薄煤層綜采開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)交流介紹

***礦業(yè)集團(tuán)

為了解決主采煤層瓦斯治理問(wèn)題，最大限度的提高資源回收率，實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)的安全高效、持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，2007年1月，集團(tuán)公司采取 “產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合的方式，啟動(dòng)薄煤層安全高效機(jī)械化開(kāi)采課題攻關(guān)。歷經(jīng)3年時(shí)間，完成了薄煤層裝備的設(shè)計(jì)、制造及試生產(chǎn)。分別在謝一礦、新莊孜礦、潘二礦等工作面的試驗(yàn)，最高日產(chǎn)3847噸，最高月產(chǎn)8.5萬(wàn)噸，年產(chǎn)量約80萬(wàn)噸。

一、薄煤層工作面地質(zhì)條件

謝一礦10槽、15槽、新莊孜礦14槽、潘二礦5槽等保護(hù)層工作面平均煤厚0.8-1.1m；傾角最小7°，最大24°；工作面內(nèi)發(fā)育中、小型斷層構(gòu)造較多；頂、底板一般為砂質(zhì)泥巖或泥巖，變薄區(qū)內(nèi)底板為中細(xì)砂巖，具體工作面如下：

(一) 謝一礦5121B10、5121C15工作面

5121B10工作面設(shè)計(jì)可走向采長(zhǎng)1060米，面長(zhǎng)180米，平均煤厚1.0m，采高1.4米，平均煤層傾角22°。面內(nèi)中小斷層較多，大部分直接頂為砂質(zhì)泥巖；在-780mⅣ線石門(mén)以南B10煤層發(fā)育一走向長(zhǎng)約80米的薄煤區(qū)，最薄處只有0.05m，頂?shù)装鍘r性為中細(xì)砂巖，硬度較高，對(duì)綜采影響較大。

5121C15工作面可采走向長(zhǎng)1680m，傾斜長(zhǎng)150～240m，平均195m，煤層傾角21°。本工作面內(nèi)C15煤層賦存不穩(wěn)定，煤層厚度0.1m～1.1m之間，平均煤厚0.8m，實(shí)際采高1.4米。局部塊段受斷層牽引影響及沉積過(guò)程的沖刷，煤層變薄，切眼以南140m內(nèi)及Ⅳ-Ⅴ線附近C15煤層厚度0.1～0.7m，且變薄區(qū)附近底板為中粒砂巖,較硬(普氏硬度5～6)。該煤層直接頂為1.0-2.5m粉砂質(zhì)泥巖，老頂為2.0-3.0m粉～細(xì)砂巖，直接底為1.5-3.0m泥巖。

(二) 潘二礦12125工作面

該面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)515米，面長(zhǎng)155米，現(xiàn)平均采高1.4米，平均煤厚1.1米，局部0.4米，傾角7°左右。該工作面煤層極不穩(wěn)定，多處煤層變薄或缺失。另外，F(xiàn)203斷層落差為4～6米，該斷層及其次生斷層對(duì)正�；夭捎绊懞艽�。

(三) 新莊孜礦62114工作面

該面設(shè)計(jì)可采走向長(zhǎng)850米，面長(zhǎng)135米。煤厚在0.6～1.0m，平均0.9m，賦存不穩(wěn)定，中間有約0.5米夾矸貫穿整個(gè)工作面，夾矸上、下煤層厚度均在0.2～0.6米，平均傾角24°。

二、薄煤層工作面“三機(jī)”配套

(一)　“三機(jī)”配套

見(jiàn)下表2-1 “三機(jī)”設(shè)備配套表 表2-1

工作面編號(hào)

液壓支架

采煤機(jī)

刮板機(jī)

謝一礦5121B10

ZY5000/8.5/17D 95架

沈陽(yáng)設(shè)計(jì)，**制造

MG2×150/700-Bm.hmlawpc.comPa

中部槽規(guī)格

1750×800×280鑄焊槽幫

對(duì)地板比壓

≤1.5MPa

采煤機(jī)牽引方式

齒形銷(xiāo)排，節(jié)距126mm

控制方式

電液控制

卸載方式

端卸

三、井下工業(yè)性試驗(yàn)情況

該套設(shè)備于2008年4月18日到2009年12月3日在謝一礦5121B10工作面進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)。

其中，自2009年1月1日到2009年12月3日，工作面共退尺225m，開(kāi)采保護(hù)層面積38250m2，單月最高產(chǎn)量及最高月進(jìn)為2008年7月份，出產(chǎn)85459噸，月進(jìn)145米；單日最高產(chǎn)量和最高日進(jìn)為2008年7月18日，出產(chǎn)3725噸，日進(jìn)8刀。2009年以來(lái)，工作面最高日進(jìn)3刀，最低1刀，基本維持在這個(gè)水平。

通過(guò)一年多的井下工業(yè)性試驗(yàn)，綜采設(shè)備通過(guò)了斷層、煤層變薄、煤層夾矸等各種復(fù)雜地質(zhì)條件的考驗(yàn)。實(shí)踐表明，解放層開(kāi)采的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，特別是斷層與煤層變薄使得采煤機(jī)長(zhǎng)期處于切割矸石的狀態(tài)（工作面破頂、臥底量見(jiàn)表3－1），自2008年9月中旬工作面開(kāi)始進(jìn)入薄煤區(qū)，整個(gè)薄煤區(qū)走向長(zhǎng)達(dá)500m，工作面基本無(wú)煤，帶來(lái)以下難題：

由于工作面基本全巖，矸石硬，煤機(jī)割不動(dòng)。主要采用堅(jiān)硬段打眼放炮和深孔預(yù)裂爆破的手段進(jìn)行強(qiáng)采。

工作面放炮，矸石亂飛，對(duì)設(shè)備元器件損傷嚴(yán)重。

矸石多，煤質(zhì)差。平均灰分達(dá)80%。

盡管如此，各綜采設(shè)備還是通過(guò)了考驗(yàn)，設(shè)備性能優(yōu)良（各綜機(jī)設(shè)備故障影響時(shí)間以及所占故障比例見(jiàn)表3-2，可以預(yù)計(jì)，如果在地質(zhì)條件較好的薄煤層正常工作面條件下，該套設(shè)備完全能夠滿足年產(chǎn)100萬(wàn)t的要求。

5121B10工作面部分時(shí)段破頂?shù)琢?表3-1

時(shí) 間

破頂臥底量（mm）

備注

2008年

6月

200

7月

100

8月

200

9月

300

10月

400

11月

200

12月

300

2009年

1月

400

2月

300

故障影響時(shí)間統(tǒng)計(jì)表 表3-2

項(xiàng) 目

2008年6月～2008年12月

所占比例

采煤機(jī)事故時(shí)間(min)

1682

28.5%

電器事故時(shí)間（min）

1376

23.3%

皮帶事故時(shí)間（min）

436

7.4%

輸送機(jī)事故時(shí)間（min）

1210

20.5%

轉(zhuǎn)載機(jī)事故時(shí)間（min）

387

6.6%

破碎機(jī)事故時(shí)間（min）

85

1.4%

支架事故時(shí)間（min）

140

2.4%

其它影響時(shí)間（min）

580

9.8%

合計(jì)事故時(shí)間（min）

5896

100%

四、薄煤層綜采裝備使用效果

(一) 謝一礦5121B10工作面

該工作面自2008年4月18日正式開(kāi)始回采，采高1.6m，截止2009年7月24日，共退尺790m，剩余可采長(zhǎng)度270m，采煤443800噸，開(kāi)采保護(hù)層面積134300m2，單月最高產(chǎn)量為2008年7月份85459噸，單日最高產(chǎn)量7月18日3725噸（9刀），平均月產(chǎn)量5.6萬(wàn)噸。

(二) 潘二礦12125工作面

該面08年6月投產(chǎn)，截止到09年6月底，工作面已退尺500米，生產(chǎn)原煤約32.6萬(wàn)噸，開(kāi)采保護(hù)層面積約7.75萬(wàn)平方米。最高月產(chǎn)量4.8萬(wàn)噸，平均月產(chǎn)量2.7萬(wàn)噸。

(三) 新莊孜礦62114工作面

該面09年3月投產(chǎn)，截止到09年6月底，工作面已退尺225米，生產(chǎn)原煤約12.9萬(wàn)噸，開(kāi)采保護(hù)層面積約3.6萬(wàn)平方米。最高月產(chǎn)量4.8萬(wàn)噸，平均月產(chǎn)量3.2萬(wàn)噸。

(四) 謝一礦5121C15工作面

該工作面自2008年11月1日正式開(kāi)始回采，采高1.6m，截止2009年7月24日，共退尺480m，剩余可采長(zhǎng)度1200m，共采煤426500噸，開(kāi)采保護(hù)層面積115200m2，單月最高產(chǎn)量為2009年1月份60168噸，最高日產(chǎn)2009年7月1日3847噸，平均月產(chǎn)量4.7萬(wàn)噸。

四、薄煤層綜采經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（一）設(shè)備方面

1、提高采煤機(jī)截割能力：根據(jù)***礦區(qū)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)采薄煤層經(jīng)常遇到截割?yuàn)A矸和破頂、底板等情況，甚至截割全巖，此時(shí)采煤機(jī)的截割效率降低、截割部故障率升高。要采取針對(duì)性措施在增加截割功率的同時(shí)，增強(qiáng)采煤機(jī)的破巖能力，提高截割效率。

2、采用變頻調(diào)速系統(tǒng)機(jī)外載布置方式，減小機(jī)身厚度；適當(dāng)提升采煤機(jī)機(jī)身高度，增加過(guò)煤空間。為保證生產(chǎn)能力和過(guò)矸能力，要求過(guò)煤高度不能小于400mm。

3、增加液壓支架推移油缸和調(diào)底座油缸的液壓鎖，對(duì)操作閥和立柱的鍍層部位加保護(hù)措施，減少工作面放炮崩壞；側(cè)護(hù)板再加長(zhǎng)。

4、刮板輸送機(jī)過(guò)渡槽中板要加厚或進(jìn)行耐磨處理。

5、由于國(guó)內(nèi)外機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)的差距，國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)的可靠性與國(guó)外同類產(chǎn)品相比還有差距，可以考慮在國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)上有選擇的配套進(jìn)口部件（如截割搖臂），克服國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)存在的不足，降低購(gòu)置和使用成本，提高整機(jī)的可靠性。

（二） 現(xiàn)場(chǎng)管理方面

1、加強(qiáng)液壓系統(tǒng)的管理，推廣使用水處理裝置，嚴(yán)格按規(guī)定控制乳化液濃度，減少液壓系統(tǒng)故障。

2、鑒于薄煤層工作面特點(diǎn)，放炮工藝不可避免，放炮措施應(yīng)有保護(hù)液壓系統(tǒng)元件的針對(duì)性措施及嚴(yán)格的問(wèn)責(zé)制度。

3、鑒于薄煤層工作面實(shí)際采高1.4m，采煤機(jī)必須截割一定的矸石。所以應(yīng)重視采煤機(jī)滾筒截齒的管理，要有動(dòng)態(tài)檢查、更換和監(jiān)督制度，避免因截齒缺損產(chǎn)生震動(dòng)，誘導(dǎo)采煤機(jī)重大事故的發(fā)生。

五、存在的問(wèn)題及進(jìn)一步改進(jìn)內(nèi)容

（一）存在的問(wèn)題

1、總體配套應(yīng)用情況表明，為追求大功率、矮機(jī)身的采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)配套而犧牲的過(guò)煤空間是制約該項(xiàng)目產(chǎn)能進(jìn)一步發(fā)揮的主要瓶頸。

因***礦區(qū)的薄煤層賦存穩(wěn)定情況較差，工作面開(kāi)采過(guò)程中矸石量較大，這給薄煤層采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)有限的過(guò)煤空間提出了較大挑戰(zhàn)。工作面出現(xiàn)過(guò)刮板磨損嚴(yán)重，鏈條、刮板不同程度的故障也與此有關(guān)。另外，過(guò)低的過(guò)煤空間限制了工作面整體運(yùn)輸能力。

2、國(guó)產(chǎn)設(shè)備，尤其是采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)在惡劣工況下的可靠性需要進(jìn)一步提高。如國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)常見(jiàn)的搖臂行星頭漏油問(wèn)題等。

（二）下一步改進(jìn)內(nèi)容

1、鑒于薄煤層工作面在實(shí)際工作中最低采高很難低于1.4m，建議采煤機(jī)的機(jī)面高度和過(guò)煤高度應(yīng)適當(dāng)加大。

2、可增大采煤機(jī)滾筒直徑，由1.15m改為1.3m，以增加采煤機(jī)臥底量，提高滾筒的裝煤效果。

3、鑒于薄煤層工作面矸石含量大的特點(diǎn)，對(duì)刮板機(jī)中板進(jìn)行有針對(duì)性的耐磨處理研究。

薄煤層安全高效開(kāi)采技術(shù)的成功，特別是對(duì)于將薄煤層作為解放層的礦井，薄煤層高效開(kāi)采為以后生產(chǎn)接續(xù)、保證礦井生產(chǎn)能力的均衡以及煤炭資源回收率的提高提供了可靠的技術(shù)保證。工作面單產(chǎn)水平、開(kāi)采工效、全員效率都得到了顯著提高，對(duì)礦井可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

***礦業(yè)集團(tuán)薄煤層安全高效開(kāi)采提高了我國(guó)對(duì)薄煤層整體裝備水平和工作面單產(chǎn)能力，使我國(guó)在薄煤層地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜條件下的高產(chǎn)高效整體技術(shù)水平有了大幅度提高。其研發(fā)的綜采液壓支架、采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)也極大地推動(dòng)了我國(guó)煤機(jī)行業(yè)的科技進(jìn)步，拉近了我國(guó)在這一領(lǐng)域內(nèi)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。

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