综采、综掘工艺在薄煤层的推广应用

XX煤矿薄煤层推广综采、综掘工艺的分析论证

2009年11月江苏煤炭地质勘探四队提交了《XX煤矿建井地质报告》。根据该报告及矿井生产中探煤掘进的施工情况，XX煤矿计划开采太原组的9-2煤层。9-2煤属全区稳定可采煤层，层位稳定，平均厚度为0.98米，上距九灰1.43～7.49米，下距十层灰岩8.68～16米，平均12.32米，一般含夹矸一层，测井曲线极易辨认对比。为实现减人、减线、减面，少投入、多产出的目的，现对薄煤层综采、综掘工艺进行分析如下：

一、薄煤层综采工艺的开采方案分析 一）采煤工艺的选择

根据国内薄煤层的开采经验，薄煤层长壁式开采按照工作面装备和回采工艺的不同，分为炮采、高档普采、刨煤机综采和薄煤层采煤机综采等采煤工艺，各采煤工艺特征及适用条件见表-1。

表-1 薄煤层采煤工艺特征及适用条件 项目 炮采 高档普采 刨煤机综采 薄煤层采煤机综采 工作面装备煤电钻打眼放炮落煤、人工工装煤、刮板输送机或溜艺槽运煤，用单体液压支特柱支柱进行支护，实现征 采煤工艺过程部分机械化。 优对地质条件适应缺性较强，设备简单，投点资少；但工艺落后，机及械化程度低，安全性适差，产量和效率较低，用工人的劳动强度高。适条用于地质条件较复杂件 的中小型矿井。 工作面装备薄煤层采煤机落煤，采用工作面装备薄煤工作面装备刨刮板输送机运煤，液层采煤机落煤，采用可煤机落煤，采用刮压支架支护。实现落弯曲刮板输送机运煤，板输送机运煤，液煤、运煤、支护、顶单体液压支柱支护。 压支架支护。 板管理及顺槽运输全过程机械化。 工作面装备采煤刨煤机组实现工作面装备采煤机组，机械落煤，实现了落煤、装煤、运机、液压支架，机械了采、装、运的机械化，煤、支护的机械化，落煤，实现了采、装、生产集中，生产能力较可随时刨煤，随时运的机械化，生产集大，采用单体支柱支推进，实现了连续中，生产能力较大，护，由于工作面生产活采煤，工作面可实但由于工作面生产活动空间有限，工人劳动现无人值守，设备动空间有限，工人劳强度大。 投资高。 动强度大。 以上四种回采工艺中刨煤机综采最为先进，但对煤层开采条件（硬度、围岩状况、赋存条件）要求较高，四川新胜煤矿、云南后所煤矿、四川松藻打通一矿及开滦范各庄煤矿先后使用该工艺，由于当时对刨煤机的性能

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和本矿井煤层的可刨性了解不清，效果均不理想，存在刨头飘刀或啃底，刨头座开裂，输送机电动机故障等问题，个别矿井如铁法煤业煤集团小青煤矿因采用引进国外设备，使用较成功，但设备投资高。

炮采工艺对地质条件适应性较强，设备简单，投资少；但工艺落后，机械化程度低，工作面支护工作量大，产量和效率较低，较适应与中小型矿井。高档普采虽然落煤、运煤工艺采用了机械化，但顶板支护采用单体支柱，存在着工作面支护工作量大，个人劳动强度高等缺点。薄煤层采煤机综采是一种较为先进的回采工艺，目前国产薄煤层滚筒采煤机一般可以满足煤层厚度0.8～1.3m，煤质中硬以下的缓倾斜薄煤层。

根据XX矿9-2煤的及其顶底板特征，综合矿井生产技术管理水平及矿井生产能力等因素，9-2煤开采设计采用薄煤层采煤机综采工艺，全部垮落法管理顶板。

二）薄煤层工作面回采方案选择的要素 1、薄煤层开采的难点 1）采煤机械化程度低 ； 2）工作面单产和效率低； 3）掘进率高； 4）开采成本高 ； 5）工人劳动强度大 。 2、薄煤层采煤机选择的要素 1）采煤机整个机面高度要较低

现在的采煤机大部分都采用多电机驱动，横向布置有利于降低机面高度。由于截割功率较大，电机外形尺寸就大，影响了采煤机机面高度的降

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低。

目前有的采煤机采用双电机拖动的方式来降低机面高度的方法。如MG200／456一WD型采煤机，每个截割部的截割功率是200 kW，采用2个1 00 kW电机来拖动，就减少了电机的外形尺寸，使整个机面高度降到853 mm，使该采煤机一般可开采厚度为1．1～1．2 m以上的煤层。

同样，MG250／556一WD型采煤机，每个截割部的截割功率达到250 kW，采用2个1 25 kW电机来拖动，整个机面高度也降到853 mm，也可以开采厚度为1．1～1．2 m以上煤层。

2）滚筒装煤效果要好

由于是薄煤层，滚筒直径不可能大，而且随着煤层越薄，滚筒的直径要求越小，由此往往带来装煤效果不好、装不上煤或装不干净煤的问题。

滚筒直径小、滚筒上螺旋叶片高度小，而割底矸、硬煤、硬矸要求截割头强度要高，不能通过减小轮毂直径的途径来提高叶片高度，由于螺旋叶片高度的降低、螺旋叶片对煤的推移面积减少，造成装煤效果降低。

另外，由于刮板输送机本身的高度和要求保证一定的卧底量，与较低的螺旋叶片高度形成矛盾。只有通过对滚筒直径和结构形式、输送机高度、过煤空间、摇臂结构形式等进行综合考虑和协调，以求达到尽可能满足提高装煤效果和卧底量的要求。

滚筒转速越高、滚筒叶片螺旋角过大时，煤易被沿切线方向抛出，不利于向刮板输送机上装煤； 相反，滚筒转速过慢、滚筒叶片螺旋角过小时，煤被抛向刮板输送机上速度过小，也不利于装煤。

因此要合理地确定滚筒的转速和叶片螺旋角的大小。

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3）采煤机机身长度要短

开采薄煤层对采煤机的要求除了降低机面高度之外，还应尽可能地减小机身的长度，以适应工作面高低起伏的条件。

3、薄煤层综采液压支架选择的要素

1）结构紧凑（一般不少活动的侧护板，多为双柱掩护式）； 2）构件薄（顶梁和底座厚度小，多为分体底座以排矸）；

3）调高范围大，控顶距小，（煤层厚度变化大，一般煤层大于0.8m； 4）重量轻、面短，大流量控制系统、提高移架速度、电液控制。 4、薄煤层刮板输送机选择的要素 1）工作面刮板输送机的高度较低； 2）工作面刮板输送机的宽度较宽。 5、薄煤层高产高效的方法 1）加大工作面长度 2）加大截深加大切割功率 3）加快切割速度 4）自动化程度

6、我国国内薄煤层比较成熟的开采实例 大同矿务局晋华宫煤矿

MG200/450-BWD型采煤机在该矿进行工业性试验。

工作面长度180m，走向长度1050m，煤厚1.45m，倾角3°，f=3，煤层赋存稳定，构造简单

最高日产4018t，平均日产2607.15t，

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最高月产95448t

最高工效40.18t/工，平均工效26.07t/工。 大同马脊梁煤矿

煤层厚1.45～1.74m，f =3，倾角3°，工作面长250m，走向长2500m，循环步距0.8m

4LS-6型采煤机，采高1.35～2.5m LX（3B）1500-830型交叉侧卸式输送机， 运输量1500t/h，电机功率2×375kW LX（3B）1500-830型交叉侧卸式转载机， 运输量1500t/h，电机功率160kW

ZZ 5200/11/18液压支架，带电液控制兼手动邻架控制系统，支架高度1.1～1.8m

SSJ-1200/3X 200M架带式输送机，运输能力1600t/h，运输长度1500mm 4LS-6型采煤机可无线电遥控

采煤机割煤速度可达7-8m/min是国产采煤机2.5倍，小时生产能力是普通薄煤层综采面的3.3倍

初期投资是普通薄煤层综采面的1.6～2.2倍，吨煤成本比普通薄煤层综采面低60%，投入产出比为1:5.6，普通为1:5.4。

最高日产7200t，最高月产15.7万t 平均工效50.87t/工，最高工效66.78t/ 大同同家梁煤矿

煤厚0.9～1.4m，工作面走向长800m，倾斜长128m