大同礦區(qū)侏羅系煤炭資源因其具有低灰、低硫、高發(fā)熱量等突出優(yōu)點(diǎn)，被稱為煤中精品。開采侏羅系煤層的礦井一般為上世紀(jì)五六十年代建礦，隨著機(jī)械化開采水平提升帶動(dòng)產(chǎn)能的提高，不少礦井的服務(wù)年限一般在10a左右，如何實(shí)現(xiàn)精采、細(xì)采，延長礦井壽命，是當(dāng)前的重大課題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，同煤集團(tuán)公司現(xiàn)有薄煤層（煤層厚度1.3米以下）煤炭儲(chǔ)量達(dá)數(shù)億噸，如何對(duì)這些資源進(jìn)行有效開采，對(duì)提高資源回收率、延長礦井服務(wù)年限和取得相當(dāng)?shù)纳鐣?huì)、經(jīng)濟(jì)效益等方面意義重大。從2005年起，先后引進(jìn)了國內(nèi)外先進(jìn)裝備在我集團(tuán)公司對(duì)薄煤層進(jìn)行開采，取得了一定成效。

1  引進(jìn)德國DBT刨煤機(jī)成套裝備：

2004年引進(jìn)主要設(shè)備為德國DBT公司生產(chǎn)的刨煤機(jī)開采成套裝備，最先使用于晉華宮礦刨煤機(jī)隊(duì)河南10號(hào)層301盤區(qū)8118工作面（工作面長200m，順槽長1050m，平均煤厚1.31m，堅(jiān)固性系數(shù)f=3～4）。使用主要設(shè)備為：GH95.7—9—38/Ve刨煤機(jī)（進(jìn)口）、PH3／822運(yùn)行軌道（進(jìn)口）、SZZ800/250轉(zhuǎn)載機(jī)、ZY4600/7.5/16.5支架、SSJ1200/2×200膠帶輸送機(jī)。該套裝備采用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)落煤、移架和推溜。

2005年3月10日正式投入使用，先后采出四個(gè)工作面（10^#層301盤區(qū)8118、8120工作面和12^-2#層301盤區(qū)8114、8116），累計(jì)生產(chǎn)原煤1.16Mt，平均月產(chǎn)36Kt。2008年初該套設(shè)備下馬，其主要原因?yàn)椋?/span>

⑴ 刨煤機(jī)對(duì)兩硬條件下的地質(zhì)條件適應(yīng)能力差，主要表現(xiàn)為當(dāng)刨煤機(jī)遇到斷層、夾石等地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存不穩(wěn)定和頂?shù)装宀黄綍r(shí)，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開采，且刨刀磨損嚴(yán)重，因受沖擊載荷經(jīng)常出現(xiàn)斷鏈?zhǔn)鹿省?/span>

⑵ 當(dāng)工作面傾角大于6°時(shí)，很難控制工作面刮板輸送機(jī)的上下竄動(dòng)。

⑶ 由于刨煤機(jī)三機(jī)配套尺寸的特殊性，順槽巷道設(shè)計(jì)斷面大，掘進(jìn)工作量大，頂板支護(hù)困難。

⑷ 日常配件、材料消耗大，且價(jià)格昂貴，噸煤成本大。

2  國產(chǎn)薄煤層綜采成套裝備

2.1  2009年8月，同煤集團(tuán)公司組織相關(guān)專業(yè)人員前往山東兗礦集團(tuán)多個(gè)礦井、燎原煤機(jī)廠和上海創(chuàng)立等煤機(jī)生產(chǎn)廠家和部分科研院所對(duì)國產(chǎn)薄煤層生產(chǎn)工藝和裝備技術(shù)進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的調(diào)研。此后，邀請(qǐng)部分煤機(jī)生產(chǎn)廠家和科研院所分別針對(duì)大斗溝礦和姜家灣礦薄煤層地質(zhì)條件選出相對(duì)合適的采煤設(shè)備并進(jìn)行了“三機(jī)”配套。其主要設(shè)備型號(hào)與參數(shù)見表1

表1

2.2使用情況：

大斗溝礦：薄煤層綜采首采工作面為14#層422盤區(qū)82205工作面，工作面長110m，順槽長680m，煤層厚度0.9~1.3米，煤層平均厚度1.17m，可采儲(chǔ)量約8.5萬噸。2009年12月3日地面三機(jī)配套試運(yùn)轉(zhuǎn)一次成功；12月18日配套設(shè)備入井，開始井下試運(yùn)行。工作面2010年9月首采工作面停采，已經(jīng)累計(jì)生產(chǎn)原煤84441t，最高月單產(chǎn)達(dá)16527t，平均月產(chǎn)10555t，日產(chǎn)最高1177t。

姜家灣礦：薄煤層綜采首面為7#層斷中盤區(qū)78119工作面，工作面長96 m，順槽長555 m，煤層平均厚度1.09 m，可采儲(chǔ)量72Kt。2010年6月4日地面三機(jī)配套試運(yùn)轉(zhuǎn)一次成功；6月15日配套設(shè)備入井，開始井下試生產(chǎn)，其中采煤機(jī)故障較多。經(jīng)過多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，9月15日以后基本進(jìn)入正常生產(chǎn)階段，日均割煤10刀，日產(chǎn)原煤800t。11月10日，首采工作面停采。

兩套設(shè)備運(yùn)行過程中存在的問題：

⑴設(shè)備運(yùn)行初期，機(jī)電故障較多，尤以采煤機(jī)為甚；

⑵機(jī)械保護(hù)扭矩軸頻繁損壞；

⑶截割傳動(dòng)系統(tǒng)故障多，有待優(yōu)化設(shè)計(jì)；

⑷薄煤層開采，空間狹小，部分零部件損壞后不宜更換需改進(jìn)；

⑸兩礦同屬于兩硬條件，煤層變化范圍相對(duì)較大，部分區(qū)域需截割100～200㎜頂板。

3  兩套國產(chǎn)薄煤層綜采成套裝備的對(duì)比分析

3.1  工作面布面方式

（1）姜家灣礦薄煤層綜采采用了新的布面方式，上下順槽巷道掘進(jìn)采用留頂起底掘進(jìn)方式，這一方式保證了工作面頂板與順槽巷道頂板同一水平，實(shí)現(xiàn)了端頭支架與工作面支架支護(hù)的平穩(wěn)過渡；大斗溝礦薄煤層綜采沿用集團(tuán)公司在1.4米厚較薄煤層開采的成熟技術(shù)，工作面兩順槽仍然采用沿底挑頂掘進(jìn)方式，端頭支架與工作面支架支護(hù)過渡區(qū)域易形成空頂。

（2）姜家灣礦薄煤層綜采由于上下順槽采用留頂起底，導(dǎo)致工作面運(yùn)輸機(jī)必須與上下順槽保持垂直推進(jìn)，不得出現(xiàn)推進(jìn)過程中竄頭竄尾；從而對(duì)作業(yè)人員自身要求較高；大斗溝礦薄煤層綜采方式設(shè)備布置自由度相對(duì)較大，從而對(duì)作業(yè)人員自身要求相對(duì)較低。

（3）姜家灣礦薄煤層綜采由于上下順槽采用留頂起底，要求順槽巷底板平整，起底部分的巷壁不得嚴(yán)重超挖，巷道成形不得留有地角地包；為保證工作面支架的擺放空間，掘進(jìn)過程中必須嚴(yán)格控制工作面長度；工作面在掘進(jìn)過程中，不能在工作面煤壁側(cè)打躲避硐、探水硐、絞車硐和水倉，否則，容易在回采過程中漏下支架，造成停產(chǎn)事故；姜家灣礦薄煤層綜采方式無上述相關(guān)特殊要求，只是工作面長度需設(shè)計(jì)成支架寬度的整數(shù)倍，并在兩個(gè)端頭支架加裝側(cè)護(hù)板以改善頂板管理。

（4）大斗溝礦薄煤層綜采方式技術(shù)相對(duì)成熟，對(duì)作業(yè)人員綜合要求較低。工作面底板起伏變化較大時(shí)，姜家灣礦薄煤層綜采方式作業(yè)相對(duì)困難。

3.2  兩種薄煤層綜采方式對(duì)設(shè)備的相應(yīng)要求

（1）為降低采煤機(jī)機(jī)面高度，減小截割滾筒直徑，MG170/388－BWD型采煤機(jī)設(shè)計(jì)了搖臂行星減速器的中間布置方式；MG160/360－BWD型采煤機(jī)取消了搖臂行星減速器。這一措施使機(jī)組機(jī)面高度較MG200/456－WD采煤機(jī)的853mm機(jī)面高度減小約160mm。

（2）為適應(yīng)姜家灣礦綜采布面方式，工作面運(yùn)輸機(jī)頭尾設(shè)計(jì)了可調(diào)支承座，根據(jù)工作面底板與上下順槽底板的落差變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)工作面運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭機(jī)尾與工作面段保持平直；運(yùn)輸機(jī)的頭尾電機(jī)軸線與運(yùn)輸方向采用垂直布置，實(shí)現(xiàn)了行星減速機(jī)合理布置。

3.3  姜家灣礦綜采工作面的擋煤裝置與支撐底座

（1）液壓支架設(shè)計(jì)了液壓控制的放炮落煤擋煤裝置，為薄煤層綜采工作面地質(zhì)變化應(yīng)對(duì)提供了有效的設(shè)備保護(hù)措施，而且減輕了過去人工擋煤的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）工作面運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)安裝了支撐底座，克服了傳統(tǒng)綜采推溜臥底不足的缺陷，徹底解決了漂溜子現(xiàn)象；采用每2節(jié)溜槽裝設(shè)1個(gè)抬高油缸，每5個(gè)抬高千斤為1組的集中控制，操作簡便。

4  結(jié)束語：兩套薄煤層綜采成套裝備在我集團(tuán)公司較為成功的應(yīng)用實(shí)踐，結(jié)束了國產(chǎn)設(shè)備在同煤集團(tuán)公司兩硬條件下不能開采薄煤層的歷史，對(duì)提高薄煤層開采裝備制造水平和改進(jìn)采煤工藝具有重大意義。我們建議科研院所和煤機(jī)制造廠家對(duì)薄煤層開采裝備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，特別是增加薄煤層采煤機(jī)的裝機(jī)功率，使其具有一定的割頂、割底能力，以更好地適應(yīng)煤層變化和不同地質(zhì)條件的需要。

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