我国薄煤层开采及刨煤机采煤技术的应用

第28卷第5期煤炭技术Vol.28, No.052009年5月Coal TechnologyMay,2009我国薄煤层开采及刨煤机采煤技术的应用黄锐，邱亮亮，刘宁宁(中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州21008)摘要:根据我国薄煤层赋存状况,及对薄媒层开采难题的探讨,分析刨煤机及刨煤机在薄煤层开采中的应用,阐明合理开发与利用薄煤层意义及刨煤机采煤技术的可行性。关键词:薄煤层;刨煤机;回采率中图分类号:TD823文献标识码:A文章编号: 1008 - 8725(2009)05 - 0003- 03On Thin Coal Mining and Application of Plow Coal TechnologyHUANG Rui, QIU Liang - liang, LU Ning - ning(Colle odf Mining Engneering, China University of Mining and Technology , Xuzhou 221008, China)Abstract: According to the state of the thin seam in our country, and the problem of coal mining, analysis theplow and the application of the plow in the thin sceamcoal mining, to clarify the significance of the rational de-velopment and uilization of thin seam and the Feasibility of plows coal mining technology.Key words: thin seam; plow; rate of recovery煤层开采已经基本实现了机械化,正在向自动化方0前言向迈进。而对薄煤层与极薄煤层的开采仍不尽人我国煤炭工业经过了几十年的发展,厚与中厚意,有相当-部分矿区仍停留在传统的炮采和机械水平,包括矿区土地工程复垦、矿区生态复垦技术等。虑煤层开采与地面移动的时间过程、采空区的空间采空沉陷区作为建筑用地就是将沉陷区土地作适当范围,即时间要素与空间要素。的处理,符合建筑用地的标准后作为建筑用地”。(2)对煤矿采空沉陷区地面进行稳定性评价,根在进行综合治理之前,应对地面稳定性进行评据不同的地面稳定状态可将煤矿采空沉陷区地面在价分区,对于不同稳定性的区域采取不同的治理对空间上分为稳定区暂时稳定区、不稳定区3个区策。稳定区地面的下沉值达到了该地质条件下应有域。稳定区为达到充分采动时间超过地面沉陷持续的最大下沉，地表已达到稳定,该区域土地可直接进时间T的中间区;暂时稳定区为煤层回采完成时间行治理工作,土地平复后即可进行生态复垦用地也超过地面沉陷持续时间T且周边无继续回采工作面可作为建筑用地。的内边缘区和外边缘区;不稳定区为回采完成或停暂时稳定区极易受到外界干扰,如周边煤层继止时间未达到地面沉陷持续时间T的区域。续开采或上部加载较大荷载时,地面将再次产生较(3)对于煤矿采空沉陷区不同地面稳定性区域，大的移动变形。如周边煤层无煤层开采计划,可对应根据其稳定性采取不同的治理对策。该区域进行治理,如作为生态复垦用地,无需进行进参考文献:一步的稳定性分析;如作为建筑用地,应进--步进行[1]徐恒力,冯全洲,陈绪钰,等.典型煤矿山环境保护与综合治理严格的地基稳定性分析,且对于场地应进行一系列技术方法研究[R].武汉:中国地质大学,008.0的处理以加强其稳定性，如地下空洞的填充、注浆加2] 郫文兵,柴华彬.煤矿开采损害与保护[M].北京:煤炎工业出版社,2008.固、动力挤压等,当稳定性达到要求再进行建筑。如3] 邹友峰,邓喀中,等.矿山开采沉陷工程[ M].徐州:中国矿业大该区域周边煤层仍有开采计划，则不应进行治理,应学出版杜,2003.待其开采计划完成达到稳定后再进行治理。不稳定4] 国家煤炭工业局.建筑物.水体、铁路及主要巷道煤柱留设与压区地面尚未达到稳定状态,地面仍将产生较大的移煤开采规程[M]北京:煤炭工业出版礼.200.5] 《工程地质手册>编委会.工程地质手册(第四版)[ M] .北京:中动变形,因此不宜进行治理工作。应待其达到稳定国建筑工业出版社, 200后再进行治理。6] 张宏贞,邓喀中，谭志祥. 老采空区残余移动变形分区研究[J].4结论7]中国煤化工也面塌陷的危害性评估(1)对于煤矿采空沉陷区稳定性评价应综合考YHCNMHG(责任嫡辑王秀丽)收稿日期:008- 12- 11;修订日期:2009- 02-24作者简介:黄锐(1986- ),男,黑龙江七台河人,研究方向:采矿工程,Tel: 15895212475,E- amil: hung.ui2006@ 163.com.4.煤炭技术第27卷.化程度低的开采工艺上,工作面不仅产量低效益质构造作用的影响,工作 面常出现断层、褶曲、煤层差、工人劳动强度大,而且安全隐患多不利于安全生变薄与尖灭的现象。在断层落差大于煤层厚度的情产。加之全国近半数以上产煤区属于资源匮乏区,况下,工作面难以正常推过,运输机的正常运行将会随着近年来煤矿开采年限与开采强度的增大,厚煤受到影响。断层与褶曲的出现对巷道布置影响很层与中厚煤层已所剩无己,所以合理开发与利用薄大,会出现掘进送面提前切眼,或回采工作面重新送煤层将具有重要的意义。切眼的现象,而且必须在断层处留有保护煤柱。这1我国薄煤层赋存及开采状况样必然导致煤层回采率降低,工作面掘进巷道长度加大,导致生产成本增加。在煤层变薄带,如果煤厚我国薄煤层资源分布广泛,且煤质较好,从煤炭不低于采煤机械设备的高度,则对工作面的回采影资源赋存情况看,薄煤层储量占全国煤炭总储量的响不大;若变薄带煤层低于采煤机械高度不大时,可20%以上,在一些特殊省份的薄煤层比重更大,如四以调整机械设备高度以适应煤层厚度,变薄带煤层川省占60%,山东省占54%,黑龙江省占51%,贵州严重低于采煤机械设备高度,已不能通过调整设备省占37% ,但由于我国薄煤层开采难度高、投入产高 度解决问题时,则必须更换采煤机械,或调整采煤出比低等原因,开采1.3 m以下薄煤层-一直是我国工艺。煤炭开采行业的主要难题之-。1997 年我国薄煤3刨煤机在薄煤层开采中的应用层煤炭产量仅占煤炭总产量的6.73%"。且我国多数矿区都为薄厚煤层共存煤田,矿井为了追求高产3.1刨煤机的发展趋势和高利润的目标,对薄煤层进行搁置使薄煤层大量国外薄煤层开采以德国、美国为代表的先进采积压未采,甚至有些矿井实施采厚丢薄的开采方式，煤国家大多采用刨煤机,并发展薄煤层自动化工作造成了薄煤层赋存煤炭采出率低的现象,不仅严重面成套设备技术，部分已经实现了无人工作面。德浪费了煤炭资源,而且使矿井存在安全生产隐患。国的刨煤机1984年平均功率为314 kW,至2007年2薄煤层开采存在的主要难题刨煤机功率最大已达到2 x 400 kW,随着装机功率的提高,刨煤机的生产能力,刨削能力都有很大的提2.1煤层薄、 采高低、煤质硬、工作面空间小高,最大刨速已达到2.4 m/s;法国刨煤机的产量仅我国薄煤层厚度多在1.3 m以下,尤其华南地次于德国,据统计,1982年法国通过刨煤机采煤比区龙潭组、东北地区侏罗纪煤层多不足1.0 m,工作例占总产量的27%,日平均产量达300 t;资料显示面空间狭小,致使在工作面内作业的人员与机械设目前欧洲的主要产煤国家使用的刨煤机开采的煤炭备移动十分困难,事故的处理效率很低。并且煤已占总产量的30%以上。层硬度普遍大于3 ~4,这些原因导致了煤层对机组我国自上世纪60年代制造和试验用于开采薄的要求条件高,不但机组的外型尺寸要小,而且要求煤层的刨煤机以来,刨煤机采煤技术试验取得了成机组的功率大、性能可靠、结构简单、对顶底板的适功, 1964~ 1965年徐州矿务局韩桥煤矿自行研制了应性要强、并且机械故障率要低。但是由于我国薄一台刨煤机进行试验,近年来我国刨煤机采煤技术煤层机械化设备尚不完善,满足不了这些要求,故影的发展在广大科研单位的科研人员、大学教授、机械响了薄煤层机械化开采，导致工作面的机械化程度专家与工程技术人员的共同努力下取得了很大的进低,工人劳动强度大,危险系数高,单产吨煤消耗量步,研制出了适用于不同工作面条件的刨煤机,表1大,且回采成本较高。为我国主要刨煤机类型及技术参数。2.2采掘比例大、 采掘接替紧张、巷道消耗率高表1我国刨煤机的主要技术参数-21随着回采工作面的的推进,由于工作面回采巷型号参数煤层厚度煤层角度工作面长度刨链规格创速创头功率道为半煤岩巷,综掘设备难以投入使用,放炮- -次又m___ 10)_m__ la /ms-__ tw不可能进行全断面燦破,煤与矸石分装,掘进速度很BD42x40 0.7-1325<≤200 44x92 0.422x40 .慢,造成采掘接替紧张,同时由于薄煤层工作面长度B1262x75 0.7-1.7:25≤200 慨x92 0.67 2x75较短,回采巷道较多,导致了煤炭回收的巷道消耗率中国煤化工92 0.67 2xS高,不利于矿井的安全管理,也增加了煤炭的产出成BEO2):MYHCNMHG90.792x9本。BC02x90(z) 0.7-13 <25≤200 慨4x92 0.9 2x902.3煤层受地质构造影响,工作面条件变化大B8E02x132 0.7-1.8 <25≤200 帜4x92 1.52 2x132 .薄煤层地质条件及赋存状况较复杂，由于受地因为刨煤机在薄煤层中具有其他落煤机械不能第5期黄_锐,等:我国薄煤层开采及刨煤机采煤技术的 应用.5.比拟的优越性,它的使用范围正在不断的扩大。目和运煤这个过程中,刨头从工作面上部分切口开始,前,在我国有薄煤层赋存的部分矿井中,刨煤机采煤刨头截深在50 mm ~ 200 mm的状态下,在刨链牵引技术已经取得了良好的效果,已基本实现了薄煤层下往下刨煤,输送机在刨头后端,沿着刨头切煤方向开采的机械化局面5。推移,当刨头运行之切口后,反向运行,自下而上刨3.2刨煤机采煤工艺煤,以此反复进行运作。在这里刨头的截深又推进3.2.1刨煤机的 结构部分控制，但受煤层硬度与刨刀强度影响(4。当刨刨煤机也称为刨煤机组,虽然目前市场上存在煤机推进-一个有效的千斤顶行程时,收缸使千斤顶刨煤机的种类很多,但刨煤机始终可以说是由刨煤、的支撑装置向前移动,重新获得支撑后推移千斤顶运煤推进与电气控制四部分组成。其中刨煤部分获得推移输送机的支撑力,使刨头继续刨煤。是刨煤机的主要工作机构,具有区别于其他采煤机3.3 刨煤机薄煤层采煤工艺的优点的重要技术特征,所以可以把刨煤部分通称为刨煤在薄煤层采煤工作面中,刨煤机的应用基本实机。它由装有刨刀的刨头牵引刨链、导护链装置和现了刨煤装煤、运煤与推进的综合机械化,具有机动力装置等部件组成,其中刨刀是刨煤机的主要执电- -体化技术密集、关联性复杂、工艺先进、自动化行部件,完成切煤与割煤任务。运煤部分由刮板输程度高等技术特点,刨煤机的使用大大提高了工作送机、挡煤板、导护链装置、推移梁、防滑梁等部件组面的生产效率,臧轻了工人的劳动强度。此外刨煤成,起着将煤运出工作面的作用。推进部分由千斤机结构简单,操作与监控系统均在工作面上下巷内，顶和供油系统组成,作用是推移输送机并使刨头获便于操作与控制,大大提高作业的安全性。其次刨得新的截深。电气控制部分主要是对刨煤机组的运煤机可以开采薄与极薄煤层;对长工作面也有较强行与停止起控制作用,同时对刨煤机与输送机运作的适应性,同时刨煤机的工人操作也不需要随刨头状态起监控作用。图1为刨煤机刨煤、运煤部分的移动,即刨煤机可连续循环作业,这样不但可以提高剖面图。煤炭资源的回收率,臧少巷道的掘进量，便于工作面的生产管理,又可以提高工人工作的安全性。_四4结束语我国自采用刨煤机薄煤层采煤技术以来,至今8\已有尽40a历史,虽然使用时间较长,但对刨煤即采煤技术的有关知识了解并不透彻,这严重影响了我国煤机采煤技术的应用,但在使用刨煤机采煤技术的矿务局中,均取得了良好的效果,这说明刨煤机采煤技术是可行的。同时在市场经济条件下,面临1.刨头2. 输送机槽3. 刨链4.拖板 5. 加高块6. 护链罩着我国煤炭产区资源匮乏的严峻形势,可以预见刨7.挡板8.电缆9.底刀煤机薄煤层采煤技术将具有很大的发展潜力。3.2.2 刨煤机的工作原理及流程刨煤机刨削煤壁时,是由装有刨刀的刨头,在无参考文献:极圆环链即刨链牵引下,沿着安装在采煤工作面可[1]陈引亮. 中国刨煤机采煤工艺[M].北京:煤炭工业出版社，2000.弯曲刮板输送机的中部槽上的导轨运行，刨刀刨削2] 邹喜正,刘长友.安全高效矿井开采技术[M].徐州:中国矿大煤壁将煤刨落,刨落的煤在刨头犁形斜面的作用下出版社,00.3] 曲春刚.礴煤层中实现高产高效的技术探讨[]].煤埃技术,被装人输送机送出采煤工作面。2007,(3).刨煤机开采过程中，刨头在刨链的牵引下沿着4] 刘修源,黄福昌.高效高回收采煤方法与技术[ M].徐州:中国导护链装置往返进行刨煤,在连续刨煤、落煤装煤矿业大学出版社;008.0(责任编辑王秀丽)中国煤化工煤炭技术核1CNMHG