含夾矸薄煤層機(jī)械化采煤技術(shù)實(shí)踐

劉 斌

（太原煤氣化華勝煤業(yè)公司，山西 臨汾 041206）

引言

薄煤層是厚度在1.3 m以內(nèi)的煤層，我國(guó)薄煤層資源不僅非常豐富，且煤質(zhì)量好，全國(guó)各地有非常多的薄煤層。薄煤層開(kāi)采效率低、技術(shù)難度大。另外，與厚煤層開(kāi)采技術(shù)相比，我國(guó)薄煤層開(kāi)采技術(shù)很薄弱，薄煤層開(kāi)采工作中也存在粗放管理、盲目開(kāi)采等問(wèn)題，致使薄煤層煤炭資源一直有浪費(fèi)。要提升薄煤層生產(chǎn)效率和采出率，也是對(duì)煤炭開(kāi)采提出了更高要求，近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械化采煤方法開(kāi)始增多，薄煤層開(kāi)采業(yè)正向高產(chǎn)量、高效率方向邁進(jìn)，薄煤層采煤技術(shù)漸漸被人們所關(guān)注和重視。

1 薄煤層機(jī)械化開(kāi)采的運(yùn)用及工作面的基本情況

我國(guó)煤炭開(kāi)采中，經(jīng)常遇到煤層存有夾矸厚、煤層薄、生產(chǎn)率低下等問(wèn)題，必須經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析薄煤層的生產(chǎn)特征，利用爬底式的采煤機(jī)的最新采煤技術(shù)可以提升長(zhǎng)臂工作面自動(dòng)化程度，大量的實(shí)踐充分證明了這一點(diǎn)。以往傳統(tǒng)的采煤都是利用炮采工藝，炮采工藝機(jī)械化程度低，技術(shù)比較落后，工人工作環(huán)境差且勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低下，這些都制約著炭煤礦發(fā)展。前期開(kāi)采時(shí)利用薄煤層的炮采工藝，可以實(shí)現(xiàn)爆破落煤，并達(dá)到一定生產(chǎn)循環(huán)進(jìn)度，隨著生產(chǎn)逐步進(jìn)行，煤層厚度越來(lái)越薄，夾矸厚度卻很厚，煤炭開(kāi)采條件變得更加困難。由于薄煤層的特征可以知道提升長(zhǎng)壁工作面自動(dòng)化能夠提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化工作面中的開(kāi)采工序及運(yùn)輸工序后必須進(jìn)行相關(guān)開(kāi)采試驗(yàn)。要進(jìn)行開(kāi)采試驗(yàn)的工作面是31080工作面，工作面南側(cè)及北側(cè)到31060和31120工作面煤炭已經(jīng)回采，東側(cè)到三一盤(pán)區(qū)的絞車(chē)坡，西側(cè)到三一西厚矸區(qū)。工作面長(zhǎng)度380 m，標(biāo)高在－250～210 m，地面標(biāo)高320～340 m，傾斜坡長(zhǎng)260 m，能夠儲(chǔ)存10萬(wàn)t煤炭。

2 設(shè)備參數(shù)及設(shè)備選擇

根據(jù)31080工作面的煤層特點(diǎn)和存儲(chǔ)條件，可以選擇 MG100-TP型和單體液壓支柱型采煤機(jī)，并結(jié)合采煤機(jī)生產(chǎn)水平選取和其適應(yīng)的刮板輸送機(jī)。用于開(kāi)采煤的主要工作面設(shè)備有采煤機(jī)、乳化泵、刮板輸送機(jī)、調(diào)度絞車(chē)、煤電站及液壓支柱。采煤機(jī)選用 MG100-TP型號(hào)，傾角小于30°，采煤高度在500～950 mm之間，機(jī)身長(zhǎng)寬分別為4.5 m和0.9 m，機(jī)面3.8 m，滾筒直徑0.6～0.7 m，滾 筒 轉(zhuǎn) 速 105 r／min， 下 切 深 度15 mm，牽引方式是液壓錨鏈?zhǔn)綘恳?。輸送機(jī)型號(hào)SGW-40T，輸送機(jī)長(zhǎng)度110 m，輸送能力150 t／h，輸送機(jī)電壓380／660 V，裝機(jī)功率40 k W，刮板鏈型是雙邊狀圓環(huán)鏈 （詳見(jiàn)表1）。

表1 工作面主要配套設(shè)備參數(shù)

3 采煤工藝

根據(jù)工作面特點(diǎn)，需要從東向西進(jìn)行開(kāi)采，采煤工藝主要是采煤機(jī)割煤和炮采工藝相融合，及利用全部塔落法及普通機(jī)械化采全高采煤法。采煤工藝程序是先做好開(kāi)采準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備各種采煤設(shè)備，然后用采煤機(jī)割煤，并進(jìn)行機(jī)后支護(hù)，再破落頂煤，而后人工整理煤裝煤，最后用運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送煤。當(dāng)采煤機(jī)切割底煤時(shí)，切割的底煤會(huì)經(jīng)過(guò)采煤機(jī)擋板裝載到運(yùn)輸機(jī)上，一些散落煤和頂煤需要通過(guò)人工裝進(jìn)輸送機(jī)內(nèi)。常見(jiàn)的落煤方式是用單滾筒爬底板式的采煤機(jī)割煤，截深1 m，采高0.5～0.8 m，當(dāng)采煤機(jī)采底煤以后，頂煤后跟著塌落下來(lái)，因?yàn)椴糠猪斆旱挠捕容^大，自動(dòng)塌落很困難，所以運(yùn)用震動(dòng)炮來(lái)對(duì)煤進(jìn)行爆破。工作面回采的煤先經(jīng)過(guò)工作面刮板輸送機(jī)到膠帶輸送機(jī)上，然后到電機(jī)車(chē)串車(chē)上，經(jīng)過(guò)大巷翻滾籠再到膠帶輸送機(jī)，最后通過(guò)絞車(chē)提高幾斗運(yùn)到地面。工作面利用液壓支柱來(lái)保護(hù)頂板，柱間距1 m，支撐力大于90 k N，排距1.1 m，支護(hù)作業(yè)方式是先采煤，然后打柱，最后放頂?shù)捻樞?，利用單排密集型單柱頂板、雙排臨時(shí)頂板及3排基本支柱進(jìn)行支護(hù)，工作面支護(hù)方式是四、五排管理，控頂距最小3.5 m，最大4.9 m，放頂步距1 m，循環(huán)進(jìn)度1 m，工作面進(jìn)入5排支柱后，回柱放頂采空區(qū)，讓采空區(qū)直接塌落。

4 運(yùn)用含夾矸薄煤層機(jī)械化采煤技術(shù)得到的效果

利用薄煤層機(jī)械化的采煤技術(shù)取得了顯著成績(jī)，主要有生產(chǎn)成本顯著降低、采煤效率明顯提升、安全生產(chǎn)得到保障、作業(yè)環(huán)境得到改善、煤炭質(zhì)量有明顯提高、生產(chǎn)社會(huì)受損率下降。利用炮采工藝采煤后，即便懸掛擋煤的膠帶，也難免出現(xiàn)老空區(qū)浮煤現(xiàn)象，使資源被浪費(fèi)。利用機(jī)采方式采煤，不用懸掛擋煤的膠帶，老巷區(qū)也沒(méi)有浮煤出現(xiàn)。如果工作面老巷區(qū)浮煤域?yàn)?%，每個(gè)工作面存儲(chǔ)煤量是10萬(wàn)t，那么利用機(jī)采方式就能夠多收回3 000 t煤炭；因?yàn)闄C(jī)采運(yùn)用電機(jī)水冷式的散熱方法，散熱水要灑在工作面處，這種方式的降塵效果非常顯著，能夠徹底改變以往傳統(tǒng)的炮采方式下因放炮造成的大量有害氣體及煤塵污染，工作面的溫度也不會(huì)增加；傳統(tǒng)采炮炮眼都是比較均勻存在于煤層里，放炮以后矸石、煤塊都會(huì)被炮崩碎，塊煤會(huì)大量減少，矸石分揀很困難。利用單滾筒爬底板式的采煤機(jī)進(jìn)行開(kāi)采，除了割煤機(jī)割過(guò)煤變?yōu)槟┟?，其余都是大塊煤，矸石也很容易分揀，大塊煤率大大提升；另外，機(jī)采不用放炮，大大降低液壓支柱被崩壞概率，保證液壓支柱安全，提高了液壓支柱使用壽命；長(zhǎng)壁式工作面采煤得到的煤炭是利用工作面刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送的，運(yùn)輸機(jī)是運(yùn)輸環(huán)節(jié)的中心，運(yùn)輸機(jī)前后煤炭都是聚集在輸送機(jī)上來(lái)裝煤，與炮采方式相比，機(jī)采生產(chǎn)效率有了大大提高，僅有少量煤需要人工裝入，取消了炮采需要的輸送炸藥、裝藥、放炮等程序，也節(jié)省了很多工人勞力，勞動(dòng)生產(chǎn)率有明顯提高。

5 機(jī)械化薄煤層開(kāi)采技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

目前，我國(guó)薄煤層開(kāi)采技術(shù)已經(jīng)取得了顯著提高，薄煤層機(jī)械化設(shè)備不斷創(chuàng)新，新時(shí)代需要有先進(jìn)的采煤技術(shù)和機(jī)械化設(shè)備相適應(yīng)，所以，出現(xiàn)了各種類型的采煤機(jī)。常見(jiàn)的采煤機(jī)有滾筒式的懸臂采煤機(jī)、采刨機(jī)。當(dāng)薄煤層最高開(kāi)采下線是0.8 m時(shí)，利用滾筒懸臂采煤機(jī)來(lái)切割煤層，可以獲得非常大的運(yùn)行公路，薄煤層開(kāi)采最高采煤下線能夠達(dá)到4 m，對(duì)應(yīng)的搖臂厚度也可以達(dá)到4 m，利用滾筒懸臂式的采煤機(jī)開(kāi)采薄煤層時(shí)，還能夠利用錨鏈牽引和無(wú)齒軌鏈牽引方式。采刨機(jī)是新興的薄煤層開(kāi)采技術(shù)，它把刨煤機(jī)采煤的優(yōu)點(diǎn)和采煤機(jī)優(yōu)點(diǎn)充分結(jié)合到一起，無(wú)線分段的遙控技術(shù)、記憶切割及遠(yuǎn)程通信技術(shù)等技術(shù)都能夠在采刨機(jī)上獲得應(yīng)用。

6 結(jié)語(yǔ)

煤炭資源是不可再生資源之一，掌握先進(jìn)的煤炭開(kāi)采技術(shù)對(duì)煤炭企業(yè)來(lái)說(shuō)非常重要，煤炭企業(yè)要長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展，必須不斷創(chuàng)新煤炭技術(shù)，特別是在煤炭資源日漸減少的今天，要注意薄煤層開(kāi)采技術(shù)的探索。含夾矸薄煤層機(jī)械化的采煤技術(shù)取得了良好效果，機(jī)械化采煤設(shè)備及采煤技術(shù)工藝的不斷改進(jìn)完善，能夠大大提高薄煤層工作面產(chǎn)煤量、資源采出率及煤炭含煤率，降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少不必要的生產(chǎn)消耗，改善工作面作業(yè)環(huán)境。