薄煤层综采工作面的设备配套

谢一矿薄煤层高产高效开采技术研究摘要：要实现薄煤层工作面高产高效,其根本出路在于发展采煤机械化,提高自动化水平。

结合谢一矿b10煤层地质特征,对b10薄煤层开采的设备选型配套和开采工艺进行分析研究,选用了合理的配套方案和开采工艺,通过应用取得了良好效果。

关键词：薄煤层开采设备选型配套开采工艺我国煤炭储量大且赋存多样化，其中薄与极薄煤层资源丰富，分布广泛。

在已探明矿区中，84.2%的矿区均有薄煤层分布，其主要分布在河南、山西、河北、山东、四川、贵州、吉林、辽宁、安徽、内蒙古等省区，其中有的矿区薄煤层储量占有相当大的比重，如安徽省占72%，四川省占51.8%，贵州省占37.2%。

但每年从薄煤层中采出的煤量仅占全国总产量的10.4%，远远低于储量所占的比例，并且自上世纪90年代以来，我国薄煤层回采产量呈逐年下降的趋势。

目前许多矿区随着开采强度的加大，厚及中厚煤层的储量急剧下降，薄及较薄煤层逐渐变为主采煤层。

这些局矿的薄煤层可采储量丰富，贮存条件比较稳定，薄煤层的开采日益受到重视。

如何实现薄煤层的高产高效对矿井具有十分重要经济价值和现实意义。

1、地质概况谢一矿开采的5111b10工作面，工作面走向长1066m，倾斜长150m，平均埋深710m，工作面内b10煤层赋存不稳定，煤层厚度0.1m～2.0m之间，平均煤厚1.3m，煤层总体呈单斜构造形态，煤层平均走向330°，倾向ne方向，煤层倾角19°～24°，平均21°，工作面内发育多条中、小型断裂构造，工作面局部块段受断层牵引影响及沉积过程的冲刷，煤层变薄，局部尖灭。

2、工作面设备选型配套2.1薄煤层开采特点及设备选型要求薄煤层开采，由于其煤层薄，工作面设备运行及人员操作空间狭小，开采难度较大。

所以薄煤层开采设备选型，根据不同的煤层地质条件，有其不同的特殊性配套要求。

目前，薄煤层机械化开采设备配套形式主要有2种：①采用刨煤机、刮板输送机和液压支架配套的刨煤机综采机组；②采用滚筒采煤机、刮板输送机和液压支架配套的采煤机综采机组。

综采工作面设备选型及具体设备介绍综采工作面采煤机、刮板运输机以及液压支架的三机配套是整套综采设备的核心，采煤机和刮板运输机的生产能力应满足工作面的产量要求，采煤机和液压支架调高范围要适应煤层厚度及其变化范围，采煤机要依靠刮板运输机导向并在其上移动，刮板运输机依靠液压支架推移，因此为了实现综采工作面最大生产能力和安全生产，要选择合理设备，达到三机最优配置，除此三机外，其它综采设备如泵站、开关群、通讯等也要与之相适应和匹配。

第一章综采设备选型原则第一节采煤机采煤机按滚筒数分为单滚筒采煤机和双滚筒采煤机。

单滚筒采煤机机身短，重量轻，自开切口性能较差，适宜在高档普采以及较薄煤层工作面中使用；双滚筒采煤机调高范围大，生产效率高，适用范围较广。

煤层赋存条件、地质构造、综采工作面设备配套尺寸及配套能力是确定采煤机的主要因素。

在此同时还要考虑其它因素：所配用滚筒直径的装煤效果、配套液压支架能适应的最大和最小高度、滚筒的采高范围等。

二、按煤层倾角大小煤层倾角的大小是采煤机牵引方式选择的一个重要因素。

倾角越大，牵引力也越大，防滑问题也越突出。

链牵引才采煤机只能在w 15°倾角的条件下使用，当倾角大于15°时必须设置防滑安全装置，但也只能在倾角w 25°时使用。

无链牵引采煤机因牵引力大，可用在倾角w 55°的条件下。

但是一般无链液压牵引采煤机只能用在倾角w 35°条件下使用，无链电牵引采煤机只有采用四象限运行交流变频调速系统技术的才可以在倾角45° ~55°倾角的条件下使用。

三、按煤质（包括夹矸）硬度煤层的硬度通常用三种指标来衡量，即：煤的坚固系数f、煤的单向抗压强度6、煤的截割阻抗A。

煤质硬度具体分类及选用情况如下表。

四、按采煤工作面的生产能力采煤机的生产能力应大于工作面的设计生产能力。

采煤机的生产能力主要受采煤机牵引速度、移架速度、煤的输送能力和其它诸多因素的影响。

Science &Technology Vision科技视界安全高产高效现代化的采煤工作面的落煤、装煤、运煤、支护等生产过程是一个系统工程,整个系统的先进和可靠,不仅取决于单机设备的先进性和可靠性,设备的合理选型和配套也是至关重要的。

“设备、选型、配套”三者缺一不可,相辅相成,否则,设备选型及配套不合理,势必影响各单机性能的发挥,造成综采设备开机率的降低,甚至导致综采生产无法正常进行,不能实现综采工作面安全高产高效现代化。

为了充分发挥综采设备的最大生产能力并保证安全生产,必须对综采设备正确选型、合理布置、协调配套。

1“三机”选型原则1.1采煤机选型原则(1)适合特定的煤层地质条件,并且采煤机采高、截深、功率、牵引方式等主要参数选取合理,有较大的适用范围。

(2)满足工作面开采生产能力要求,采煤机实际生产能力要大于工作面设计生产能力;满足与刮板输送机和液压支架的匹配要求。

(3)采煤机技术性能良好,工作可靠性高,各种保护功能完善。

1.2液压支架选型原则(1)支护强度应与工作面矿压相适应。

支架的初撑力和工作阻力要适应直接顶和基本顶岩层移动产生的压力,将空顶区的顶底板移近量控制到最小程度。

(2)支架结构应与煤层赋存条件相适应。

(3)支护断面应与通风要求相适应,保证有足够的风量通过。

(4)液压支架应与采煤机、刮板输送机等设备相匹配。

支架的宽度应与刮板输送机中部槽长度相一致,推移千斤顶的行程应比采煤机截深大100~200mm,支架沿工作面的移架速度应能跟上采煤机的工作牵引速度。

1.3刮板输送机选型原则(1)刮板输送机应能保证工作面落煤生产能力需要,选择刮板输送机应以工作面最大生产能力乘以1.2的不均衡系数为基础。

(2)结构形式一般与采煤机相配套,输送机槽的结构应与工作面底板条件相适应,并应考虑与采煤机底板托架和行走机构尺寸相匹配。

(3)输送机铺设长度可根据刮板输送机技术特征、输送量、链速和工作面倾角等因素确定。

煤矿从业人员技工学历教育《煤矿开采方法》试卷一、单项选择题（每题2分，共30分）A. 走向长壁采煤法。

B. 倾斜长壁采煤法。

C. 房柱式采煤法。

D. 大采高一次采全厚采煤法。

2. 煤层按厚度可分为薄煤层、中厚煤层和厚煤层，其中中厚煤层的厚度为（）A. 小于1.3m。

B. 1.3 - 3.5m.C. 大于3.5m。

D. 大于6m。

3. 采煤工作面的煤壁在矿山压力作用下，发生自然塌落的现象叫（）A. 片帮。

B. 冒顶。

C. 底鼓。

D. 顶板下沉。

4. 走向长壁采煤法中，采煤工作面沿（）推进。

A. 走向。

B. 倾向。

C. 伪倾斜。

D. 任意方向。

5. 下列哪项不是影响采煤方法选择的地质因素（）A. 煤层倾角。

B. 瓦斯含量。

C. 采煤设备。

D. 煤层厚度变化。

6. 综采工作面设备配套中，刮板输送机的主要作用是（）A. 割煤。

B. 支护顶板。

C. 运输煤炭。

D. 通风。

7. 在采区巷道布置中，采区上山的主要作用不包括（）A. 运输煤炭。

B. 通风。

C. 行人。

D. 储存煤炭。

8. 采煤工作面的循环作业中，一个循环的标志是（）A. 完成一次落煤。

B. 完成一次支护。

C. 完成一次采全高。

D. 完成一个完整的工序组合。

A. 下行分层开采。

B. 上行分层开采。

C. 混合分层开采。

D. 随意分层开采。

10. 煤矿井下开采过程中，直接顶是指（）A. 位于煤层之上，随采随落的极不稳定岩层。

B. 位于煤层之上，在一定时间内保持稳定的岩层。

C. 位于老顶之上的岩层。

D. 位于煤层之下的岩层。

11. 倾斜长壁采煤法适用于（）的煤层。

A. 倾角小于12°。

B. 倾角大于12°。

C. 任何倾角。

D. 倾角大于35°。

12. 采区准备方式按煤层群开采时的联系，可分为（）A. 单层准备和联合准备。

B. 上山采区和下山采区。

C. 双翼采区和单翼采区。

D. 近水平采区和倾斜采区。

13. 采煤机割煤时，其割煤方式有（）A. 单向割煤和双向割煤。

科技成果——工作面“三机”协同控制技术适用范围工作面“三机”协同控制技术适用于我国薄煤层及一般煤层的自动化、无人化开采。

采用工作面“三机”协同控制技术及工作面综合智能管理及远程监控技术，提高综采工作面开采装备技术水平，探索综采工作面的自动化、无人化开采，改善井下作业环境，降低劳动强度，提高资源回收率与工人劳动效率，实现安全高效开采。

技术原理通过研究“三机”及其配套设备动作时序规划、“三机”联动控制模型和策略等关键技术，并在研发薄煤层刮板运输机控制系统和薄煤层液压支架电液控制系统的基础上，通过实时提取并综合分析薄煤层综采工作面采煤机、液压支架及刮板输送机等三机及其配套设备运行的参数，实现三机运行控制参数的自适应调整和匹配，达到“三机”协同控制，最终实现薄煤层综采的自动化和无人化作业。

关键技术采用工作面“三机”协同控制技术开发的工作面数字集控系统将井下工作面设备（采煤机、刮板机、液压支架等）以及相关辅助设备的工况数据实时传输到同一监控平台内，通过在顺槽安放的井下主机对设备进行集成显示及远程协同控制。

集控系统具备设备参数显示、远程控制、故障信息报警等功能，所有数据汇总至同一平台内，使工作面设备有机的结合在一起，同时通过矿井工业以太环网实现信息传输，能够在地面完成数据显示、分析及远程监控，具备视频图像全景拼接显示和3DVR虚拟现实功能，提高综采工作面生产效率。

技术流程技术流程主要包括割煤、运煤、支护和处理采空区4个工序。

其中，采煤机的进刀方式以及液压支架的支护方式不同是导致采煤工艺不同的主要因素。

工艺流程图主要技术指标（1）采煤机、电液控支架、刮板机的远程“三机”协同控制。

（2）实现刮板机、破碎机、转载机、皮带机等机电装备的工作面输送装备的远程集控。

（3）工作面视频图像全景拼接显示和图像跟随采煤机位置自动切换显示。

（4）基于三维虚拟现实数字化平台（3DVR）实现采煤机、液压支架、刮板输送机的地面远程监控。

一、设备配套原则1、对地质条件复杂、顶板破碎、压力较大、瓦斯较大和安全管理压力较大的矿井需配套使用安全性能较高(支架工作阻力较大)、设备状况较好的设备（布尔台矿、保德矿、万利一矿）。

2、主力矿井主力工作面设备配套使用性能、状态较好的设备，保证生产能力（补连塔矿、上湾矿、大柳塔矿、锦界矿、榆家梁矿、哈拉沟矿、石圪台矿）。

3、给推进长度布臵较长的工作面(一般>3000m)，设备配套使用状态较好的设备，以保证该工作面顺利回采完毕，避免中途设备故障率较高，甚至更换设备。

4、给离中心矿区偏远的生产矿井(保德矿、锦界矿、万利一矿)尽量配套状态较好、性能可靠的设备，避免设备出现故障时，因为矿井偏远导致维修困难，对生产造成影响；偏远矿井的设备能直搬使用尽量直搬，避免回厂检修，增加较大的调运费用。

设备状态确实不能继续使用时，尽量采取就近维修的原则，以减少设备调运费用。

5、单井单面主力矿井设备配套使用可靠性较高的设备，降低设备故障率，保证单产产量。

6、考虑生产单位的使用习惯，设备配套时尽量按照平时的使用习惯，配套相关厂家和型号的设备。

7、为便于生产单位生产配件组织，生产单位同时配套安装2个或者以上工作面时，同类设备尽量按照相同生产厂家的设备进行配套，便于生产配件组织。

8、根据生产单位水质问题情况，水质较差的生产矿井尽量不配套使用TTT软启动刮板运输机，避免故障率增加，且降低设备使用寿命。

9、采高小于3.0m的较薄煤层工作面单产产量较少，停产搬家对产量的影响较小，设备配套时原则上采取直搬使用，避免搬家倒面费用和搬家倒面过程中对设备磕碰造成损坏。

10、同一矿井相同开采条件的接续面储量小于200万吨，原则上按照直搬考虑。

11、胶带机按照各矿固定使用和管理的原则进行配套使用。