厚煤層綜采一次采全高技術應用研究

范新春

（同煤集團雁崖煤業公司綜采二隊，山西 大同 037031）

引言

厚煤層的開采方式較多，每種方法各有優劣。對于不同的厚煤層，表現出的開采性能也不一樣。因此，在厚煤層開采的實際工作中，應該根據厚煤層的特點，選擇合理的技術方案進行開采作業。對于不同厚度的煤層，選擇不同的開采技術，將發揮著不同的作用。

1 幾種厚煤層開采技術對比

厚煤層開采技術主要有分層開采、放頂煤法和一次采全高這三種開采技術。

分層開采就是將厚煤層分為幾層，分別進行開采。就分層開采的具體采煤過程而言，會對企業經濟效益造成幾個方面的影響：分層開采的巷道開掘及維護所消耗的費用會出現翻倍；在開采面積固定時，分層開采搬家次數要多出一次，相關費用會翻倍；根據國家規定，在分層開采6m左右的煤層時，需要在上下兩個煤層間設置0.7m左右的煤頂，導致煤炭資源存在損失；分層開采會導致巷道煤柱壓裂，使工作面出現漏風，進一步導致通風系統增大風量，引起成本增加；第五，由于在分層之間留存了一定量的頂煤，加之容易出現漏風問題，極易導致發生火災，對采煤作業形成了重大的安全隱患［1］。

放頂煤法適用于厚度變化較大的厚煤層，以及頂煤夾矸厚度在頂煤厚度15%以下的煤層。利用放頂煤法進行采煤作業，頂煤的冒放性能優良。直接頂在進行冒落后，可以直接填滿采空區。但是，對于頂煤夾矸比例較高以及頂煤冒放性能較差的厚煤層，放頂煤法是不宜使用的。

一次采全高法具有十分鮮明的特點，比如巷道布置簡單、煤層開采率高、適應性優良以及方便管理等［2］。由于一次采全高的方法優點突出，在厚煤層開采作業中的實際應用不斷增長。對于不適宜使用放頂煤法開采的厚煤層，就可以利用一次采全高的方法進行開采。

例如，在我國某礦區，通過一次采全高的方法，能夠對采高為5m和5.5m的工作面進行采煤作業，采煤產量每年1 000萬t。不僅如此，憑借這兩個采高的一次采全高技術的應用經驗，此礦區已經展開了一次采全高技術在采高6.3m厚煤層中的應用。

2 一次采全高技術應用的基本設備

2.1 電牽引采煤機

電牽引采煤機是一次采全高技術中的重要的設備之一。電牽引采煤機運用十分先進的傳感控制技術以及信息處理技術，能夠實現高效控制。例如德國生產的SL1000型電牽引采煤機，最大牽引力能夠達到1 000kN，最大速度能夠達到37m／min，采高范圍能夠達到2m到6.5m。另外常用的一類牽引機為美國生產的7LS7型采煤機，功率超過2 300kW，牽引力為1 042kN，最大速度為30m／min，采高為2m到6.3m。（下圖1為SL1000－6698采煤機）

圖1 SL1000－6698采煤機

2.2 刮板輸送機

刮板輸送機是采煤作業中的重要設備，發展十分迅速。根據目前的實際情況來看，刮板機的強度、運量、啟動、可靠性等方面的性能都得到了大幅提升，在采煤作業中的表現也不斷突出［3］。在使用刮板機進行采煤作業時，需要注意幾個方面的基本問題：必須穿戴好規定的服裝之后才能進行作業；禁止跨越護欄，站到刮板機之上；在皮帶沒有運轉時，不得進行刮料操作；在刮板機進行檢修維護時，禁止啟動刮板機；刮板機操作必須嚴格遵守相關技術要求，禁止擅自更改操作流程。

2.3 液壓支架

液壓支架是進行一次采全高支護的重要道具，支護阻力最大可以達到12 000kN，支護高度一般處在3～6m的范圍內。液壓之間的中心距通常為2m和1.75m，立柱缸徑的范圍在320～440mm之間。液壓之間的控制一般使用環形供液和電液控制，如果液壓支架升高、移動和下降等操作的循環時間不超過10s，那么液壓支架的壽命可以超過5萬次（圖2為ZZS6000／17／37液壓支架結構圖）。

2.4 帶式輸送機

帶式輸送機的主要作用就是進行大運量、長距離的輸送作業，在采煤作業規模和要求不斷提升的背景下，大型帶式輸送機已經成為主流。根據目前的實際情況來看，帶式輸送機的運輸能力能夠達到5 500t／h，速度達到5m／s，功率可達到4×970kW。不僅如此，在一些新技術的發展下，變頻技術、CST技術在帶式運輸機得到了深入運用，使帶式運輸機能夠實現變頻運行、軟啟動、機尾自移、自動張緊等功能。通過計算機監控和動態分析，能夠對運輸機的工作狀態進行全方位管控，大幅提升運輸機的安全性和可靠性。

圖2 ZZS6000／17／37型液壓支架結構示意圖（mm）

2.5 自動化技術

自動化技術是采煤作業的發展趨勢，實現自動化技術，也是煤企增強市場競爭力的有效措施。實現自動化技術，需要對工作面設備的運行情況進行實時監測，還需通過振動信息或是采高信息對采煤機實現自動控制。不僅如此，還應當對其他方面的設備實現自動控制，比如液壓支架，需要要加裝傳感器采集運行狀態數據信息，結合采煤作業實際需求對它進行調整控制。此外，如刮板機、運輸機等都需要通過全方位的監測手段獲取運行狀態信息數據，進而根據生產實際對它進行自動化控制。

3 一次采全高技術的實際應用效果

3.1 采煤機效果

采煤作業受到外界因素干擾較多。因此，即便選擇了最適宜的機械設備和作業方案，也未必能取得預期中的成果。在某煤礦中，利用一次采全高法進行厚煤層開采時，使用了7LS7型的采煤機，在采高增加到6.3m的時候，設備運行狀態良好，采煤率很高。但是，調高油缸對采煤機的運行存在一定威脅，尤其是油缸護罩和保護范圍對運行安全的影響最大。在另一煤礦中，使用了SL－1000型采煤機，出現了活塞桿形變的問題，導致必須進行更換。但是，總體來說，除了外界因素會對采煤機的運行安全形成威脅，采煤機在采煤作業中表現出的性能和效率是值得肯定的。

3.2 液壓支架效果

液壓支架在某煤礦采高6.3m的煤層開采中應用效果較為顯著，沒有出現任何大的安全問題。但是，和DBT型支架相比，采高6.3m的液壓支架存在一定的缺陷。首先，采高6.3m的液壓支架阻力較大，一旦工作面發生漏頂，可能導致咬架、平衡油缸等出現形變。不僅如此，由于采高達到6.3m，支架中心較高，容易發生倒架。其次，采高6.3m的液壓支架需要更多立柱，而且油缸容易出現砂眼的問題，會造成一定量的額外工作。最后，進行液壓支架設置時，抬底千斤頂的螺栓以及連接壓塊損壞較多。另一方面，6.3m液壓支架的控制系統升級不足，多采用PM31系統，在功能不全、同步度低、顯示值和實際值存在偏差等問題。

3.3 刮板機效果

在某煤礦中，刮板機主要采用了DBT公司的產品，并且該刮板機還適用了自動張緊裝置PMCR以及軟啟動裝置CST。根據實際應用結果來看，自動張緊裝置PMC－R表現出的效果良好，能夠實現張緊度的自動調節。在使用軟啟動裝置CST之后，刮板機在啟動過程中對刮板鏈造成的沖擊明顯減弱。但是，CST軟啟動的啟動力矩相比TTT軟啟動較低，這就導致在重載停機時，刮板機再次啟動存在困難。另外，軟啟動裝置CST的控制系統還有所欠缺，部分傳感器在使用一段時間后都進行了更換。

4 結語

一次采全高技術是適用于厚煤層開采的重要技術，能夠在厚煤層開采中發揮出切實的效用。使用一次采全高技術時，需要對相關機械設備進行深入分析與研究，選用合理的設備進行一次采全高作業，確保厚煤層開采高效可靠。

［1］ 高進，賀海濤.厚煤層綜采一次采全高技術在神東礦區的應用［J］.煤炭學報，2010（11）：28.

［2］ 李根柱.厚煤層綜采一次采全高技術在白羊嶺煤礦的應用［J］.科技創新與應用，2015（4）：74－75.

［3］ 張莉.特厚煤層綜采放頂煤一次采全高技術［J］.煤炭與化工，2014（4）：59.