叶绍青/贵州钰祥矿业集团硫磺坡煤矿

浅谈刨煤机在薄煤层中的应用

叶绍青/贵州钰祥矿业集团硫磺坡煤矿

我国薄煤层储量所占比重大，仅国有煤矿薄煤层储量比重就占20％左右，且分布广泛，局部集中,由于受到工作面空间的限制,薄煤层一直是煤炭开采的薄弱环节,设备的能力、安装、检修、操作均受到很大限制,此外,煤层生产能力小,单产水平低,巷道消耗率高,接续紧张,劳动强度大等等均制约着薄煤层开采,正是由于薄煤层开采难度大,刨煤机开采，因其开采特点，浅截深、多循环、对顶板的振动极小，确保伪顶不垮落，从而保证提高煤质、煤矿安全生产。

刨煤机；薄煤层；硬度；煤层倾角；技术条件

1.概述

我国薄煤层储量所占比重大，仅国有煤矿薄煤层储量比重就占20％左右，地方煤矿薄煤层储量比重更大，且分布广泛，局部集中。

刨煤机主要用于煤矿井下1.0～2.0米薄煤层的长壁开采运输设备，不仅可用于普采，而且可用于综采，作为一种“浅截深、多循环”的采煤设备，对薄煤层、瓦斯大的矿井具有特有的优势。针对我国薄煤层储量所占比重大，分布广泛，刨煤机产品市场发展潜力巨大，各处煤质的可刨性不同的实际情况，必须对不同地理位置的煤田煤质进行可刨性分析，以适应煤矿生产需要。

2.煤质可刨性影响因素分析

影响煤质可刨性的因素很多，归纳有以下几方面的因素：

2.1 煤质的截割阻抗（硬度）

煤质的截割阻抗（硬度）是决定刨煤机使用效果的重要因素，而煤质的截割阻抗（硬度）与煤的成因、节理发育和化学成分等有直接的关系，煤质的截割阻抗（硬度）大，刨煤机的切削阻力大和横向力大，刨头的运动稳定性差，功率消耗大，刨刀使用寿命低，刨煤困难。历史上国产的刨煤机对煤质截割阻抗（硬度）A≥300N/mm的煤炭，根本无法使用。目前的具有自动控制和装备交流变频拖动技术的刨煤机可实现刨硬煤和夹矸（450N/mm≥A≥300N/mm）的能力。

2.2 煤层的底板

煤层的底板条件对刨煤机的开采具有重要的影响，无论水平或垂直方向底板起伏不平，对刨煤机的推进都会影响，常出现“飘刀”或“啃底”和刨头运行不稳定的现象发生。如果在工作的走向方向若15m范围内出现大于6°的倾角，机械故障将明显增加，如果底板较软，容易出现“啃底”现象，现代的全自动刨煤机通过安装有调斜油缸和刨头的底刀位机械限位机构，可实现大倾角正常刨煤。

2.3 煤层的直接顶

刨煤机的“浅截深，多循环”的开采特点，顶板暴露面积少，刨煤后引起的顶板下沉量小，刨头的速度快，可使控顶时间短，能较好地控制顶板。

2.4 煤层的老顶

两个顺槽边的煤层，由于受顶板压力的影响，煤壁被压松，随着工作的推进，压松现象对刨煤机采煤非常有利。由于煤质的硬度不同，老顶对煤层的压松效果也不尽相同，如果煤质软，压松现象会使煤壁片帮，给采煤、运输和顶板管理造成困难。

2.5 煤层结构

当煤质不粘顶时，刨头安装高度一般是煤层厚度的1/2-1/3，刨煤机功率消耗少效率高，如果煤层中有夹矸石，将直接影响到刨煤效果，当夹矸层位于煤层的上部时，影响到刨头的运行平稳性。

2.6 煤层厚度

刨煤机的可采煤的经济厚度是0.8-2.0，煤层厚度大于2.0m时优选采煤机开采，煤层厚度小于1.0m时优选拖钩刨煤机。

2.7 煤层的节理发育

国外的研究表面，当刨刀的运行方向与煤质的节理发育裂缝的夹角为45°时刨煤机的单位能耗最小，135°时刨煤机的单位能耗最大。

2.8 地质构造

对刨煤机开采影响最大的地质构造是断层，断层不仅使顶板失去连续性造成顶板破碎，而且使顶板出现台阶，使煤层厚度发生变化，当断层落差大于0.5倍煤层厚度时，实现刨煤机开采困难。

2.9 煤层倾角

煤层倾角的大小将直接影响到刨煤机的开采,倾角大时,设备容易下滑,刨头上行时运行阻力加大，机械事故明显增多，当煤层倾角大于6°时，设备应设计可靠的防输送机下滑和液压支架防倒装置，目前刨煤机的使用范围在小于25°以下的煤层。

2.10 支护、运输、通风和人员的配置

高瓦斯矿井使用刨煤机必须设计合理的风量和风速，以便于排放瓦斯和散发热量，自然发火期短的煤层，要使工作面支架保持一定的推进速度和采取防止自然发火的措施。由于采用了全自动控制，要求操作人员的素质较高。

3.刨煤煤层可刨性分类

3.1 极易刨：煤层赋存稳定，无夹矸，节理发育，A≤200N/mm，直接顶2-3小时内允许裸露宽度0.3-1.1m，无护顶煤，不粘顶，不片帮，煤层厚度0.8-1.6m，倾角≤10°，无地质构造，无涌水，通风系统良好，地温和自然发火现象均不影响正常生产。

3.2 易刨：煤层赋存稳定，含少量夹矸，节理较发育，A≤200N/mm，底板局部有起伏，但变化较小，直接顶维护较容易，局部有护顶煤，周期来压明显，超前压力大，煤层厚度在0.8-1.6m有地质构造但影响范围小，倾角≤10°，涌水，瓦斯含量高，但不影响正常生产。

3.3 一般：煤层赋存稳定，夹矸与地质构造存在，经处理可正常生产，200N/mm≤A≤350N/mm，底板有起伏，啃底和漂刀现象有时候发生，直接顶维护较容易，粘顶，周期来压期间易刨，煤层倾角变化较大，局部地段要采取防滑措施，才能保证正常生产，底板涌水、瓦斯、自然发火现象都存在，但不影响生产。

3.4 难刨：煤层赋存不稳定，倾角和厚度变化大，节理不发育，350≤A≤450N/mm，底板起伏，啃底漂刀，底板松软，直接顶维护困难，需要采用特殊的防滑措施，难以组织循环作业。

3.5 极难刨：煤层赋存不稳定，倾角大于25°及煤层厚度变化大，节理不发育，地质构造复杂，一个工作面无法保证一次采完，需要搬家设备，A≥450N/mm，底板起伏，啃底漂刀，底板松软，直接顶维护困难，需要采用特殊的防滑措施，工作面经济效益和效率低，难以组织循环作业。

4.机组适用范围

BH38/2×400型刨煤机组适用于工作面倾角不大于25°（当工作面倾角大于15°时需配置防滑防倒装置），煤质截割阻抗A≤350N/mm（f≤3.5），煤层厚度在0.8～2.0m范围内的薄煤层，顶底板稳定的长壁式综采工作面的开采。刨煤机组成套设备最大截深120mm，刨速0～3m/s程序可调，刨头传动部装机功率2×400kW，刮板机装机功率2×400kW，设计水平长度300m（随煤层倾角的增大，工作面长度相应缩短），与配备电液控制功能的液压支架配套自动完成刨煤、装煤、运煤、移溜、降架和拉架工作，可实现远程控制，实现薄煤层安全、高效、自动化开采。

东达二矿煤矿矿井技术条件（6#煤层）说明：

工作面长度：151m、工作面走向长度880m、煤层平均厚度1.37m、工作面走向倾角±10°、煤层倾角8～12°、煤质抗压强度平均值7.46MPa、夹矸硬度小于煤质硬度、下顺槽及上顺槽尺寸为4.6m×2.6m/埋藏深度150m、页岩顶板，泥岩底板

根据以上分析、以及我集团对内蒙古东达二矿、吉林铁发矿刨煤机使用的考察，刨煤机是薄煤层煤矿实现安全、高效、无人、多块（高经济）、智能化、远控化、综合化、信息化的开采技术的首选。