薄煤層綜採開採經驗介紹

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 ***礦業集團

爲了解決主採煤層瓦斯治理問題，最大限度的提高資源回收率，實現煤炭生產的安全高效、持續穩定發展，2007年1月，集團公司採取 “產、學、研”相結合的方式，啓動薄煤層安全高效機械化開採課題攻關。歷經3年時間，完成了薄煤層裝備的設計、製造及試生產。分別在謝一礦、新莊孜礦、潘二礦等工作面的試驗，最高日產3847噸，最高月產8.5萬噸，年產量約80萬噸。

一、薄煤層工作面地質條件

謝一礦10槽、15槽、新莊孜礦14槽、潘二礦5槽等保護層工作面平均煤厚0.8-1.1m；傾角最小7°，最大24°；工作面內發育中、小型斷層構造較多；頂、底板一般爲砂質泥岩或泥岩，變薄區內底板爲中細砂岩，具體工作面如下：

 (一) 謝一礦5121B10、5121C15工作面

5121B10工作面設計可走向採長1060米，面長180米，平均煤厚1.0m，採高1.4米，平均煤層傾角22°。面內中小斷層較多，大部分直接頂爲砂質泥岩；在-780mⅣ線石門以南B10煤層發育一走向長約80米的薄煤區，最薄處只有0.05m，頂底板巖性爲中細砂岩，硬度較高，對綜採影響較大。

5121C15工作面可採走向長1680m，傾斜長150～240m，平均195m，煤層傾角21°。本工作面內C15煤層賦存不穩定，煤層厚度0.1m～1.1m之間，平均煤厚0.8m，實際採高1.4米。局部塊段受斷層牽引影響及沉積過程的沖刷，煤層變薄，切眼以南140m內及Ⅳ-Ⅴ線附近C15煤層厚度0.1～0.7m，且變薄區附近底板爲中粒砂岩,較硬(普氏硬度5～6)。該煤層直接頂爲1.0-2.5m粉砂質泥岩，老頂爲2.0-3.0m粉～細砂岩，直接底爲1.5-3.0m泥岩。

(二) 潘二礦12125工作面

該面設計走向長515米，面長155米，現平均採高1.4米，平均煤厚1.1米，局部0.4米，傾角7°左右。該工作面煤層極不穩定，多處煤層變薄或缺失。另外，F203斷層落差爲4～6米，該斷層及其次生斷層對正常回採影響很大。

(三) 新莊孜礦62114工作面

該面設計可採走向長850米，面長135米。煤厚在0.6～1.0m，平均0.9m，賦存不穩定，中間有約0.5米夾矸貫穿整個工作面，夾矸上、下煤層厚度均在0.2～0.6米，平均傾角24°。

二、薄煤層工作面“三機”配套

(一)　“三機”配套

見下表2-1      “三機”設備配套表                    表2-1

（二）設備參數             

見下表2-2、2-3              採煤機技術參數表              表2-2

                        液壓支架與刮板輸送機參數表                    表2-3

三、井下工業性試驗情況

該套設備於2008年4月18日到2009年12月3日在謝一礦5121B10工作面進行工業性試驗。

其中，自2009年1月1日到2009年12月3日，工作面共退尺225m，開採保護層面積38250m2，單月最高產量及最高月進爲2008年7月份，出產85459噸，月進145米；單日最高產量和最高日進爲2008年7月18日，出產3725噸，日進8刀。2009年以來，工作面最高日進3刀，最低1刀，基本維持在這個水平。

通過一年多的井下工業性試驗，綜採設備通過了斷層、煤層變薄、煤層夾矸等各種複雜地質條件的考驗。實踐表明，解放層開採的地質條件複雜多變，特別是斷層與煤層變薄使得采煤機長期處於切割矸石的狀態（工作面破頂、臥底量見表3－1），自2008年9月中旬工作面開始進入薄煤區，整個薄煤區走向長達500m，工作面基本無煤，帶來以下難題：

由於工作面基本全巖，矸石硬，煤機割不動。主要採用堅硬段打眼放炮和深孔預裂爆破的手段進行強採。

工作面放炮，矸石亂飛，對設備元器件損傷嚴重。

矸石多，煤質差。平均灰分達80%。

儘管如此，各綜採設備還是通過了考驗，設備性能優良（各綜機設備故障影響時間以及所佔故障比例見表3-2，可以預計，如果在地質條件較好的薄煤層正常工作面條件下，該套設備完全能夠滿足年產100萬t的要求。

                      5121B10工作面部分時段破頂底量                表3-1

                    故障影響時間統計表                            表3-2

四、薄煤層綜採裝備使用效果

 (一) 謝一礦5121B10工作面

該工作面自2008年4月18日正式開始回採，採高1.6m，截止2009年7月24日，共退尺790m，剩餘可採長度270m，採煤443800噸，開採保護層面積134300m2，單月最高產量爲2008年7月份85459噸，單日最高產量7月18日3725噸（9刀），平均月產量5.6萬噸。

(二) 潘二礦12125工作面

該面08年6月投產，截止到09年6月底，工作面已退尺500米，生產原煤約32.6萬噸，開採保護層面積約7.75萬平方米。最高月產量4.8萬噸，平均月產量2.7萬噸。

(三) 新莊孜礦62114工作面

該面09年3月投產，截止到09年6月底，工作面已退尺225米，生產原煤約12.9萬噸，開採保護層面積約3.6萬平方米。最高月產量4.8萬噸，平均月產量3.2萬噸。

(四) 謝一礦5121C15工作面

該工作面自2008年11月1日正式開始回採，採高1.6m，截止2009年7月24日，共退尺480m，剩餘可採長度1200m，共採煤426500噸，開採保護層面積115200m2，單月最高產量爲2009年1月份60168噸，最高日產2009年7月1日3847噸，平均月產量4.7萬噸。

四、薄煤層綜採經驗總結

（一）設備方面

1、提高採煤機截割能力：根據***礦區生產經驗，開採薄煤層經常遇到截割夾矸和破頂、底板等情況，甚至截割全巖，此時採煤機的截割效率降低、截割部故障率升高。要採取針對性措施在增加截割功率的同時，增強採煤機的破巖能力，提高截割效率。

2、採用變頻調速系統機外載佈置方式，減小機身厚度；適當提升採煤機機身高度，增加過煤空間。爲保證生產能力和過矸能力，要求過煤高度不能小於400mm。

3、增加液壓支架推移油缸和調底座油缸的液壓鎖，對操作閥和立柱的鍍層部位加保護措施，減少工作面放炮崩壞；側護板再加長。

4、刮板輸送機過渡槽中板要加厚或進行耐磨處理。

5、由於國內外機械工業基礎的差距，國產採煤機的可靠性與國外同類產品相比還有差距，可以考慮在國產採煤機上有選擇的配套進口部件（如截割搖臂），克服國產採煤機存在的不足，降低購置和使用成本，提高整機的可靠性。

（二） 現場管理方面

1、加強液壓系統的管理，推廣使用水處理裝置，嚴格按規定控制乳化液濃度，減少液壓系統故障。

2、鑑於薄煤層工作面特點，放炮工藝不可避免，放炮措施應有保護液壓系統元件的針對性措施及嚴格的問責制度。

3、鑑於薄煤層工作面實際採高1.4m，採煤機必須截割一定的矸石。所以應重視採煤機滾筒截齒的管理，要有動態檢查、更換和監督制度，避免因截齒缺損產生震動，誘導採煤機重大事故的發生。

五、存在的問題及進一步改進內容

（一）存在的問題

1、總體配套應用情況表明，爲追求大功率、矮機身的採煤機和刮板輸送機配套而犧牲的過煤空間是制約該項目產能進一步發揮的主要瓶頸。

 因***礦區的薄煤層賦存穩定情況較差，工作面開採過程中矸石量較大，這給薄煤層採煤機和運輸機有限的過煤空間提出了較大挑戰。工作面出現過刮板磨損嚴重，鏈條、刮板不同程度的故障也與此有關。另外，過低的過煤空間限制了工作面整體運輸能力。

2、國產設備，尤其是採煤機和刮板輸送機在惡劣工況下的可靠性需要進一步提高。如國產採煤機常見的搖臂行星頭漏油問題等。

（二）下一步改進內容

1、鑑於薄煤層工作面在實際工作中最低採高很難低於1.4m，建議採煤機的機面高度和過煤高度應適當加大。

2、可增大采煤機滾筒直徑，由1.15m改爲1.3m，以增加採煤機臥底量，提高滾筒的裝煤效果。

3、鑑於薄煤層工作面矸石含量大的特點，對刮板機中板進行有針對性的耐磨處理研究。

薄煤層安全高效開採技術的成功，特別是對於將薄煤層作爲解放層的礦井，薄煤層高效開採爲以後生產接續、保證礦井生產能力的均衡以及煤炭資源回收率的提高提供了可靠的技術保證。工作面單產水平、開採工效、全員效率都得到了顯著提高，對礦井可持續發展具有十分重要的現實意義。

***礦業集團薄煤層安全高效開採提高了我國對薄煤層整體裝備水平和工作面單產能力，使我國在薄煤層地質條件相對複雜條件下的高產高效整體技術水平有了大幅度提高。其研發的綜採液壓支架、採煤機、運輸機也極大地推動了我國煤機行業的科技進步，拉近了我國在這一領域內與發達國家的差距。