薄煤层机械化开采技术在白沙兴源矿区的应用与研究

【摘要】本文主要围绕着白沙兴源矿区的开采工作展开分析，重点讨论了薄煤层机械化开采技术在白沙兴源矿区的应用情况，提出了应用该技术的方法和要点，以期可以为同行提供参考。

【关键词】薄煤层；机械化开采技术；白沙兴源矿区

中图分类号： F407 文献标识码： A

一、前言

矿区的开采是一项较为复杂的工作，必须要依托于一定的技术和方法。薄煤层机械化开采技术是当前比较科学的开采技术，应用该技术可以在很大程度上加快开采的速度，提高开采的质量。

二、煤矿开采过程的机械化

目前机械化和自动化是煤矿开采中较为先进的技术，在煤矿开采、装卸、运输等各操作过程与工作方式中都会得到一定程度的应用，对于煤矿开采技术创新也具有重要作用，这为煤矿开采提供了良好发展机遇，也将带来良好发展前景。

1、机械化设备有关理论及特点

实现煤矿资源开采的高效需要对有关工作流程不断完善，缩短开采时间，增大生产面积，生产环节一体化作为机械化技术的主要优势，使生产实现连续化，可提高工作效率，节约生产过程中的时间成本，高效利用有限时间以实现煤矿开采的高产稳产。

煤矿开采中的有关机械化设备优点就是稳定可靠，在开采不同阶段中都具有适应不同工作环境的优势。要在实现高效稳产基础上适当增大开采面积，才能提高新型机械化设备的能力。

2、煤矿开采中综合机械化的应用

综合机械化开采设备和技术在我国煤矿开采过程中取得了良好效果，综合机械化采煤技术效益高、效率好。通常情况下，增大综合开采工作面长度，就会使采煤机的采煤量得到明显增加。再将工作面中斜切及端头作业这些工序所需时间减少，还能得到较高产量。机械化开采过程中，确定工作面适宜长度要结合工作面产量及煤炭成本等因素进行参考。

3、短壁综合机械化在煤矿开采中的应用

机械化快速掘进回采巷道及工作面端头作业快速化的综合机械化开采是体现该技术优势的两个主要方面。特别是更适合于具有缓倾斜中厚及厚煤层的中小型矿井，较小回采块段、不方便布置长壁综采工作面开采煤层的大型矿井更为适合。近些年，随着逐渐提高的煤矿机械化程度，煤矿资源开采的高强度，使部分老矿区煤矿资源逐渐贫乏，而经济的快速发展对于煤矿资源需求迅速提高。

三、工作面位置关系及地质情况

1、1326采煤工作面位于132采区第三区段北翼，上起-75m水平，下至-100m水平。南起132轨道上山，北止132采区边界。该工作面上部为1324采空区，下部为尚未布置的1328工作面，南1327工作面尚未布置，北部为15采区。

2、本工作面从掘进情况看，煤层顶底板起伏变化小。开采煤层为Ⅱ煤层，平均厚度为0.7m，该煤层黑色块状,金属光泽,以亮镜煤为主,性脆，参差状断口。煤层为单斜构造，走向北东，倾向南西，平均倾角12°。无明显断裂现象及大型褶曲。

3、煤层伪顶为薄层状厚约0.1~0.2米的泥页岩，随采随来；直接顶为炭质泥岩，中厚层状，层厚5米；老顶为厚层状的粉砂岩，厚约11.0m，距切顶线3米左右垮落；直接底为薄层炭质泥页岩。

四、薄煤层采煤方法及工艺

该工作面采用走向长壁式采煤法，一次采全高。工艺流程：安全检查敲帮问顶采煤机启动前设备及供液管路检查割煤、掘机窝（从上往下则下出口掘机窝，从下往上则上出口掘机窝，平行作业）跟机支护移溜支护试溜。

1、落煤：采用采煤机落煤。

2、装煤与运煤：在工作面靠煤壁的第1、2排支柱之间安装SGD400型刮板运输机（如图1所示），采用采煤机自身附带运输机经挡板导向（向上采煤时，挡板在采煤机的下部；向下采煤时，将挡板移至采煤机的上部）将采下的煤炭装入刮板运输机（采煤机和刮板运输机相对位置如图1、图2所示），然后用刮板运输机将煤运出工作面到运输巷。

图1

图2

3、工作面支护和采空区处理：工作面使用单体液压支柱DW08-300/100和DJC800/280(J)型铰接顶梁支护。采用正悬壁齐梁直线布置，最大控顶距为4排支柱（3.2米），最小控顶距为3排支柱（2.4米），排距0.8m，柱距0.9m。采空区采用顶板自然下沉法管理顶板，破底板矸石往采空区充填。工作面控顶距示意图如下所示：

图3

4、移采煤机及运输机和刮板运输机：必须先将机窝处的支护进行加固，再将运输机前方的单体卸载立放在煤壁侧，然后，整体把采煤机及运输机移到预定位置，最后，将卸载的单体按要求补齐。移刮板运输机按如下步骤操作：第一步：当采煤机及运输机停留在上机窝（下机窝）时，沿倾向方向将刮板运输机前方的单体卸载立放在煤壁侧，由上往下（由下往上）按长5m一次卸载单体，然后，将刮板运输机按长5m一次前移至前方一排，再将卸载的单体按要求补齐，依此按顺序逐步将整台刮板运输机移至预定位置。第二步：刮板运输机的溜槽、链条必须接好。第三步：刮板运输机必须摆放牢固、平直。最后一步：刮板运输机移到位后，在机头、机尾打好戗柱。

5、回柱放顶

（一）采煤机沿倾向方向按长5m一次采煤，采到位后，停止采煤机，先把新采排悬顶未支护相对应靠近采空区排回柱放顶，再把回柱放顶回收的单体、铰接梁按要求支护在新采排悬顶未支护的位置处（即回采6m,放顶5m,支护5m）,支护到位后，运转采煤机继续采煤，依此往复循环作业。

（二）回柱放顶时必须坚持“三人放顶制”，放顶人员站在支护完好的地方，一人先卸载支柱再拆梁，一人运支柱（梁），一人观察顶板情况。必要时应使用长柄卸载工具远距离卸载。如顶板较破碎时，放顶前应在靠近待回收支柱这一排的单体支柱老塘侧，挂好挡矸网，挡矸网长为2.0m，高0.7m（挡矸网采用竹片编制），且回柱采用矿自制回柱器拉。然后将拆卸下来的梁与工作面第一根梁铰接，打好点柱。放顶回柱时不能做与放顶回柱无关的工作。

6、待掘机窝掘进

（一）待掘机窝与采煤平行作业(采煤机由下至上采煤时，掘回风巷待掘机窝；采煤机由上至下采煤时，掘溜子道待掘机窝，如图2所示)，上、下机窝超前1.6m掘出。

（二）回风巷待掘机窝掘长3.6m,溜子道待掘机窝掘长5m。

（三）待掘机窝支护：采用单体配铰接梁支护联合支护，即：每根铰接梁配一个液压单体组合垂直煤壁支护。

五、机械化采煤在煤矿薄煤层开采过程中的应用

1、加强对地质条件的勘察和分析

在对薄煤层进行勘探时，要充分利用各种机械设备对煤矿所处的地质环境进行彻底的勘探和分析。在薄煤层开采之前，要对煤层埋藏深度，煤层的结构、平均厚度进行精确分析；煤矿开采工作面岩层的属性、质地、结构和厚度也要利用机械充分勘探，以此灵活设计综合机械化开采的机械和设备，完善机械和设备的选择和配置。

2、加强对开采面瓦斯的治理

薄煤层的开采面临的一大问题是工作面瓦斯的治理，这就要求根据开采作业面的瓦斯涌出量，确定在采区内安置固定抽放泵站的位置和数量。在固定抽放泵站设置不够的情况下，还要适当配置移动抽放泵站。同时还要确定抽放泵的选择，包括抽放泵的最大抽放量，以及它的电机功率。开采面的瓦斯抽放方式要充分采用本层抽放、采空区抽放、高位抽放相结合的方式进行，以此保证瓦斯量不超过最低限。

在开采作业时还要时刻监测瓦斯压力的变化情况。为确保安全生产，必须加强对瓦斯的监测和治理，机械综合开采需要配备瓦斯压力测定仪、瓦斯解吸仪和瓦斯的取样装备。瓦斯监测和治理需要的其他仪器，如瓦斯突出综合预测仪、风动钻机、矿用塑料气动局部通风机和地勘用煤层瓦斯含量及成份测定仪等也是综合机械化开采必不可少的设备。

六、主要经验和效果评价

1、采面布置要结合地质条件，在走向和倾向长度上选取合理参数，走向500～1000m，倾向长即切眼长以一台40型电溜子长100～120为宜。另工作面构造发育的，落差1.0以下的断层，采取直接推过，岩石硬度过大时，可爆破辅助作业。

2、机采工作面布置岩巷工程量很少，岩巷工程主要是石门和工作面溜煤斗（煤仓）。煤仓必须要设计，否则运输能力不能满足工作面生产能力。工作面运输巷及回风巷沿煤掘半煤巷布置，跟顶卧底方式掘进，规格一般柜形，高*宽为2.0*2.5。支护形式采用锚网钢带形式，网采用∮6.5钢筋制作，网孔100×100。切眼沿煤掘全煤巷或掘半煤巷。

3、如运输巷采用DSJ65/15/2×40型带式输送机运输煤炭，则采煤机可考虑从工作面回风巷运到切眼。

4、1326薄煤层高档普采项目顺利实施，薄煤层的资源回收率由原来的60%提高到100%。

5、工作面月单产、工效成倍增长，现月单产是原炮采月单产的6倍，工效为炮采时的4倍。

6、项目实施至今，杜绝了轻伤及以上事故，消灭了采面冒顶、克服了两巷失修的现象，安全质量稳步提升。

七、结束语

综上所述，薄煤层机械化开采技术是一种较为科学和有效的开采方法，该技术在白沙兴源矿区的应用充分说明了，合理的使用薄煤层机械化开采技术将可以提升矿区的开采效果和质量。

【参考文献】

[1]王士博.综合机械化采煤在桃山煤矿薄煤层开采中的应用[J].煤炭技术，2011（04）.

[2]王文才，冯纬，王录苹，王付强.薄煤层综合机械化采煤技术的应用[J].煤，2012（11）.

[3]张健燕.浅谈综合机械化在煤矿开采上的应用[J].科技创新与应用，2013（02）.