薄煤層開采技術總結

賈理棋　宋明明　楊偉峰

摘 要：在煤炭產業的發展下，易采的厚、中厚煤層資源逐漸減少，實現薄煤層高效開采成為一個必然趨勢。本文根據筆者的實踐對薄煤層開采技術的應用進行總結。

關鍵詞：薄煤層；開采技術；實踐；總結

中圖分類號：TD823.251 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）04-0143-03

煤炭是我國的主要能源之一，我國煤炭儲量具有多樣性，薄煤層儲量豐富，可采儲量約為61.5億噸，約占全國煤炭總儲量的19.8%，而產量只占總產量的10.3%。隨著近年來中國煤炭產業高速發展，易采的厚、中厚煤層資源日益殆盡，因此如何實現薄煤層的高效高質開采成為提升礦井資源利用率、延長礦井生產服務年限的必要保障。

1 礦井概況

山西柳林寨崖底煤業有限公司隸屬于首鋼福山資源集團（中國區管理中心），核定生產能力175萬噸/年，現主采9#煤，配采3#、8#煤。9#煤層上覆有3#、4#、8-1、8-2煤層，煤層厚度均在1.2m以下，其中3#、4#煤為優質主焦煤，經濟價值高，儲量可觀。為了避免資源浪費，保證礦井整體接替，滿足產能和配采要求，必須加快9#上覆煤層的剝離進度，盡快解放9#煤。

2 薄煤層工作面生產、技術條件

本次薄煤層開采技術實踐在3#煤層進行。根據地質報告及實際揭露，3#煤層走向為南北—西，傾角3°-5°，平均為4°，無陷落柱和大的褶曲變化，局部有2m以下的小斷層與煤層變薄帶。煤層厚度1.0-1.4m，平均厚度1.2m。煤層硬度約f=0.5-1.5。工作面老頂為5.4m細砂巖，直接頂為2.4m泥巖、砂質泥巖，底板為3.03m泥巖。

3 薄煤層開采技術的實踐

根據實踐過程的先后順序，分為四個階段，即：高檔普采、綜采嘗試、綜采優化、綜采成熟應用階段。各階段工作面概況如表1所示，工作面設備配備情況如表2所示。

3.2 實踐過程及存在問題

第一階段：高檔普采階段（2012年7月之前）。

（1）代表工作面：3107。

（2）存在問題：

①工作面支護采用單體液壓支柱+π梁，阻力有限；單體柱+π梁支護間隙大，易發生落巖、落矸砸人事故；人工回柱放頂，安全系數小；②工作面空間狹小，采煤機控制為按鈕控制，工人需要長時間在工作面內進行采煤、移溜、支護、回柱等工作，工人勞動強度高，工作面推進速度慢，生產效率低；③支護材料折損嚴重，經濟效益差；④裝煤效果差。

第二階段：綜采嘗試階段（2012年8月-2013年10月）。

（1）代表工作面：120301（前）。

（2）存在問題：

①采煤機機身高度860mm（局部900mm），體量大，導致工作面通風斷面小，前后滾筒間通風不良，易積聚瓦斯，嚴重制約工作面安全生產；②由于工作面空間小，員工必須跟機作業，勞動強度大；③限于支架最小高度和采煤機機身高度，生產過程中采高實際達到1.3-1.6m，割底0.2-0.3m，導致煤質差，洗選難度大、效率低、費用高；④工作面底板為泥巖，遇水膨脹、泥化，支架底座前端鉆底嚴重，且該套支架無抬底裝置，致使支架前煤矸大量堆積，移架與推溜極為困難，嚴重制約循環時間、進度；同時造成裝煤效果差。⑤采煤機電纜為傳統的圓柱形電纜，彎曲后線圈直徑可達到1m，但空間有限，電纜很容易掛到支架、采煤機上而損壞。

第三階段：綜采優化階段（2013年11月-2016年11月）。

（1）代表工作面：120301（后）、120302工作面。

（2）存在問題：

1）采煤機：①采煤機機身輕、部分結構件適應性差，整機振動嚴重，柔性軸、傳動軸易斷；②采煤機調高部分、端頭站配套連接的電纜和管路沒有有效防護設施，采煤過程中容易被壓損；③采煤機部分外接電氣設備防水能力不足。

2）支架。①安裝設計時沒有使用端頭架。在日常的生產過程中兩端頭采用單體柱和π型梁進行支護。由于空頂面積達30m2且受地形和設備的影響（機頭有自移底座和轉載機機尾、機尾有自移底座）給支護帶來了很大的難度，安全得不到保障。②支架反沖洗閥芯易損壞；③支架架間噴霧易堵；④工作面低，人員在工作面時，背部經常蹭到噴到支架上的淋水，影響工人身體健康；⑤支架液管在支架后面，容易夾斷，且更換難度大。

3）刮板機。①刮板機機頭、機尾抬高與推移裝置經常發生故障；②刮板槽與支架頂溜千斤連接銷被刮板槽上沿卡住，維修、拆卸刮板槽困難。

4）其他。①未配備破碎機，工作面出現的大塊巖石必須停機后人工破碎，影響生產效率；②工人對電液控制系統應用不熟練。

第四階段：綜采成熟應用階段（2017年2月—今）。

（1）代表工作面：120303工作面。

（2）存在問題：

①受地質變化帶影響，工作面可采長度小，僅為346m，巷道利用率低；②支架閥芯等易損件配備不足，人員組織不科學，搬家時間過長；③折疊式側護板的ZY6400/13/25端頭架操作不方便，側護板易損壞。

3.3 實踐成果統計

實踐過程對日進尺、月進尺、月產量、工效等指標的平均值（表3所示）和最高值（表4所示）進行了統計，并繪制了月進尺變化圖（圖1所示）和月產量曲線變化圖（圖2所示）。

4 結語

通過此次實踐，我公司薄煤層開采月均產量達到7.72萬噸，工效34.29噸/工的高效水平，總結經驗如下：

（1）設備選型科學化、合理化。通過實踐，現選用的該套設備更適應薄煤層開采的需要。優點如下：

①采煤機機身低，通風斷面影響小，工作面風量得到了保證，采煤機滾筒前后瓦斯的問題得到了解決；②采煤機具有紅外線發射功能，支架準確接收，跟進自移，基本實現了自動化；③支架適應性好，故障率低；④采煤機裝煤效果較好，克服了薄煤層綜采工作面存在的裝煤效率低的難題；⑤采煤機采用遙控控制，在截割過程中，操作靈活，通過能力較強；⑥采煤機臥底量適宜；⑦集成控制系統可以通過監測電機的電流、溫度等參數，自動調整割煤速度。⑧運輸機、轉載機采用變頻器啟動方式，平穩，運行效果較好，故障率降低。

（2）勇于探索，在實踐中部發現問題，并解決問題。從開展薄煤層開采實踐以來，累計遇到各類技術問題359個，其中主要問題32個。通過我公司及設備廠家相關技術人員的不斷研究探索，攻堅克難，最終突破瓶頸，實現薄煤層高效高質開采。

（3）工作面設備采用全生命周期的包機責任制，并定期做好設備健康狀況評估工作。

（4）加強地質情況探測、分析、預報工作。

（5）優化勞動組織，加大培訓力度提高工人操作水平。

參考文獻

[1]郭玉輝，王赟.淺談薄煤層開采技術現狀與發展趨勢[J].煤礦開采，2012，17（01）：1-2.

[2]郎國軍，苑雪濤，嚴海綱.薄煤層開采技術的新趨勢[J].煤礦機械，2011（6）：1-2.