1.1 m 堅(jiān)硬薄煤層智能化開采關(guān)鍵技術(shù)及裝備
——以陜北侏羅紀(jì)煤田為例

侯 剛，王國(guó)法，張建安，王彪謀，薛忠新，高 彬，李 軍，張金虎，南海云，張德生，楊斐文

（1.中煤科工開采研究院有限公司，北京 100013；2.陜煤集團(tuán)神木張家峁礦業(yè)有限公司，陜西 神木 719313；3.神木匯森涼水井礦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 神木 719300）

0 引 言

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在我國(guó)已探明的煤礦資源中，84.2%的礦區(qū)均有薄煤層分布［1－2］，陜北侏羅紀(jì)煤田煤質(zhì)優(yōu)、埋深淺、探明儲(chǔ)量1 349.4 億t［3－4］，其中薄煤層資源占總儲(chǔ)量的20%［5－6］，約269 億t，其普氏系數(shù)在3 左右［7－8］，煤層平均厚度在1.1 m 左右，煤層埋深較淺80～175 m，平均埋深130 m［9－10］。 隨著陜北礦區(qū)內(nèi)主采煤層的日益減少，薄煤層資源開采成為各礦井亟需面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。 陜北侏羅紀(jì)1.1 m 薄煤層工作面開采面臨空間特別狹小、煤層堅(jiān)硬、埋深淺、開采環(huán)境特別惡劣、綜采設(shè)備裝機(jī)能力與結(jié)構(gòu)尺寸矛盾突出等難題，大功率裝備安裝布置及智能化實(shí)施難度高［11－12］。 21 世紀(jì)以來(lái)，中硬1.3 m 以上中厚及厚煤層自動(dòng)化綜采成套技術(shù)與裝備發(fā)展迅速，而薄煤層開采裝備發(fā)展緩慢［13－14］。 現(xiàn)有所謂薄煤層采煤機(jī)裝機(jī)功率均在730 kW 以下，配套機(jī)面高度都在855 mm 以上，開采高度均在1.3 m 以上，實(shí)際上開采的均是中厚煤層［15－16］。 通過(guò)調(diào)研，尚未發(fā)現(xiàn)1.3 m 以下堅(jiān)硬薄煤層安全高效智能化開采的成功案例。 目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有綜采裝備不能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效智能化開采［17－18］， 1.1～1.3 m 堅(jiān)硬薄煤層綜采智能化開采成套技術(shù)與裝備在國(guó)際國(guó)內(nèi)一直處于空白狀態(tài)［19－20］，導(dǎo)致該部分煤層基本上無(wú)法開采，造成了大量的資源浪費(fèi)。 張家峁煤礦和涼水井煤礦同處于陜北侏羅紀(jì)煤層，隨著4－2煤的開采，平均煤厚約1.1 m 的4－3、4－4薄煤層資源開采成為亟需面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。 由于薄煤層埋深淺，下部煤層受上部煤層開采和遺留煤柱應(yīng)力等影響，亟需研發(fā)淺埋深薄煤層群聯(lián)合開采的成套技術(shù)與裝備，突破高工作阻力高強(qiáng)度薄煤層液壓支架、大功率矮機(jī)身高可靠性采煤機(jī)、薄煤層大運(yùn)距矮槽幫重疊側(cè)卸刮板輸送機(jī)和薄煤層專用智能化控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)與裝備的難題。本文針對(duì)陜北侏羅紀(jì)煤田1.1 m 堅(jiān)硬薄煤層智能化開采關(guān)鍵技術(shù)及裝備應(yīng)用情況進(jìn)行了深入研究。

1 配套方式、工藝及成套技術(shù)

針對(duì)1.1 m 薄煤層面臨的問(wèn)題，整體研究思路如圖1 所示。 根據(jù)陜北侏羅紀(jì)淺埋深堅(jiān)硬薄煤層和堅(jiān)硬頂?shù)装彘_采條件，工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷采用沿頂破底掘進(jìn)，巷道有效凈高度為2.5 m，工作面采高為1.1 m，工作面和巷道之間存在1.4 m 的落差，由于工作面采高在1.1 ～1.3 m 變化，工作面和巷道的高差也在1.2～1.4 m 變化，考慮到開采過(guò)程的地質(zhì)構(gòu)造、巷道變形等因素，高差變化應(yīng)能適應(yīng)1.1 ～1.5 m。 如何解決大落差設(shè)備的配套、保證落煤效果和智能化系統(tǒng)整體快速推進(jìn)是需要解決的突出技術(shù)難題，整體研究思路如圖1 所示。

圖1 整體研究思路Fig.1 Overall research ideas

1.1 設(shè)備高能積比時(shí)空協(xié)同配套模型

為實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)1.3 Mt 的生產(chǎn)能力，確定了薄煤層工作面傾斜長(zhǎng)度300 m 的開采系統(tǒng)和主要技術(shù)參數(shù)，建立了高能積比時(shí)空協(xié)同配套模型。 根據(jù)煤層賦存條件和工作面產(chǎn)能核算，確定采高1.1 m，割煤速度不低于12 刀／d，采煤機(jī)速度不低于7 m／min，開機(jī)率不低于66%。 根據(jù)理論計(jì)算、數(shù)值模擬、工程類比、已采工作面礦業(yè)分析，確定支架工作阻力為9 000 kN，滿足300 m 工作面支護(hù)要求。 刮板輸送機(jī)運(yùn)量1 200 t／h，鏈速1.3 m／s，功率要求1 160 kW，鏈條破斷力1 450 kN，安全系數(shù)3.69＞3.5 滿足使用要求。 模型突破了薄煤層能積比的上限，能積比達(dá)到了402，基于高產(chǎn)能、長(zhǎng)運(yùn)距、智能化開采系統(tǒng)協(xié)同關(guān)系，建立了全套設(shè)備的能積比配套模型，對(duì)薄煤層成套的設(shè)備配套方式、工藝及成套技術(shù)進(jìn)行了充分的驗(yàn)證，如圖2 所示。

圖2 高能積比三維模型Fig.2 Three dimensional model of high energy product ratio

1.2 薄煤層工作面高能積比配套方式

基于高能積比的配套方式實(shí)現(xiàn)了兩機(jī)配套機(jī)面高度為759 mm，采煤機(jī)電纜最高處距底板719 mm，刮板輸送機(jī)槽幫最高處距底板630 mm，滿足行人空間600 mm×400 mm 的要求，割煤狀態(tài)下最小過(guò)機(jī)空間205 mm，如圖3 所示。

圖3 高能積比設(shè)備配套Fig.3 High energy product ratio equipment matching

基于高能積比的配套方式實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)功率由以前的720 kW 提高為1 050 kW，刮板輸送機(jī)功率由以前的800 kW 提高為1 200 kW，兩機(jī)配套機(jī)面高度由以前的855 mm 降低為759 mm，實(shí)現(xiàn)了堅(jiān)硬薄煤層采高由以前的1.3 m 降低為1.1 m。

1.3 工作面與巷道大落差柔性配套方式

薄煤層開采工作面和巷道存在1.4 m 左右高差，提出了大落差的柔性過(guò)渡的配套方式（圖4），中間支架實(shí)現(xiàn)支護(hù)高度0.9 ～1.6 m，端頭支架實(shí)現(xiàn)巷道支護(hù)高度1.8～3.3 m。 刮板輸送機(jī)機(jī)頭機(jī)尾研發(fā)了重疊側(cè)卸的布置方式，實(shí)現(xiàn)了刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)的整體應(yīng)用，解決了刮板輸送機(jī)智能整體快速推進(jìn)的問(wèn)題。 通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)卸載板角度和增加二次卸載口等方式，保證了良好的落煤和裝煤效果。 重疊側(cè)卸的機(jī)頭機(jī)尾配置了液壓油缸可以智能升降調(diào)節(jié)，能夠適應(yīng)工作面和巷道1.1～1.5 m 的高差變化，解決了工作面和巷道大落差的問(wèn)題。

圖4 大落差頭型系統(tǒng)配套示意Fig.4 Schematic diagram of large head type system

1.4 大落差柔性自適應(yīng)高度調(diào)整控制系統(tǒng)

薄煤層工作面采高范圍隨著工作面煤層情況逐漸變化，導(dǎo)致工作面和巷道的高差也在不斷變化。針對(duì)這一實(shí)際情況，在工作面支架、端頭支架、刮板輸送機(jī)機(jī)頭、刮板輸送機(jī)機(jī)尾分別安裝了測(cè)高傳感器，根據(jù)工作面支架實(shí)時(shí)高度、端頭支架的實(shí)時(shí)高度，巷道里運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾的實(shí)時(shí)高度情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)刮板輸送機(jī)機(jī)頭機(jī)尾重疊側(cè)卸配置的油缸進(jìn)行智能調(diào)節(jié)來(lái)自適工作面和巷道的高差變化。

2 1.1 m 堅(jiān)硬薄煤層成套技術(shù)與設(shè)備

研發(fā)了新型采煤機(jī)，具有半懸機(jī)身（圖5）、全懸截割矮機(jī)身結(jié)構(gòu)（圖6），機(jī)身高度759 mm，裝機(jī)功率1 050 kW，最大牽引速度14.5 m／min；研發(fā)了工作阻力9 000 kN、采用防沖擊大伸縮比立柱、高強(qiáng)度薄板結(jié)構(gòu)、高剛度抗動(dòng)載液壓支架；研發(fā)了大運(yùn)力、矮機(jī)身、重疊側(cè)卸的刮板輸送機(jī)，其裝機(jī)功率3×400 kW；研發(fā)了薄煤層精小化電液控制裝置。

圖5 半懸機(jī)身結(jié)構(gòu)Fig.5 Semi suspended fuselage structure

圖6 懸截割電機(jī)式搖臂Fig.6 Cantilever cutting motor type rocker

2.1 大功率1.1 m 堅(jiān)硬薄煤層采煤機(jī)

研發(fā)了薄煤層采煤機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)布局及安裝方式；合理確定煤機(jī)截深、截割功率、牽引功率、滾筒轉(zhuǎn)速、牽引速度、裝煤效果之間的匹配關(guān)系。 為實(shí)現(xiàn)高能積比和1.1 m 的最低采高，研發(fā)了半懸式機(jī)身結(jié)構(gòu)，將牽引電機(jī)、行星機(jī)構(gòu)及部分電氣件等大直徑結(jié)構(gòu)半懸布置在煤壁側(cè)鏟板上，其優(yōu)點(diǎn)包括：機(jī)身薄，過(guò)煤空間大；機(jī)身短，適應(yīng)性好；機(jī)身重心沒(méi)有過(guò)多偏于煤壁側(cè)，運(yùn)行穩(wěn)定。 研發(fā)了懸截割電機(jī)式搖臂，截割電機(jī)懸于槽幫外側(cè)，可配置大功率截割電機(jī)，同時(shí)避免其對(duì)機(jī)面高度和過(guò)煤空間的影響。 最終完成了MG450／1050－WD 型采煤機(jī)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)面高度759 mm、截割功率2×450 kW、最大牽引速度14.5 m／min。

2.2 薄煤層采煤機(jī)裝煤效果的提升

薄煤層采煤機(jī)裝煤效果一直是困擾薄煤層開采的一個(gè)難題，在提升裝煤效果方面進(jìn)行了創(chuàng)新性研究，設(shè)計(jì)了整體彎搖臂（圖7），增加配套挖底量，增大裝煤口面積；研發(fā)了全新鏟煤板結(jié)構(gòu)，改進(jìn)葉片的螺旋升角，優(yōu)化滾筒轉(zhuǎn)速，配合牽引速度，有效地提高了裝煤效果，裝煤效果模擬試驗(yàn)如圖8 所示。

圖7 彎搖臂鏟煤板Fig.7 Curved arm coal scraper

圖8 裝煤效果模擬試驗(yàn)Fig.8 Simulation test coal loading effect

2.3 材料、工藝、可靠性等方面的提升

開發(fā)了CrNiMo 系殼體材料及相應(yīng)熱處理工藝，大幅提高鑄件機(jī)械性能；齒輪加工采用了全新的磨齒、滲碳、噴丸、修緣技術(shù)；對(duì)采煤機(jī)關(guān)鍵部位進(jìn)行有限元分析，找出薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行了針對(duì)性的改進(jìn)設(shè)計(jì)；對(duì)冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行了針對(duì)性改進(jìn)設(shè)計(jì)；取消驅(qū)動(dòng)輪、大齒輪等，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高。

2.4 支護(hù)機(jī)理分析和高剛度耦合支護(hù)技術(shù)

通過(guò)研究超長(zhǎng)工作面薄煤層覆巖運(yùn)動(dòng)破斷規(guī)律及支架響應(yīng)的支架－圍巖耦合關(guān)系，建立了考慮工作面長(zhǎng)度尺度效應(yīng)的高剛度液壓支架群組支護(hù)機(jī)理分析模型，完成了工作面中部支架、過(guò)渡支架、端頭支架及超前支架群組支護(hù)效應(yīng)研究。 基于液壓支架與圍巖耦合剛度模型，進(jìn)行液壓支架不同工況加載試驗(yàn)，分析液壓支架的增阻、恒阻和沖擊剛度特性對(duì)圍巖應(yīng)力場(chǎng)分布的影響，形成淺埋深煤層群高剛度耦合支護(hù)技術(shù)，機(jī)理分析如圖9所示。

圖9 淺埋深群組支護(hù)機(jī)理及高剛度耦合支護(hù)機(jī)理分析Fig.9 Analysis on the mechanism of shallow buried group support and high rigidity coupling support

2.5 高剛度耦合薄煤層液壓支架及部件

研發(fā)了采用超薄板式整體頂梁、緊湊型雙平衡千斤頂、倒拉推移疊位布置新結(jié)構(gòu)，解決了空間小、支架超長(zhǎng)薄板式整體頂梁與高強(qiáng)度的矛盾，解決了支架最小高度與高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)矛盾的難題，提高了支架適應(yīng)性、可靠性。 通過(guò)采用一種導(dǎo)向環(huán)過(guò)外缸缸筒的焊縫結(jié)構(gòu)，同時(shí)改變立柱結(jié)構(gòu)和進(jìn)回液原理，采用大弧度缸底和活柱無(wú)上腔外進(jìn)液口的結(jié)構(gòu)形式，增大了立柱的伸縮比，突破了液壓支架工作阻力決定最小高度的下限，提高了薄煤層工作面開采范圍。采用單孔固定立柱柱頭的新型柱帽，取消立柱上腔接口，最大限度壓縮立柱柱頭尺寸，確保支架最小得以實(shí)現(xiàn)。 采用大弧度缸底和活柱無(wú)上腔外進(jìn)液口的結(jié)構(gòu)形式，增大了立柱伸縮比和可靠性，提高了薄煤層工作面開采范圍，創(chuàng)新研發(fā)出了ZY9000／09／16D型高剛度耦合的薄煤層液壓支架。

2.6 重疊側(cè)卸機(jī)頭、反臥式自動(dòng)伸縮機(jī)尾

針對(duì)大落差柔性系統(tǒng)研發(fā)了重疊側(cè)卸機(jī)頭（圖10a），采用了盒狀高強(qiáng)度機(jī)頭架液壓伸縮式墊架，轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾與刮板輸送機(jī)機(jī)頭一體化設(shè)計(jì)，卸載斜板角度＞原煤安息角，設(shè)計(jì)了二次卸載口，動(dòng)力部布置在巷道中。 采用反臥式結(jié)構(gòu)，采煤機(jī)機(jī)頭挖底與中部段一致，可安裝雙動(dòng)力部，更適應(yīng)巷道的起伏，巷道設(shè)備推進(jìn)更快速，物料完全卸載，方便檢修，可完全割透三角煤。 研發(fā)了反臥式自動(dòng)伸縮機(jī)尾（圖10b），采煤機(jī)滾筒挖底量與中部段相等，不留三角煤；機(jī)尾自動(dòng)伸縮，伸縮行程≥500 mm，鏈條自動(dòng)張緊；液壓調(diào)高墊架，適應(yīng)巷道起伏變化；動(dòng)力部布置在巷道中，檢修方便。

圖10 重疊側(cè)卸刮板輸送機(jī)機(jī)頭和反臥式自動(dòng)伸縮機(jī)尾Fig.10 Overlap side dump head and anti horizontal automatic expansion tail

2.7 低矮中部首次采用了超級(jí)扁平鏈

研發(fā)了小采高、大功率刮板輸送機(jī)專用中部槽幫，采用低矮型設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)了中部槽規(guī)格為1 750 mm×800 mm×255 mm。 槽幫高度為255 mm，有效降低了中部段及整體配套高度，增大過(guò)煤空間。槽幫材料增加特殊合金元素，提高強(qiáng)度和耐磨性，保證設(shè)備在含矸量較大環(huán)境中的使用壽命。 采用了規(guī)格為34／86×126 超扁平鏈，鏈條破斷力≥1 450 kN；低矮中部槽的研發(fā)和超扁平鏈的首次采用，實(shí)現(xiàn)了采高1.1 m。

2.8 平順性、磁耦合和制造工藝

采用了熱處理、焊接完成后加工啞鈴定位斜面，提高精度，達(dá)到控制溜槽彎曲的目的。 破碎機(jī)驅(qū)動(dòng)部采用單速電機(jī)＋磁耦合器＋減速器的傳動(dòng)方式，無(wú)接觸式傳遞扭矩，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，免維護(hù)。 通過(guò)控制永磁體與切割導(dǎo)體之間的器隙，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)功能，過(guò)載保護(hù)后自行恢復(fù)。 無(wú)噴液，不須停機(jī)修復(fù)，根據(jù)磁耦合傳遞扭矩的特性，在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，磁耦合器尺寸與液力耦合器可互換。 定位方式由基于槽幫定位改為基于中板定位，提高了定位精度。 采用雕刻機(jī)制模＋振動(dòng)澆鑄的方式，提高了鑄件精度。 通過(guò)強(qiáng)度焊／保護(hù)焊組分焊，減少焊接變形；建立了定位／組裝／焊接／檢測(cè)全自動(dòng)的閉環(huán)控制工藝，得到了國(guó)家智能制造專項(xiàng)支持。

3 薄煤層精小化及智能開采模式

薄煤層開采受限于空間等因素，限制了智能化各系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，智能聯(lián)動(dòng)性和可靠性差，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間支持薄煤層智能化連續(xù)開采，沒(méi)有適應(yīng)薄煤層的專用設(shè)備，控制系統(tǒng)布設(shè)困難，監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、通信、智能控制、速度慢、可靠性低，數(shù)據(jù)信息不全，不能滿足智能化常態(tài)化運(yùn)行。 針對(duì)薄煤層智能化面臨的問(wèn)題，研發(fā)了薄煤層專用的精小化裝置和智能化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了薄煤層的記憶截割、自動(dòng)精準(zhǔn)找直、智能負(fù)荷控制、設(shè)備遠(yuǎn)程故診斷和全生命周期管理。

3.1 薄煤層高效記憶截割和慣導(dǎo)技術(shù)

針對(duì)薄煤層采高變化小的特點(diǎn)，研發(fā)了薄煤層多段記憶截割工藝，提升了對(duì)薄煤層工作面條件適應(yīng)能力。 在薄煤層采煤機(jī)空間結(jié)構(gòu)緊湊的情況下，安裝應(yīng)用了慣性導(dǎo)航裝置，并采用了有線和無(wú)線雙網(wǎng)的通信方式，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)的三維姿態(tài)監(jiān)測(cè)，工作面對(duì)齊調(diào)直檢測(cè)精度達(dá)到50 mm。

3.2 薄煤層監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

采用薄煤層工作面人員識(shí)別系統(tǒng)、智能煤流負(fù)荷控制技術(shù)、有線和無(wú)線雙網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用，精確定位工作面及超前支架人員位置達(dá)到20 cm。 在工作面設(shè)定安全區(qū)，在重要綜采設(shè)備設(shè)立安全區(qū)。 工作面人員識(shí)別卡具備身份識(shí)別功能，確定操作人員操作權(quán)限。 針對(duì)薄煤層研發(fā)了薄煤層專用定位裝置，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性停機(jī)區(qū)域監(jiān)測(cè)延遲≤0.5 s。 工作面在有線基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了4G 覆蓋，提高了工作面網(wǎng)絡(luò)帶寬，提升了工作面高清視頻容量，保證了視頻和數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性與流暢性。

3.3 薄煤層精小化設(shè)備

針對(duì)薄煤層空間小設(shè)備安裝布置困難的現(xiàn)狀，研發(fā)了長(zhǎng)108 mm 的控制器、長(zhǎng)94 mm 的電液控?fù)Q向閥、長(zhǎng)60 mm 的云臺(tái)攝像儀、長(zhǎng)120 mm LED 燈，對(duì)所有智能設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了智能化裝置的合理應(yīng)用。

3.4 薄煤層管理和智能控制系統(tǒng)應(yīng)用

設(shè)計(jì)和應(yīng)用了遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，各設(shè)備廠家可以通過(guò)訪問(wèn)地面服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采設(shè)備所有的遠(yuǎn)程故障診斷指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)綜采設(shè)備的全生命周期管理。 針對(duì)薄煤層巷道尺寸特點(diǎn)，研制了由7 臺(tái)主機(jī)和1 臺(tái)觸屏操作臺(tái)組成薄煤層專用集控中心。 結(jié)合薄煤層采高低且變化范圍小的特點(diǎn)，研發(fā)了薄煤層智能化控制系統(tǒng)，對(duì)工作面所有系統(tǒng)集成、融合和三維展示，實(shí)現(xiàn)了工作面內(nèi)無(wú)人操作的常態(tài)化開采。

4 1.1 m 堅(jiān)硬薄煤層智能化開采應(yīng)用

4.1 應(yīng)用情況

研究的成套技術(shù)與裝備安裝應(yīng)用于涼水井煤礦431301 綜采工作面，該工作面開切眼長(zhǎng)度180 m，設(shè)計(jì)推采長(zhǎng)度1 900 m。 生產(chǎn)期間，工作面設(shè)備總體運(yùn)行平穩(wěn)，配套合理，平均日產(chǎn)量2 513 t，單日最高產(chǎn)量2 890 t，單月最高產(chǎn)量72 364 t。 同時(shí)，將工作面實(shí)際作業(yè)人員由初期的12 人減少至7 人，每年可節(jié)約人工成本約96 萬(wàn)元。 達(dá)到了年產(chǎn)煤炭0.813 Mt的能力。 目前，431302 綜采工作面第二套薄煤層綜采智能化成套設(shè)備正在安裝，1.1 m 薄煤層開采后每年可增加產(chǎn)值2.439 億元。 此外，該套技術(shù)與裝備正在張家峁煤礦43101 工作面安裝，該工作面開切眼長(zhǎng)度240 m，設(shè)計(jì)推進(jìn)長(zhǎng)度1 000 m，年生產(chǎn)能力1 Mt。 研究成果在伊泰集團(tuán)和鐵法集團(tuán)也進(jìn)行了推廣應(yīng)用。

4.2 成套裝備

該成套技術(shù)最終應(yīng)用了ZY9000／09／16D 型二柱掩護(hù)式液壓支架，支護(hù)強(qiáng)度0.72 ～0.82 MPa，中心距為1.75 m。 采煤機(jī)為MG450／1050－WD 型，采高1.1～1.6 m，總裝機(jī)功率1 050 kW，最大牽引速度14.5 m／min，滾筒直徑1 050 mm。 刮板輸送機(jī)SGZ800／3×400 型，裝機(jī)功率3×400 kW，鏈條規(guī)格?34／86×126，銷排節(jié)距126 mm，運(yùn)輸能力為1 200 t／h。

5 存在問(wèn)題

陜北侏羅紀(jì)地區(qū)薄煤層開采條件復(fù)雜多變，半懸機(jī)身＋全懸截割系統(tǒng)大功率薄煤層采煤機(jī)受電機(jī)體積限制，需在大功率小體積截割電機(jī)上進(jìn)一步突破，提升采高適應(yīng)范圍。 需繼續(xù)研究薄煤層刮板輸送機(jī)相關(guān)部件的輕量化以及系統(tǒng)進(jìn)一步減阻。 1.1 m 薄煤層智能化設(shè)備安裝、布置、維修難度大，智能化控制系統(tǒng)元部件精小化和可靠性需進(jìn)一步提升。工作面長(zhǎng)度300 m 和1.3 Mt／a 產(chǎn)能是根據(jù)工業(yè)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)和前期研發(fā)數(shù)據(jù)的分析核驗(yàn)得出，后續(xù)根據(jù)礦井實(shí)際生產(chǎn)情況將工作面長(zhǎng)度延長(zhǎng)至300 m，實(shí)際驗(yàn)證在長(zhǎng)300 m 工作面產(chǎn)量1.3 Mt／a 的能力。

6 結(jié) 論

1）陜北侏羅紀(jì)煤田淺埋深1.1～1.3 m 堅(jiān)硬薄煤層智能化工作面的成功投產(chǎn)，避免了國(guó)家薄煤層煤炭資源的浪費(fèi)，社會(huì)意義重大。

2）通過(guò)對(duì)薄煤層工作面空間布置應(yīng)用等問(wèn)題的解決，推動(dòng)薄煤層工作面的智能化建設(shè)，將工人從狹小、惡劣、爬行的工作環(huán)境中解放出來(lái)，保障了人員的安全，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了薄煤層資源的有價(jià)值開采。

3）研究成果解決了陜北地區(qū)薄煤層回采難度大、開采價(jià)值低等問(wèn)題，為陜北地區(qū)薄煤層開采的工藝方法和工作面設(shè)備選型配套提供了借鑒，對(duì)整個(gè)陜蒙等地區(qū)的薄煤層開采具有示范和引領(lǐng)作用。

4）研究成果為我國(guó)1.1 ～1.3 m（特別是1.1 m）堅(jiān)硬薄煤層開采成功研制了安全、高效智能化綜采技術(shù)和裝備，也為薄煤層煤炭資源采出提供了成功工藝和管理經(jīng)驗(yàn)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。