论文部分内容阅读
摘要：连续采煤机在适宜的煤层地质条件下能达到很高的掘进效率，但当地质条件有所变化时，连续采煤机的适应性较差，不能保证掘进效率。本文介绍了连续采煤机在中厚偏薄近水平煤层中高效掘进实践经验，为拓宽连续采煤机适用范围提供了借鉴。
关键词：连续采煤机；中厚偏薄煤层；高效掘进
连续采煤机作为一种高效的掘进机械，被广泛应用在煤巷掘进中，当其配备合理的配套设备，可完成煤巷的快速掘进，效率普遍比国内的悬臂式掘进机高4～5倍。但连续采煤机的适应性较差，对地质条件的要求较高，通常适用于煤层埋藏深度低于500m、煤层厚度2-4.5m且结构简单、煤层倾角小于8°、煤层顶底板中等稳定的低瓦斯及不易自燃煤层。在不符合上述条件的煤层中使用连续采煤机掘进时，掘进效率会大大降低。但通过采取全方位的改进措施，能够使连续采煤机在煤层平均厚度1.5m的条件下实现高效掘进。
一、工作面概况
1、工作面位置
榆家梁煤矿43203掘进工作面位于榆家梁井田中北部，地属店塔镇张明沟村和武家燕湾村。工作面地表为黄土沟壑区，工作面位于43煤东翼回风大巷北侧，沿0°方位掘进至北部井田边界处；东侧为43203設计工作面；西侧为43204设计工作面；上部有42煤北翼大巷及边角煤短壁回采采空塌陷区，层间距15-19m。
2、围岩特征及煤层赋存情况
工作面直接顶岩性为粉砂岩，厚度0.7-5.9m，灰白色，以长石石英为主，分选性好，泥质胶结，缓波状层理；老顶为细粒砂岩，厚度3.6-12.8m，灰色，泥质胶结，均一致密，局部夹细粒砂岩薄层。直接底为泥岩，厚度0.2-0.5m，深灰色，泥质结构，遇水变软。
掘进段煤层属低变质烟煤，黑色块状，条痕褐黑色，沥青光泽，线理细条带状结构，煤厚1.3-1.8m，平均1.5m，倾角1-2°，容重1.30t/m3。后生裂隙发育，燃点315℃。宏观煤岩特征：以半亮型煤为主，光亮型及暗淡型少见，宏观煤岩组成中亮煤及丝炭含量较高，镜煤及暗煤次之。单向抗压强度为273～569（kg/cm2），坚固系数3～5。
工作面内地层总的趋势是以极缓的坡度向西北倾斜的单斜构造，倾角1-3°，断层不发育，后生裂隙发育。
3、巷道布置
43203掘进工作面所有巷道均布置在43煤层中、沿顶割底掘进，巷道设计高度为2.4m。工作面巷道采用双巷布置，顺槽间联巷除特殊要求外每隔60m开设一个联巷。
4、工作面设备配备
1）掘进工作面巷道全部使用引进的连采机及其配套设备施工。
2）选用美国JOY公司制造的14CM09-11E型连采机来完成割煤和装煤工序，选用JOY公司制造的10SC32-48AB-5型梭车来完成煤炭运输，利用MCH1030型破碎机完成煤炭的转载和破碎工作，破碎机运出的煤炭通过DSP1063/1000带式输送机运出工作面到胶带机头经主运输系统运出地面进入原煤仓。
3）选用太原煤科院生产制造的CNMM25-4型锚杆机完成巷道支护工作。
4）选用UN488铲车来完成材料、设备的运送和搬移，以及巷道浮煤的清理等工作。
5）选用无轨胶轮车完成人员、物料、设备等的辅助运输。
二、煤层赋存条件对连续采煤机掘进的影响
1、榆家梁煤矿43203掘进工作面煤层平均厚度1.5m，属于中厚偏薄煤层，且工作面巷道设计高度为2.4m，掘进期间平均割岩厚度0.9m。这与连续采煤机的适用条件不符，势必造成连采机截割速度降低、截割部损耗增大、设备稳定性变差等，严重影响掘进效率。
2、43203掘进工作面煤层倾角1-3°，属于近水平煤层。但在巷道掘进过程中局部地段煤层坡度变化大，煤层倾角变大，严重制约着连续采煤机的正常掘进和其它后配套设备尤其是梭车的稳定、高效运输，影响工作面正规循环作业。
3、工作面巷道沿顶割底掘进，平均割底厚度0.9m，掘进工作面底板被截割后通常破坏严重，加上梭车运输和设备调机的碾压，巷道底板通常在联巷口形成较大坑洼，不利于工作面的安全、高效生产。
4、掘进期间割岩量大，岩尘浓度大。连续采煤机自带的综合除尘系统对煤尘的除尘效果较好，但对于岩尘的除尘效果并不明显。这直接导致掘进期间巷道内粉尘浓度较大，连采机司机和梭车司机作业期间视线差，不仅影响连采机掘进的工程质量，也对工作面的安全生产造成了较大的影响。
5、掘进产生的矸石量大，矸石的容重普遍大于煤的容重，造成梭车和破碎机的运输载荷增大，设备故障特别是运输部位故障频发。
三、采取的针对性措施
1、根据巷道围岩变化情况及时调整掘进层位。在保证巷道整体沿顶割底掘进的情况下，根据巷道顶底板岩性变化，适当调整掘进层位。比如，当直接顶为泥岩、易冒落时，采取割顶200-300mm、底板抬起200-300mm的方式，将易冒落的顶板部分割掉，既保证了顶板安全，又相应的减少了截割坚硬岩石的厚度；当底板分层明显，且存在较软岩层时，通过调整割底厚度、适当割顶的方式，使巷道底板位于坚硬岩层中，以降低设备对巷道底板的破坏程度，确保底板稳定。
2、在局部煤层倾角变化大的地段，除了调整掘进层位、减小巷道坡度变化外，也可根据现场实际情况，以开短联巷的形式将巷道坡度变化大的地段尽快地甩在生产区域以外，减少巷道坡度变化对连采机及后配套设备的影响，确保工作面正规循环作业正常进行。
3、掘进期间在工作面回风巷内安装抽出式湿式除尘风机，并将除尘风筒吸风口延伸至距掘进头尽可能近的位置，将工作面的污浊空气经过负压风筒吸入除尘风机进行过滤，从而有效降低工作面粉尘浓度。随着掘进工作面的推进，及时前移除尘风机，以确保除尘效果。
4、梭车司机在掘进期间及时观察连采机运输机内物料变化，如果运输机内矸石较多，梭车司机要减少装载量，并且在破碎机处卸载时要分多次进行，以减少破碎机的负荷，避免设备超负荷运转，降低设备故障率。
此外，通过采取加强生产组织，确保各工序之间紧密配合；提高设备检修质量，特别是对连采机截割部、运输部以及梭车、破碎机运输部重点关注，从而减少生产影响时间，提高掘进效率。
四、取得的效果
通过采取上述措施，榆家梁煤矿43203掘进工作面的月均进尺达1089m，实现了连续采煤机在煤层平均厚度1.5m的条件下的高效掘进，为连续采煤机在类似条件下的高效应用提供了借鉴和参考。
参考文献：
[1]任相广，彭帅.连采机配套连续运输在王庄煤矿的应用[J].中国机械，2015，2.
作者简介：
何明伟，男，1990年生，河南镇平人，2010年毕业于西安科技大学，学士学位，工程师，主要从事井工煤矿生产技术工作。
关键词：连续采煤机；中厚偏薄煤层；高效掘进
连续采煤机作为一种高效的掘进机械，被广泛应用在煤巷掘进中，当其配备合理的配套设备，可完成煤巷的快速掘进，效率普遍比国内的悬臂式掘进机高4～5倍。但连续采煤机的适应性较差，对地质条件的要求较高，通常适用于煤层埋藏深度低于500m、煤层厚度2-4.5m且结构简单、煤层倾角小于8°、煤层顶底板中等稳定的低瓦斯及不易自燃煤层。在不符合上述条件的煤层中使用连续采煤机掘进时，掘进效率会大大降低。但通过采取全方位的改进措施，能够使连续采煤机在煤层平均厚度1.5m的条件下实现高效掘进。
一、工作面概况
1、工作面位置
榆家梁煤矿43203掘进工作面位于榆家梁井田中北部，地属店塔镇张明沟村和武家燕湾村。工作面地表为黄土沟壑区，工作面位于43煤东翼回风大巷北侧，沿0°方位掘进至北部井田边界处；东侧为43203設计工作面；西侧为43204设计工作面；上部有42煤北翼大巷及边角煤短壁回采采空塌陷区，层间距15-19m。
2、围岩特征及煤层赋存情况
工作面直接顶岩性为粉砂岩，厚度0.7-5.9m，灰白色，以长石石英为主，分选性好，泥质胶结，缓波状层理；老顶为细粒砂岩，厚度3.6-12.8m，灰色，泥质胶结，均一致密，局部夹细粒砂岩薄层。直接底为泥岩，厚度0.2-0.5m，深灰色，泥质结构，遇水变软。
掘进段煤层属低变质烟煤，黑色块状，条痕褐黑色，沥青光泽，线理细条带状结构，煤厚1.3-1.8m，平均1.5m，倾角1-2°，容重1.30t/m3。后生裂隙发育，燃点315℃。宏观煤岩特征：以半亮型煤为主，光亮型及暗淡型少见，宏观煤岩组成中亮煤及丝炭含量较高，镜煤及暗煤次之。单向抗压强度为273～569（kg/cm2），坚固系数3～5。
工作面内地层总的趋势是以极缓的坡度向西北倾斜的单斜构造，倾角1-3°，断层不发育，后生裂隙发育。
3、巷道布置
43203掘进工作面所有巷道均布置在43煤层中、沿顶割底掘进，巷道设计高度为2.4m。工作面巷道采用双巷布置，顺槽间联巷除特殊要求外每隔60m开设一个联巷。
4、工作面设备配备
1）掘进工作面巷道全部使用引进的连采机及其配套设备施工。
2）选用美国JOY公司制造的14CM09-11E型连采机来完成割煤和装煤工序，选用JOY公司制造的10SC32-48AB-5型梭车来完成煤炭运输，利用MCH1030型破碎机完成煤炭的转载和破碎工作，破碎机运出的煤炭通过DSP1063/1000带式输送机运出工作面到胶带机头经主运输系统运出地面进入原煤仓。
3）选用太原煤科院生产制造的CNMM25-4型锚杆机完成巷道支护工作。
4）选用UN488铲车来完成材料、设备的运送和搬移，以及巷道浮煤的清理等工作。
5）选用无轨胶轮车完成人员、物料、设备等的辅助运输。
二、煤层赋存条件对连续采煤机掘进的影响
1、榆家梁煤矿43203掘进工作面煤层平均厚度1.5m，属于中厚偏薄煤层，且工作面巷道设计高度为2.4m，掘进期间平均割岩厚度0.9m。这与连续采煤机的适用条件不符，势必造成连采机截割速度降低、截割部损耗增大、设备稳定性变差等，严重影响掘进效率。
2、43203掘进工作面煤层倾角1-3°，属于近水平煤层。但在巷道掘进过程中局部地段煤层坡度变化大，煤层倾角变大，严重制约着连续采煤机的正常掘进和其它后配套设备尤其是梭车的稳定、高效运输，影响工作面正规循环作业。
3、工作面巷道沿顶割底掘进，平均割底厚度0.9m，掘进工作面底板被截割后通常破坏严重，加上梭车运输和设备调机的碾压，巷道底板通常在联巷口形成较大坑洼，不利于工作面的安全、高效生产。
4、掘进期间割岩量大，岩尘浓度大。连续采煤机自带的综合除尘系统对煤尘的除尘效果较好，但对于岩尘的除尘效果并不明显。这直接导致掘进期间巷道内粉尘浓度较大，连采机司机和梭车司机作业期间视线差，不仅影响连采机掘进的工程质量，也对工作面的安全生产造成了较大的影响。
5、掘进产生的矸石量大，矸石的容重普遍大于煤的容重，造成梭车和破碎机的运输载荷增大，设备故障特别是运输部位故障频发。
三、采取的针对性措施
1、根据巷道围岩变化情况及时调整掘进层位。在保证巷道整体沿顶割底掘进的情况下，根据巷道顶底板岩性变化，适当调整掘进层位。比如，当直接顶为泥岩、易冒落时，采取割顶200-300mm、底板抬起200-300mm的方式，将易冒落的顶板部分割掉，既保证了顶板安全，又相应的减少了截割坚硬岩石的厚度；当底板分层明显，且存在较软岩层时，通过调整割底厚度、适当割顶的方式，使巷道底板位于坚硬岩层中，以降低设备对巷道底板的破坏程度，确保底板稳定。
2、在局部煤层倾角变化大的地段，除了调整掘进层位、减小巷道坡度变化外，也可根据现场实际情况，以开短联巷的形式将巷道坡度变化大的地段尽快地甩在生产区域以外，减少巷道坡度变化对连采机及后配套设备的影响，确保工作面正规循环作业正常进行。
3、掘进期间在工作面回风巷内安装抽出式湿式除尘风机，并将除尘风筒吸风口延伸至距掘进头尽可能近的位置，将工作面的污浊空气经过负压风筒吸入除尘风机进行过滤，从而有效降低工作面粉尘浓度。随着掘进工作面的推进，及时前移除尘风机，以确保除尘效果。
4、梭车司机在掘进期间及时观察连采机运输机内物料变化，如果运输机内矸石较多，梭车司机要减少装载量，并且在破碎机处卸载时要分多次进行，以减少破碎机的负荷，避免设备超负荷运转，降低设备故障率。
此外，通过采取加强生产组织，确保各工序之间紧密配合；提高设备检修质量，特别是对连采机截割部、运输部以及梭车、破碎机运输部重点关注，从而减少生产影响时间，提高掘进效率。
四、取得的效果
通过采取上述措施，榆家梁煤矿43203掘进工作面的月均进尺达1089m，实现了连续采煤机在煤层平均厚度1.5m的条件下的高效掘进，为连续采煤机在类似条件下的高效应用提供了借鉴和参考。
参考文献：
[1]任相广，彭帅.连采机配套连续运输在王庄煤矿的应用[J].中国机械，2015，2.
作者简介：
何明伟，男，1990年生，河南镇平人，2010年毕业于西安科技大学，学士学位，工程师，主要从事井工煤矿生产技术工作。