薄煤层爬底板采煤机综采实践与应用

2014-09-15郭海军

采矿与岩层控制工程学报 2014年4期

关键词：刮板选型采煤机

郭海军

(四川达竹公司白腊坪煤矿，四川达县 635671)

薄煤层爬底板采煤机综采实践与应用

郭海军

(四川达竹公司白腊坪煤矿，四川达县 635671)

针对白腊坪煤矿24采区煤层薄、地质条件复杂，采用传统爆破落煤工艺开采及安全管理难度大、效率低的问题，通过与煤矿机械设备生产厂家合作、沟通，根据自身条件及需求，进行设备定制配套，并克服众多技术难题，实现薄煤层综合机械化开采。在242(7)采面煤厚0.76～1.03m，面长110m，倾角9～12°，月产达到15kt以上，是炮采的3倍，用人是炮采的30%，取得了较好的安全效果及经济效益。

薄煤层；爬底板；综合机械化；设备选型；回采方法

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我国煤炭资源丰富，其中薄煤层约占20%，而在四川省薄煤层占有比例更是超过60%。长期以来，薄煤层开采困难、效率低、开采成本高，一直是困扰煤炭企业的技术难题。如果遇到复杂地质条件，更是增加了回采及安全管理难度。

白腊坪煤矿是一对老生产矿井，矿井煤炭资源储量较小，均为极薄煤层及薄煤层。长期以来，受煤厚及地质条件限制，均采用传统爆破落煤工艺，职工收浮及支、回柱劳动强度大，安全管理难度大，回采效率低，每天仅能组织一循环，月单产水平在5kt以内，回采成本高、工资低，职工队伍不稳定。因此，探索新工艺，提高煤炭产量，降低回采成本，减少职工劳动强度，对稳定职工队伍及矿井的长远发展都具有极其重要的意义。

近年来，白腊坪矿提出了走机械化道路，提高矿井竞争力的策略，通过探索、论证、实践，终于摸索出一套适合自己的机械化开采工艺，并在达竹公司多对生产矿井进行了推广应用。本文主要介绍达竹公司白腊坪煤矿在探索薄煤层开采工艺过程中的实践情况。

1 工作面概况

1.1 工作面基本情况

白腊坪煤矿242(7)工作面位于24采区南翼第一区段，上为234(7)工作面采空区，下为244(7)工作面未开采，西为24采区运煤上山,东至本工作面开切眼为界。工作面走向长度630m，倾斜长110m，倾角9～12°,平均10°。

1.2 工作面顶底板情况

顶底板情况：伪顶为深灰色泥岩夹煤线，厚0～0.56m，易冒落；直接顶为砂质泥岩,厚0～1.90m，f=4～5；基本顶为细砂岩，平均厚度2.20m，f=5～6。伪底为深灰色泥岩,厚0.16～0.28m，平均0.23m，f=3～4，下部有0.04～0.06m的稳定煤线。直接底是深灰色砂质泥岩，平均1.35m，f=4～5。

2 工作面设备选型及主要参数

24采区煤层薄、顶板软，地质条件复杂，中、小型断层较多，设备选型时必须综合考虑诸多因素，合理组合，才能获得最大的生产效率。

2.1 液压支架选型及主要参数

液压支架选型原则：在能够适应本工作面采高的情况下，具有足够的支护强度，同时有较大的伸缩比，保证工作面过断层开采期间，采高变化较大时，支架能够有效控制顶板。

综合考虑，本工作面选用ZQY2600/07/18掩护式液压支架。该支架支撑高度 700～1800mm，支撑宽度1430～1500mm，支架中心距1500mm,额定工作阻力2600kN，最大推移步距600mm。

2.2 采煤机选型及主要参数

采煤机选型原则：采高与液压支架及工作面相匹配；对断层、煤层薄化带等特殊地质条件适应性较强，保证在遇复杂地质条件时，采高变化及割矸需要；便于检修、维护。

综合考虑，且为解决工作面采高较低,“三机”配套时采煤机机身高度偏高的问题。本工作面选用MG200/245-TPD型单滚筒爬底板交流电牵引采煤机。该采煤机机身高度490mm, 采高范围690～950mm，最大挖底量60mm，截深600mm，牵引模式为有链电牵引，牵引力220kN，牵引速度0～5.2m/min,装机功率(100×2+30+12)kW。

2.3 刮板输送机选型及主要参数

刮板输送机选型原则：在考虑刮板输送机的运输能力与采煤机匹配的同时，必须兼顾对工作面采长的适应及“三机”机械配套性。

综合考虑，本工作面选用SGB520/2×55边双链刮板输送机，该刮板输送机为达竹公司联合厂家自主研制，目的是为了适应爬底板采煤机综采需求。其设计长度200m，电机功率2×55kW,运输能力100t/h，链速0.9m/s，中部槽尺寸(长×宽×高)1500mm×520mm×180mm。采用520mm宽中部槽，在保证运输能力的同时，通过缩小输送机中部槽宽度来弥补液压支架控顶区内爬底板采煤机机身宽度超宽问题，保证控顶距不超过规定，从而完美实现了爬底板采煤机综采“三机”配套问题。

工作面“三机”配套图如图1所示。

图1 工作面“三机”配套

3 采煤方法

3.1 落煤及运煤

工作面采用MG200/245-TPD型单滚筒爬底板交流电牵引采煤机落煤，双向割煤，往返进2刀。煤炭通过采煤机上(下)挡煤板及机载小溜子转载至工作面刮板输送机，通过工作面刮板输送机转运至机巷胶带。

3.2 采煤机进刀

本工作面采煤机进刀方式采用端头推移进刀。因爬底板采煤机采用有链牵引模式，割煤前必须在工作面上下端头各使用2根适长单体液压支柱，通过专用踩链器，将采煤机牵引链张紧并踩牢。

3.2.1 工作面下出口进刀

因本工作面采煤机为下滚筒，当采煤机下行割煤时，可将下出口牵引链踩到机巷下帮顶板上，当采煤机割至工作面下出口时，可直接割通煤壁，直至滚筒部分全部悬空(约为机身长度1/4),然后直接推移采煤机进刀，省去下出口作缺口工序。

3.2.2 工作面上出口进刀

可加工数个不同高度的专用铁架子，以适应风巷煤层底板变化。当采煤机上行割煤时，可根据煤层底板与巷道底板情况，搭好专用架子，当采煤机割煤至采面上出口时，因有架子支撑，可继续上割约机身1/3～1/2长度，然后推移进刀。通过使用专用架子，缩短了上超前缺口长度，大大减少了职工作缺口劳动强度。

3.3 移架、推溜方式

因工作面伪顶较软易冒落，割煤后采用跟机擦顶拉架的方式对顶板进行及时支护，移架滞后采煤机滚筒3～5m进行。尽量保持顶板完整性，从而有效控制顶板。

推溜滞后采煤机8～12m进行，推移输送机机头、机尾时，必须停机进行，待推移到位后，方可继续割煤。

4 工作面回采过程中常见问题及处理方法

4.1 采煤机过煤层薄化带开采方法

工作面在回采过程中，若遇煤层变薄，采面发生起伏，可根据顶底板及岩性情况，采取割顶或割底的方式保证采高，以使采煤机及支架能顺利通过。若顶、底板岩石硬度较大，可先采用人工打眼、放小炮，将岩石破碎后，通过采煤机转运至工作面刮板输送机运出。爆破前，须使用废旧胶带或高分子挡煤板等，将爆破点上、下10m范围内的设备、管路等进行遮挡保护。

4.2 工作面遇断层开采方法

通过实践证明，该套设备能够适应1.0m以下断层。当回采期间遇落差1.0m左右断层时，为了使支架能顺利通过，在距离断层面10m时，必须提前每刀煤进行挖底(破顶)，使支架能够平缓地从断层上(下)盘过渡到断层下(上)盘。

过断层期间，当断层面附近顶板较破碎时，采煤机每割1～2架支架时，必须停机，待拉架到位后，方可继续割煤。移架必须采取带压擦顶移架，做到少降快移，支架移到位后，及时升紧支架，使支架接实顶板。若顶板垮落，支架探梁上方出现空洞，在处理好安全后，可使用木材充填背接，使支架接顶。