薄煤层机械化开采（精选11篇）
薄煤层机械化开采 篇1
0 引言
机械化开采工艺是实现煤炭高效、安全生产的重要手段, 已经在中厚煤层的开采中获得广泛应用。但随着煤炭资源的日益减少, 薄煤层成为以后开采的重点之一, 但薄煤层所具备的独特环境特点, 使得综合机械化开采工艺在应用中无法进行大面积破顶与破底开采, 这就需要对液压支架和刮板运输机实施优化, 从而减少占用空间, 以提升采煤效果[1,2]。
1 技术特点
传统薄煤层开采工艺为解放层开采, 不仅开采速度缓慢且会严重影响下层煤炭资源有效开采, 进而导致回采面的接替作业受到影响。而采用机械化工艺进行薄煤层回采, 虽然能够提升采煤效率, 但受到机面高度及煤层顶底板起伏的影响, 使得其在薄煤层中的推广使用存在难度。纵观薄煤层机械化开采应用现状, 其主要针对厚度0.8 m~1.6 m的煤层, 调控设备为液压调速装置, 行走方式采用齿轮销轨道, 同时具备良好的过热、过载保护装置。在机身尺寸的设计上, 多以短、窄、薄为特点, 选用整体的箱体结构, 并在截割部布设离合装置与弹性扭矩轴, 使得生产过程安全性更高。
2 不同薄煤层技术要点
2.1 采煤机开采技术
相较于常规的机械化采煤工艺, 薄煤层采煤机开采具备一定特点, 为了满足实际生产需求, 不仅要具备良好的运转空间状态和较大的运转功率, 而且其自身也必须能够适应不同的煤层厚度变化。现阶段, 常见的薄煤层采煤机类型分为爬底式与骑墙式, 其中前者对过煤空间有较为严格的规定, 后者则必须依靠传输牵引的方式进行作业。这一方面需要增强采煤机运转功率, 另一方面则需要扩大工作面通风截面, 从而保证采煤作业安全性[3]。
2.2 刨煤机开采技术
在薄煤层开采中, 刨煤机使用相对广泛, 其能够在保证开采质量的同时有效提升采煤效率。通常而言, 刨煤机开采技术多应用于倾角25°以内的煤层开采, 煤体强度小于25 MPa, 且周边岩体稳定性良好, 不会受采动影响而发生地质灾害。正常作业时, 刨煤机工作速率一般为3 m/s, 设备功率维持在400 k W左右, 切割深度0.25 m~0.35 m。这种工艺相较于其它工艺而言, 能够实现煤炭破、装、运一体化操作, 不仅可以大幅减少人员需求量, 更能够很好地适应高瓦斯工作面, 降低瓦斯威胁, 提升回采安全性。
2.3 螺旋钻机开采技术
螺旋钻机开采技术适用于厚度介于0.3 m~0.8 m的煤层, 同时能够实现无人自动化作业, 确保所有作业人员在巷道内即可完成煤炭开采, 在提升作业安全性的同时避免瓦斯爆炸及顶板坍塌事故。相较于其它开采工艺, 螺旋钻机不仅结构简单, 维护便捷, 且所需资源投入相对较小, 是一种十分适用于松软薄煤层开采的工艺。
3 案例分析
3.1 工程概述
A矿采用斜井开拓, 井田范围内共分布有可采煤层三层, 分别为4#、8#、9#, 其中8#煤层为厚度0.7 m~1.5m薄煤层。为实现8#薄煤层的有效开采, 降低其生产作业的安全风险, 矿方结合自身实际状况, 优化薄煤层开采工艺。矿井地层上挠为不对称向斜结构, 全区构造形态为向西单斜地层, 倾角4°~8°。8#煤层为南北走向, 煤层结构简单, 顶板为泥岩与砂岩, 厚度介于0.9m~2.3 m, 结构强度较大, 起伏明显, 生产作业时存在冒落风险。
3.2 设备选型
3.2.1 液压支架
液压支架支撑高度应以满足煤层安全开采为准, 因此8#煤开采所用液压支架支撑高度为0.6 m~1.8 m, 宽度1.6 m, 中心距1.4 m, 支架工作阻力2 500 k N, 支护强度0.5 MPa, 其中推移行程800 mm, 初撑力2 000 k N, 控顶距3 500 mm, 可满足倾角20°以内煤层开采。
3.2.2 电牵引采煤机
为确保8#煤层的有效回采, 所选用采煤机机身高600 mm, 可采煤层高度0.6 m~1.6 m, 机身宽300 mm, 滚筒直径850 mm, 中心间距8 000 mm, 摇臂长1 650 mm。设备结构为整体直摇臂式, 行走方式为摆线轮—销轨无链牵引, 通过交流变频装置进行调速。作业时行走牵引力为160 k N~260 k N, 行走速度0 m/min~5 m/min, 滚筒切割深度600 mm, 电机电压380 V, 运转功率100k W, 牵引功率30 k W。
3.3 采煤工艺
a) 回采工艺。采煤机割煤选择上下行方式, 作业时依照规程设计移动支架并将采煤机移至上/下端头, 返空刀对浮煤实施清理后依照顺序移溜子, 并继续进行上/下割煤。随后继续移动支架使采煤机移至上/下端头, 重复上述操作, 实现持续割煤作业;b) 落煤。通过采煤机螺旋滚筒截割落煤, 单次割落煤深度为600mm;c) 装煤与运煤。煤炭割落后直接落入下方刮板输送机中, 随着管板输送机与胶带运输机运至地面[4,5,6]。
3.4 顶板管理
整个工作面共布设90部液压支架和5部端头支架, 以实现对回采顶板的全部垮落法控制。与此同时, 工作面上端头布设10根4 000 mm长钢梁配合单体支柱进行端头支护;下端头布设8根4 000 mm长钢梁配合单体支柱进行端头支护, 所有钢梁两两配对使用, 通过交错迈步进行迁移, 步距为500 mm。此外, 工作面巷道内通过铰接顶梁与单体液压支护进行超前支护, 液压支柱布设于铰接顶梁中部。
4 结语
薄煤层作为煤炭存储的重要形式之一, 是煤炭开采中不可忽视的环节。但其独有的地质状况, 使所使用的开采工艺及开采设备有远超传统采煤工艺的要求。鉴于此, 矿井管理者必须在充分结合自身实际需求的基础上, 对自身薄煤层机械化开采进行分析, 选择适宜自身实际的设备类型与开采工艺, 从而最大化地降低外界不定因素的干扰, 在保障生产作业安全的同时提升工作效率。
摘要：在分析薄煤层机械化开采技术特点的基础上, 对不同开采工艺的各自要点展开论述, 并结合具体案例, 对薄煤层机械化开采的设备选型及相关工艺展开介绍, 希望能够为广大矿区的机械化开采工艺提供数据参考。
关键词：薄煤层,机械化,技术要点,案例分析
参考文献
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薄煤层机械化开采 篇2
在大斗沟煤业公司有这样一支队伍，他们常年活跃在最艰苦的低矮煤层中，始终坚守着心中的光明，1万吨、2万吨、3万吨，这不是简单枯燥的数字增加，在这背后是一次次艰难探索，一次次涅槃重生。他们就是历经两年逐渐成长起来的大斗沟煤业薄煤层开采队。
随着中厚煤层资源逐渐枯竭，大斗沟煤业公司薄煤层开与2010年底开始进行，煤层虽薄，但都是工业精粉，丢一点就少一点了，所以大家格外珍惜这些不可再生资源。薄煤层平均厚度80多公分，顶板支护高度只有1.2米，就算是不做任何事，单单在平地上跪一个小时，普通人也很难承受，更何况是在支柱移架、清煤攉煤的负重状态下，困难可想而知。薄煤层党支部一班人带领着员工们趴在低矮的工作面里，大家经常是猫着腰蹲在没靴的水中在支架的掩护下操作机组作业，这是采煤工们以前从未遇到的新情况，要过的第一关就是俗话说的“换骨头”，每天窝在支架下，出了井一展腰，骨头叭叭响，难受劲就别提了。就是这样的情况下全队员工都挺了过来。由于他们是该公司第一支薄煤层队伍，设备操作人员、检修人员均为第一次接触新装备，在机器设备的操作方面，工作环境的适应方面都和以前有很大不同。刚开始生产时，大家对机器都不熟悉，开机率低，机电事故频发，一个月下来产量屈指可数。再加上受地质条件的限制，采煤机组对开采条件要求十分苛刻，只要有高出地面6公分的石头
机组就不能顺利推进，加上工作面断层多，水患重，煤层储存起伏较大，开采难度很大，其次由于大同煤质较硬，采煤机机电事故频发，时常“罢工”，产量一直徘徊不前，效益不佳，随之出勤率下降，组织生产陷入恶性循环。
开机率就是产量，标准化就是效益。找到了问题的难结，全队员工一致达成“只有标准化做到位，安全和产量才能有保证”的共识，统一了思想。为了提高开机率，党支部带领全队员工想办法，出主意，超前组织备用配件，保证了机械的维护维修，缩短维修时间，降低故障率。同时加强培训强化管理入手，开展多种形式的职工技术培训工作，因地制宜，因人施教，一对一的提高职工操作技能，并把维护保养要点和关键操作要领打印成册，供职工学习提高。组织技术人员深入生产一线，手把手地进行操作培训和基本维修保养知识培训。推行全员军事化训练，开展“每日一题、每周一课、每月一考”活动，通过班前抽查、书面考试、现场问答等多种形式，不断强化员工的培训，普及业务知识，使全队员工的生产技术水品得到很大的提高。并结合工作面的特点，单体整齐，支护标准，狠抓巷道成型、顶板管理和支护质量，把“就近管理、班组管理、安全程序化管理”有机结合，深化岗位责任，坚持做到工作面“三直、两平、两畅通”，极大地提高标准化建设和设备完好率，消除重大机电事故和安全隐患，产量由最初的几千吨逐渐提高，最终于2010年10月首次突破10000吨。
投入产出不成比例，薄煤层开采队的员工怎么也高兴不起来。该队党支部一班人认真总结经验，决定还是从标准化建设和激励制度上下手改变现状。全队在落实打造“零事故现场、零事故环境”安全目标任务的同时，将质量标准化与工资挂钩，从劳动定额管理下手，把每刀煤的分值分解成三份，包括生产任务、标准化建设、安全（人身安全和设备事故），其中把标准化定为硬性指标固定，实行动态验收制度。其次实行每班交接日清制，坚决做到未解决的问题不留给下一班，实行复查手拉手交班制度。为了保证全年产量任务的顺利完成，全队90多名干部员工不惧艰险，顽强奋战，生产中开展了生产班组劳动竞赛活动，空间小，衣着笨重，他们脱了棉衣进工作面，就在这样的条件下，靠摸爬滚打，靠着这种精神，这支队伍创造了一个又一个薄煤层生产的全新纪录。2012年3月份突破20000吨，4月20日，日产割煤12刀共1480吨，创出建队以来日产最高水平，4月份原煤生产达到30140吨，创大斗沟煤业公司薄煤层月开采新纪录，为完成全年生产任务做出重要贡献，也为十八大的胜利召开送上大煤人的一份厚礼。
浅议薄煤层采煤工作面过断层开采 篇3
关键词开采煤层；开采工作面；过断层处理
中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)012-0183-01
在我国，薄煤层的分布是比较广泛的，其可开采储量约占总储量的20%左右，而且其开采的煤质都相对较好，但是，薄煤层地质条件复杂，我矿矿区范围内受F29断层的影响，在采区内伴生了小断层，对采区和回采工作面的布置带来影响，尤其是对回采影响大。
1薄煤层采煤工作面过断层主要技术措施
1.1合理布置采区和采煤工作面进行断层处理
①在合理的采煤过程中，为最大限度地减少断层对生产的不利影响，必须综合考虑断层落差、位置，尽最大可能将较大的断层留在采区和采煤工作面的煤柱当中，合理进行采区和采煤工作面设计、布置，以斜交断层作为采区边界来划分，以减少断层对采掘面影响。②对掘进过程中遇到的新断层，及时调整和改进采掘方向，在安全生产前提下，最大限度地减少断层煤柱损失。③回采之前影响采煤工作面落差大断层在设计上必须甩掉，尽最大可能减少采煤工作面所过断层。
1.2回采过程中断层处理
1）工作面直接过方法。当断层落差小于煤层厚度时，断层带的岩石较完整，没有瓦斯、水等的威胁时，即可采用直接过方法。①强行过断层方法。当炮采工作面硬过断层时为直接推过，采用此方法较多，适用性强，断层处一般要求最小采高为支护用0.6m外注式单体液压支柱，断层局部破碎带处可以打上硬木柱，不影响移动到板运输机，必要时应加强支护。普通机械化采煤工作面硬过断层时，断层处最小采高应为不低于采煤机组滚筒高度。②挑顶或拉底过断层方法。当工作面所揭露断层一盘煤层顶板错到工作面溜子下面时，采用挑顶方法将工作面底板找平整；当工作面所揭露断层一盘煤层底板错到工作面溜子上面时，采用拉底方法将工作面底板找平整。
挑顶或拉底过断层时，断层带采高应为能打上外注式单体液压支柱和有利于采煤机通过。挑顶或拉底过断层时，为减少生产影响，炮采工作面应超前2刀循环进刀步距，机械化采煤工作面应超前3刀循环进刀步距。挑頂或拉底、开帮硬过断层时煤层底板必须处理平整。
2）工作面炮采和机采组合过断层方法。实践中根据所过断层状态，当工作面上部揭露断层时，则在工作面上部采用炮采，工作面下部采用机采方法；反之当工作面下部揭露断层时，则在工作面上部采用机采，工作面下部采用炮采方法。
3）工作面绕过方法。当断层落差大于煤层厚度或采高时，断层带顶板破碎无法继续回采，采取拱眼将断层带甩掉，甚至重新开切眼进行回采。
2过断层支护实践
1）过断层顶板支护方式。①过断层沿倾斜打对柱，上超前探梁，上下梁在走向错开工作面一循环进刀步距，随回采刀刀交错迈步。探梁上方必须有木帽、半拉瓜刹严顶板，探梁用扁钢或硬方木均可。②断层带顶板破碎时采用锚网、钢带联合支护方式。
2）过断层顶板支柱。①木支柱支护。主要用在炮采工作面，木柱ф20cm以上硬木，长度0.4～0.5m。②外注式单体液压支柱支护。③锚索配合锚网、钢带支护。
3）过断层顶板支护要求。①工作面断层带上下再增2m区域，作为工作面重点加强支护区。工作面顶板破碎处，必须在人行道（顶空间）按柱距1.5m加密支护，同时溜道用硬木梁刹严探至硬帮煤壁。②工作面支护必须齐全完整，严禁缺柱和使用失效柱、已损顶梁。③过断层开采期间，必须根据伪顶、直接顶冒落高度及时替换相应高度单体支柱。④工作面乳化液泵站压力必须达到18MPa。单体支柱初撑力必须达到90kN以上。
3薄煤层采煤工作面过断层安全措施
1）严禁空顶作业。任何作业人员都必须在牢固单体支柱（或临时柱）的掩护下作业。
2）严格执行敲帮问顶制度。每次作业前，班组长和作业人员必须仔细检查作业地点伪顶、直接顶是否破碎、离层、松动，并使用长1．6m以上的长把工具。
3）翻打时，必须先翻完断层带后，方可再翻打断层带上下两头的支柱。翻打时使用长1.6m以上的长把工具卸载及撤顶子。由当班安全员和班长在现场指挥，观察顶板，翻打前和翻打过程中，认真执行敲帮问顶制度，班班交接验收。每小班必须固定专人，每组不少于三人负责断层破碎带支护工作，配齐备用柱。
4）工作面严禁任何人在控顶区内提前摘柱，对损坏柱、失效柱和光头柱必须及时更换、恢复补齐。支柱严禁打在浮煤和浮矸上。
5）作业过程中出现老顶周期来压等，威胁作业人员安全状况时，作业人员必须迅速撤到上下巷的安全地点，并向矿调度室汇报，待采取相应的安全措施后，方可继续作业。
4结论
根据作者以上的论述和分析，通过完善薄煤层采煤工作面过断层主要方法，加强过断层支护措施，提高薄煤层采煤工作面过断层安全措施等，在铺前矿的薄煤层采煤工作面过断层实践效果明显，为薄煤层采煤工作面安全开采提供保障，具有较强的适应性。
作者简介
薄煤层综合机械化开采应用研究 篇4
由于薄煤层开采通常作为矿井开采接替与产能补充的内容, 因此矿井一般对薄煤层开采不够重视, 导致其工作面效率与产能往往偏低, 工人劳动强度大但效率低下。传统薄煤层开采方法通常为炮采与普采, 而在现阶段煤炭发展形势条件下, 两种开采方法都已无法满足矿井未来效益发展的需要, 实行薄煤层综合机械化开采将是保证矿井经济效益的重要内容之一[1]。
1 工作面概况
A煤矿井田范围内可采煤层共5层, 主采煤层为8#与15#煤层, 煤层平均厚度为1.8 m和5.43 m。为缓解矿井能源紧张问题, 设计对上覆薄煤层煤炭资源进行回采。上覆2#、3#、4#煤厚度分别为0.8 m、1.2 m和1.3 m, 2#煤太薄且煤质较差不予开采, 先开采3#煤。3#煤层顶底板情况如表1所示, 煤层含有夹矸层数为0层~2层, 煤层整体地质构造较为简单, 但其中分布有数量较多的小断层, 可能对工作面开采造成影响。
2 采煤方法选择
根据矿井现有设备条件、开采技术及矿井对薄煤层工作面产能的需求, 3#薄煤层工作面可选择的开采方式有两种, 即采煤机综采与刨煤机综采, 下面对两种采煤方法进行简单的比选分析。
2.1 采煤机综采
3#煤层厚度为0.9 m~1.6 m, 均厚为1.2 m, 煤层整体厚度较薄。如按照现阶段采煤机综采生产能力计算, 3#煤单采工作面的生产能力约在30 t/a~50 t/a, 为了保证矿井整体产能超过百万吨, 薄煤层开采需布置两个开采工作面。两工作面同时开采在一定程度上提升井下工作面生产的灵活性, 并且薄煤层开采对矿井生产设备影响率较低, 如采用国产设备则前期投入资金将更少;其缺点是多工作面开采造成矿井设备的紧张, 有时会出现设备短缺情况。
2.2 刨煤机综采
刨煤机综采能够大大提升工作面开采的自动化程度, 降低工人劳动强度, 提升工作面的产能与安全系数。就现阶段而言, 国内在刨煤机综采自动生产体系使用范围仍十分狭窄, 仅有不到15套无人工作面刨煤机综采体系, 其单产在100×104t/a, 如引进此套采煤方法, 则可较容易满足矿井年产量的需求。其优点为设备占用率低、工作面产能高;缺点表现在初期投资较高, 设备对生产地质条件要求较为苛刻, 缺少一定的生产灵活性, 且前期投资十分巨大, 工作面生产技术实施与管理难度较大[2]。
3#煤层分布有较多的小断层构造, 如采用刨煤机综采法, 则其工作面产能势必达不到预期理想标准, 且其前期投资较采煤机综采要大得多, 考虑3#煤层开采年限及其对技术要求偏高, 确定3#煤薄煤层开采选用采煤机综采方式, 采用全部垮落法管理顶板[3]。
3 工作面三机选型
3.1 液压支架
液压支架选型需要根据工作面地质情况, 综合考虑支护类型、结构、阻力、强度等参数。液压支架选型中最重要的内容是确定合理的支护强度, 薄煤层综采工作面空间相对狭小, 液压支架需要保证工作面具有开采所必需的空间条件, 并避免工作面顶板过度下沉。按照“限定变形”, 液压支架位态计算公式为:
式 (1) 中, A为直接顶重量, k N;ΔhA为工作面在无支护阻碍条件的最大下沉量, m;Δhi为液压支架所能限制的顶板下沉量, m;PT为液压支架位态, m;KA为顶板岩梁结构位态常数, 其计算公式为:
式 (2) 中, mE为基本定厚度, m;γE为容重, kg/m3;C为周期来压步距, m;KT为动压系数;LK为控顶距, m。
3#煤层综合机械化开采设定工作面顶板下沉量Δhi为25 mm, 依据式 (1) ~式 (2) , 得到液压支架支护强度在0.412 MPa。而3#煤层厚度在0.9 m~1.6 m, 均厚为1.2m。经过综合比选, 确定液压支架型号选择ZY3000/08/18支架的支撑高度在0.8 m~1.8 m, 符合该薄煤层厚度变化要求。
3.2 采煤机
3#煤层整体厚度较薄, 考虑工作面实际生产能力及采煤机技术性能, 需选取机身较低、功率较大、截齿强度高的采煤机。综合技术经济指标比选, 得出采煤机型号为MGN160/370-WDH, 电牵引、双滚筒, 滚筒截深0.5 m。
3.3 刮板输送机
矿井刮板输送机选型主要是根据该薄煤层工作面生产能力, 通常以1.2倍的采煤机生产能力确定工作面最大生产能力。确定工作面最大生产能力后, 再依据煤质硬度及生产活动的需求等条件, 选择输送机链条数目及结构。刮板输送机应与选择的采煤机、液压支架相配套, 选择相对应的驱动方式、电动机型号等。由上述分析可知, 3#煤薄煤层工作面液压支架与采煤机型号分别为ZY3000/08/18、MGN160/370-WDH, 故选择刮板输送机型号为SGZ-630/220, 结构形式为全封底中双链结构。由于3#煤层较薄, 工作面输送机不能与端头转载机相搭接, 设计端头不使用转载机, 而SGW-40T刮板输送机可以进行转载与运输[4]。
4 薄煤层综合机械化回采工艺
4.1 工作面进刀
工作面采用双向割煤方式, 设计工作面进刀在端部进行, 两端斜切进刀, 进刀距离为30 m。
4.2 回采工艺流程
薄煤层综采工作面回采工艺流程与厚煤层开采工艺类似, 主要包含三项路程, 即割煤→移架→推刮板输送机。但各项工艺环节控制力度要求高, 如移架操作要滞后采煤机后滚筒10 m内, 擦顶移架步距控制在0.5 m。推刮板输送机实行邻架操作, 顺着采煤机推进方向依次进行。
4.3 顶板管理
采区顶板管理方式为全部垮落法, 随工作面推进而自行垮落, 放顶步距为0.5 m。老顶初次来压步距为5.3 m, 最小的顶板控制距离为4.8 m。薄煤层综合机械化开采中顶板管理中在两个时期需额外注意:a) 顶板来压及停采前, 此时期应加强对顶板矿压的预测与预报, 确保工作面与回采顺槽支护强度, 尤其是初撑力应达到设计要求, 在工作面端口等应力集中区域加强支护与顶板管理;b) 顶板破碎时期, 顶板破碎易导致冒顶与煤壁片帮事故发生, 工作面液压支架前移过程中应采用带压移架方式, 避免对顶板重复多次扰动, 而加速顶板的破损速度;如工作面煤壁片帮情况发生频率较高, 可超前采煤机进行移架操作, 确保顶板的完整性与工作面回采正常进行[5]。
4.4 安全出口管理
工作面两端口通常为应力集中交叉地带, 支护中应着重对工作面两端口进行加强支护。3#煤工作面两端口支护采用单体液压支柱和金属铰接梁共同支护, 支护宽度与高度应分别大于0.7 m、1.6 m, 支护形式采用抬棚一梁三柱。支护梁与前方工作面、后方采空区的间距应控制在0.5 m以内, 保证有效工作区间的安全。
5 结语
薄煤层综合机械化开采是未来一定时期内矿井资源开采的重点, 尤其是对于资源日渐枯竭的老矿区, 高效率、高产能地回收薄煤层资源将是缓解矿井产能危机的重要途径。实践证明, 3#煤首采工作面当年累计推进量达到了1 068 m, 且单月工作面推进距离最大值为179 m;3#薄煤层工作面实行综合机械化开采能够大大提升矿井安全系数, 同时减少工人劳动量与材料消耗量, 实现薄煤层工作面生产高效与高产。综合分析可知, 薄煤层综合机械开采前期会比其它开采方式投入较多, 但长期来看其效益要远远大于炮采、普采开采。
摘要：针对现阶段薄煤层综合机械化开采技术与经验尚不成熟的问题, 结合矿井实际薄煤层开采, 分析该薄煤层回采工作面概况及开采方法, 介绍薄煤层综合机械化开采中工作面“三机”选型方法与回采工艺, 望对类似薄煤层机械化开采有所借鉴。
关键词：薄煤层,综合机械化开采,“三机”选型,开采工艺
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急倾斜煤层开采技术分析 篇5
【关键词】急倾斜煤层；开采方法；分析
1.急倾斜煤层开采的主要特点
（1）急倾斜煤层的构造复杂，断层和褶曲多，煤层厚度变化较大，开采煤层的赋存条件普遍较差、储量少、开采困难、采煤工作面生产能力小。因此，开采急倾斜煤层的矿井多数是中、小型矿井。
（2）急倾斜煤层的倾角大于岩石安息角，采煤工作面采下的煤能自动下滑，从而简化了工作面的装运工作，但下滑的煤和矸石容易冲倒支架，砸伤人员，急倾斜煤层和围岩的节理发育，初次来压和周期来压与不明显，易发生无预兆的大面积突然冒顶垮落，造成顶板事故，给生产带来一些不安全因素。因此，生产的不安全因素多，安全性差。
（3）急倾斜煤层顶板压力垂直作用于支架或煤柱上的分力比缓倾斜煤层小，而沿倾斜作用的分力大，煤层开采后，煤层顶、底板都有可能沿倾斜方向滑动垮落，支架稳定性差，易发生扭曲与倾倒。因而工作面支护工作的难度大。
2.急倾斜煤层开采技术存在的问题
总的来说，目前我国急倾斜煤层开采方法中不同程度地存在很多问题，这些问题主要表现在以下几个方面：
2.1煤炭损失率高
主要存在于那些采落的煤炭与采空区冒落矸石无隔离设施的采煤方法，如斜坡式、小分段爆破、水力采煤、仓储式等。这些采煤方法的煤炭损失率有的高达40%～50%，与些同时，生产的煤炭往往有较高的含矸率。煤炭损失率高，不但给煤炭自燃创造了条件，而且浪费资源，缩短矿井寿命。
2.2巷道掘进率高
这些问题主要表现在斜坡式、小分段爆破和沿倾斜推进的掩护支架等采煤方法中。这些采煤法，有相当大的部分巷道是在支承压力带内掘进和维护的，维护这些巷道的工作量很大。掘进率高，增加了巷道掘进维护的费用，影响工作面的接替，给通风管理工作造成困难。尤其在有冲击地压危险的煤层中，巷道对煤体切割过多，增加了冲击地压的危险。
2.3通风条件差
这一问题，大部分急倾斜煤层采煤方法都不同程度地存在，而斜坡式、小分段爆破、仓储式和长孔爆破采煤法尤为严重。这些采煤方法中，通风系统复杂，有的采煤工作面为独头通风，工作面风流中，煤尘和瓦斯的含量较高，对工人的健康和安全危害较大。
2.4工人劳动强度大
这是所有急倾斜煤层采煤方法共同的缺点，由于煤层赋存条件的限制，急倾斜煤层中大部分巷道和工作面坡度大、空间小，工人在工作面落煤、支护、运料、行走均十分困难，劳动强度大。
2.5开采效益差
与倾斜或近水平煤层比较，急倾斜煤层的开采不仅单产低、工效低，而且成本高、煤质差，因此，这类急倾斜煤层矿井规模小、效益差。
3.急倾斜煤层采煤方法的分析
3.1合理划分采区，尽量加大采区尺寸
加大采区的煤炭储量。划分采区时，根据生产设备及回采工艺的要求，避免人为地划分采区边界，适当加大采区的走向长度，加大阶段垂高。
3.2优化回采工艺，提高生产效率
目前我国急倾斜煤层开采工艺相对比较落后，绝大多数矿井采用炮采工艺和风镐落煤工艺，工人劳动强度大，安全状况差。优化回采工艺最主要的就是提高回采机械化程度。要提高矿井开采的机械化程度，可以从局部机械化和全局机械化两个方面来考虑。局部机械化指的是从支护方式、落煤方式以及运输方式几个方面单独考虑改进方法，以提高矿这几个方面的机械化程度。全局机械化是采用综合机械化采煤方式，从破煤、装煤、运煤以及支护四个方面来实现机械化。
在一定的条件下，对开采技术条件进行评价，寻求最适宜的采煤方法，并且通过对工作面开采工艺、设备及系统配置的分析，采取改造系统的薄弱环节、完善工艺系统和开采技术等措施来有效地提高工作面单产。如加大采区走向长度，改进回采工艺，合理确定采煤工作面的支护方式等。在通常情况下，急倾斜煤层采区的走向长度比较小，可采储量少，只能满足几个月的正常生产，造成采面搬迁频繁，而且需要留设大量的保护煤柱，影响资源回收率。这不仅影响矿井的正常生产，增加无效工时，同时也造成了资源浪费，降低了工作面设备的使用效率，影响机械化程度的提高。在生产过程中，根据矿井地质条件的变化，加大采区走向长度，不仅可以增加采区储量和服务年限，减少工作面搬迁次数，而且还能减少区间煤柱的损失，减少准备巷道的掘进工程量，进而增大采区生产有效工时比率。加大采区的走向长度，还可以增加采区同进开采的工作面个数，能提高采区的生产能力，有利于采区和矿井的集中生产。
3.3改进巷道布置，优化生产系统
选择巷道布置方式时，首先要满足安全生产的要求，保证每个采区、回采工作面均至少有2个安全出口，实现工作面全负压通风。其次，巷道布置方式要与采煤方法一致，同回采工艺结合，充分考虑水平巷道、倾斜巷道各自的优缺点，尽量不采用垂直巷道，提出系统简单、布置合理的准备、回采巷道。
4.结论
我国开采急倾斜煤层的历史悠久，由于经济欠发达、受科学技术、国家产业政策和生产力发展水平等的限制，大、中、小矿井并存，且中、小型煤矿特别多，因此采用的采煤方法很多。本文总结与提升急倾斜煤层的采煤方法与采场矿山压力显现的规律这；并针对目前开采存在的主要技术难题，提出急倾斜煤层开采的发展方向与对策，指导急倾斜煤层的安全生产实践，提高企业经济效益，促进急倾斜煤层采煤方法的发展。
【参考文献】
[1]梁飞林.土朱矿井急倾斜煤层采煤方法改进[J].中国安全生产科学技术，2009，（3）.
[2]李树军.急倾斜煤层仰斜采煤法的探索及应用[J].煤炭技术，2008，（11）.
薄煤层机械化开采新技术探究 篇6
1.1薄煤层自身的特点影响了开采活动
薄煤层是指厚度小于1.3米的煤层, 由此可见, 厚度非常小, 而且煤层中间夹矸的现象严重, 地板质地软, 顶板也有很多破碎现象。使得施工起来难度特别大, 一个不小心就有可能造成煤矿事故, 危机矿工的生命。
1.2对薄煤层的开采水平低
由于包每层的开采容易发生事故, 不安全, 再加上煤矿储量相对于中煤层和厚煤层少了接近三分之二, 所以很多开采企业选择放弃, 就导致对薄煤层的开采不彻底, 对开采技术要求也不高, 间接阻碍了薄煤层的开采技术和水平。
1.3薄煤层的开采成本大
薄煤层由于自身的因素和开采水平的有限, 再加上井下作业空间小, 条件恶劣, 很多工作都仍然是靠打眼放炮, 人为装煤的手段, 开采工作进行的十分缓慢。如果想要保证安全和出产率, 就要加大成本, 但是回收效果, 经济效益却非常小, 也就是说, 薄煤层的成本投入比中煤层, 厚煤层高, 但是开采的煤矿产量却比他们低, 还要冒更大的安全风险。这样就使得很多企业对其望而却步, 宁愿放弃也不冒险。
二.现阶段薄煤层机械化开采的手段
2.1滚筒采煤机
滚筒采煤机分为双滚筒和单滚筒采煤机两种, 现在大多数用的都是双滚筒的采煤机, 采煤机是一个大型的复杂工作系统, 他有机械, 电气和液压三部分组成, 双滚筒采煤机是由左右牵引部, 行走箱, 和电控部等许多部分组成。牵引部就是负责带动机身在滑槽上行走的, 截割部就是电动机, 也是主要的部分, 负责将煤割裂, 粉碎。还有其他部分一起分工合作, 才能完成开采程序。它结合了国内外的薄煤层挖掘机的经验, 能够自动的完成一个采煤过程。而且他的结构很小, 不会占用很大空间, 比较适合薄煤层的开采。
2.2螺旋钻采煤机
刨煤机可以从巷道的两侧打孔开采煤矿, 是一类完全机械化的机器, 不需要人工操作, 就这一点, 就大大节约了成本, 也减少了事故的发生, 避免了人员的伤亡。而且他们本身投资比较低, 采煤面十分广, 开采的十分彻底。它可以开采的的宽度在1.905到2.105之间, 开采的深度在向上85米, 向下45米之间, 开采范围广。为了能够优化螺旋钻杆装煤的效率, 可以通过选择破碎每笔的模式, 改变钻杆的工作速度, 钻杆的强度和力度等条件来设计螺旋钻采煤机的工作效率, 进而在安全可行的前提下, 尽可能的提高效率, 使经济效益实现最大化。
2.3刨煤机
刨煤机是由德国人生产, 并很快就推广到俄罗斯, 法国等国家。刨煤机对薄煤层的薄厚度要求大概在0.8到2米之间, 也是一类自动化, 无需人力控制的采煤机械。刨煤机无论是采煤, 装煤, 运煤全部都是自动化完成, 因此对发动机的要求很高, 价格也要比正常的薄煤层开采机械贵上一到两倍。但是它的生产效率也是很高的, 能够将其他类型采煤机开采不到底地方开采出来, 提高采煤率, 避免资源的浪费还有一点, 它和螺旋钻采煤机一样, 无需人力, 就节约了人力成本, 也会减少安全事故的发生。提高经济效益。
三.薄煤层开采技术存在的问题以及改进
3.1薄煤层开采技术存在的问题
要想更好更多的开采薄煤层里的煤炭资源, 就要采用好的开采技术, 利用好的开采机器, 不管是滚筒采煤机, 螺旋钻采煤机还是刨煤机都面临着一个同样的问题, 要想实现采煤的效率最大化, 就要提高采煤机的功率, 而功率是由电动机, 也就是采煤机的马达决定的, 要知道如果想提高采煤机的功率, 就要改进电动机, 而大多数高功率的电动机的机身占地面积都是很大的, 但是薄煤层的空间有限, 很难使机身占地方面积大的采煤机正常进行工作, 所以如何处理大功率和矮机身这一矛盾, 是非常重要也是很困难的。
由于薄煤层中的条件苛刻, 断层很多, 结构也很复杂, 这样在采煤机工作中, 采煤机机身发动机带来的震动和冲击就很可能使薄煤层出现塌陷事故。因此采煤机机身的各种设施的结构优化也是一个有待解决的重点。
3.2薄煤层开采技术的改进
改进薄煤层开采技术说白了就是改善采煤机器的发动机上述两点存在的问题, 可以通过改善采煤机系统的结构, 提高电动机机身的各项性能, 来减小采煤机的占地面积, 在生产和制造采煤机的过程中, 使用更高的工艺, 减少其振动的频率和幅度, 更好的实现对采煤机的远距离遥控。
总结:薄煤层的开采技术至今仍然有很大需要进步的空间, 这就需要科技研发人员, 不断学习, 不断开发新技术, 使得对薄煤层的开发能够又安全又彻底, 实现企业经济效益的最大化。提高我国煤炭开采的技术水平。有人说, 既然薄煤层在开采上存在这么多的问题, 那我们放弃不就好了, 要知道, 不管是什么资源, 不管它现在的储量有多少, 它总有一天会被开采完, 我们要做的不仅仅是不放弃任何一部分有利用价值的资源, 更重要的是保护资源, 有计划的开采, 实现资源的可持续发展。
参考文献
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[3]温庆华.薄煤层开采现状及发展趋势[J].煤炭工程.2009 (03)
[4]云天宝.国内煤炭行业发展趋势分析[J].西北煤炭.2006 (04)
[5]吕文玉.国内外薄煤层开采技术和设备的现状及其发展[J].中国矿业.2009 (11)
浅谈云南省薄煤层机械化开采 篇7
西南地区由于受地质条件影响, 煤层赋存比较复杂, 薄煤层所占比重较大, 中小型矿井居多;近年来小型煤矿因管理、刻意追求经济效益等方面原因引起一些重大安全事故;国家相继出台一些列相关产业政策如 (安减总煤监[2014]44号、 (发改运行[2014]893号) 文等。云南省积极响应国家政策要求, 并于2014实施煤炭产业结构调整转型升级方案:缺煤地区煤矿规模达到9万吨/年, 及以上, 其他地区达15万吨/年及以上;煤矿全面推行井下采煤机械化、掘进机械化工艺, 推广“一井一面”、“一井两面”生产模式。按照2014煤炭产业结构调整转型升级方案要求, 对于云南省大部分小型煤矿企业来说, 提高采煤工作面机械化程度已经是迫在眉睫的问题, 尤其是对于煤层赋存较差, 煤层较薄的煤矿, 建设安全高产高效生产矿井, 采取机械化采煤工艺尤为重要。
我国煤炭企业长期以来为提高薄煤层采出率, 减少煤炭资源浪费, 在探索薄煤层机械化开采方面开展了大量研究和实践, 特别是近年来随着煤机制造技术的快速发展、先进的煤机设计理念和关键技术的开发, 适应这些煤层的机械化装备可靠性和安全性大大提高, 薄煤层机械化开采技术得到迅速发展, 工作面单产和工效均有大幅度提高, 安全得到质的保障。下面就西南地区一些煤矿企业在薄煤层机械化开采方面较成功的案例, 供大家研究探讨。
1 厚度0.8m以下煤层 (极薄煤层) 机械化开采
1.1 高档普采采煤工艺
重庆永荣矿业公司MG100-TP爬底板采煤机专为极薄煤层机械化而生产的新一代采煤机;采用侧面固定单滚筒, 锚链牵引, 沿煤层倾斜爬底板穿梭割煤, 煤沿螺旋滚筒输入装煤部, 装煤部转入工作面运输机;电动机为两端偏心出轴, 分别传动牵引部和截装部。
MG100-TP爬底板采煤机技术参数:采高范围08-0.5m;煤层倾角<25°, 生产能力100~75t/h, 装机功率100k W, 滚筒直径800~540mm, 截深800mm, 整机重量7t;工作面配备SGD420/22型刮板输送机, 技术参数:设计长度100m, 输送量60t/h;中部槽1200mm×420mm×150mm;支护配备单体液压支柱+金属铰接顶梁。目前在重庆永荣矿业公司永川煤矿、四川达竹煤电公司柏林煤矿均有采用, 可实现工作面单产最高达15万吨/年, 资源回收率达95%。
目前云南省多数煤矿高档普采已在推行单体液压支柱+π型顶梁支护顶板, π型顶梁两根一对, 一梁三柱, 一对六柱, 相互交错前窜。对于开采薄煤层来说, 工作面采高本身有限, 如果采用金属铰接顶梁, 再加上背板、塑料网, 将会尽一步压缩回采空间, 甚至对采煤机割煤也造成一定影响。在薄煤层高档普采支护中应用π型顶梁代替金属铰接顶梁更具有优势:一是可以节约回采空间;二是π型顶梁相对于金属铰接顶梁较简单, 在有限的空间内可减少复杂繁琐的工序, 三是卸载支柱后空间相对更加宽敞, 对顶板管理有利。因此MG100-TP爬底板采煤机可配备DW系列单体液压支柱+π型顶梁支护顶板开采极薄煤层。
MG100-TP爬底板采煤机也存在一些不足, 其装机功率较小, 对大倾角煤层不具有很强的适应性, 尤其是在采面出现地质构造 (如小断层、冲刷带) 时, 还需放震动炮, 影响产量和工效;采煤机后浮煤较多, 需人工辅助装煤等缺点。
1.2 综采采煤工艺
达竹集团与辽源煤机制造有限公司合作研制了MG110/130-TPD型爬底板电牵引采煤机, 在一定程度上解决了MG100-TP爬底板采煤机的一些缺陷:具有较大功率, 高截割能力, 较大的牵引力;能防止过载、过温、有可靠的降尘结构;在大倾角 (35°以下) 极薄煤层的复杂地质条件下, 适应性更强。
MG110/130-TPD型爬底板电牵引采煤机技术参数:采高范围0.8~0.52m;煤层倾角<35°, 生产能力315t/h, 装机功率128.5k W, 滚筒直径800~550mm, 截深600mm, 整机重量11t;工作面配备SGB520/2×55型刮板输送机, 技术参数:设计长度200m, 输送量100t/h;中部槽1500×520×190mm, 机头机尾驱动装置能互换, 整机左右工作面能互换;支护配备ZY2400/5.5/12液压支架, 支护强度0.41MPa, 支撑高度550~1200mm, 支架采用整体层叠顶梁结构, 降低了顶梁厚度, 增加了过机空间, 满足大倾角煤层开采条件, 安全可靠, 工作空间大。
目前, 该套极薄煤层综采设备2009年已在四川达竹煤电公司下属小河嘴煤矿、斌郎煤矿投入使用, 可实现工作面单产20万吨/年, 资源回收率达98%;有效解决了设备几何参数与设备能力之间的突出矛盾, 减小了设备外形尺寸, 加大了过煤、过机及工作空间。
2 厚度1.3m~0.8m煤层机械化开采
厚度1.3m~0.8m煤层机械化开采一般采用薄煤层双滚筒采煤机, 大量用于薄煤层综采和高档普采工作面, 从目前已有的机型看, 倾角45°以下、煤厚0.75~1.3m的薄煤层都有应用。常用的机型有鸡西煤矿机械制造有限公司生产的MG100/240-BW型薄煤层液压牵引采煤机、辽源煤机制造有限公司生产的MG80/188-BWD薄煤层交流变频电牵引采煤机、天地科技上海分公司生产的MG100/238-WD型薄煤层交流变频电牵引采煤机等;与这些机型相配套的薄煤层综采设备也比较完备。
3 薄煤层机械化开采展望
目前西南地区薄煤层机械化开采技术应用还不广泛, 特别是针对采高0.8m以下厚度的煤层开采;现薄煤层机械化开采主要存在缺点:一是采用机械切割顶底方式人为增大采高, 这种方法会影响工作面效率和单产, 同时也会对煤质产生较大影响;二是采用小型机化装备尽量控制采高 (比如爬底式采煤机) , 这种方法受设备外形尺寸所限, 造成回采空间较小, 不利于安全管理;三是存在“三角煤”割不透的问题、操作人员安全性和舒适性问题等。今后逐步实现工作面自动化、无人化采煤将会是薄煤层机械化开采主体发展方向。
参考文献
[1]孙文华.煤矿综采新工艺新技术与机械设备选型实用手册[M].北京:中国知识出版社, 2010.
极薄煤层机械化开采的实践与应用 篇8
为建立节约型社会, 煤炭资源的充分利用越来越受到重视, 而极薄煤层的开采利用, 无疑有着重要的理论和实际价值。龙潭组27煤相对发育, 构造分布稳定, 煤层厚度稳定在0.4~0.55 m之间, 倾角一般在12°~17°之间, 为极薄煤层。顶板为深灰色泥页岩, 成层性差, 破碎不稳定, 厚度1.5m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左右有一层青色薄层硬砂岩, 为很好的标志层, 含植物化石, 硬度为Ⅲ。对于27煤采用炮采工艺开采, 虽然其灵活性大, 采煤工艺简单, 地质条件的适应性强, 但生产条件恶劣, 工人劳动强度大, 产量低, 效率低下, 支护手段落后, 单体支柱支护顶板, 人工装煤, 回柱绞车放顶的工艺系统, 安全系数小, 安全无保障。特别是27煤的上、下煤层均已开采, 导致27煤开采地质条件复杂化, 不能实现极薄煤层的安全开采。因此, 改革采煤工艺, 确保极薄煤层实现安全开采, 促进矿区安全高效生产, 发展极薄煤层采煤机械化具有重大意义[1]。
2 极薄煤层采煤机械化的技术关键
江苏宏安集团岩脚煤矿通过对极薄煤层27煤的系统研究和开采技术工艺的分析, 开采27煤必须实行采煤机械化。重庆煤炭集团永荣煤机厂生产的YRG3-100型单滚筒采煤机采用“三股道”的采煤工作方式, 全机身爬在底板上, 对运输、支护等配套设备要求不高。该型采煤机采用液压传动、锚链牵引、水冷式电机驱动和高强度液压螺栓副联接等国内较为先进的采煤机制造技术, 其技术性能达到国内极薄煤层采煤机先进水平。该机本身带有装煤机构, 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, 增强了设备的稳固性和安全可靠性, 是国内生产的同功率采煤机中最薄的产品, 采高 (0.6~0.8 m) 也是最低的, 技术性能比较适合27煤的开采。采用机械化先进采煤技术装备, 为矿井开拓部署、巷道布置、采煤工艺、矿井生产技术管理、优化生产系统、配备工艺设备等各方面提供有利条件[2]。
3 采取措施和技术革新创造安全高效
极薄煤层实现机械化开采后, 通过采取各种措施, 进行了大量的技术革新。从采煤机操作、支护方式改变、护顶材料的选择、人员组织、煤质管理等各方面进行剖析改进, 坚持走自主创新之路, 实现了高产高效。
3.1 改变支护方式提高安全效率
27煤开采时最初采用的支护方式是一梁三柱, 使用的单体支柱是DZ系列, 单体支柱经常出现失压柱或死柱, 影响移梁支护的进度和质量。经过现场顶板压力、支柱的初撑力和工作阻力进行测定分析, 同时考察了天能集团矿山设备机械厂DW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用, 并根据工作面顶板压力、支柱的初撑力、工作阻力分析结果对工作面的支护方式进行了改变, 由原来一梁三柱改为两梁五柱, 在保证安全的条件下, 减少了一排支柱, 也减少了一道支护工序。
实践操作证明, 更换支柱和改变支护方式前移90 m长工作面需要5~6 h, 而更换支柱和改变支护方式后移90 m长工作面仅需要2~3 h, 节约了工作时间, 同时也提高了工作效率, 而工作面的安全系数没有任何变化。
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、π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
π型顶梁规格为长2 400 mm、宽100 mm、厚60 mm, 由π型钢和碳钢焊接合成。
HDJA-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-1000型金属铰接顶梁达不到理想的效果;采用π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π型顶梁没有金属铰接顶梁复杂, 移π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π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π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18Mn Si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 cm, 采煤机必须割近20 cm的底, 原煤发热量只有3 000~3 500 k J, 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-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 k J以上, 次煤发热量达到7 536 k J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。
(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11万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。
5 结语
岩脚煤矿对稳定分布的极薄煤层27煤开采技术进行了深入研究, 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YRG3-100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。
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
参考文献
[1]曲春刚.薄煤层中实现高产高效的技术探讨[J].煤炭技术, 2007 (26) :132-134.
薄煤层机械化开采 篇9
从煤炭资源赋存情况来看,发展薄煤层机械化开采对于开发利用煤炭资源,延长矿井开采年限,实现高效开采、实现煤炭产业的可持续发展具有重要的意义。
1 薄煤层机械化长壁工作面开采中存在的问题
我国薄煤层开采一般采用长壁采煤法,由于开采煤层厚度小,与中厚及厚煤层相比,薄煤层机械化长壁工作面存在有以下问题:(1)采高低、工作条件差、设备移动困难。薄煤层机械化采煤,尤其是综采工作面,当最小采高降到1.0m以下时,人员出入工作面及作业非常困难。薄煤层采煤机械和液压支架受空间尺寸限制,设计难度大。液压支架立柱通常要双伸缩甚至三伸缩,增加了采煤成本。(2)采掘比大,采煤工作面接替紧张。随着长壁机械化采煤技术的发展,工作面推进速度加快,但由于薄煤层工作面回采巷道为半煤岩巷,巷道掘进手段没有多大的变化,还打眼放炮、人工装煤,掘进速度慢,造成薄煤层综采工作面接替紧张。(3)煤层厚度变化、断层等地质构造对薄煤层长壁工作面生产影响大,造成薄煤层长壁综采或机采工作面布置困难。(4)薄煤层长壁机械化采煤工作面的投入产出比高。经济效益远远不如开采厚及中厚煤层工作面。薄煤层综采工作面的设备投资大而设备装机功率、支架工作阻力相当的中厚煤层综采工作面差不多,但薄煤层综采工作面的单产和效率一般只有中厚煤层综采工作面一半左右。因此,实现综合机械化采煤,是实现薄煤层开采高产高效的主要途径。
2 薄煤层开采综合机械化技术
2.1 滚筒采煤机
滚筒式采煤机是传统的采煤设备,应用比较非常广泛,发展速度也非常之快。以电牵引、故障自动诊断、支架电液控制等为核心的技术已应用到滚筒式薄煤层综合机械化设备上。薄煤层综合机械化采煤经过多年的试验,这种技术已趋于成熟,在应用中取得较好的开采效果。
滚筒采煤机由于适应性强、效率高、可应用综合机械化作业,其整体结构、性能参数、适应能力、可靠性等,均有较大的创新和提高。薄煤层滚筒采煤机具有以下优点:(1)无底托架结构积木式、液压螺母紧固、多台截割电动机横向布置、抽屉式部件安装技术,使结构更加简单,安装容易;(2)整体结构和传动方式的改进后,滚筒采煤机机身窄、低;(3)采煤机功率的不断加大,电气调速行走和远程无线控制技术的应用,滚筒式采煤机更能适应较复杂的薄煤层开采地质条件;(4)薄煤层采煤机比较适合应用于中小型煤矿的综合机械化。
2.2 刨煤机
刨煤机采煤在德国应用以来,推广于世界各采煤国,现在是薄煤层采煤机械化的重要设备。德国、俄罗斯、法国等,使用刨煤机开采的煤炭产量占总产量的一般以上。
作为薄煤层开采设备,刨煤机的主要优点:是能实现极薄煤层的综合机械化开采,实现开采过程中的自动化;采煤过程连续进行,时间利用率高;采出的块煤率高,工作面煤尘量少;其结构简单,方便维护。
2.3 螺旋钻采煤机
螺旋钻采煤是前苏联顿巴斯矿区顿涅茨克矿业研究院开发的一种开采薄煤层的采煤方法。这种采煤法是新型的无人工作面和开采缓倾斜薄煤层的新型采煤方法,可把煤层厚度由0.6~0.8m下延到0.3~0.4m,对开采松软煤层有较高的应用价值。
(1)螺旋钻采煤法的优点。投资较低;人员和机组设备全部在工作巷内,人员在宽敞支护良好的巷道内就可将煤采出,安全状况良好;煤的可采范围达总面积的95%以上,可以多控掘煤炭资源,并充分释放瓦斯。(2)螺旋钻采煤法存在的问题是留设钻孔间煤柱和钻孔组间煤柱,降低了采出率;接长和缩短钻杆所用的时间,占工作总时间的比重较大。薄煤层开采高度小、顶板压力小,这些决定了薄煤层高产高效采煤方法的发展方向主要是提高长壁工作面自动化程度。由于薄煤层工作面内作业困难,因此,应提高薄煤层工作面采、支、运工序的自动化程度,减少工作面内的操作人员。薄煤层工作面刨煤机落煤、螺旋钻采煤比采煤机落煤易于实现自动化,由计算机控制的定量割煤刨煤机与螺旋钻采煤,是实现薄煤层工作面自动化开采重要方向。我国资源储量比较大的薄煤层,随着采矿设备制造水平的提高,在采用大功率、高可靠性工作面设备的基础上,结合当地的煤层赋存情况,应因地制宜地选择采煤机械,实现薄煤层高产高效开采。
3 综采机械化在桃山矿的应用
七台河矿区某煤矿经过多年的改造和机械化提升,高挡普采产量达到60%左右。随着地质和资源条件的不断变化,产量呈下降趋势,如不加以改造,提高机械化程度,年产量只能维持在80万吨左右,而且投入增大,资源浪费,成本增大。针对煤矿的现状,对煤层赋存条件好,具有储量的三采区进行综采升级改造。
三采区72,79层采、掘工作面绝对瓦斯涌出量,确定三采区在固定抽放泵站(2个)的基础上,三采区内部设移动抽放泵站,移动抽放泵选用ZYW85/110,最大抽放流量85m3/min,电机功率110k W。移动抽放泵站抽放方式采用本层抽放、采空区抽放、高位抽放相结合的方式进行抽放,移动抽放泵站钻场设MKD-5S全液压钻机2台,设ZDY-2000S液压坑道钻机1台,设ZDY全液压坑道钻机1台,设MK-3型液压钻机1台。
经抽放后72层采煤工作面配风量550m3/min,79层采煤工作面配风量1000m3/min,可保证瓦斯不超限。为了时时监测综采工作面的瓦斯压力变化情况,更好地治理瓦斯,确保安全生产,综采工作面配备了瓦斯压力测定仪、瓦斯解吸仪及取样装备、瓦斯突出综合预测仪、风动钻机、矿用塑料气动局部通风机、地勘用煤层瓦斯含量及成份测定仪等设备。
采区综采升级改造后,劳动强度减小,人员相对减少。单产大幅度提高,年产量提高30万吨。
摘要：煤炭资源赋存情况来看,发展薄煤层机械化开采对于开发利用煤炭资源,延长矿井开采年限,实现高效开采、实现煤炭产业的可持续发展具有重要的意义。随着采矿设备制造水平的提高,在采用大功率、高可靠性工作面设备的基础上,结合当地的煤层赋存情况,应因地制宜地选择采煤机械,实现薄煤层高产高效开采。
不稳定煤层矿井开采技术探讨 篇10
在含煤地层中蕴含丰富的断层、褶曲；煤层走向、倾向起伏，呈向斜、背斜构造；煤层厚度变化大的矿井，称之为不稳定煤层矿井。
福建省煤矿基本上均属于不稳定煤层矿井。对不稳定煤层矿井采用适宜的开采技术是采煤业常遇的重要课题，尤其是缺煤地区显得更为重要。本文就不稳定煤层矿井开采技术谈谈个人粗浅的认识。
2开采技术探讨
2.1开拓方式
福建省煤矿煤层基本上均属于倾斜、急倾斜煤层，且均是分布在山峦起伏的山区，地表坡降大，沟谷发育，可利用作矿井地面工业广场的地表空间较为有限。因此，其矿井的开拓应选用以下方式较为适宜：(1)平峒；(2)平峒 ———暗斜井；(3)斜井。
福建省煤层均分布在山区。在选择开拓方式时，应首先考虑其井田所在范围内可利用矿井地面工业广场的地表空间。在其条件许可下，优先选择平峒开拓方式。根据开采水平的划分，分别布置平峒。平峒位置应选择使平峒尽可能短揭露煤层的位置。在可利用作矿井地面工业广场的地表空间条件受到限制时，则考虑采用平峒 ——— 暗斜井或斜井的开拓方式。这两种开拓方式的选择，主要参照因素是井田范围内煤层地质条件的复杂程度。煤层地质条件复杂 程度较高的，可考虑采用平峒 ——— 暗斜井的开拓方式。此开拓方式即可实现初期投资少，投产高，见效快，又可充分利用平峒揭露煤层地质情况，掌握更加丰富的井田范围内的煤层地质资料，有利于下水平暗斜井延深选择正确的位置。煤层地质条件复杂程度较低，含煤地层相对较稳定的，则可采用斜井开拓方式。该开拓方式虽然初期投资较多，但总投资少，且有利于集中生产。
2.2回采工艺
由于不稳定煤层具有地质构造多、煤层厚度变化大的特征，造成回采工作面空间条件变化频繁，难以满足采煤机的运行，而炮采对回采工作面的空间条件要求不苛刻，且机动灵活性高，因此，选择炮采工艺是比较合理的。
根据不同的煤层赋存情况，可以选择以下炮采工作面的布置方法。
(1)短壁法
在煤厚相对较稳定，地质构造较少的煤层中，可采用短壁式布置回采工作面，壁长以60m 左右为宜，在工作面上部布置回风巷，下部布置运输巷，工作面沿垂直运输巷方向推进。
(2)中深孔爆破法
在煤层倾角较大，顶底板相对较为稳定，顶板为不易垮落、缓慢下沉，底板为较光滑的煤层或是“鸡窝”状的煤包中，采用中深孔爆破法。在设定的开采区段内，上部布置回风巷，下部布置运输巷，沿倾斜方向和伪倾斜方向在煤层中掘联络眼，将煤层分割成菱形。平行于倾向方向的两菱边间距以矿井拥有的技术能力所能达到中深孔爆破最佳效果的深度为宜，一般取20m左右，平行于倾向方向的菱边长宜取25m左右。开采顺序为从下至上将分割成菱形状的煤层逐个回采。整个工作面沿垂直于运输巷推进。
(3)斜坡法
在急倾斜煤层中，在工作面上部布置回风巷，下部布置运输巷，沿煤层边界向煤层走向反方向在煤层中伪斜掘主斜坡与上部回风巷沟通，在主斜坡上向煤层走向方向分别掘若干个分斜坡，分斜坡与前一个主斜坡沟通，将开采区段内的煤层分割成若干个块段，从上至下将分割的各个块段煤层逐个回采。整个工作面沿垂直于运输巷后退式推进。
上述几种回采方法的回采巷道(切眼、联络眼、主斜坡、W发斜坡)的布置应尽可能利用煤厚变化界限、地质构造边沿等煤层地质条件，将不连续可采的煤体分割成厚度、倾角相对稳定和比较连续的块段，然后针对具体条件选择相应的采煤方法。
由于煤层的不稳定性，因此，应根据煤层具体的赋存条件选择其相适应的采煤方法。即使在同一个回采工作面也不要简单地选择某一采煤方法，而往往应是采用多种采煤方法的组合才是最佳的。
2.3采区巷道布置
根据福建省煤矿具有煤层薄、层数多，且层间距小的特点，矿井的采区布置应选择多煤层联合布置较为适宜。在多煤层中，选择位于其最底部的煤层的底板布置采区上山。上山的位置应尽量布置在平行于煤层倾向向、背斜构造的轴部。开采水平垂深一般以100mm左右为宜，采区走向长度应尽量利用地层的倾向断层作为采区的边界，一般以单翼走向长度500m左右为宜，开采区段垂高以30m左右为为宜，开采区段的运输巷应尽量布置地层走向向、背斜构造的轴部。对于煤层层间距在10m左右的煤层，采区区段运输巷可采用联合布置的方式，沿相对底层的煤层掘运输巷，然后利用掘反眼顺槽的方法沟通上一层煤层，采用上煤层超前下煤层20m的两煤层同时回采的方法进行回采。
除了采区区段运输巷采用沿煤层掘进外，其它采区巷道的位置尽可能选择在地质资料中提供的地段构造中，使得所掘的巷道即可服务采区生产，又可作为探巷，为摸清矿井的煤层地质情况提供更加丰富详实的原始资料，以便于更加科学合理地选择开采技术。
3结束语
薄煤层机械化开采 篇11
1 目前发展薄煤层综采技术的状况
1.1 长壁综合机械化采煤方法
薄煤层采用长壁综合机械化采煤方法主要有以下两种:其中一个是综采机组主要由滚筒采煤机、液压支架以及刮板输送机构成;另外一个是综采机组主要由刨煤机、液压支架以及刮板输送机构成。美国和英国进行长壁式开采时一般是选择滚筒采煤机采煤, 而对于房柱式开采一般采用连续采煤机采煤。而比利时、法国等国家一般都选择刨煤机进行采煤, 单只从目前的情况可以看出, 以上的采煤技术都获得了不错的好评, 并且均有各自的适应性与特点。刨煤机综采可实现自动化, 块煤率高且工作安全更适合进行地质条件变化小且厚度较小的煤层开采;滚筒采煤机综采有很强的适应地质条件能力, 更加适合开采煤层厚度变化不小且硬度过高的薄煤层。
1.2 螺旋钻机采煤方法
在20世纪60年代兴起的采煤方法是螺旋钻机进行采煤。在美国就先一步在地下开采上将其运用, 法国、德国、英国、原苏联都进行过多项研究来开发这项采煤技术的应用方面, 在20世纪末我国也逐步引进并且自主研制出利用螺旋钻机对薄煤层进行开采, 目前已经成功地在新汶以及山东枣庄初步进行应用。然而螺旋钻机的方式也存在一定的缺陷, 如:对于巷道断面的要求比较大, 并且在半煤岩巷道进行掘进较为困难;同时还需要钻孔间煤柱, 以至于大大降低了采煤效率;缩短和接长钻杆花费时间过多, 导致单产水平不高。由于各项因素的出现, 所以在国内目前还未将这种采煤方法大量运用。
1.3 采用连续机房柱式采煤方法
采掘合一是连续机房柱式方法进行采煤的一大特点, 不仅可以边掘边采, 更是能够充分将煤柱当成永久或者临时的支护, 以便于发挥出支撑顶板的作用, 同时在回采时煤柱能够进行回收。这种采煤方式的重要设备有锚杆机、连续采煤机、带式输送机以及转载机。可进行遥控的连续采煤机已经在国外成功试验了开采极薄煤层, 并取得了不错的成果。在我国, 由于并没有过于重视薄煤层开采问题, 且研制连续采煤机较晚, 因此这种采煤方法还未在我国进行大量的运用。
1.4 急倾斜薄煤层综合采煤方法
不仅在我国急倾斜薄煤层综合机械化采煤是一个很大的难题, 在国外也无法非常高效的进行开采作业。即便国外也曾出现过不少可行的关于急倾斜煤层进行开采的方案, 如曾经在西班牙出现过的采煤方法, “沿走向推进”;还有曾在俄罗斯出现过的利用刨煤机、遥控钻机与长型气垛组合构成的开采技术等。以上提出的这些方法, 并没有进行推广应用, 有些实验成功, 有些还处于实验阶段, 还有些甚至仅是设想和规划, 距离成功生产与应用还有不短的距离。
2 主要在薄煤层综采出现的问题
2.1 关于倾斜与近水平薄煤层采煤方法
关于倾斜与近水平薄煤层采煤方法主要存在了以下难题:首先工作面空间就在很大程度上限制了采煤进程, 再者薄煤层综采未能拥有较为完善的设备, 同时对于薄煤层普遍的多变地质条件适应困难, 如硬夹矸和断层等;采煤机工作空间不足导致无法拥有良好的装煤效果, 同时由于割煤没有足够的速度, 开采员无法顺利通行, 严重影响了工作效率, 导致采煤能力低;另一方面由于开采中的设备检修与安装等受限制, 极大影响发挥综采设备的采煤能力;回采巷道是半煤岩巷, 设备无法高效率被使用, 炮掘时全断面爆破困难, 造成掘进速度不快, 采掘接替过于紧张;单产单进生产水平低, 经济效益差。
2.2 急倾斜薄煤层综合采煤方法
我国经过多年的努力, 在急倾斜采煤方法上取得了不错的改革成果, 如:柔性掩护支架这种开采法等, 目前已经大量的投入使用。然而急倾斜薄煤层开采技术, 依旧面临着不小的困难, 现代的采煤方法依旧跟不上时代发展需要, 从以下几点就能看出:
(1) 虽然较大的倾角能够帮助自溜运输煤, 简化装运工作, 但是倾角大却造成许多不安全的隐患。
(2) 进行回采时, 除垮落与顶板抽冒外, 煤层底板也很容易发生滑坡和位移, 对于支护工作增加了难度。
(3) 因为倾角过大, 设备在重力的作用下, 稳定性不足, 易倾倒, 从而加重了机械化开采的挑战。
从上面几点可以看出, 急倾斜薄煤层开采的方法通常产生的问题是:采区巷道布置过于复杂, 掘进效率低, 通风运输过于繁杂;顶底板和支护不好控制;采煤机械化程度不高, 存在安全隐患, 采出资源效率不高, 消耗材料过多, 未收到较高的经济效益。
3 研究薄煤层长壁开采成效
3.1 薄煤层滚筒方式开采
我国目前的薄煤层拥有丰富的资源同时广泛的分布在全国各地, 但是我国的开采环境并不好同时也没有较好的开采条件, 机械化的程度不高, 但却十分耗费劳动力, 导致效率过差, 从而造成了目前取得的效益不理想的局面。
3.2 急倾斜薄煤层采用刨运机进行开采
为了加快突破急倾斜薄煤层的开采技术, 目前已经有一定的成功经验, 如:西班牙急倾斜煤层综采机组、乌克兰刨运综采机组等, 根据机组结构所特有的方面进行研究, 同时也根据国内目前比较领先的开采技术以及急倾斜薄煤层特有的矿压情况, 总结出一套关于急倾斜薄煤层开采方面的走向长壁开采设备应用方案。走向长壁采用俯伪斜的布置, 同时运用液压支架支起到护顶底板的作用, 以及刨运机落煤和落煤自溜运煤。
3.3 急倾斜薄煤层开采方面的自移气垛支架方法
常用的急倾斜薄煤层进行开采的方法有:小阶段采煤法和倒台阶采煤法以及仓储式采煤法等。目前国家已经命令禁止使用小阶段采煤法与仓储式采煤法;倒台阶采煤法和水平分段密集采煤法过于消耗劳动强度, 不安全, 功效低, 不可能很好地进行机械化开采。利用斜煤层的特点科学合理的选取刨运机梁作为刨头载体, 同时也做移架横梁, 节省使用输送机。在使用刨运机时进行电液控制落煤, 有利于保障生产的安全, 同时为无人工作面的智能化技术的早日实现打下基础。
4 结语