２０１４年第３９卷第２期 能源技术与管理 Ｖ０１．３９ Ｎｏ．２ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－９９４３．２０１４．０２．０３１ 极薄煤层机械化开采的实践与应用 尚修森 （江苏宏安集团有限公司，江苏连云港２２２１０１３） 【摘要］ 对上、下煤层均已开采、采用炮采不能开采的极薄煤层龙潭组２７煤，通过改革采煤 工艺，采用普通机械化开采的方法，能够实现安全开采，特别是采取技术革新以后 取得了良好效果，为极薄煤层普通机械化成功开采积累了技术经验。 ［关键词］ 机械化；开采；极薄煤层；安全；高效 ［中图分类号］ＴＤ８２３．２５［文献标识码］Ｂ［文章编号］１６７２＿９９４３（２０１４）０２一Ｏ０７７ ３ １ 极薄煤层普通机械化开采的重大意义 本身带有装煤机构，电机功率大，机身强度好，适 应性强，装煤部箱体和截煤部箱体焊接为整体，增 为建立节约型社会，煤炭资源的充分利用越 强了设备的稳固性和安全可靠性，是国内生产的 来越受到重视，而极薄煤层的开采利用，无疑有着 同功率采煤机中最薄的产品，采高（０．６ ０．８ ｍ）也 重要的理论和实际价值。龙潭组２７煤相对发育， 是最低的，技术性能比较适合２７煤的开采。采用 构造分布稳定，煤层厚度稳定在０．４～０．５５ ｍ之 机械化先进采煤技术装备，为矿井开拓部署、巷道 间，倾角一般在１２。～１７。之间，为极薄煤层。顶板 布置、采煤工艺、矿井生产技术管理、优化生产系 为深灰色泥页岩，成层性差，破碎不稳定，厚度１．５ 统、配备工艺设备等各方面提供有利条件［２＿。 ｍ左右，硬度为Ⅱ，距１７层煤较近。底板为灰色砂 页岩，含炭质，煤层底板０．８ ｍ左右有一层青色薄 ３采取措施和技术革新创造安全高效 层硬砂岩，为很好的标志层，含植物化石，硬度为 极薄煤层实现机械化开采后，通过采取各种 Ⅲ。对于２７煤采用炮采工艺开采，虽然其灵活性 措施，进行了大量的技术革新。从采煤机操作、支 大，采煤工艺简单，地质条件的适应性强，但生产 护方式改变、护顶材料的选择、人员组织、煤质管 条件恶劣，工人劳动强度大，产量低，效率低下，支 理等各方面进行剖析改进，坚持走自主创新之路， 护手段落后，单体支柱支护顶板，人工装煤，回柱 实现了高产高效。 绞车放顶的工艺系统，安全系数小，安全无保障。 ３．１ 改变支护方式提高安全效率 特别是２７煤的上、下煤层均已开采，导致２７煤开 ２７煤开采时最初采用的支护方式是一梁三 采地质条件复杂化，不能实现极薄煤层的安全开 柱，使用的单体支柱是ＤＺ系列，单体支柱经常出 采。因此，改革采煤工艺，确保极薄煤层实现安全 现失压柱或死柱，影响移梁支护的进度和质量。经 开采，促进矿区安全高效生产，发展极薄煤层采煤 过现场顶板压力、支柱的初撑力和工作阻力进行测 机械化具有重大意义 ］。 定分析，同时考察了天能集团矿山设备机械厂ＤＷ ２极薄煤层采煤机械化的技术关键 悬浮系列单体支柱工作性能，岩脚煤矿投资了１５０ 多万元购买ＤＷ悬浮系列单体支柱投入工作面使 江苏宏安集团岩脚煤矿通过对极薄煤层２７ 用，并根据工作面顶板压力、支柱的初撑力、工作 煤的系统研究和开采技术工艺的分析，开采２７煤 阻力分析结果对工作面的支护方式进行了改变， 必须实行采煤机械化。重庆煤炭集团永荣煤机厂 由原来一梁三柱改为两梁五柱，在保证安全的条 生产的ＹＲＧ３—１００型单滚筒采煤机采用“三股道” 件下，减少了一排支柱，也减少了一道支护工序。 的采煤工作方式，全机身爬在底板上，对运输、支 实践操作证明，更换支柱和改变支护方式前 护等配套设备要求不高。该型采煤机采用液压传 移９０ ｍ长工作面需要５－６ ｈ，而更换支柱和改变 动、锚链牵引、水冷式电机驱动和高强度液压螺栓 支护方式后移９０ ｍ长工作面仅需要２～３ ｈ，节约 副联接等国内较为先进的采煤机制造技术，其技 了工作时间，同时也提高了工作效率，而工作面的 术性能达到国内极薄煤层采煤机先进水平。该机 安全系数没有任何变化。 ２０１４年４月 ７８ 尚修森极薄煤层机械化开采的实践与应用 Ｆｅｂ．，２０１４ ３．２单体液压支柱的性能对比 采用ＤＺ系列单体支柱经常会出现坏柱、死 柱，同时６００ ｍｍ单体支柱完全卸载后净高达到 ５３０ ｍｍ，８００ ｍｍ单体支柱完全卸载后净高达到 ６３０ ｍｍ，板条、塑料网、１Ｔ型顶梁再加上浮煤高度 至少达到１００ ｍｍ，而工作面采高只有７００ ｍｍ，所 以在此工作面使用ＤＺ系列单体支柱操作相当麻 烦，直接影响生产。ＤＷ系列单体支柱其主要改进 的部位是，三用阀设置在柱子手把上，完全卸载后 最低净高只有４００ ｍｍ，更换ＤＷ系列单体支柱后 既方便了操作，杜绝了死柱，又减少了坏柱，促进 正常的安全生产。 ３．３接顶顶梁的性能对比 １Ｔ型顶梁规格为长２ ４００ ｍｍ、宽１００ ｍｍ、厚 ６０ ｍｍ，由叮Ｔ型钢和碳钢焊接合成。 ＨＤＪＡ一１０００型金属铰接顶梁其规格是长 １ ０００ ｍｍ、宽１５０ ｍｍ、厚１００ ｍｍ。因该顶梁厚度 加上背顶板条、塑料网及浮煤，达到１５０ ｍｍ以上 厚度，减少工作空间，增大回柱放顶难度，铰接顶 梁长大于采高，回不出来，甚至对采煤机割煤也会 造成影响。因为采煤机身高５０５ ｍｍ，总体使用 ＨＤＪＡ一１０００型金属铰接顶梁达不到理想的效果； 采用订型顶梁占用工作面空间小，操作方便，虽 然支护强度有所下降，但没有对安全形成任何不 利因素。实践证明，使用 型顶梁没有金属铰接 顶梁复杂，移 型顶梁拆卸支柱时不用使用水平 楔，卸载支柱后空间比金属铰接顶梁的空间要宽 敞，对顶板管理也相当不错。使用 型顶梁比使 用金属铰接顶梁的优势，主要体现在使用时操作 方便，减少复杂性和繁琐的工序，特别是在狭小的 空间内能够提高工作效率，对实际操作提供方便。 ３．４塑料网护顶的多功能作用 ２７煤顶板是深灰色泥页岩成层理性，破碎不 稳定，且２７煤上部为２６煤采空区，２７煤至２６煤 层间距只有１．５ ｍ，受采动影响割煤后顶板经常出 现冒落，高度一般在０．５ ２．５ ｍ，另外大顶周期来 压时间短，基本每周１次，顶板管理难度相当大。 经考察分析研究，采用塑料网铺顶对顶板管 理比较有利，同时有利于材料回收。具体操作方式 是：采煤机割煤后首先铺网（包括掉顶时），接着使 用板条配合单体支柱进行临时支护，最后移梁时直 接把板条和塑料网（包括掉顶时接顶使用材料）全 部支护在盯型顶梁上支护顶板。当老塘回料移梁 时，塑料网把冒落的顶板挡在塑料网外层，而接顶 的板条等材料全部掉落在工作面内，可直接取出再 进行复用，既保证了安全，又提高了材料的复用率。 ３．５割台阶底的预防措施 采煤机工作时主要通过牵引链牵引进行往返 割煤，牵引链固定在工作面的两巷，割煤时经常受 牵引力影响起伏不定，造成割煤后底板出现台阶 式。为了预防采煤机上下割煤出现台阶状，经过摸 索研究，采用对采煤机锚链每隔２０ ｍ进行提前打 压柱的方式，有效地控制了采煤机割除煤时的起 伏，收到良好的实效。 ３．６采煤机锚链固定的有效措施 因２７煤顶板为泥页岩，成层性差，破碎不稳 定，底板为炭质砂页岩，增加了采煤机的锚链在工 作面两巷固定的难度，而采煤机的运行主要靠锚 链的牵引。经过实践摸索采用锚杆加卸扣打压柱， 增加了锚链的牵引力也提高了安全系数。锚杆主要 打在上顺槽的上帮或下顺槽的下帮的２７煤底板的 砂岩里，锚杆采用直径为１８ ｍｍ螺纹钢，长１．４ ｍ， 端部为１ ８ＭｎＳｉ左旋无纵筋制作高强锚杆，使用型 号为ＣＫ２３／３５、Ｚ２３／３５型两种树脂锚固剂，配合使 用。使用锚杆的同时，采用卸扣打压柱对锚链固定 进行加固。为了预防压柱穿顶专门配备特殊宽厚 道木作为压柱垫板，有效地保证了锚链的牢固。 ３．７极薄煤层机械化开采必配的风选系统 经过合理的生产协调和经验总结，实现了极 薄煤层普通机械化工作面单产１６３ ｔ、日产４３５ ｔ、 月产１１ ８５２ ｔ的新纪录。 在产量得到保证的前提下，因２７煤煤厚只有 ５０ ｃｍ左右，采高达到７０ ｅｍ，采煤机必须割近 ２０ ｅｍ的底，原煤发热量只有３ ０００ ３ ５００ ｋＪ，销 售价格低并且找不到市场。在按质论价的煤炭市 场，煤炭的质量问题就显得尤为突出。为了解决这 一难题，经过考察购买安装了河北省唐山市神州 机械有限公司生产的ＦＧＸ一６左型复合式干选机 及配套设备。 风选系统运行后，采煤机割的原煤经风选后 生产出精煤、次煤和矸石３种产品，煤炭质量有了 大的飞跃，精煤发热量达到１９ ２５９ ｋＪ以上，次煤 发热量达到７ ５３６ ｋＪ以上，矸石销售给当地水泥 厂。三种产品随着市场行情均销售出较好的价格， 风选系统创造了丰厚的经济效益。 ４极薄煤层普通机械化开采的效果 （１）普通机械化采煤工艺能够实现极薄煤层 ２０１４年第３９卷第２期 ＶｏＬ ３９ Ｎｏ．２ 能源技术与管理 Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ￣ａｎｄ Ｍａｎ￣ｅｍｅｎｔ ７９ 的安全开采，增加了极薄煤层开采的安全系数，提 高了矿井的科技含量。 （２）普采工艺减轻了工人的劳动强度，改善 了采煤工作面作业环境，促进了采煤工作面各项 技术经济指标的大幅度提高。据统计，在同等开采 技术条件下，普采工作面单产和工效较炮采工作 面分别提高５０％以上和６５％以上。 技术进行了深人研究，在上下两层煤均已开采、顶 底板多次受到破坏的特殊条件下，采用￣ＲＧ３—１００ 型单滚筒采煤机实现成功开采，为该矿、该地区及 我国极薄煤层开采提供了宝贵的经验和技术支 持，并对类似矿井的增储挖潜、延长矿井服务年限 具有积极的现实意义。 ［参考文献］ （３）增产增收，创造了较好的经济效益。普通 机械化采煤促进了矿井单产水平的提高，特别在矿 区萎缩的情况下，增加矿井可采储量近２００万ｔ，稳 ［１］曲春刚．薄煤层中实现高产高效的技术探讨ＥＪ］．煤炭 技术，２００７（２６）：１３２—１３４． ［２］周常飞，张安寿．我国薄煤层滚筒采煤机的使用与发 定了煤炭生产水平。过去岩脚煤矿２个炮采工作 面原煤年产量仅为１５万ｔ，而现在１个普采工作 面原煤年产量就达到１ｌ万ｔ以上，为企业增加了 较大的经济效益，促进了矿井的可持续发展。 展［Ｊ］．煤矿机电，２０００（５）：７３—７６． ［作者简介］ 尚修森（１９７３一），男，工程师，本科学历，现任江苏宏安 集团安全生产部，长期从事煤矿安全管理工作。 『收稿日期：２０１３—１１－０１］ ５结语 岩脚煤矿对稳定分布的极薄煤层２７煤开采 （上接第５７页） 观测结果如图３所示。 ７０ 一— ｇ ６。一— 一 一 ５０ ４ ０。 一———＋一 ／ ／／／ ／ ／／ ２Ｏ ４【】 ６０ ———一 ２０１０ ０ 一两帮收缩量 一顶底板移近鼙 ８０ ｌ（）ｏ ｌ２０ ｌ４０ １６Ｏ 观测时间，ｄ 图３交岔点巷道表面位移观测曲线图 图２牛鼻子对拉锚杆、锚索布置图 ４结论 一（３）采用１８ 槽钢、每３根对拉锚杆（索）为 组，构成组合梁，槽钢长１ ７００ ｍｍ，钻孔间距 （４）交岔点巷道主要工序为“光面爆破一初 通过采用加密锚索支护技术，较大程度地提 高了深部大断面交岔点巷道的支护强度和围岩的 ７００ ｍｍ，孔径２１．５ ｍｍ。 整体性，减小上覆岩层对交岔点巷道两帮和牛鼻 子的垂直压力；对拉锚杆、锚索改善了牛鼻子的结 构，提高了牛鼻子的整体性和对顶板的支撑作用， 保证了交岔点巷道的稳定性。实践证明，加密锚索 和对拉锚杆（索）支护技术是深部大断面交岔点巷 道的一种较理想的支护方式。 ［参考文献］ 喷基本成型一＋锚网支护一加密锚索 复喷”，复喷 至网外３０ ５０ ｍｍ，并封闭锚索托板、槽钢及钢筋 梯形梁等。 ３．３使用效果 巷道施工后，在交岔点均匀设点、定期观测， 从观测结果分析，交岔点施工后顶板下沉和两帮 收缩较明显，４０ ｄ天后趋于稳定。整个观测期内， ［１］何满潮，袁和生，靖洪文，等．中国煤矿锚杆支护理论 与实践［Ｍ］．北京：科学出版社，２００４． ［作者简介］ 交岔点的巷道表面位移和底鼓量较小，交岔点顶 板和牛鼻子没有出现明显的开裂，巷道成型较好， 这说明加密锚索和对拉锚杆ｆ索）支护技术的应用， 取得了较理想的支护效果。交岔点巷道表面位移 言仁￣，（１９７５一），男，毕业于中国矿业大学采矿工程专 业，主要从事煤矿安全生产技术管理工作。 『收稿日期：２０１４—０一］
