薄煤层综采自动化采煤工艺在黄陵一号煤矿的应用实践

技术研发TECHNOLOGY AND MARKETV〇1.24，N〇.9,2017薄煤层综采自动化采煤工艺在黄陵一号煤矿的应用实践闫蹬杭(黄陵矿业有限公司一号煤矿，陕西延安723〇7)摘要:通过对黄陵一号煤1001工作面的采煤系统、设备选型分析，阐述了黄陵矿业集团一号煤矿2#煤层工作面综采自 动化采煤工艺的应用及其预期效益。

关健词：薄煤层开采；自动化开采；采煤工艺doi：10.3969/j.issn.1006 - 8554.2017. 09.027〇引言薄煤层实现综采自动化是通过运用煤炭行业国内外先进 科学技术，提升装备水平，改进支护手段等方法，由原来受地质 环境复杂、工作面采高低、煤尘大、能见度低、人员安全工作系 数低的不可采煤层变成了可开采煤层，并实现了合理三机配套 全自动化采煤工艺技术，有效解决了长期以来困扰我国煤炭 行业的一项技术性难题。

1工作面概况十盘区位于黄陵一号煤矿北一大巷西侧，南与五盘区相 接，北邻十一盘区，东接十二盘区，向西为六盘区。

1001工作 面为十盘区首采面，也是黄陵矿业公司第一个自动化采煤工 作面。

1001工作面进风顺槽长度2 271 m,回风顺槽长度2 291 m，一 次回采从采点2 176 m回采至采点1 421 m处，共计755 m；二 次回采从采点1 012 m回采至停采线，共计1 012 m，合计可采 长度1 767 m。

工作面宽度235 m，煤层平均厚度2. 16 m，地质 储量为121万t,可采储量为119万t。

1001工作面与501工作 面之间的保安煤柱30 m,与1002工作面之间的保安煤柱30 m,与北一 2#回风大巷间保护煤柱为60 m。

主采煤层为2号煤，2号煤呈黑色，条痕为褐色及褐黑色。

沥青及玻璃光泽，断口为阶梯状、参差状、呈条带状结构，具块 状和末状构造;质硬而脆，内、外生裂隙较为发育并为钙质薄膜 充填。

另外，煤层中还含有少量黄铁矿结核及菱铁质鲕粒等。

煤易燃、烟浓，具有熔融膨胀现象。

2采煤工艺及设备选型2.1薄煤层采煤工艺的选择根据机械化程度及系统布置方式，采煤工艺可以分为炮 采、普采、综采和放顶煤开采4种主要类型，在选择采煤工艺 时，主要是根据各个采煤工艺的适用条件和应用特点。

炮采又称为爆破采煤，即使用炸药爆破煤壁、人工装煤、单 体支柱支护的采煤工艺，其设备简单，工作面管理方便，工艺适 应性强，可在回收边角煤、保护煤柱等不能布置综采工作面的 条件下使用。

但其生产效率低下，工作面环境差，工人劳动强 度高，且安全性较差，我国已有政策明确表明，对于可以采用采64煤机割煤的工作面，一律不能再使用炮采。

普采即使用采煤机破煤、装煤，单体支柱进行工作面支护 的采煤工艺，虽然设备投资相对炮采要高，但其生产效率却得 到了很大提升，避免炸药的使用也提高了生产系统的安全性。

与综采相比，其产量只有综采工作面的1/3 ~ 1/2,不适应高产 高效的应用需求。

由于赋存条件限制综放技术不适用于1001工作面。

从煤矿开采技术发展趋势分析，综采是采煤工艺的重要 发展方向，它具有高产、高效、安全、低耗以及劳动条件好、劳动 强度小的优点。

综采生产优势的发挥有赖于全矿井良好的生 产系统、较好的煤层赋存条件以及较高的操作和管理水平。

薄煤层综采自动化成套装备，具有功率大、破岩能力强、采 高小、自动化程度高、安全性好等特点，能够适应各种复杂条件 下的薄及中厚煤层的开采，为薄煤层资源的开发提供了一个有 效的途径。

通过综合对比及现有经济技术条件以及薄煤层开采的发 展趋势，确定101工作面选用自动化综采工艺。

2.2薄煤层综采工作面的主要技术难题薄煤层综采过程中主要存在以下4个技术难题：①煤层作业空间只有正常采高的2/3，作业空间狭小，采煤工艺实施难 度大，工人操作困难，控制系统安装受空间限制。

②薄煤层含 有断层、硬夹矸或硫化铁结核，采煤机不可避免要煤岩混割，在 有限空间下难以采用大功率截割电机，造成截割困难，必须有 效突破设备尺寸对功率的限制。

③薄煤层赋存不稳定，煤层厚 度变异系数大，要求液压支架大伸缩比和高工作阻力，支架适 应性和结构难以实现。

④刮板输送机槽帮结构和运输能力（功 率）受尺寸限制无法满足配套要求，断链等机械事故难以处理。

2. 3关键技术的突破针对薄煤层综采过程中的主要技术难题选择了相关设备：①采用支架整体薄顶梁、采煤机整体薄短机身、刮板输送机高 强低槽帮等设备矮化改造技术实现紧凑三机（采煤机、刮板输 送机、液压支架）配套，最低采高1.4 m。

在薄煤层进行机械化 开采，为了适应复杂的地质条件，尽量降低三机配套设备的关2017年第24卷第9期键尺寸。

最大限度地降低采煤机和刮板输送机的配套高度;液 压支架顶梁设计为整体刚性结构，降低顶梁前端厚度，满足采 高1.4 m 时过机高度;采煤机设计成整体机身，采用非机载变 频电牵引来最大限度降低机身高度，缩短机身长度;刮板输送 机设计成矮槽帮，骑铲板形式，以适应煤层薄、工作面起伏变化 大的特点，保证实现三机配套高度的需要。

使用煤机滚筒及运 输机靠煤壁侧铲煤板，借助煤机牵引力和支架为运输机提供推 力，自动装煤，采用2 x 20 k W 的截割功率，提高了破岩能力。

②液压支架采用大伸缩比双伸缩立柱、板式整体顶梁无侧护 板、板式推移机构、双连杆双平衡千斤顶叠位布置等薄煤层液 压支架新结构，支架具有整体顶梁两柱掩护式、结构简单、重心 低、稳定性好、抗扭能力强等特点。

配备大流量泵站，实现了快 速移架。

③集成研制紧凑型薄煤层液压支架电液控制系统、滚 筒采煤机自动跟机系统和工作面自动分段遥控技术，实现了工 作面操作区内无人，工人在端头或基站操作，实现远程监控，降 低了作业风险。

3薄煤层综采设备参数确定3. 1 煤机选用MG 2 X 200/925 - AW D 变频电牵引采煤机，采用强力 滚筒，可实现远程操控，其参数如下。

采高范围1.4 ~2.4 m ;适合倾角（0) =£250;截深800 mm ; 机面高度0.951 mm ;两摇臂回转中心距离6 400 mm 。

配套滚筒直径$1 600 mm /<D 1 350 mm ;截割功率2 kW X 200 kW ;供电电压3 300 V ;总装机功率917.5 kW ;牵引功率2 X 55 k W x 2 kW ;牵引速度0 ~11.3 ~18.7 m /min ;调高电动机功率7.5 k W x 1;配套电缆型号MCPTJ —70。

3. 2 液压支架选用ZY 6800/11.5/24D 型液压支架，支架高度小，强度 大，两柱掩护式整体顶梁液压支架，并采用SAC 液压支架电液 控制系统，实现了对支架的自动顺序控制，其参数如下：支撑高度:1.15~2.41«(1.4~2.91^1.4~3.2出）；中心 距：1 500 mm ;支架强度:0.8 ~0.9 MPa (0.84 ~0.94 MPa 、0.83 ~0.94 MPa );工作阻力：6 800 kN ;初撑力:4 756 kN ;支架宽 度:1.43 ~1.6 m 。

3. 3 刮板输送机选用SGZ -800/1050型中双链刮板输送机，提高了薄煤层 装煤、运煤能力，其参数如下：链速:1.35 m /s ;装机功率:2 x 525 kW ;电压：300 V ;输送 量:1 000 t /h ;供货长度:260 m ;圆环链规格:2 -34 x l 26 -D ; 中部槽规格（长X 宽X 高）：1 503 mmx 800 mmx 280 mm 。

4预期经济效益增加了系统安全性，选择该项新的采煤技术，首要考虑因 素就是安全性，在对采煤技术进行合理优化必须建立在增加系 统安全性的前提下对生产工序进行有效的调整。

技术人员对 现有的采煤技术各个环节、各个工艺进行了详细的调研综合分技术与市场技术研发析各个工序和环节之间存在的时间匹配、作业人数相互间的干 扰等问题，在此基础上有针对性地对存在的问题进行有效调 节，保证了每个环节的安全可靠，并且减少了不同工序间的相 互干扰，从而达到安全生产、安全管理的最终目的，保证了人员 和设备的安全。

提高了煤炭资源采出率，优化了采煤技术，不仅节约了大 量的开采成本，减小了煤炭资源的直接损失，还有效地延长了 矿井的生产年限。

采用高回收利用、高生产效率、高机械化的 智能综采技术，大幅度提升了矿井日产量工作面准备速度，实 现了煤炭资源采出率的最大化。

另一方面减少了煤炭资源的 损失，切实践行了煤矿开采的可持续发展。

提高了矿井的经济效益，这是企业实现可持续发展的有力 保证。

为此，在选择和优化采煤技术时，技术人员对计划使用 的采煤技术进行了综合的投人与产出模拟分析，同时结合企业 的经济实力和所使用的采煤技术的预期效果，选择了合理的设 备和消耗材料，对采煤技术进行了全面的优化，保证了生产消 耗材料能够就地取材，降低了原煤生产成本。

5结论展望通过对1001薄煤层自动化综采工艺进行研究，解决了部 分极薄煤层呆滞煤开采难题，提高了储量利用率，带来了经济 效益，延长了矿井寿命。

三机配套装备综合性能得到进一步优化，达到了最低采高1.4 m 的要求，适应了薄煤层开采的需要。

通过对薄煤层综采自动化开采技术进行研究和分析，简化 了操作工序，减少了生产用工，降低了个人劳动强度，改善了 作业环境，提高了劳动效率，大量节约生产材料，降低了生产成 本，提高了工作面支护的安全状况，避免了顶板事故的发生，是 一条实现矿井安全高效生产的有效途径。

通过支架电液控制系统和采煤机遥控的应用，煤机可以进行记忆截割，割煤岩的速度达到10 m /m in 以上，推进度大大加 快，可及时开采解放层，保证了主采煤层正常衔接和安全生产。

综采自动化的发展空间很大，关键要结合矿井实际，有效 利用自动化、信息化内容为安全高效生产服务。

同时，综采自 动化对回采工作面的地质条件存在较大依赖，更适用于地质构 造简单的近水平煤层，工作面遇到断层、地质异常区时，自动化 回采不能严格满足工程质量要求，需要人工对工作面支架、采 煤机、刮板输送机的状态进行调整。

参考文献：[1] 田成金.薄煤层自动化工作面关键技术现状与展望[J ].煤炭科学技术，2011，39(8):83 -86.[2] 成光星.申龙.薄煤层综采自动化采煤工艺技术研究与应用[J ].煤炭科技，2009(9).作者简介：闫蹬杭（1987 -),男，陕西大荔人，本科,2013年毕业于西 安科技大学采矿工程专业，采矿助理工程师。

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