复杂地质条件薄煤层综采工艺应用探析

【摘 要】我国煤层地质赋存条件相对复杂，煤炭资源分布区域广阔。国内大多数煤矿集团经过多年开采，不少矿井中的厚煤层已濒临枯竭，因而视线逐渐转向了薄煤层的开采。发展薄煤层开采工艺对于合理开发与利用煤炭资源，延长矿井开采周期都具有十分积极的作用。笔者结合自身多年的薄煤层开采经验，针对目前薄煤层开采中存在的问题进行了分析，并就此对复杂地质条件下的薄煤层综采工艺进行了总结，详见下文。

【关键词】地质条件；薄煤层；综采工艺；应用

随着我国煤炭需求量及开采量的增长，原有矿区的厚煤层煤炭资源储量也日益贫乏，企业开始将视线投向以往不愿开采，或认为无经济效益的薄煤层开采上。为了提高薄煤层的开采量，煤矿企业纷纷开展起了薄煤层的综采工艺研究。由于薄煤层空间受限，综采工艺研究的重点确定为开采设备的选择及回采工艺，笔者从事薄煤层开采已有多年，在实际工作中，在结合自身实际的情况下，对复杂地质条件下的薄煤层综采技术进行了大胆地改革与创新，并取得了一定的成效，为矿区其它矿井的薄煤层综采提供了参考依据。

1.薄煤层开采中存在的问题[1]

目前，我国的薄煤层开采以长壁采煤法最为常见，由于薄煤层的开采厚度

2.复杂地质条件薄煤层综采工艺

2.1开采设备的选择

挑选合适的开采设备是实现薄煤层综采机械化的关键，要想选择符合开采工作面环境及开采技术条件的设备，就必须遵循以下原则：设备体积小，以适应薄煤层的空间限制，降低破顶、破底情况的发生，提升回采效率；采煤机应具有较大功率；支架拥有足够的支撑力，以应对矿山压力；要符合矿山的设备条件。

采煤选用MG200/456-WD型薄煤层双滚筒电牵引采煤机，功率456kW，牵引力350kN， 该机用于煤层厚度为1.2m-2.0m的薄煤层综采工作面，具备完善的保护及故障诊断、记忆功能，为加大装机功率，截割部采用双电机布置方式，可采较硬煤质。

据我矿区往年的矿压资料得出，薄煤层顶板来压步距为8-13m，来压强度为0.25-0.43MPa，据此，支护设计采用ZY2000/07/14型掩护式液压支架，支架适应的支护强度为0.509MPa，经计算，我矿区薄层煤的综采工作面的每架支架合理工作阻力应>1254.89kN，而选用的ZY2000/07/14型掩护式液压支架的额定工作阻力为2000kN，满足开采要求。所用的支架强度要明显大于矿山的来压强度，适应支护要求。

考虑到我矿区的薄层煤综采工作面不规则，如按照传统的运输方式将输送机头安装在下巷，在工作面推采过程中会频繁掐损机头，将给开采带来极大的困难与安全隐患。我们根据这一情况，将工作面输送机布置为上拉运煤，提高了输送机缩短或延长的灵活性；在工作面推采过程中，我们也遇到过工作面中部存在一条落差大约4.5m的正断层，经过多方研究论证后，我们将工作面输送机在断层以下10米处掐开，安装两个40T机尾相搭接，将工作面分成上下两段，上段进行沿空留巷，下段进行扇形采煤，扇形回采旋转60°左右，从而降低了在断层处打眼放炮所带来的安全隐患，降低了开采人员的劳动强度，提高了开采效率和煤炭回收率。

2.2回采工艺

我国薄煤层多数采用高档普采法，生产效率及经济效益均较低下，采煤方法一直困扰着薄煤层的开采和利用。某些矿井虽然投入了综合采煤设备，但“三机”装备的配套性不高，导致工作面的生产能力无法提高。薄煤层的煤层厚度多小于1.3m，且煤层硬度系数多为3-4，采煤人员进入工作面或在内作业、设备的移动均较困难，而回采通道多为半煤岩巷，综合开掘设备无法投入，煤层的厚度、角度、褶曲、断层等地质构造也对采煤的方法影响极大。我们考虑到本矿区工作面可能受穹隆地质结构与倾斜方向断层的影响，工作面根据断层倾斜方向采取条带布置，考虑到实际的开拓水平与工作面的排水现状，决定采取倾斜长壁仰斜开采技术，最后确定倾斜长壁仰斜法为采煤法，采用大采高回采工艺，一次采全高，采高控制在1.0-1.4米内，一般情况下为1.1米[2]。

落煤使用MG200/456-WD型薄煤层双滚筒电牵引采煤机， 自工作面的端部斜切进刀，往返一次割两刀；由采煤机自动装煤，配以适当的人工来清理浮煤；工作面运煤采用SGZ730/320型可弯曲刮板输送机与SGW-150C型刮板输送机；使用三台SGW-40T型刮板输送机+一台SPT-800型带式输送机在溜子道运煤；工作面采用ZY2000/07/14型掩护式液压支架给予及时支护，上、下两个安全出口采用单体液压支柱+金属铰接顶梁配合支护。破底处理，当工作面的煤层厚度较小时，开采的推进过程中需进行相应的破底，由于底板本身较为坚硬，可采用人工爆破进行破底；装煤方式：由于采煤机的装煤效果差，回采流程中可增加煤机由机头向机尾返空刀装煤工序与推溜工序同步进行的作业方式，加以人工清理机道中残留少许浮煤，可有效防止溜子推不到位而上漂的现象。

3.结论

通过不断学习先进的采煤工艺与自主创新，我司成功推行了综采厚度为1.1m的薄煤层开采技术，并探索出了一条适合我矿薄层煤开采工艺，自此，我司矿区工作面的安全系数实现了质的飞跃，尤其在地质结构复杂、顶板破碎的特殊开采环境下，顶板事故的发生率显著减少，极大地保障了工作面开采人员与设备的安全，工作面的支护防护、割煤、放顶、运煤等实现了机械化，除浮煤需进行人工清理外，其他工作由机械化代替人工操作。与高档普采相比，人员的劳动强度大为降低；产量得到提升；新式采煤机与刮板输送机的使用还增强了设备的适用性。总而言之，在采矿设备制造技术不断提升的背景下，我矿区积极引进各类新型的大功率、高效能的工作面设备，根据矿区煤层赋存实际，在因地制宜原则的指导下挑选合适的采煤机械，采用上述综采工艺，实现了对薄煤层的高产、高效开采，使经济效益得到了显著的提升。

【参考文献】

[1]王昌吉.急倾斜中硬煤层采用综采工艺效果分析[J].煤，2010（11）：44-46.

[2]苏俊彦，李光荣，李明，唐强，兰川.极薄煤层综采技术的研究与应用[J].工矿自动化，2011（09）：36-37.

[3]李振安，黄伟斌，刘强.开采极不规则工作面综采工艺的研究与应用[J].煤炭工程，2011（08）：65-67.