缓倾斜薄煤层开采方法

2 缓倾斜薄煤层开采方法2.1 薄煤层高档普采薄煤层高档普采采煤工艺如图2-1所示，工作面装备有MLQ-100单滚筒采煤机进行割煤，截深0.6m。

SGW-150C型刮板输送机，DZ-1200型单体液压支柱及薄型金属顶梁。

工作面支护为齐梁齐柱布置，四、五排控顶，最小控顶距3.lm，最大控顶距3.7m。

两班半采煤半班准备，每昼夜进度2.4m。

采煤机双向割煤，往返一次进两刀。

割煤后立即打临时支柱和清扫浮煤。

滞后采煤机10～15m移输送机，随即进行正规支护，在移输送机25m后进行回柱放顶，并把撤下的支柱打在后边第二排上，暂成对柱以便下次进刀后撤下，用于前方支护，摘下的顶梁挂在前排。

工作面上、下端头分别用八根长钢梁支架支护，二根一组，前后错距0.6m，随工作面推进交替迈步前移。

工作面人工做缺口，上缺口长10m，下缺口长5m，每两刀做一次。

运输平巷采用沿空留巷，砌宽5.0m的矸石墙护巷。

在石墙边缘距运输平巷上帮0.5m处打一排柱距为1.0m的支柱护墙。

每进两刀接砌一次矸石墙，矸石墙的接茬端距输送机头距离不大于l.2m。

工作面运输平巷和回风平巷用锚杆支护，回风平巷超前支护用带帽点柱，柱距l.0m。

靠近放顶线14m内用双排点柱，外段10m用单排点柱。

在运输平巷内随工作面推进超前20m补架木棚。

棚距1.0m。

在靠上帮一侧的棚子之间增打一根边柱。

2.2 薄煤层综采薄煤层要实现综合机械化采煤，必须配备成套设备，特别要把工作面“三机”配套搞好，否则综采生产将无法进行，勉强生产也达不到良好效果。

煤层地质条件对薄煤层综采设备选型及生产能力有很大影响。

煤层地质条件主要包括煤层厚度、倾角、顶底板岩性、煤层埋藏范围及深度、煤层数目、层间距离、煤层构造、煤层硬度、含水量、含瓦斯量、煤层自燃倾向、煤尘爆炸危险等。

一般来说，煤层硬度、层厚、倾角等对采煤机械选型和参数确定有影响；煤层厚度、倾角对工作面输送机设备结构和参数有影响；煤层厚度、倾角、硬度及围岩性质等对支架选型、支护强度确定及结构参数和形式选择等都有影响。

图2-1 薄煤层高档普采采煤工艺图1-上巷超前支护点柱；2-端头长钢梁；3-工作面支架；4-工作面输送机；5-护巷石墙；6-下巷超前支护边柱；7-下巷刮板输送机；8-木棚；9-采煤机；10-护巷边柱；11-临时支柱；12-移溜器；13-铁皮溜槽；14-档板图2-2 薄煤层综合机械化采煤工作面布置图1-采煤机；2-刮板输送机；3-液压支架；4-转载机；5-胶带输送机；6-电控设备；7-运输平巷；8-回风平巷；9-对柱；10-机窝；11-戴帽点柱；12-破碎机；13-金属锚杆薄煤层综采采煤工艺如图2-2所示。

薄煤层综合机械化采煤工艺使工作面破煤、装煤、移输送机、支移液压支架等主要作业全部实现了机械化，大幅度降低了劳动强度，提高了单产及安全性，提高了经济效益和煤炭回采率。

薄煤层工作面采高低，要求采煤机机身矮，却要有足够的功率，通常功率不应低于100～200kw；机身尽可能短，以适应煤层的波状起伏；要有足够的过煤和过机空间高度；尽可能实现工作面不用人工切口进刀；有较强破岩过地质构造能力；结构简单、可靠，便于维护和安装。

由于薄煤层赋存条件变化较大(断层、夹矸、变薄带较多)，薄煤层采煤机截割坚硬矸石的概率比中厚煤层要多，带来的振动、冲击也要比中厚煤层频繁和剧烈，因此，整机结构强度和稳定性要求较高。

表2-1列举了几个典型的薄煤层综采工作面配套设备情况。

表2-1 典型的薄煤层综采工作面设备配套枣庄田陈矿薄煤层综采设备配套见表2-1,回采工艺：顶板管理，采用全部垮落法管理顶板，顶板破碎时，及时拉移超前架支护。

采煤方法，采用中部斜切进刀，双向割煤，随机推输送机0.2～0.3m，到机头后返刀拾煤，推移输送机的采煤方式，一个循环采煤1刀，进尺0.6m，一个循环生产时间为1.0～1.5h。

2.3 薄煤层刨煤机开采2.3.1 刨煤机薄煤层开采的采煤工艺刨煤机自动化采煤（图2-3）是针对薄煤层开采的新技术，在国外已有几十年的历史。

由于刨煤机自动化采煤科技含量高，对煤层的赋存条件和操作人员的技术要求比较高。

目前，刨煤机自动化采煤在我国没有得到广泛的应用。

铁法煤业(集团)公司于2000年引进了我国第一套采用德国DBT公司核心技术设备E701等4个工作面的试采，取得了装备的全自动化刨煤机采煤系统，经过在小青煤矿W1圆满成功。

该套全自动化刨煤机采煤系统引进了德国DBT公司的型号为Gleihobel9-34ve/4.7滑行刨煤机，型号为PF2.30/732的运输机及计算机远程控制等先进技术，其他配套设备由国内各生产厂家协助制造。

2002年9月铁法煤业（集团）从德410工国DBT公司引进了第二套全自动化刨煤机综采系统，2003年7月装备于晓南矿W3作面，此套设备在技术上作了诸多改进，增强了对地质条件的适应性。

此套设备具有体积小，通风阻力小等优点，便于瓦斯管理和降低粉尘，有利于工作面的安全生产。

刨煤机在工作时，刨头在无极圆环链即刨链的牵引下，沿着安装在输送机中部槽上的导轨运行，刨刀将煤壁刨落，刨落的煤在刨头犁形斜面的作用下被装入输送机运出工作面；传统采煤机设备由于截深较大，其回采工艺要求也十分严格，而刨煤机的截深远远小于采煤机的截深，从而减小了刨煤机在回采工艺上的局限性。

割煤时采用端头斜切进刀，工作面往返刨煤方式刨煤，然后合理调整两端头和中间段刨深使工作面输送机达到平直状态。

刨头在工作面往返自动运行及液压支架的各种动作和输送机的推移均由计算机远程控制系统进行控制，工作面内每3个支架上安装一台PM4支架控制单元，每台支架上配有电磁阀和推移测控杆，用以实现支架的各种动作，每个PM4控制单元均有自身的地址和编码，当刨煤机通过当前支架一段距离后，PM4开始控制工作面支架进行各种动作，当推移千斤顶剩余行程小于下次刨深时，液压支架就会自动前移；运输机的推移距离由上行和下行刨深决定，每次输送机的推移量即为下次的刨深。

在刨头运行轨道采空区一侧安装在液压支架推移杆上的调斜千斤顶用来实现底刨刀的调斜，在正常生产中调斜千斤顶用人工操作，使刨头下切或上仰，以适应工作面在纵向上的起伏不平。

2.3.2 刨煤机薄煤层开采适用的条件（1）煤层厚度在2m以下，倾角小于25°，最好小于15°。

（2）煤质在软和中硬以下（f＜1.8）可选用拖钩刨，中硬及中硬以上（f＝2.4～3）应选用滑行刨，硬煤及特粘性煤不宜用刨煤机。

（3）最好顶板不粘顶煤，若轻度粘顶，可人工处理；要求煤层中硫化铁块度小，含量不多，或分布位置不影响刨煤机刨煤；夹石层厚度大于200mm不宜用刨煤机。

（4）中等稳定以下顶板可用液压支架及时支护，要求底板平整，没有底鼓或超过7～10°倾角起伏不平；拖钩刨要求底板为中等硬度，不宜用于软底板，否则刨刀容易“啃底”；底板属泥岩、粘土砂岩等软底板应用滑行刨。

图2-3 刨煤机采煤工作面布置图1-端头液压支架；2-刨煤机；3-中部液压支架；4-刮板输送机；5-皮带输送机；6-超前支护；7-破碎机；8-回柱绞车（5）水文地质条件：矿井水文地质条件对刨煤机的应用也有一定的影响，如顶板淋水，不利于对刨煤机的各种精密设备的维护和管理，如底板有水，容易造成底板松软，自动拉架困难，会制约此套设备的全自动功能。

（6）煤层沿走向及倾斜方向无大的断层及褶曲现象；小断层落差小于0.3～0.5m 时可用刨煤机，大于0.5m时应做超前处理。

2.4 薄煤层螺旋钻采煤法2.4.1 螺旋钻采煤机的组成、工作原理及适用条件（1）螺旋钻采煤机的组成及工作原理螺旋钻采煤法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，于1979年在顿巴斯矿区马斯宾斯克矿试验成功，并推广应用。

该采煤法是一种新型的无人工作面采煤方法，并将煤层可采厚度由0.6～0.8m下延到0.4m，对开采松软薄煤层有极高的推广应用价值。

螺旋钻采煤法可使平衡表外的储量得到开采，提高了资源利用率，延长了矿井的服务年限，充分利用有限的不可再生资源，提高矿井的经济效益和社会效益。

以乌克兰生产的BSHK-2DM型螺旋钻采煤机（图2-4）为例介绍其结构、工作原理及其特点。

BSHK-2DM螺旋钻采煤机已广泛应用于美国、俄罗斯、保加利亚、波兰、乌克兰等国。

在我国主要有：淄博矿业（集团）公司埠村矿、西山煤电（集团）有限责任公司西曲矿、新汶矿业（集团）鄂庄矿、潘西矿、孙村矿，山东阳光矿业有限公司崖头矿和贵州能化有限公司等矿区应用。

图2-4 BSHK-2DM型螺旋钻采煤机外观图螺旋钻采煤机由主机、钻机动力设备、通风系统、钻头和移动装置等组成（图2-5），其工作原理是：螺旋钻采煤机是三轴联动式，两边轴为可旋转的螺旋钻杆，用于向外排煤，中间轴为不可旋转的通风管道，用于向钻孔内通风、供水。

由两台110kW 电动机分别驱动两边的螺旋钻杆钻进，中间钻头通过头部齿轮传动箱由一侧钻杆提供动力，实现三轴联动钻进。

钻杆的安装、拆卸、储存是由安装在巷道的单轨吊完成的。

机组采下来的煤，由设置在巷道里的刮板输送机运输。

螺旋钻机、操作台和动力装置连接在一起，沿巷道一起移动。

BSHK-2DM 螺旋钻采煤机特点：①钻头为三轴联动式，钻杆每5节有一节稳定器。

与单钻杆相比，三轴钻杆的刚性、稳定性和定向性好，侧向不易钻偏，钻孔截面大，采煤回收率较高；②钻杆连接为内卡环式结构，换装钻杆时能实现机械化操作，拆、接钻杆时间短，减少了辅助时间，提高了生产效率；③三轴的中间轴为通风管道，沿管道可敷设水管，实现向钻孔内通风及内喷雾降尘降温，提高钻头截齿的使用寿命，安全可靠，可在高瓦斯矿井使用；④钻杆前部装有微调装置，可适用于煤层倾角的起伏变化；⑤底盘有稳钻油缸和调斜油缸，可以方便地固定钻机，对煤层的适应性强，侧面设有操作台集中控制，一人便可操作；⑥钻机、液压泵站、电控装置等为分体式，在巷道内形成链式布置，对巷道的适应性强。

（2）螺旋钻具的结构螺旋钻具是由一些很容易组装、拆卸的构件组成（图2-6）。

钻具为两组螺旋钻杆和图2-5 螺旋钻采煤机组总装示意图1-螺旋钻采煤机主机；2-托架；3-操作台；4-液压系统；5-动力装置；6-CYB-350AB 型控制站；7-APSH.1型矿用接线开关；8-BMCH-4.5型风机通风系统；9-钻具通风管，它们都与螺旋钻机连接。

在前右螺旋钻杆和通风管之间由减速箱连接，在前左螺旋钻杆上安装了用刚性拉杆与减速箱壳体相连的轴承座。

在右螺旋钻杆的轴承座前面及减速箱的输出轴上装有3个钻头，钻头轴之间的距离为640mm，两侧的钻头按煤层厚度采用不同直径(φ625mm，φ725mm或φ825mm)的钻头所有钻头有通用的连结节，以保证把钻头安装在减速箱和轴承座的输出轴上。