极薄煤层机采文献综述

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1、极薄煤层机采文献综述1.极薄煤层机械化开采设备研究现状1.1极薄煤层滚筒采煤机研究现状目前我国使用的极薄煤层采煤机基本上是在MG系列薄煤层采煤机基础上 研制成的，大都以液压牵引方式为主。近几年来，随着电子技术的发展，极薄煤 层采煤机已由液压牵引向电牵引方向发展。相对于电牵引来说，液压牵引虽然牵 引特性较“软”，但液压牵引采煤机对液压油的清洁度要求很高、牵引力相对较 小，且一旦采煤机有故障维修起来非常不方便；而电牵引采煤机的牵引力大、液 压系统简单可靠，维修方便；相对机载（变频器和变压器直接安装在机身上）来 讲，非机载布置虽然一定程度上减小了整机的长度、降低了电控箱的高度等，但 毕竟多了一根牵引

2、电缆，会造成牵引电压部分损失下降、控制信号受到干扰等（特 别对于极薄煤层采煤机影响更大），同时，对于变频器的“复位”等操作都比较 不方便；而机载的布置方式整个采煤机只拖曳一根主电缆、采煤机的结构相对紧 凑、对变频器的操作管理方便可靠。随着各大矿务局开采极薄煤层及煤炭市场发展的需求，2005年起，极薄煤层 采煤机的研发和生产得到较快发展，截止2007年，国内有关厂家开发的极薄煤层 采煤机型号和主要技术参数见表1所示。表1国内几种极薄煤层采煤机基本情况型号装机总功率/KW机面高度/mm采高范围/m牵引方式生产厂家MG100 /238-WD2385800.8 1.4非机载无链电牵引天地科技上海分公司

3、MG85 /210-WB2106400.7 1.4无链液压牵引鸡西煤矿机械厂MG2X40 /102-TWD1025500.65 1.17非机载无链电牵引鸡西煤矿机械厂MG80 /120-TBW1205500.65 1.23无链液压牵引上海创力矿山设备厂MG80 /188-BWD1885600.7 1.5非机载无链电牵引辽源煤矿机械厂MG100 /240-BW2406400.8 1.3无链液压牵引辽源煤矿机械厂这些极薄煤层采煤机的主要特点是：整体结构比较紧凑、机身长度较短，截 割电动机多半采用横向布置在摇臂上，摇臂减速箱中大都不采用行星机构，滚筒 直径较小，机身重量较轻。为了使采煤机有更好的装煤

4、效果，在摇臂上多半装上 类似于门式挡煤板的挡煤装置。为解决大倾角极薄煤层开采关键技术难题，冀中能源峰峰集团通过充分的市 场分析、调研、论证，与有关机构联合研制开发了极薄煤层MG100/230-BWD 型交流电牵引采煤机，该机型采用整体铸造形式的薄机身，液压系统和牵引变压 器采用机外载形式，牵引行星机构采用双浮动结构，与低型刮板输送机配套，实 现了整体机身短、机面低。研制了电机纵摆、侧臂式布置、无行星机构的采煤机 截割部，并在滚筒后侧形成一个装煤结构，有效解决了薄煤层采煤机装煤效果差 的难题，具有独创性。首次采用电磁失电制动器，制动力矩大，可靠性高，适应 大倾角开采。很好地解决了在稳定顶底板、大

5、倾角条件下0.7m极薄煤层机械化的 开采难题。MG100/230-BWD型采煤机主要技术参数如表2所示2。表2 MG100 /230-BWD采煤机主要技术参数采高范围/m适用倾角截深/m牵引速度/m- min -1牵引力/KN滚筒直径/m滚筒转速/rmin机面高度/m过煤高度/m卧底量/m0.71.5535。0. 60. 8072000.7； 0.9；1.086.30.60.170.080.23目前国内各大采煤机厂家虽然都已推出了各自的极薄煤层采煤机产品，但通 过使用发现还有很多需要改进的地方。诸如：机面高度需要更低、过煤空间需要 大点、需进一步提高装煤效果、增大牵引力，提高齿轮和轴承的寿命，

6、以适应极 薄煤层采煤机耐冲击、耐振动、过断层的能力。针对上述问题，重庆永荣煤矿机械制造有限责任公司于 2003年生产的 MG-100TP型液压牵引采煤机3，以及达竹煤电集团公司与辽源煤矿机械制造有 限责任公司于2010年联合研制出的MG110/130-TPD型单滚筒采煤机特别适应 0.8m以下的极薄煤层机械化开采使用。是国内同类型煤层机械化开采的首选设 备，具有极广的经济价值囹。主要技术参数如表3所示。表3 0.8m以下极薄煤层采煤机基本情况型号装机总功率/KW机面高度/mm采高范围/m牵引方式生产厂家MG100-TP1004100.5 0.85液压锚链牵引重庆永荣煤机厂MG110/130-T

7、PD128.54100.52 0.8有链电牵引辽源煤机厂与MG-100TP采煤机相比，MG110/130-TPD型采煤机首次在极薄煤层采煤机 中采用了交流变频电牵引技术，易于自动化控制、清洁环保、故障率降低，特别 适应倾角在042。的极薄煤层的机械化开采。1.2极薄煤层钻式采煤机研究现状螺旋钻机适宜开采厚度0.40.8m的煤层，具有“三无、五少、二高”工艺 特点，即工作面无人、无固定设备、无支护材料；系统环节少、用人少、掘进巷 道少、设备配置少、材料消耗少；安全系数高、经济效益较高。20世纪60年代中期，德国在Hirschberg矿等4个公司采用该设备；20世纪70 年代初期，前苏联也做了大量

8、的研究试验工作，并于1979年在顿巴斯矿区顿涅茨 克矿业研究院开发试验成功，进而推广应用；20世纪70年代中期，美国开始使用 该技术，80年代初将该技术用于商业化开采，澳大利亚于1989年引进该技术；在 20世纪90年代末期，乌克兰在原有试验的基础上研制出两种新型的螺旋钻采煤 机，并批量生产形成规模5。我国针对极薄煤层的开采，近几年从国外引进了一些螺旋钻采煤机，获得了 较好的经济效益。2003年新汶矿业集团从乌克兰引进了两台薄煤层螺旋钻采煤机 （适用于0.6-0.9m的薄煤层）分别在潘西矿和南冶矿进行了前进式和后退式采煤 工艺试验，单面单台钻机月产达5800t，平均工效达12t/工6。人员和机

9、组设备都 在宽敞的巷道内。2004年，国家发改委还特别对潘西煤矿对螺旋钻采煤技术进行 的试验给予肯定，并提出该技术解决了我国曾经很难开采的极薄煤层开采问题， 可以进行全国煤炭行业的推广使用。此后，国内煤炭企业以及煤炭类院校学者都对螺旋钻采煤机进行了大量的研 究工作，力求研制出适合我国煤层特点的螺旋钻采煤机，以提高极薄煤层的开采 量，减少资源的浪费。2006年10月，我国自行研制生产出的第一台螺旋钻采煤机 在徐州矿业集团韩桥矿投入使用。该螺旋钻采煤机是在吸取乌克兰等国家同类产 品生产经验的基础上，由我国自行研制改造的。该设备操作简单，检修方便， 安全性能较好，工作面无需支护，减少材料消耗，降低职

10、工的劳动强度。且采出 煤炭质量好，含砰量低，资源回收率较高，十分适合极薄煤层的有效开采。此项 新工艺的引进和使用，为徐矿集团大规模开采薄及极薄煤层闯出一条新路，同时 也为螺旋钻新工艺的全面推广应用积累了宝贵的经验。1.3极薄煤层刨煤机研究现状世界上使用刨煤机进行薄煤层开采的主要国家有德国、南非、美国、乌克兰 等国，这些国家使用刨煤机进行开采的产量占总薄煤层煤炭产量的40%左右。美 国是使用刨煤机效率最高的国家，最高的薄煤层刨煤机工作面的年产量可达300 万t以上，刨煤层工作面产量占薄煤层总产量的35%。其中研制刨煤机最早的国 家是德国，德国于20世纪40年代研制了第一台刨煤机，之后刨煤机很快就

11、得到推 广和发展，成为薄煤层机械化开采的主要设备之一。德国也是世界上使用刨煤机 数量最多的国家，几乎全部1.6m以下的薄煤层全部使用刨煤机开采，最高的刨煤 机开采工作面的年产量可达190万t以上。俄罗斯有超过150个的刨煤机开采工作 面。法国刨煤机开采工作面产量占薄煤层总产量的30%以上。荷兰刨煤机开采工 作面有65个左右的。澳大利亚和南非的薄煤层工作面大部分使用了全自动化刨煤 机回。我国刨煤机研制始于20世纪60年代，1976年我国研制了 MBI-1型刨煤机，在 随后的30年内，我国又研制了功率从2x30Kw到2x200Kw的刨煤机。我国铁煤集 团从德国DBT公司引进了刨煤机自动化控制系统，

12、设备于2000年12月12日至20日开始在小青矿调试，标志着我国薄煤层自动化采煤上了一个新台阶9。2.极薄煤层工作面设备配套技术现状经过多年开采，煤炭资源日渐枯竭，极薄煤层的开采得到了充分的重视，并 且正在规模化的进行。近年来，薄煤层综采技术得到广泛运用，但0.8 m以下的 极薄煤层还缺乏适应性好、生产效率高的综采技术装备。近年来，针对极薄煤层 综合机械化开采的特点，各矿区结合实际联合生产厂家研制出了一批适用于极薄 煤层机械化采煤的工作面配套设备。达竹煤电公司和厂家联合攻关研制了MG110 /130-TPD型小机身、大功率、 高截割能力自动化爬底式电牵引滚筒采煤机（其技术参数如前文表3所示）；

13、研 制了极薄煤层工作面大伸缩比、层叠顶梁两柱掩护式液压支架，支架的整体层叠 结构顶梁增加了过机空间，底调机构适应大倾角变化，板型结构高强度推溜机构 增加了行人空间，集束多芯高压管技术实现了液压支架邻架先导控制，设计支架 型号为：ZY2400 /5.5 /12，支护强度0.41MPa；此外，还研制了SGB520/2X55型 极薄煤层综采工作面高强窄槽边双链刮板输送机，输送机高度低、宽度小，装有 防“飞石”和提高装煤效果的活动防护装置，该极薄煤层输送机设计长度200m； 输送量100t/h ；中部槽1500mm X 520mm（外宽）X 190mm ；机头、机尾驱动装置能 互换；整机左右工作面能互

14、换10。其工作面设备配套如图1所示。4 620 mmj _ 940 nirrt3 680 mm；f 图1达竹矿区极薄煤层综采设备配套断面（支架高度550800 mm时）在开采高度0.550.8 m的极薄煤层条件下，达竹矿区斌郎煤矿N1014工作面 实现了爬底式滚筒采煤机、刮板输送机和液压支架的设备配套与参数优化，有效 解决了设备几何参数与设备能力之间的突出矛盾，减小了外形尺寸，加大了过煤 空间、过机空间及工作空间。经试验，在0.75m条件下，工作面各设备的能力配 套合理，生产能力达到了 20万t/a的水平，工作面产量较炮采提高了1.67倍，工效 提高了 3.6倍10。四川省华蓥山煤业股份公司李

15、子垭煤矿针对其14011工作面分层复采的实际 条件，通过研究和实践，成功的实现了再生顶板条件下极薄煤层综采“三机”的 配套。工作面按照“两采一准”组织生产，2010年7月开始试生产，生产5个月， 平均月推进度149. 22m，平均月产量13983t，最高月产量20580t，工作面推进度创造全国1m以下极薄煤层综合机械化开米的纪录11。李子垭煤矿14011工作面“三机”型号及参数：米煤机型号MG150 /421-PFD, 装机功率421kW，适应采高0. 81. 5m,倾角45，截深0. 63m,机面高度只 有570mm,过煤高度达300mm ,非机载变频调速，有链电牵引，机重14t ；输送 机

16、型号SGZ730 /320AT，设计长度200m，26mmX90C级中双链，中部槽1750mm X690mmX263mm （长X内槽宽X高）；液压支架型号ZY3400 /6. 5 /14，高度0. 651.4m，中心距1. 75m，电液阀操作控制，重量10. 6t。工作面三机配套关系 如图2所示凹。（挖廊般）图2李子垭煤矿14011工作面三机配套关系该套综采设备能够适用于0. 851. 0m极薄煤层工作面，为0. 851. 0m的极薄煤 层实现安全高效综合机械化开采提供了一种技术途径，对极薄煤层开采技术发展 有一定促进作用。中煤北京煤矿机械有限责任公司针对极薄煤层作业空间小，开采效率低，工 人

17、劳动强度大，安全事故多，工作环境恶劣，经济效益低下等情况，开发研究了 极薄煤层开采的自动化液压支架和端头支架以及极薄煤层全自动化工作面设备 配套，选择刨煤机，其机身比较矮，能适应低采高，同时由于刨煤机不需要从液 压支架顶梁下面通过，与米煤机相比，需要的过机空间更小。使得极薄煤层支架 支护高度可以接近极限。中煤北京煤矿机械有限责任公司与铁法煤业集团公司合作的项目极薄煤层 安全高效自动化刨煤机无人工作面支护技术及装备研究研制的全自动化刨煤机 工作面成套支护设备于2008年3月6日在铁法煤业集团公司小青矿安装调试，2008 年4月1日正式生产，至2008年11月31日，实际共生产176d，推进125

18、8 m。极薄煤 层工作面最高日产6000t，平均日产3997.72 t，最高月产110000t，平均月产100500 t，小青矿已累计生产原煤70.36万t。该套设备实现了极薄煤层年产10012 0万t 目标。2008年12月26日，中国煤炭工业协会在北京组织召开了 “极薄煤层高产高 效自动化刨煤机无人工作面支护技术及设备研究”项目鉴定会，该项目填补了我国极薄煤层安全、高效无人工作面支护设备的空白，总体技术为国内首创，极薄 煤层支护技术和装备达到国际领先水平12。该项目研制的极薄煤层工作面配套设备主要有：液压支架（基本架、过渡架、 端头架）、刨煤机、刨头运行轨道、转载机、破碎机和乳化液泵站等。

19、如表4所 示。表4小青矿极薄煤层工作面配套设备项目型号配套单位基本架：ZY4800/06/16.5D二柱掩护式液支架BMJ液压支架过渡架：ZYG5200/08/18D二柱掩护式液压支架BMJ端头架：ZT6200/18/28D四柱支撑掩护式液压支架BMJ刨煤机GH5.7N进口德国刨头运行轨道PF3/822进口德国转载机SZZ 764/160国产破碎机PEM 650x1000国产乳化液泵站GRB 400/31.5国产该项目极薄煤层液压支架如图3所示。OS1821.顶梁2.顶梁侧护板3.掩护梁4.前连杆5.后连杆6.底座7.平衡千斤顶8.电液控制系统9.安全行人空间10.推移装置11.刨煤机图3小青

20、矿极薄煤层液压支架本项目所研制的成套支护设备在现有研究成果的基础上，支架支护高度实现 新的突破：支架最小高度0.6m，最大高度1.65m，实现了支架工作阻力在4800kN 条件下对最小厚度0.8m煤层的开采。经国内外技术查新：研制的成套支护设备为 国内外全自动化刨煤机无人工作面适用的最小开采高度，处于国际领先技术水 平。项目获得国家发明专利I。极薄煤层液压支架参数见表5。表5小青矿极薄煤层液压支架参数项目内容型式二柱掩护式支护高度/mm6001650额定工作阻力/kN4800 (p=45.2MPa)初撑力/kN3345 (p=31.5MPa)支护强度截割前：0.560.72 MPa (支护高度

21、0.81.5m)截割后：0.40.58 MPa (支护高度0.81.3m)对底比压/MPa最大：2.3平均：1.4支架中心距/mm1500推移步距/千斤顶行程/mm600/750支架宽度/mm14401600运输的外形尺寸长x宽x高/mm5100x1440x600总重量/t11.6参考文献：I 王振乾.我国极薄煤层采煤机的技术现状与发展J.煤矿机电,2010(2):35-37. 谢德瑜.MG100/230 BWD型采煤机的研制及在极薄煤层条件下的应用J.煤炭工程, 2011(10).3 杨德军.极薄煤层机械化开采的实践J.中国新技术新产品,2010(NO.22).4 冉波，杨小军,张加成.MG

22、110/130-TPD型采煤机的结构原理J.科技创新导报,2012(N0.06).5 陈祥恩.钻式采煤机的设计及应用研究D.中国矿业大学,2009.6 毕锦明.薄煤层机械化开采设备的发展.J.煤矿机电,2007(5).7 朴京爱.螺旋钻采煤机钻头的载荷谱分析D.辽宁工程技术大学,2010.8 董书满，潘庆林.国产薄煤层综采设备开采技术浅议J.江西煤炭科技,2008(1):41-42.9 吕文玉.薄煤层采煤方法优选与工作面长度优化研究D.中国矿业大学,2010.10 徐廷甫，王建国,杨纯华，李洪.0.8 m以下极薄煤层综合机械化开采实践J.煤,2012(01).II 马文峰，雷仁忠,周明昌.再生顶板条件下极薄煤层综采“三机”配套与实践J.煤矿开 采,2011(12).12张守祥.极薄煤层安全高效自动化刨煤机无人工作面支护技术及装备研究J.煤矿机 械,2012(08).