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摘要：浅析国内薄煤层综采开采技术的发展简况、选择适宜的综采配套设备、回采技术工艺、支架和运输机防倒滑措施等。
关键词：综采 薄煤层 大倾角 技术
一、概述
国内薄煤层开采在许多矿井中都面临着很多的问题，而朔里矿区也是如此。随着矿井可采储量的日益枯竭，薄煤层的开采问题已越来越突出。由于开采设备原因，对于1.3～1.5m的较薄煤层开采，机械化程度普遍不高，其生产效率也比较低。薄煤层开采制约了下序其它煤层的开采速度，直接影响着矿井高产高效生产。较薄煤层使用大架型机械设备进行开采，不仅开采成本增高，而且顶板常会被切割，导致煤炭灰分增高，甚至资源不能得到回收。目前国内的薄煤层综采技术，尤其是综采机械化装备配套技术还很不成熟，正处于探索阶段。对于大倾角较薄煤层综采方面的现场技术实践就更少了， 其理论研究工作也相对薄弱。根据我们朔里矿业的自然资源情况，有些就属于大倾角薄煤层。因此，积极探索机械化开采途径就很有必要。
二、选择合适的综采配套设备
1.工作面情况与薄煤层设备性能
1.1地质情况
朔里矿业回采区域内煤层赋存稳定，煤层结构单一，一些薄煤层厚度1.0～2.0m左右，断层附近煤层变化较大。煤层倾角在16～27o，局部最大可达30o。一些煤层直接顶为粉砂岩， 中等稳定。老顶为细砂岩， 来压比较明显。不少工作面有性脆易破碎的伪顶，对开采影响较大。
1.2薄煤层机械化开采设备基本性能
目前国外已研制出一些薄煤层机械化开采设备，如乌克兰顿巴斯研制的适于开采薄煤层和极薄煤层（煤层厚0.4～1.5m）的刨煤机和螺旋钻机，波兰研制的适用于厚1.0～1.6m、倾角小于35o薄煤层开采的KSE-360型滚筒采煤机等。对于本地区的这种情况，应用国内较薄煤层开采的液压支架， 然后再进行三机配套选型比较合适。
2.综采设备的选择
2.1采煤机
现使用的滚筒采煤机，比较适用于现代化的长壁开采工作面。当采高低于2m时，滚筒采煤机的工作性能会受到发挥（如操作人员不能快速调转采煤机的采煤方向、工作面煤炭运输缓慢和采煤机切割速度慢等）。为适应采高小的条件，可选用与支架相配套的MG150/355-BWD型电牵引双滚筒采煤机。其滚筒直径1.25m，截深0.6m，最大采高2.3m，装机功率355kW。适应倾角小于25o工作面。
2.2液压支架
按照煤层的赋存条件情况，选用ZY2800-10/23轻窄型掩护式液压支架比较合适。这种支架是专门为大倾角、较薄煤层机械化开采所设计的，其支架高度1.0～2.3m，宽度1.25m，初撑力2180-1784kN，支护强度为0.54-0.6MPa，最大移架步距700mm，总重量为普通支架的55%左右，比较适应倾角小于20o的煤层，当大于20o时就需要加防倒防滑装置，以保障其稳定性。与普通综采支架相比的特点：支架前梁与顶梁用两根销轴刚性铰接成整体顶梁，增大了回采面的安全空间和前端支撑能力，有利于割煤，支架运输、拆装方便；支架顶梁和掩护梁一侧安装固定侧护板，另侧安装活动侧护板，除能防止矸石窜入架内外，在调架、防倒上也具有重要作用；支架掩护梁、前后连杆均为箱形截面结构，抗拉、抗压、抗扭能力强；支架整体刚性底座稳定性好，不易变形，与底板接触比压小；推移装置采用倒置千斤顶，增大拉架力，提高移架速度，可有效地控制顶板；主进液、回液系统、立柱、推移千斤顶采用了大流量液压系统，提高了移架、推溜速度；架宽窄，重量轻，调高范围大，适应煤厚变化能力强和复杂地质条件。
2.3运输机
选用SGZ-730/264型工作面刮板运输机，长150m，输送能力550t/h，功率132×2kW。
三、回采技术工艺
采煤机进刀方式为端部斜切进刀，割煤为双向割煤。现场应用，运输机机头机尾各伸出采面两端1m左右，以保证采煤机滚筒能割透煤壁。割煤速度应与刮板输送机的运输能力相配套。割煤速度为6.5m/min，结合采面移架速度、机巷皮带运输能力、采煤机的截割能力，选择3.0～4.0m/min合适。工作面工序配合方式采用及时支护方式，即采煤机割煤后移架，再移输送机。采取顺序追机移架方式，并保证移架速度与采煤机割煤速度基本保持一致。劳动组织为三八工作制，即两班生产一班检修，生产班割煤在5～6刀，不要占用检修班时间，保障设备运行状态良好。
四、支架和运输机防倒滑措施
1.选择合适的伪斜角度
合适的角度进是防止设备下滑的有效措施。例如某工作面，为保证工作面伪斜推进，在最初的采区巷道布置中，按力学计算，设计工作面切眼与下运巷间夹角为94o。经推采试验，当下运巷超前上风巷8～10m，即工作面与下运巷夹角为97o时，支架在推移运输机时产生的向上分力与工作面运输机自重产生的下滑力相平衡，可较好地制止运输机下滑，保持工作面运输机与下运巷转载机相对距离的稳定。从而确定了该面在推采过程中严格控制下出口超前上出口8～10m，运输机不出现下滑（如图1所示）。计算方法：S=kL= 0.12×90 =10.8m；C=arctan（a/L）=arctan101.8/90=7o；A = 90+ C = 90+ 7 = 97o。式中：S-下出口超前上出口距离，m；L-上风巷与下运巷间距，m；k-系数，经试验k=0.12；C-工作面伪斜夹角，o；A-工作面与下运巷夹角，o。
2.顺序移架
所试用的工作面，采用端部割三角煤斜切进刀方式，往返一次割两刀，每刀进尺0.5m。为有效控制顶板，采取分段追机移架方式，推移支架顺序由下向上，邻架操作，带压移架。每组支架在移动过程中都以其下侧相邻的支架侧护板为导向和支撑点，这样有效地控制、预防了移架过程中支架的倾倒和下滑。
3.随调支架方向与垂直度
煤层倾角大，移架过程中前梁易下甩，改变支架推移方向，有时也可造成支架歪斜，所以必须随时调整支架方向和与顶底板的垂直角度，保证支架顶梁与顶底板平行，支架推移方向与运输机垂直。使用的工作面就是按要求，随时观察支架的工作状态，利用位于顶梁下侧的可活动侧护板使顶梁向上移动，同时使用倒推千斤顶进行调架，或使用DZ215系列液压支柱向上戗液压支架的架前脚，使支架处于垂直顶底板的正常几何位置。
4.工作面下出口端头增设导向连锁支护
试用点在下出口沿走向采用2根3.7m的0型钢梁交替前串支护，并紧靠机头第一组支架加打一块3.0m方子木逼住支架，作为最下支架的移架支承点和伪斜推进导向，这样控制了机头部位支架的倾倒与下滑，增加了端头支架的稳定性，为正常推进提供了保证。
五、结束语
试用工作面采用轻窄型综采，取得了较好的效果。1）经济效益：①节省了设备投资。②节省了人员费用。③较大程度地提高了回采工作面单产、单进和直接工效。④降低了工作面材料消耗。2）经验总结。①选用ZY2800-10/23轻窄型掩护式液压支架，并在此基础上完成综采三机配套是合理的，支架具有重量轻、易拆装搬运及抗倒防滑性能，能有效控制顶板，配套设备在开采期间运行正常，适用于大倾角较薄煤层的开采条件。②大倾角较薄煤层综合机械化开采取得了明显的经济效益，采取的技术措施确保了安全快速开采，为加快薄煤层开采，解决资源回收及解放下序煤层，创建高产高效矿井提供了技术保障。③大倾角较薄煤层轻窄型综合机械化开采，技术管理要求高，实践中也培养和锻炼了一批技术管理人员，从而提高了员工的技术素质，为下步薄煤层机械化开采积累了经验，提供了一条高效的生产技术途径。
参考文献
[1]曹允伟，王春城，陈雄，等.煤矿开采方法[M].北京：煤炭工业出版社，2005.
[2]李建平，等.我国薄与极薄煤炭开采设备的现状和发展趋势[J].煤炭科学技术，2005（6）.
[3]陈钢.薄煤层开采综述和神府东胜煤田薄煤层开采[J].煤炭科学技术，2007（3） .
关键词：综采 薄煤层 大倾角 技术
一、概述
国内薄煤层开采在许多矿井中都面临着很多的问题，而朔里矿区也是如此。随着矿井可采储量的日益枯竭，薄煤层的开采问题已越来越突出。由于开采设备原因，对于1.3～1.5m的较薄煤层开采，机械化程度普遍不高，其生产效率也比较低。薄煤层开采制约了下序其它煤层的开采速度，直接影响着矿井高产高效生产。较薄煤层使用大架型机械设备进行开采，不仅开采成本增高，而且顶板常会被切割，导致煤炭灰分增高，甚至资源不能得到回收。目前国内的薄煤层综采技术，尤其是综采机械化装备配套技术还很不成熟，正处于探索阶段。对于大倾角较薄煤层综采方面的现场技术实践就更少了， 其理论研究工作也相对薄弱。根据我们朔里矿业的自然资源情况，有些就属于大倾角薄煤层。因此，积极探索机械化开采途径就很有必要。
二、选择合适的综采配套设备
1.工作面情况与薄煤层设备性能
1.1地质情况
朔里矿业回采区域内煤层赋存稳定，煤层结构单一，一些薄煤层厚度1.0～2.0m左右，断层附近煤层变化较大。煤层倾角在16～27o，局部最大可达30o。一些煤层直接顶为粉砂岩， 中等稳定。老顶为细砂岩， 来压比较明显。不少工作面有性脆易破碎的伪顶，对开采影响较大。
1.2薄煤层机械化开采设备基本性能
目前国外已研制出一些薄煤层机械化开采设备，如乌克兰顿巴斯研制的适于开采薄煤层和极薄煤层（煤层厚0.4～1.5m）的刨煤机和螺旋钻机，波兰研制的适用于厚1.0～1.6m、倾角小于35o薄煤层开采的KSE-360型滚筒采煤机等。对于本地区的这种情况，应用国内较薄煤层开采的液压支架， 然后再进行三机配套选型比较合适。
2.综采设备的选择
2.1采煤机
现使用的滚筒采煤机，比较适用于现代化的长壁开采工作面。当采高低于2m时，滚筒采煤机的工作性能会受到发挥（如操作人员不能快速调转采煤机的采煤方向、工作面煤炭运输缓慢和采煤机切割速度慢等）。为适应采高小的条件，可选用与支架相配套的MG150/355-BWD型电牵引双滚筒采煤机。其滚筒直径1.25m，截深0.6m，最大采高2.3m，装机功率355kW。适应倾角小于25o工作面。
2.2液压支架
按照煤层的赋存条件情况，选用ZY2800-10/23轻窄型掩护式液压支架比较合适。这种支架是专门为大倾角、较薄煤层机械化开采所设计的，其支架高度1.0～2.3m，宽度1.25m，初撑力2180-1784kN，支护强度为0.54-0.6MPa，最大移架步距700mm，总重量为普通支架的55%左右，比较适应倾角小于20o的煤层，当大于20o时就需要加防倒防滑装置，以保障其稳定性。与普通综采支架相比的特点：支架前梁与顶梁用两根销轴刚性铰接成整体顶梁，增大了回采面的安全空间和前端支撑能力，有利于割煤，支架运输、拆装方便；支架顶梁和掩护梁一侧安装固定侧护板，另侧安装活动侧护板，除能防止矸石窜入架内外，在调架、防倒上也具有重要作用；支架掩护梁、前后连杆均为箱形截面结构，抗拉、抗压、抗扭能力强；支架整体刚性底座稳定性好，不易变形，与底板接触比压小；推移装置采用倒置千斤顶，增大拉架力，提高移架速度，可有效地控制顶板；主进液、回液系统、立柱、推移千斤顶采用了大流量液压系统，提高了移架、推溜速度；架宽窄，重量轻，调高范围大，适应煤厚变化能力强和复杂地质条件。
2.3运输机
选用SGZ-730/264型工作面刮板运输机，长150m，输送能力550t/h，功率132×2kW。
三、回采技术工艺
采煤机进刀方式为端部斜切进刀，割煤为双向割煤。现场应用，运输机机头机尾各伸出采面两端1m左右，以保证采煤机滚筒能割透煤壁。割煤速度应与刮板输送机的运输能力相配套。割煤速度为6.5m/min，结合采面移架速度、机巷皮带运输能力、采煤机的截割能力，选择3.0～4.0m/min合适。工作面工序配合方式采用及时支护方式，即采煤机割煤后移架，再移输送机。采取顺序追机移架方式，并保证移架速度与采煤机割煤速度基本保持一致。劳动组织为三八工作制，即两班生产一班检修，生产班割煤在5～6刀，不要占用检修班时间，保障设备运行状态良好。
四、支架和运输机防倒滑措施
1.选择合适的伪斜角度
合适的角度进是防止设备下滑的有效措施。例如某工作面，为保证工作面伪斜推进，在最初的采区巷道布置中，按力学计算，设计工作面切眼与下运巷间夹角为94o。经推采试验，当下运巷超前上风巷8～10m，即工作面与下运巷夹角为97o时，支架在推移运输机时产生的向上分力与工作面运输机自重产生的下滑力相平衡，可较好地制止运输机下滑，保持工作面运输机与下运巷转载机相对距离的稳定。从而确定了该面在推采过程中严格控制下出口超前上出口8～10m，运输机不出现下滑（如图1所示）。计算方法：S=kL= 0.12×90 =10.8m；C=arctan（a/L）=arctan101.8/90=7o；A = 90+ C = 90+ 7 = 97o。式中：S-下出口超前上出口距离，m；L-上风巷与下运巷间距，m；k-系数，经试验k=0.12；C-工作面伪斜夹角，o；A-工作面与下运巷夹角，o。
2.顺序移架
所试用的工作面，采用端部割三角煤斜切进刀方式，往返一次割两刀，每刀进尺0.5m。为有效控制顶板，采取分段追机移架方式，推移支架顺序由下向上，邻架操作，带压移架。每组支架在移动过程中都以其下侧相邻的支架侧护板为导向和支撑点，这样有效地控制、预防了移架过程中支架的倾倒和下滑。
3.随调支架方向与垂直度
煤层倾角大，移架过程中前梁易下甩，改变支架推移方向，有时也可造成支架歪斜，所以必须随时调整支架方向和与顶底板的垂直角度，保证支架顶梁与顶底板平行，支架推移方向与运输机垂直。使用的工作面就是按要求，随时观察支架的工作状态，利用位于顶梁下侧的可活动侧护板使顶梁向上移动，同时使用倒推千斤顶进行调架，或使用DZ215系列液压支柱向上戗液压支架的架前脚，使支架处于垂直顶底板的正常几何位置。
4.工作面下出口端头增设导向连锁支护
试用点在下出口沿走向采用2根3.7m的0型钢梁交替前串支护，并紧靠机头第一组支架加打一块3.0m方子木逼住支架，作为最下支架的移架支承点和伪斜推进导向，这样控制了机头部位支架的倾倒与下滑，增加了端头支架的稳定性，为正常推进提供了保证。
五、结束语
试用工作面采用轻窄型综采，取得了较好的效果。1）经济效益：①节省了设备投资。②节省了人员费用。③较大程度地提高了回采工作面单产、单进和直接工效。④降低了工作面材料消耗。2）经验总结。①选用ZY2800-10/23轻窄型掩护式液压支架，并在此基础上完成综采三机配套是合理的，支架具有重量轻、易拆装搬运及抗倒防滑性能，能有效控制顶板，配套设备在开采期间运行正常，适用于大倾角较薄煤层的开采条件。②大倾角较薄煤层综合机械化开采取得了明显的经济效益，采取的技术措施确保了安全快速开采，为加快薄煤层开采，解决资源回收及解放下序煤层，创建高产高效矿井提供了技术保障。③大倾角较薄煤层轻窄型综合机械化开采，技术管理要求高，实践中也培养和锻炼了一批技术管理人员，从而提高了员工的技术素质，为下步薄煤层机械化开采积累了经验，提供了一条高效的生产技术途径。
参考文献
[1]曹允伟，王春城，陈雄，等.煤矿开采方法[M].北京：煤炭工业出版社，2005.
[2]李建平，等.我国薄与极薄煤炭开采设备的现状和发展趋势[J].煤炭科学技术，2005（6）.
[3]陈钢.薄煤层开采综述和神府东胜煤田薄煤层开采[J].煤炭科学技术，2007（3） .