薄煤层开采技术探讨

黄钢辉

（平顶山天安煤业股份有限公司五矿，河南 平顶山 467000）

一、薄煤层概述

薄煤层主要根据煤层的实际厚度来进行区分，煤层厚度在0.8～1.3m范围内时，就属于可以开采的薄煤层。薄煤层相对于其他的煤层来讲在开采时具有较好的优势，首先安全性较高，煤层厚度较薄而且采高较低、煤壁也不会容易片帮，这样的情况下在综采工作面进行开采时，人行通道以及设备通道对开采作业人员的安全危害较小。另外，单次进行开采的采全率高，开采空区的顶板在进行处理时也比较容易。使用上行开采技术在工作面进行开采时，顶板围岩的应力平衡被破坏，从而使围岩应力重新分布，而且随着采空区范围的逐渐增大，垂直应力变化在充分采动过程中的分布曲线图见图1。

二、薄煤层开采技术

（一）薄煤层液压支护的创新与设计

薄煤层生产关键就是开采的设备必须适应薄煤层，其中液压型支架是其核心所在，它能够彻底改变薄煤层生产现状。在 0.8 m以上煤层厚度生产中使用四连杆液压形式的支架，但是在 0.5 m以下煤层不利于使用。新研制的 ZY2800型薄煤层液压型支架，涵盖了四连杆液压形式的支架的性能与特点优势，它主要包括底座、顶梁、支撑液压缸等，铰接在顶梁的液压缸能够调节顶梁位置，支架运动主要依靠支撑缸与连接部液压缸，两个液压缸能够达到对支架姿态的控制。利用支架架型优势，提高了立柱伸缩比例，并且提高了支撑承载能力与支护的强度，其机构可靠、稳定，满足了薄煤层的顶板施工条件，从而解决了薄煤层的支护问题。

（二）液压型支架的顶梁设计结构要求

1.使用整体叠加交叉结构，这样顶梁的厚度减小，为行人与采煤机提供方便，加大了顶梁支护高度，在保证支护强度同时，减小了前部厚度达 32 mm，加大了设备之间的间隙，保证了矿压对支架的要求。

2.缩小底座支架宽度，降低前端底座的比压，从而达到支架能够顺利移动。所设计的支架吸取了以前四连杆液压式支架的优点，尤其考虑了薄煤层厚度不稳定的特点，设计的支架具有高度可大幅度调整的优势，另外所设计的支架承载载荷较大、强度很大、稳定可靠，适应薄煤层生产作业。

（三）增加液压型支架行人的空间

支架横向大于 700 mm，在高位的时候，梁端的距离很大，能够满足行人的通行，不管采煤机在采煤后与刮板机并移，或刮板机推移支架不移、或刮板机与支架均不移，都能达到采煤机的机头、机尾通过的要求。从而为煤层厚度不均的薄煤层实现安全可靠的机械化生产提供条件，利用铰接件与顶梁液压缸进行调整，增强了支架的强度与稳定性，支架的底座安置液压管节省了使用空间，并防止了支架过低挤压胶管的现象。

（四）增加通风配套的断面

加宽了液压型支架行人的通道也就是增加了通风的断面，减小了工作面的风阻，使工作面内的瓦斯聚集量得到稀释，从而为提高煤矿的安全、效益提供保障。在薄煤层的设备上，必须考虑到设备的尺寸以及应对瓦斯通风的要求，在开采工作面断面处于最小时，风速也要满足不小于 4 m/s的要求，通风量也要达到 450 m3/s，并且在无人自动工作的工作面运行时，能够增加通风风速，可以满足循环割煤的需要。

三、薄煤层开采关键的技术

（一）自动化电控系统

由于薄煤层有限空间限制，电气控制系统以及管路重叠组装于支架里，考虑薄煤层开采的效益、成本、可靠性需要，在自动化电控系统中，不采用过于复杂的成套设备。针对薄煤层开采的实际情况，重点研发工作面工作过程的无人操作，如果不能实现薄煤层工作面开采的自动化，薄煤层开采将没有意义。所以，要简化薄煤层开采设备的操作与工艺，提高控制开采系统可靠性与可行性。薄煤层开采人员行动空间，由于受到设备、煤层环境影响，其活动空间狭小，对操作员工安全造成危险，所以，必须把开采工艺与控制电液系统进行结合，改进薄煤层应用电控出现的问题，从而提高控制电液系统应用于复杂煤层的水平。

（二）薄煤层开采的工艺

薄煤层开采过程里滚筒的截深较大，采高的高度相对固定，适用于滞后型支护，在采煤的过程里先要推刮板机然后再移支架，随着采煤机自动进行推移支架与刮板机，在顶板相对条件很好时，可选择先割煤然后按照顺序进行移架。因为薄煤层上下空间有限，设备维修时，必须由电液控制使传输机成组向外推移，增大维修作业的空间。当设备维修后再将刮板机拉回到准备割煤的位置，因为工序相对特殊，在以前控制的电液程序中是没有接触到的问题，这主要是由于，为了防止在拉架时，使相邻的输送机跟着后移，在推动千斤安装有单向锁装置，但是成组拉回刮板机时，要借液压机构控制打开刮板机弯曲段两侧液控的单向阀体，从而使刮板机的弯曲段千斤解锁，不然会使设备之间出现运动干涉。增加控制电液主阀的功能接口，使成组拉回刮板机时能够同时打开与之相邻单向阀进油接口，同时也能够实现程序电液控制，将控制简单化。

结束语

综上所述，当前薄煤层开采设备能够完成了地面调试和试制生产工作，薄煤层开采设备研制的成功，解决了薄煤层开采机械化生产的问题。整个开采设备的投入较少，其配套的支、运、采设备的质量轻，可靠灵活，能满足薄煤层开采使用要求，投入运行后很好解决薄煤层开采所遇到的问题，并改变了薄煤层生产方法相对落后的情况，其特点为设备技术可靠、工艺先进，开采的机械化空间得到高校安全保证，实现了薄煤层开采工作面循环截割作业。