煤矿薄煤层综采设备优化措施研究获奖科研报告

煤矿薄煤层综采设备优化措施研究获奖科研报告摘要：根据薄煤层的赋存基本技术指标，要实现薄煤层综合机械化高效安全开采，除了液压支架、采煤机、刮板输送机“三机”要优化配套选型以满足薄煤层开采工作面相关技术指标要求外，还需要采取相应优化技术措施协调工作面上的采煤工艺和现场管理，以提高薄煤层综采设备在作业面上的采煤效率和安全性能。

关键词：薄煤层开采;技术开发;设备优化

一、引言

薄煤层由于其独特的地质条件、狭窄作业空间、以及采煤机械设备综合工作性能和安全水平等因素的影响，导致其开采效率普遍较低，很难实现矿井要求的持续高效安全生产。煤矿薄煤层的开采存在着工作效率低、开采成本高、管理难度较大等诸多问题，是薄煤层自身所具有特性问题，但随中厚煤层开采的不断进行储量日渐下降的条件下，薄煤层的优化开采自然也就被提到煤矿资源优化开采利用日程上了。综合机械化采煤技术（简称：综采技术）作为当今煤矿现代化高效生产的重要优化技术，以其生产能力强、机械自动化程度高、经济效益佳、以及安全性能稳定可靠等优点，已成为煤炭开采研究的重要发展方向。薄煤层高效开采，对综采设备的要求也就相对提高，也就是说综采設备的优化匹配选型是提高薄煤层综合经济效益的重要技术手段，具有较大工程实际应用研究价值。

薄煤层综采自动化是国内外煤炭行业一直不断研究的采煤工艺，不断通过提升装备水平和支护手段，改变原来遇到的地质环境、工作面采高低、煤尘大、能见度低的问题，提高人员安全系数，将不可开采的煤层变为可开采煤层，实现三机配套全自动采煤工艺技术。

二、薄煤层综采设备的功能特点

1、液压支架的功能特点

液压支架是薄煤层综采设备的核心组成部分，其不仅要具备良好的金属结构功能，能可靠有效地支撑和控制采煤作业面的顶板，防止端面顶板出现冒漏等情况问题;另外液压支架还可以，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面，提高薄煤层回采效率。在煤炭实际开采过程中，液压支架结构要能够有效支撑采煤作业面顶板，同时还应以减轻液压结构重量、提高金属结构支护性能、降低操作阻力、提高作业安全可靠性、以及防倒防滑等作为薄煤层液压支架的主要技术控制指标，确保综采设备在薄煤层中发挥出其应有的功能。

2、采煤机的功能特点

从大量实际工作经验表明，增大采煤机的装机功率，不就可以扩大采煤机的适用范围，同时也可以为综采设备通过矿山不利地形提供重要的动力保障和安全保障。受薄煤层垂直空间等因素的限制，合理采煤机外形尺寸和功率搭配就是薄煤层采煤机研究的重点，也是综采设备在薄煤层领域发挥优良性能的重要研究内容。

3、刮板输送机的功能特点

刮板输送机在采煤过程中，主要用刮板链牵引，在槽内运送煤炭，提高煤炭开采效率。单对于薄煤层尤其是大倾角薄煤层作业面而言，由于煤炭自身就存在自溜下滑倾向，因此，对刮板机的运输功率要求并不是太高，即采用单电动机驱动模式就可以满足薄煤层煤炭开采需求。另外，刮板输送机比较适应薄煤层采煤工作面底板不平、弯曲推移等功能需要，可以承受来自垂直或水平方向的弯曲，同时，刮板输送机能够兼作采煤机运行的轨道，这样可以大大提高薄煤层采煤效率。

三、采煤方法

采煤方法为按走向长壁的退回式采煤方法，自动化综采采煤，一次采全高，全部垮落法进行顶板管理。采用的落煤方式为使用电牵引双滚筒采煤机进行落煤，斜切式进刀方式。使用强力滚筒进行自动装煤，使用刮板输送机配合带式输送机进行连续运煤。支护方式采用掩护式液压支架进行支护，上下断头采用金属双销铰接顶梁配合单体液压支柱进行支护。具体采煤方法见表1。

四、薄煤层综采自动化三机配套设备

薄煤层综采自动化三机配套设备的工作原理为：采用变频电牵引采煤机，利用远程遥控技术，使用刮板输送机配合带式输送机连续运煤，采用两柱掩护式整体顶梁液压支架进行电液操作。电液系统的控制功能主要针对支架，控制内容包括对邻架的单动作进行按键操作。采用自动控制的顺序对邻架进行多动作联动，从前移支架进行的降落到移动再到提升。对邻架各单动作按照自动顺序进行控制，目的是实现采煤机工作位置和运行方向的支架自动控制，完成跟机的自动化控制，成组自动化控制的顺序是先进行2.5min～3min的操作，然后采用50s/5架的速度自动控制，跟机速度控制在5m/min～6m/min。

经济效益和推广价值

1、薄煤层采用了综采支架的方法，提高了工作面的支护强度，增加了安全系数。与同类工艺相比，简化操作工艺，作业风险得到了大幅度降低，避免了顶板事故，实现安全生产。而且，通过支架的安装和运行，液压支架电液控制系统将降架、移架及输送等实现了全自动化，通过远程遥控操作装置，许多工序已经达到了无人化的程度，如移架、移动输送、割煤等都可以远距离操作，实现安全生产。通过保护层的开采，瓦斯得到释放，避免了由于瓦斯造成的安全隐患，顶板和煤壁管理难度降低，工作面实现正常循环，主采煤层的开采难度降低，推进度增加，老空区煤炭自燃危险降低。

2、薄煤层采用了综采支架施工技术，对地质条件的适应性增强，解决了部分薄煤层开采难度大的问题。

3、新型环保保护液压支架浓缩液解决电液系统的堵塞问题，避免了大型事故的发生;

4、薄煤层采用综采自动化技术的使用，使薄煤开采实现机械化和自动化。为中国薄煤层的开采在装备、配套设施和开采自动化进程提供了宝贵的经验。

五、结束语

通过对薄煤开采工艺的研究，解决了部分薄煤层无法开采的技术难题，储量利用率得到大幅度提高。通过薄煤开采的自