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doi:10.3969/j.issn.l676-9943.6017.06.035
能源技术与管理Energy Technology and Management2017年第42卷第6期
Vol.42 No.6
边角薄煤层工作面综合机械化采煤技术的研究与实践
梁元
(同煤集团燕子山矿综采一队，山西大同30700)
[摘要]煤炭是不可再生资源，如何高效率开采利用越来越受到煤矿行业的重视。通过改革
传统薄煤层开采工艺，使用综合机械化开采和合理规划边角工作面的方法，能够有 效提高薄煤层开采效率，确保实现矿井安全高效地开采，对促进我国边角薄煤层的 开采以及类似矿井的增储挖潜、延长矿井服务时间具有重要的现实意义。
[关键词]边角薄煤层；综合机械化；开采效率
[中图分类号]TD823.25+1 [文献标识码]B [文章编号]1672-9943(2017)06-0098蛳02
部，SSJ-IOOOOOO带式输送机1部，在联巷处使用 1部26 m SGB-7A32刮板机与309盘区带式输 送机搭接[1]。2.1采煤机技术参数
O1工作面采煤机选用MG-3OO/7OO电牵引 采煤机，装机总功率7OO kW，截割功率2x300 kW， 牵引功率2x40 kW，调高功率18.5 kW，采用开关 磁阻电动机调速系统控制采煤机牵引速度。适用 于采高1.8~4.05 m、倾角在35°、煤质中硬或中硬 以上、含有少量夹矸的长壁式工作面。2.2液压支架技术参数
01工作面选用ZZS5600型压支架技术参 数如表1所示。
表1
支架型号ZZS5600/14/28
1边角薄煤层工作面概况
煤炭是不可再生资源，如何高效率开采利用
越来越受到广大煤矿企业的重视。以同煤集团燕 子山矿01工作面为例，介绍边角薄煤层开采的 一些技术和方法。
01工作面位于309盘区南翼，东部为 02、10采空区，南部为16、20采空区，西 部为8708、33采空区，北部为1035东大巷。地 面位于燕子山村保护煤柱西南沟谷地带。
01工作面煤层属于株罗系14-3#煤层，煤 厚1.30~2.90 m，平均2.1 m，结构简单、厚度不稳 定，属优质动力煤;煤层硬度系数2.10，属于中硬 度煤层，有1~2层0.05~0.5m夹石。走向东西，倾 向北，倾角2°~6°，平均4°;煤层节理、层理较发 育。01工作面利用原有309南翼盘区2901辅 助运输轨道巷改为该面皮带巷。工作面平均走向 长度994 m，倾向长度80 m。01工作面是典型 的边角薄煤层工作面。煤层基本顶是厚14.08 m粗细砂岩，直接顶是 厚3.0 m粗、细砂岩、砂质泥岩，伪顶是厚0~0.4 m 粉砂岩，直接底是厚5.85 m中、粗、粉砂岩、泥岩。
由工作面基本情况可以看出，01工作面地 质构造简单，开采难度小，可利用率高，边角区回 采价值大。2
薄煤层工作面综合机械化开采设备选型01工作面倾向长80 m，共布置55架 ZZS5600支架，SGZ-7/400运输机1部，中间槽 51节，过渡槽为2.8 m。作为01工作面皮带巷 的2901巷布置SZZ-7A32转载带式输送机1
液压支架技术参数
高度
/mm
长/mm
宽/mm
数量/架55
初撑力工作阻/kN力 /kN4 810
5 600
1 400~2 800 5 8301 450
2.3其他主要设备
工作面布置SGZ-7/400型刮板运输机1 部，2901巷布置SZZ-7A32型转载带式输送机 1部，PCM-110锤式破碎机1部，SSJ-1000/200型 带式输送机1部，SGB-7A32型小型刮板运输 机1部。
3 2901巷道前期改造
2901巷道原为309南翼轨道巷，用于309南 翼盘区所有工作面的开采运输和回收，设计时为
单向运输巷道，宽为3.8 m，原轨道巷中部有30 m 双轨道车场和40 m盘区库房，现作为01工作 面皮带巷使用，要安装SSJ-1000/200型带式输送 机1部，剩余人行道宽度为1.4 m，无法满足可移
2017年12月Dec., 2017
梁元边角薄煤层工作面综合机械化采煤技术的研究与实践
为:头、尾超前20 m加强支护。
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动式变压器、开关柜和乳化液栗站的运输条件，所 以要进行改造。在对原有车场和库房进行拆除扩 依据下列公式对超前20 m的顶板压力进行 帮形成固定式串车摆放处。固定串车在离工作面
420 m处，长度为80 m，解决了前期巷道狭窄的问 题。当回采接近400 m处可以先拆除外部470 m 带式运输机，将固定串车外移(原有470 m轨道不 拆除，可方便串车外移），然后恢复470 m带式运 输机，继续开采，有效提高工作面利用率，提高边 角煤层利用的价值。
4薄煤层工作面综合机械化采煤工艺以
及支护方式
4.1采煤工艺
该工作面采用倾斜长壁后退式采煤、全部 垮落法控制顶板的综合机械化采煤方法。使用 MG300/700-WD型采煤机，采用双向割煤方式，即 采煤机向头或尾部斜切进刀，割通头或尾顺槽后， 采煤机向头或尾返空刀准备割三角煤，上头前滚 筒割顶煤，后滚筒割底煤并装煤。下尾前滚筒割底 煤并装煤，后滚筒割顶煤。滞后采煤机割底煤滚筒 3~5 m开始移架(顶板破碎时，为了能够及时支护 顶板，距采煤机割顶煤滚筒2~3 m后开始移架）， 等采煤机头或尾部斜切进刀或开始割三角煤后， 再移动运输机头或尾。落煤及装煤由采煤机滚筒 完成。进刀长度为30 m，截深即循环进度为0.6 m。 当煤层厚度为1.3~1.9 m时，采高确定为1.9 m，起 底开采；当煤层厚度为1.9~2.7 m时，工作面见顶 见底开采；当煤层厚度大于2.7 m时，采高确定为 2.7 m，采用SGZ-7/400型中双链可弯曲刮板 输送机运输。4.2支护方式 4.2.1支护强度计算
按采煤工作面质量标准规定，01工作面支 架需要承受的载荷为8倍采高的岩石重。支护强 度按下式计算：
顶板压力：Q=8hrL1L2式中:Q为顶板压力，kN;h为采高，取2.1 m; r为岩石密度，取25 kN/m3;L1为工作面长度，取 80 m;“为支架最大控顶距离，取5.690 m。
经计算，Q=191 184 kN。
工作面安装55架ZZS-5600型支架，工作阻 力 F=5 600 kN/ 架 x55 架=308 000 kN。
可
见
，所选支架的工作阻力符合要求。
4.2.2超前支护压力计算
头尾顺槽超前20 m压力集中，超前支护设计
估算：
q=4/3 x rxa2/f
式中:q为超前20 m支护的顶板压力，kN/m; r为岩石密度，取25 kN/m3; a为巷道跨度的1/2, m;f为岩石坚固性系数，取7。
经计算，q=25 kN/m。
超前20 m的顶板压力Q采=20 mx q=20 mx 25 kN/m=500 kN。
所以，选用工作阻力为90 kN( 11.5 MPa)单体 液压支柱数（理论数)N= Q采/F支=500 kN/90 kN= 5.5根。按照《煤矿安全规程》超前20 m加强支护， 头尾顺槽按柱距1.0 m支护，3排支护20根，满足 支护强度。
5开采储量分析
工作面实际可采储量QQk为：
k-LxL1 x hxR x 95%
式中:L为实际可采长度，取830 m;L1为倾斜
长度，取80 m;h为工作面米高，取2.1 m;R为煤 的密度，取1.46 t/m3。
经计算，Qk =19.34万t。
400 m处拆除带式运输机移动固定串车时产 量 Qk =LxL1 x hxR x 95%=400 x80x2.1 x1.46x 0.95x10“ = 9.3(万 t)。
01边角薄煤层工作面经过合理规划，使用 综合机械化开采技术，从最初开采开始至400 m 处移动固定串车时，开采出原煤9.3万t，总共可 开采19.34万t。
6结语
在薄煤层工作面开采过程中，传统的炮采工
艺存在开采率低、不安全等问题。利用原有巷道划 定边角工作面来进行综合机械化采煤取得了很好 的效果，对实现国内薄煤层综合机械化开采工艺 的广泛应用起到了促进作用。
[参考文献]
[1 ]范映冲，邓月华，王元奎，等.薄煤层综合机械化开采
技术研究及应用[J ].煤炭科学技术，2014(增刊）：84-
86.
[作者简介]
梁元（1987-)，男，助理工程师，毕业于中北大学机械 制造及其自动化专业，主要从事煤矿技术工作。
[收稿日期：2017-07-03]
