薄煤层开采技术总结

贾理棋　宋明明　杨伟峰

摘 要：在煤炭产业的发展下，易采的厚、中厚煤层资源逐渐减少，实现薄煤层高效开采成为一个必然趋势。本文根据笔者的实践对薄煤层开采技术的应用进行总结。

关键词：薄煤层；开采技术；实践；总结

中图分类号：TD823.251 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）04-0143-03

煤炭是我国的主要能源之一，我国煤炭储量具有多样性，薄煤层储量丰富，可采储量约为61.5亿吨，约占全国煤炭总储量的19.8%，而产量只占总产量的10.3%。随着近年来中国煤炭产业高速发展，易采的厚、中厚煤层资源日益殆尽，因此如何实现薄煤层的高效高质开采成为提升矿井资源利用率、延长矿井生产服务年限的必要保障。

1 矿井概况

山西柳林寨崖底煤业有限公司隶属于首钢福山资源集团（中国区管理中心），核定生产能力175万吨/年，现主采9#煤，配采3#、8#煤。9#煤层上覆有3#、4#、8-1、8-2煤层，煤层厚度均在1.2m以下，其中3#、4#煤为优质主焦煤，经济价值高，储量可观。为了避免资源浪费，保证矿井整体接替，满足产能和配采要求，必须加快9#上覆煤层的剥离进度，尽快解放9#煤。

2 薄煤层工作面生产、技术条件

本次薄煤层开采技术实践在3#煤层进行。根据地质报告及实际揭露，3#煤层走向为南北—西，倾角3°-5°，平均为4°，无陷落柱和大的褶曲变化，局部有2m以下的小断层与煤层变薄带。煤层厚度1.0-1.4m，平均厚度1.2m。煤层硬度约f=0.5-1.5。工作面老顶为5.4m细砂岩，直接顶为2.4m泥岩、砂质泥岩，底板为3.03m泥岩。

3 薄煤层开采技术的实践

根据实践过程的先后顺序，分为四个阶段，即：高档普采、综采尝试、综采优化、综采成熟应用阶段。各阶段工作面概况如表1所示，工作面设备配备情况如表2所示。

3.2 实践过程及存在问题

第一阶段：高档普采阶段（2012年7月之前）。

（1）代表工作面：3107。

（2）存在問题：

①工作面支护采用单体液压支柱+π梁，阻力有限；单体柱+π梁支护间隙大，易发生落岩、落矸砸人事故；人工回柱放顶，安全系数小；②工作面空间狭小，采煤机控制为按钮控制，工人需要长时间在工作面内进行采煤、移溜、支护、回柱等工作，工人劳动强度高，工作面推进速度慢，生产效率低；③支护材料折损严重，经济效益差；④装煤效果差。

第二阶段：综采尝试阶段（2012年8月-2013年10月）。

（1）代表工作面：120301（前）。

（2）存在问题：

①采煤机机身高度860mm（局部900mm），体量大，导致工作面通风断面小，前后滚筒间通风不良，易积聚瓦斯，严重制约工作面安全生产；②由于工作面空间小，员工必须跟机作业，劳动强度大；③限于支架最小高度和采煤机机身高度，生产过程中采高实际达到1.3-1.6m，割底0.2-0.3m，导致煤质差，洗选难度大、效率低、费用高；④工作面底板为泥岩，遇水膨胀、泥化，支架底座前端钻底严重，且该套支架无抬底装置，致使支架前煤矸大量堆积，移架与推溜极为困难，严重制约循环时间、进度；同时造成装煤效果差。⑤采煤机电缆为传统的圆柱形电缆，弯曲后线圈直径可达到1m，但空间有限，电缆很容易挂到支架、采煤机上而损坏。

第三阶段：综采优化阶段（2013年11月-2016年11月）。

（1）代表工作面：120301（后）、120302工作面。

（2）存在问题：

1）采煤机：①采煤机机身轻、部分结构件适应性差，整机振动严重，柔性轴、传动轴易断；②采煤机调高部分、端头站配套连接的电缆和管路没有有效防护设施，采煤过程中容易被压损；③采煤机部分外接电气设备防水能力不足。

2）支架。①安装设计时没有使用端头架。在日常的生产过程中两端头采用单体柱和π型梁进行支护。由于空顶面积达30m2且受地形和设备的影响（机头有自移底座和转载机机尾、机尾有自移底座）给支护带来了很大的难度，安全得不到保障。②支架反冲洗阀芯易损坏；③支架架间喷雾易堵；④工作面低，人员在工作面时，背部经常蹭到喷到支架上的淋水，影响工人身体健康；⑤支架液管在支架后面，容易夹断，且更换难度大。

3）刮板机。①刮板机机头、机尾抬高与推移装置经常发生故障；②刮板槽与支架顶溜千斤连接销被刮板槽上沿卡住，维修、拆卸刮板槽困难。

4）其他。①未配备破碎机，工作面出现的大块岩石必须停机后人工破碎，影响生产效率；②工人对电液控制系统应用不熟练。

第四阶段：综采成熟应用阶段（2017年2月—今）。

（1）代表工作面：120303工作面。

（2）存在问题：

①受地质变化带影响，工作面可采长度小，仅为346m，巷道利用率低；②支架阀芯等易损件配备不足，人员组织不科学，搬家时间过长；③折叠式侧护板的ZY6400/13/25端头架操作不方便，侧护板易损坏。

3.3 实践成果统计

实践过程对日进尺、月进尺、月产量、工效等指标的平均值（表3所示）和最高值（表4所示）进行了统计，并绘制了月进尺变化图（图1所示）和月产量曲线变化图（图2所示）。

4 结语

通过此次实践，我公司薄煤层开采月均产量达到7.72万吨，工效34.29吨/工的高效水平，总结经验如下：

（1）设备选型科学化、合理化。通过实践，现选用的该套设备更适应薄煤层开采的需要。优点如下：

①采煤机机身低，通风断面影响小，工作面风量得到了保证，采煤机滚筒前后瓦斯的问题得到了解决；②采煤机具有红外线发射功能，支架准确接收，跟进自移，基本实现了自动化；③支架适应性好，故障率低；④采煤机装煤效果较好，克服了薄煤层综采工作面存在的装煤效率低的难题；⑤采煤机采用遥控控制，在截割过程中，操作灵活，通过能力较强；⑥采煤机卧底量适宜；⑦集成控制系统可以通过监测电机的电流、温度等参数，自动调整割煤速度。⑧运输机、转载机采用变频器启动方式，平稳，运行效果较好，故障率降低。

（2）勇于探索，在实践中部发现问题，并解决问题。从开展薄煤层开采实践以来，累计遇到各类技术问题359个，其中主要问题32个。通过我公司及设备厂家相关技术人员的不断研究探索，攻坚克难，最终突破瓶颈，实现薄煤层高效高质开采。

（3）工作面设备采用全生命周期的包机责任制，并定期做好设备健康状况评估工作。

（4）加强地质情况探测、分析、预报工作。

（5）优化劳动组织，加大培训力度提高工人操作水平。

参考文献

[1]郭玉辉，王赟.浅谈薄煤层开采技术现状与发展趋势[J].煤矿开采，2012，17（01）：1-2.

[2]郎国军，苑雪涛，严海纲.薄煤层开采技术的新趋势[J].煤矿机械，2011（6）：1-2.