李新建

（龍煤七臺(tái)河礦業(yè)有限責(zé)任公司龍湖煤礦，黑龍江七臺(tái)河154600）

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復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層開采技術(shù)難題探討

李新建

（龍煤七臺(tái)河礦業(yè)有限責(zé)任公司龍湖煤礦，黑龍江七臺(tái)河154600）

摘要：復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層要實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化高效開采，不僅要解決機(jī)械化落煤這一關(guān)鍵性的技術(shù)難題，還要解決其他一系列影響和制約薄煤層安全、高效開采的技術(shù)難題。包括復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層高效綜采的技術(shù)攻關(guān)路線，主要攻關(guān)內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)。目前我國已探明薄煤層可開采儲(chǔ)量達(dá)60億t，薄煤層開采量正在逐步加大，該研究有著極為廣闊的推廣應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜結(jié)構(gòu)；薄煤層；開采技術(shù)；探討

復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層，由于含有硬夾矸，一直沒有實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化開采。地質(zhì)條件一般的薄煤層，即結(jié)核體或硬夾矸，也有斷層和薄煤帶等。當(dāng)工作面遇到斷層或者薄煤帶時(shí)，如果配套設(shè)備不先進(jìn)，不得不采用人工打眼爆破的生產(chǎn)工藝方法進(jìn)行處理，就會(huì)影響工作面產(chǎn)量和效率。復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層要實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化高效開采，不僅要解決機(jī)械化落煤這一關(guān)鍵性的技術(shù)難題，還要解決其他一系列影響和制約薄煤層安全高效開采的技術(shù)難題。概括起來有以下幾個(gè)方面：第一，解決矮機(jī)身、裝機(jī)功率（截割能力）和機(jī)械強(qiáng)度之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)小采高（最小800 mm）條件下，含硫化鐵硬結(jié)核體薄煤層的機(jī)械截割。第二，在狹小空間環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)之間的合理配套。第三，薄煤層綜采工作面兩端部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化裝煤。第四，薄煤層綜采工作面防刮板輸送機(jī)在推移過程中自動(dòng)上飄問題。第五，小直徑滾筒采煤機(jī)在工作面兩端部臥底量不能滿足工藝要求問題。第六，提高工作面自動(dòng)化、信息化水平，實(shí)現(xiàn)減人提效的目的。第七，針對高產(chǎn)開采，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題，研究選擇先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和勞動(dòng)組織，最大限度地降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

1復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層高效綜采的技術(shù)攻關(guān)路線

復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層高效綜采的核心，是研制出能夠?qū)辛蚧F硬結(jié)核體或硬夾矸的薄煤層直接截割的落煤機(jī)械，統(tǒng)籌考慮解決其他相關(guān)問題，研制出科學(xué)先進(jìn)的成套技術(shù)裝備，設(shè)計(jì)出與之相配套的科學(xué)的生產(chǎn)工藝。為此，本項(xiàng)目應(yīng)采用如下技術(shù)攻關(guān)路線：第一，在含硫化鐵硬結(jié)核體、硬夾矸薄煤層采取煤巖樣試塊，按測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行煤巖物理力學(xué)參數(shù)測試。第二，通過建立機(jī)械、液壓等領(lǐng)域的薄煤層采煤機(jī)截割部及其相關(guān)部件剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)，對采煤機(jī)的落煤過程進(jìn)行模擬仿真，優(yōu)化采煤機(jī)截割部及其相關(guān)部件技術(shù)參數(shù)，研制出具有較強(qiáng)切割硬巖石能力的矮機(jī)身薄煤層采煤機(jī)。第四，根據(jù)工作面地質(zhì)條件和科學(xué)配套的要求，研制出配套的刮板輸送機(jī)和液壓支架，形成科學(xué)的配套。第五，按自動(dòng)化、信息化的要求，研究選用先進(jìn)、實(shí)用的自動(dòng)化、信息化技術(shù)。第六，形成適用于1m以下復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層安全高效綜采成套設(shè)備與生產(chǎn)技術(shù)工藝。

2主要攻關(guān)內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)

以薄煤層機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化安全高效開采為目標(biāo)，主要研究以下內(nèi)容：第一，圍繞機(jī)械截割含硬結(jié)核體的薄煤層，研究采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)負(fù)載，并對截割部及其相關(guān)部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。第二，圍繞液壓支架的工作阻力和采煤機(jī)的合理截深確定，研究薄煤層工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。第三，圍繞工作面工作空間狹小問題，研究優(yōu)化液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)之間的技術(shù)參數(shù)和配套關(guān)系，以及設(shè)備布置與巷道布置。第四，圍繞煤層薄、采高小、采煤機(jī)滾筒直徑小、采煤機(jī)裝煤效果差的問題，研究提高刮板輸送機(jī)鏟裝能力和工作面兩端部機(jī)械化裝煤效果技術(shù)。第五，圍繞薄煤層綜采工作面普遍存在的刮板輸送機(jī)在推移過程中自動(dòng)上飄問題，研究防刮板輸送機(jī)上飄的技術(shù)。第六，圍繞煤層底板見水膨脹泥化，封底式薄煤層液壓支架推移油缸及連桿在液壓支架底座內(nèi)襠易被煤巖粉卡塞問題，研究液壓支架抬底技術(shù)。第七，圍繞高效開采割煤刀數(shù)多，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大，研究采煤機(jī)自動(dòng)分段遙控技術(shù)和分組分段綜合作業(yè)生產(chǎn)工藝，同時(shí)研究應(yīng)用相應(yīng)的采煤機(jī)自動(dòng)定位和記憶割煤技術(shù)。

3主要技術(shù)創(chuàng)新

第一，成功研發(fā)了含堅(jiān)硬夾矸與硫化鐵硬結(jié)核體薄煤層的，安全高效綜采成套設(shè)備與生產(chǎn)技術(shù)工藝。第二，建立了機(jī)械、液壓等領(lǐng)域的薄煤層采煤機(jī)截割部及其相關(guān)部件耦合多體系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)。對采煤機(jī)的落煤過程進(jìn)行模擬仿真，優(yōu)化了采煤機(jī)截割部及其相關(guān)部件技術(shù)參數(shù)，提高了采煤機(jī)截割硬夾矸的定力和截割部工作的可靠性，成功研制了具有較強(qiáng)切割硬巖石能力的矮機(jī)身薄煤層采煤機(jī)。第三，研制出具有抬底功能的大伸縮比、高支撐效率、封底式薄煤層液壓支架。第四，研制出底置式、防飄、邊中鏈新型薄煤層刮板輸送機(jī)，解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來的過煤空間狹小、影響出煤及刮板輸送機(jī)上飄的技術(shù)難題。實(shí)現(xiàn)了工作面兩端部機(jī)械化高散裝煤，優(yōu)化了槽高與鏈條直徑、過煤空間之間的關(guān)系。第五，研發(fā)了采煤機(jī)自動(dòng)分段遙控技術(shù)，應(yīng)用了緊湊型液壓支架電液控制系統(tǒng)，通過無線通信裝置與電液控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，將采煤機(jī)位置、速度及有關(guān)工況和故障信息傳輸?shù)诫姴刂葡到y(tǒng)主機(jī)，在1m以下薄煤層實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)割煤與液壓支架的降、移、升、噴霧及推移刮板輸送機(jī)和中部槽調(diào)斜的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)。第六，在薄煤層綜采工作面設(shè)計(jì)應(yīng)用了分組分段綜合作業(yè)方式，減輕了采煤機(jī)司機(jī)和支架工長距離匍匐爬行對身心健康的損害。

4應(yīng)用效果

通過應(yīng)用表明，項(xiàng)目研究成果有效解決了當(dāng)前薄煤層機(jī)械化開采遇到的一系列技術(shù)難題，并具有以下特點(diǎn)：第一，產(chǎn)量高、經(jīng)濟(jì)效益好。厚度在1m左右的復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層，年產(chǎn)量已在80萬t以上的水平，是同類型地質(zhì)條件炮采工作面的2倍以上，噸煤成本大幅下降。第二，設(shè)備性價(jià)比高。成套設(shè)備投資僅為同類型進(jìn)口刨煤機(jī)及配套設(shè)備工作面的40%。第三，設(shè)備配套合理。整套裝備技術(shù)先進(jìn)、配套合理、協(xié)調(diào)、生產(chǎn)能力匹配、生產(chǎn)效率高、安全性能好、質(zhì)量可靠。第四，成套設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)。成套設(shè)備最低采煤高度0.50m，工作面最大鋪設(shè)長度可達(dá)250m，且采煤機(jī)具有較高的破巖能力，能夠適用于含有硬夾矸、結(jié)核體、斷層等復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層。第五，機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化水平高。工作面所有生產(chǎn)工序（包括工作面兩端部裝煤）全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化工作面自動(dòng)化，信息化水平較高。第六，生產(chǎn)工藝先進(jìn)合理。以項(xiàng)目研發(fā)的采煤機(jī)自動(dòng)分段遙控技術(shù)為基礎(chǔ)，在薄煤層綜采工作面設(shè)計(jì)應(yīng)用了分組分段作業(yè)方式，大大減輕了薄煤層工作面生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

研究成果顯著提高了薄煤層，尤其是含硫化鐵硬結(jié)核體和硬夾矸薄煤層開采的綜合機(jī)械化技術(shù)水平，促進(jìn)了我國薄煤層綜采設(shè)備制造水平的提高。目前我國已探明薄煤層可開采儲(chǔ)量達(dá)60億t，薄煤層開采量正在逐步加大。因?yàn)轫?xiàng)目研究的成套設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)，所以“成果有著極為廣闊的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

［1］曲天智，蔣金泉.復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層高效綜采關(guān)鍵技術(shù)［M］.江蘇:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010：43.

［2］樊玉泉，高振偉.薄煤層安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)新與實(shí)踐［M］.江蘇:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.

［3］袁樹來，張立明.薄煤層高產(chǎn)高效開采技術(shù)［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2011.

Discussion on the Complex Structure of Thin Seam Mining Technical Problems

LI Xin-jian
(Qitaihe Longmei Coal Mining Co., Ltd., Longhu Coal Mine, Qitaihe 154600, China)

Abstract:To achieve complex structure of thin seam mining should not only solve the key technical problem of mechanized mining, but also need to solve a range of other technical problems that influence and restrict safe and efficient exploitation of thin seam, which includes research route of efficient fully-mechanized mining technology, the main research content and key technologies. At present, China has proven that the recoverable reserves of thin seam reach to 60 billions, the amount of thin seam mining is gradually increasing, and the study has a very broad application prospect.

Key words:Complex structure; Thin seam; Mining technology; Discussion

作者簡介：李新建（1976-），男，黑龍江勃利人，工程師，主要從事采區(qū)采煤技術(shù)工作。

收稿日期：2015- 12- 30

中圖分類號(hào)：TD421.6+3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-8646（2016）03-0062-02