东欢坨矿薄煤层综采工作面设备优化配置研究与实践

张志刚，耿友明

(1.开滦(集团)东欢坨矿业公司，河北唐山 064002;2.河北能源职业技术学院，河北唐山 063000)

0 引言

随着煤矿开采范围的扩大，薄煤层开采已逐渐成为现在生产中急需解决的开采领域，尤其是倾斜薄煤层开采技术，更是煤矿企业需要重点研究的课题。开滦集团东欢坨矿主采煤层体现出煤层倾角大、厚度小、顶板破碎、地质构造复杂等特点，本文通过对东欢坨矿9煤层2091、2196工作面和11煤层2015工作面进行研究分析，根据煤层地质条件和设备情况，综合分析了采煤机、液压支架、运输机三机联合配套装置，研究了支架防滑、防倒，运输机防滑技术方法，并成功应用于实践，为该矿后期的开采提供了一定的技术经验，同时也为其他破碎条件下倾斜薄煤层开采矿井提供了技术指导。

1 矿井概况

东欢坨矿井田内煤系地层总厚度480m，其中可采煤层共9层，总厚度21m，含煤系数4.54%，其中:煤8、煤9、煤11、煤12－1为主采煤层。目前该矿正回采中的煤层有煤8、煤9、煤11，其中煤9、煤11体现出煤层厚度小、顶板破碎、地质构造复杂等特点，因此，如何更好的发挥综采的优势，增加回收率，是目前开采中急需研究的重要课题。

1.1 煤层和顶底板条件

煤11厚度0.25～4.45 m，平均2.18 m，局部含1～2层夹矸，结构较简单，可采性指数1.0，厚度变异系数34.08%，属全区可采的较稳定煤层，顶板为灰黑色腐泥质粘土岩(高炭质粘土岩)或为粉砂岩;底板为深灰色粉砂岩，局部为粘土岩，岩性致密、均一、性脆，回采中也易发生冒落。

煤9的平均厚度约在2.5 m左右，回采中实见最薄处达1.47 m，顶板为中厚层状粘土岩或粉砂岩，泥～钙质胶结，加酸微起泡;底板为深灰色中厚层状粉砂岩或粘土岩，厚度一般为1～2 m，裂隙发育，伪顶为灰白色粉砂岩，回采中经常发生冒落。

1.2 采煤工艺

回采工作面均采用走向长壁后退式综合机械化采煤方法，以自然垮落法管理顶板，采煤机进刀方式为端部斜切进刀，割煤方式为双向割煤，往返一次割两刀。工作面输送机机头、机尾长度以保证采煤机滚筒能割透煤壁为佳。工作面工序配合方式为:采煤机割煤后，先移支架，后移输送机。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保持基本一致。

1.3 劳动组织

该矿日常采掘活动采用“三八”工作制，两班生产，一班检修。回采工作面生产班进度一般控制在4－5刀煤，生产班不得占用检修班时间，以确保设备维护状况良好。

2 东欢坨矿薄煤层工作面开采现状

9煤层以2091和2196两个工作面为例，11煤层以2015工作面为例进行分析。如表1所示。

表1 2091、2196、2015工作面设备情况

2196工作面在回采过程中冒顶事故较多，平均每班保证不了1刀，生产班还经常占用检修班的时间，月进尺最高纪录为45 m，时常在20 m左右。然而2091工作面和2015工作面在回采中月进层均能达到120 m以上，两工作面发生冒顶事故很少，2091工作面回采中只发生过2次冒顶事故，2015工作面回采过程中冒顶事故为零。采煤机、液压支架、运输机三机配套装置如图所示。

图1 采煤机、液压支架、运输机三机配套装置

3 东欢坨矿2091、2015工作面设备改进情况分析

3.1 支架防滑、防倒装置设置

通过对2196、2091、2015三个工作面的比较，可发现2091和2015工作面取得了较好的回收效果，关键在于回采过程中，支护设备、采煤机的选用和组织管理等方面发挥了巨大作用。图2表示了采煤机机头、液压支架连接防滑、防倒装置示意图。

图2 支架防滑、放倒装置示意图

3.1.1 支架的防滑装置

采用移步横梁将排头支架组成整体，相领两架间设双作用防滑千斤顶，支架与输送机直接用推移装置连接，互相锚固;在底座后部，采用后部千斤顶加锚链的软连接装置与上部支架连接，达到牵拉防滑。支架移架时，牵拉装置暂时放松，先拉紧调正支架，再升架支撑顶板。

中部支架在相邻两支架的底座前部，可按隔一设一或隔数设一的方式，加设双作用防滑千斤顶。另外，在相邻两支架的底座间，设置由弹簧套筒和千斤顶控制的导向调架装置，用以防滑。

3.1.2 液压支架的防倒装置

硬连接防倒装置:在相邻两支架的顶梁上设置可推拉调节的双作用防倒千斤顶;软连接防倒装置:在相邻两支架间，设置由千斤顶锚链连接斜拉防倒装置，即一端连上方支架的底座，另一端连下方支架的顶梁。

液压支架的防倒、防滑措施多种多样，在实际矿井生产中，必须根据煤层顶、底板等地质条件而定，加强端头处的顶板支护，严防发生顶板事故，以防支架倾倒。

3.2 工作面运输机防滑装置设置

输送机的推移要从工作面下端开始，在推移时，不能同时松开机头和机尾的锚固装置，移完后应立即锚固，并且要在机头(尾)与支架底座用单体液压支柱加强锚固。如图3所示。

图3 工作面运输机防滑系统示意图

移架时应调整工作面的伪斜角度，将机头超前机尾距离控制在17～18m范围。考虑到ZY2800－10/23型两柱掩护式液压支架使用加长梁后存在重心前移，造成支架前部向下方倾斜的缺点，应在移架过程中严格坚持“一步三调”原则，即在移架过程中随时调整支架平衡千斤顶，保证支架顶梁与顶板平面接触;及时调整支架前后侧护板，保证支架不歪倒、不咬架、不挤架;及时调整支架与输送机角度，防止因输送机下滑而导致支架下滑。同时在工作面下端头，为防止支架下滑和倾倒，紧贴第一组支架下侧侧护板用一块3.0m×0.14m×0.16m方子木配合DZ系列单体液压支柱逼牢第一组支架。为防止支架尾部下甩，移下端头第一组支架时，在该支架掩护梁处打好一棵戗柱。

工作面采煤机工作后，先移支架撑住顶板，然后再移输送机，应结合煤层厚度掌握加长杆伸缩，以便以合理架位及高度支护顶板。当顶板情况允许时，顺序移架与隔架移架相结合，保证移架速度满足采煤机割煤速度，以实现连续快速割煤的需要。

4 结论

东欢坨矿通过在综采工作面中安装综采支架和有关设备运输及安装实践，摸索出了一套快速、安全、可靠的综采面设备安装的方法，大大提高了综采工作面支架和有关设备运输及安装的效率，达到了采煤机、支架、运输机的合理匹配，保证了矿井高产、高效和安全生产，减轻了劳动强度，降低事故发生率。

1)ZY2800－10/23型两柱掩护式液压支架的推移千斤顶具有流量大的优点，保证了移架工作的顺利完成，支架支护宽度1.19～1.33m之间，使支架与支架之间在移动过程中有了足够的活动量，侧护板的使用有利于支架的调整。

2)采煤机的选用，也使2196工作面与2091和2015工作面产生了两种不同结果，在薄煤层回采中宜选用薄煤层割煤机，机组的卧底量和扫顶量较大，机身高度不宜超过1.0m为宜，这样可以适应煤厚多变的地质条件。

3)在日常采掘过程中，因掩护式液压支架、薄煤层割煤机等综采设备对煤层倾角应有一定的适应范围，在工作面设计时要尽量避免仰、俯采角度过大，以便充分发挥配套设备的能力，也发现掩护式液压支架、薄煤层割煤机等综采设备对煤层倾角应有一定的适应范围。

东欢坨矿综采设备改进，为倾斜薄煤层开采综合机械化实现稳产高产奠定了坚实的基础，为同类条件矿井逐步完善回采工艺，提高安全生产水平进行了有益的尝试。

［1］崔金玉，等.薄煤层工作面顶板管理实践与探讨［J］.煤炭现代化，2006(增刊).

［2］王立波.东欢坨矿特殊地质条件下薄煤层综采技术研究［D］.辽宁工程技术大学硕士论文，2007.

［3］杜小勇.二柱掩护式液压支架参数化设计系统的构建［D］.河北工程大学硕士学位论文，2013.

［4］孔祥喜.淮南矿区薄煤层开采方法探讨［J］.煤炭技术，2007，(9)

［5］王立波.大倾角轻窄型液压支架防倒防滑效果分析［J］.水力采煤与管道运输，2006，(7)

［6］黄升宏.急倾斜综采工作面破碎顶板扩大棚支护技术［J］.能源技术与管理，2007，(1)