作，从上架操纵下架。5）循环作业：昼夜循环作业，每进一刀移一次架、推一次刮板输送机为一个循环，单向割煤。6）移架方法：追机逐架前移，移架时，自上而下移架。7）移架要求：移架步距0.7m；正常情况下及时移架，移架滞后采煤机后滚筒3~7m，前梁前端距煤壁间的端面距不大于340mm。在正常移架时，降架量100~150mm。顶板破碎时，采用直径200mm、长500mm的圆木垫在电缆架内吊起架子快速拉架；同时控制好架间距，防止架间距过大，漏货掉矸。拉架后，应及时升起支架支护顶板，并随时调整千斤顶的伸长量，使其顶梁保持同一水平，与顶板平稳、紧密接触。移架后，支架要与采面煤壁保持垂直，达不到要求的须调整支架。8）移刮板输送机：推移刮板输送机滞后移架10~15m，推刮板输送机后保证刮板输送机弯曲段距离不得小于15m，弯曲度必须保证机组能正常通行。

2.2上、下安全出口的管理

1）机头、机尾各采用4组长4.2m的工字钢大梁支护。机头、机尾每棵大梁下至少保证有3棵单体柱，每组大梁之间交错迈步前移。2）机尾、机头的大梁分别距上端头第一架（尾架）上边缘和下端头第一架（首架）下边缘不大于0.7m;若大于0.7m，采用DZ22-30/100型单体柱配合HD－JA-1200型铰接顶梁的错梁齐柱式支护，柱距0.6m，排距0.6m。用铰接顶梁支护时，严禁出现单梁单柱；大梁组间距0.7m，组内间距0.2m。对顶板破碎带，大梁后方采用1.2m金属铰接配合单体支柱进行加强支护。2.3劳动组织

1）工作面内专业工作组定岗追机作业。2）上、下端头为专业工作组定岗定点作业。3）检修班为专业工作组定岗定额作业。

2.4较薄煤层综采设备配套尺寸

较薄煤层工作面综采设备研制的最大难点在于过煤空间、机面高度、安全过道空间、设备结构强度与高效开采要求的设备必须具备的大功率、高可靠性等要求难以同时得到保证。除此之外，其研制难点还在于综采设备研制的特殊性。工作面综采设备由采煤机、工作面输送设备、液压支架等组成，这些设备的设计与制造隶属于不同生产厂家与科研单位，而每个研制单位都拘泥各自的研究领域，对整个配套系统缺乏系统性、全局性的考虑，使得所研制的配套设备难以完全满足各方面的要求。为此，这里提出了先由ANNES确定基本设计参数(包括配套尺寸参数)，然后再根据这些参数进行具体结构设计的综采设备配套方法。由于该方法是对整个配套系统进行分析处理，从理论上讲，可以最大限度地避免目前综采设备配套方法的缺陷。

3薄煤层综采开采技术效果

3.1优点

1）在倾斜面进行薄煤层综采实践中，所设计的支架具有针对性，可适合于煤厚1~1.6m完整性较好的顶板（采面煤层厚度小于1.2m时需要割底）。2）支架轻巧，安装方便。3）与其他型号支架相比，该型支架的操作空间较大。4）与高档普采相比，支护较安全。

3.2不足

1）无伸缩梁、侧护板，不利于破碎顶板支护和调架工作。2）底调油缸长度不够，无法调架。3）推移油缸双向锁流量不够，推移慢。4）顶推油缸不是常闭状态。5）邻架操作片阀组的固定位置不合理。6）顶板不平时，机组摇臂会撞到支架顶梁，机组滚筒割煤挑不到顶，采煤机配套性欠差。7）支架“8”字头销子为横销，无垫圈，易上下蹿动，采面溜子联接耳座因受力不均出现损坏。8）在倾角大于30°的倾斜工作面，架间漏货掉矸不易控制，易造成不安全隐患。

4未来发展趋势

近几年来，随着综采工作面装备技术水平的不断提高，国内对国产液压支架的靠性的研究也取得了长足的进步。薄煤层开采高度小、顶板压力小的特点，决定了薄煤层高产高效采煤方法的发展方向主要是提高长壁工作面自动化程度。由于薄煤层工作面内作业困难，所以应提高薄煤层工作面采、支、运工序的自动化程度，减少工作面内的操作人员。薄煤层工作面刨煤机、螺旋钻采煤比采煤机落煤易于实现自动化。由计算机控制的定量割煤刨煤机与采煤，是实现薄煤层工作面自动化开采重要的发展方向之一。

结语

对于我国资源储量比较大的薄煤层来说，随着国内外采矿设备制造水平的提高，在采用大功率、高可靠性工作面设备的基础上，根据当地的煤层赋存情况，因地制宜地选择采煤机械，采用上述采煤方法均可以实现薄煤层高效高产开采。

参考文献

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[3]罗恩波.国内外液压支架现状及我国的发展趋势[J].煤矿机电，2000，

12.

摘要：随着煤矿综合机械化程度的大幅度提高及超强度开采，原煤田中开采条件较好的煤层逐渐枯竭，薄煤层的综采成为一个研究的重要课题。关键词：薄煤层；液压支架；综采技术