摘 要：采煤工作面机械化开采技术在国内一些条件较好的矿井早已实践，并取得良好效果。由于我省地质构造复杂、煤层赋存不稳定，机械化开采技术较为落后。根据去年国务院安委会安全生产第五巡查组在福建省开展安全生产巡查工作时提出的要求，结合黑龙江省七台河精煤(集团)有限责任公司向阳煤矿六井在急倾斜薄煤层机械化开采的做法，公司成立极薄煤层截煤机技术应用攻关小组，为今后进一步推进极薄煤层采煤机械化工作面建设提供技术参考和借鉴。

关键词： 截煤机 开采 研究 效果分析

1开采现状

永安煤业有限责任公司现有7对生产矿井，其中永安矿区2对，上京矿区2对，广元矿区3对。至2017年底，矿井井田内赋存的0.8m以下极薄煤层估算可采储量总计1227万吨，占总储量的21.3%。目前，公司对0.8m以下的极薄煤层开采，年产量为18.27万吨。开采工艺是炮采，采用人工钻眼、爆破落煤、装煤、运煤、和支护等，其缺陷是：①作业空间狭小，体力消耗大，劳动强度高；②煤层既薄又坚硬，费工时，工效低；③开采成本高，火工消耗大；④采用局部通风机通风，不能有效排除工作面生产中所产生的粉尘和有害气体，作业环境差。

2研究目标

通过截煤机在极薄煤层无人工作面开采试验，攻克试验过程中遇到的难题和采集相关技术参数，为今后公司进一步推广截煤机应用提供技术参考和借鉴。

3研究内容

研究、试验截煤机在0.5-0.8m极薄煤层开采过程中技术参数采集，包括劳动组织、作业工序时间、截煤技术参数、矿压观测、瓦斯监测、生产能力与工效、成本分析等。

4研究区条件

4.1地质构造条件

工作面位于205采区+340m北36^#采煤面，Ｃ36#煤层以单斜构造为主，煤层平均倾角65°；煤厚0.6～0.8m ，平均煤厚0.7m；煤层硬度系数F≤4；煤层赋存稳定，走向长度80m，倾向长度50m；煤层顶板以砂质泥岩为主，结构致密、坚硬，完整，不易垮落，厚度0.5～2.5米，底板为泥岩，厚度1米左右。工作面所在区域地质构造相对简单，煤层顶板稳定，无冲击地压和应力集中区。

4.2生产技术条件

工作面采用钢丝绳牵引截煤机走向长壁后退式采煤法。在上风巷设一台JH-14型回柱绞车，工作面安装一台四川内江凤凰机械有限公司生产的MJ50型双刀截煤机，截煤机的切链在煤层底部旋转，使煤层底部悬空自动落煤；塘瓷溜槽溜煤，MGH—1A固定矿车装煤，电瓶车拉煤；采煤工作面采取无支护、不放顶。

5试验及效果分析

5.1试验过程及遇到问题

截煤机安装到位后，通过回柱绞车牵引将机体下放至工作面下部，将刀链放入煤壁槽体，截煤作业时先开启截煤机空转2 min，再开启绞车牵引，截煤机与绞车控制进行动作连锁，确保截煤机运行安全（详见图1工作面截煤机开采示意图）。

图1  工作面截煤机开采示意图

现场试验过程中，遇到过上部固定地锚（38mm*1.2m深的圆钢）被拉弯严重变形、工作面上部与回风巷交接处余2.0m长无法截割到、底板局部底鼓、工作面下部起刀处挂顶煤（长1.2m*深1.0m*厚0.2m）、工作面粉尘大及截煤机脱链等问题。经过多次摸索与试验，分别对应采取增加固定地锚稳固、提高固定地锚高度、机身焊接“爬犁脚”、再次下放截割、机身增加安装喷雾头及重新安装调整链条等多个针对性措施，较好的攻克遇到的难题。从4月底至5月中旬累计试验割煤12刀，割煤走向长9.6m，倾斜长平均40m。推采面积384ｍ²,生产原煤产量约469t。 

5.2效果及数据分析

5.2.1劳动组织：工作面配备绞车及截煤机司机1名，电工1名(兼信号工)， 辅助工（移机、装煤、跟车、电瓶车司机等）4名，班组长（兼职），计6人/班。所有人员都做到培训考试合格后上岗。经现场实践，该工作面人员配备、分工合理，满足现场生产需求。

5.2.2各工序平均作业时间：现场试验记录，安全检查30min，主要检查设备、上下运巷支护、采面情况等；下放10 min，截煤40 min，出煤（装运煤）95 min；移机（移锚）70 min；④其他影响（打孔、故障检修、部件更换等）60min。                    

5.2.3截煤技术参数：现场记录，截煤机沿煤层底板下放至采面下部截煤位置，由下往上截煤，绞车牵引下放速度4-8m/min，截煤速度0.8-1m/mi（当煤层底板有构造时牵引速度严禁大于0.8m/min）；截煤深度1.0m，双刀截煤总高度0.52m。

5.2.4矿压规律：根据现有的矿压观测仪器，在采面上部和下部各设置1个观测点进行观测，在采面推采期间，未见明显矿压特征，采面上、下运巷超前距离范围内没有出现片帮、掉碴和巷道变形等现象，顶底板移近量观测值为0mm。结合矿井以往在该煤层开采顶板管理经验得出，36#煤层顶、底板结构致密、坚硬且完整，来压不明显，最大来压步距一般为80m-100m。因此，每当工作面沿走向推进80m时，应停止推采，留设3-5m条带煤柱后重新跳面推采，确保推采安全。

5.2.5瓦斯监测：矿井经瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井，煤层为不易自燃煤尘无爆炸危险性，截煤试验现场用瓦斯仪器监测数值为0，未超限，符合截煤机工艺开采条件要求。

5.2.6生产能力与工效：试验过程中，每班可割煤2刀，截深1.0m；3班制作业，实行两采一准，循环率67%。由此推算月推进度约120m，月生产能力约6000t（割煤斜长40m*煤厚0.7m*容重1.8*月推进度约120m），回采工效可达11.11t/工（每班6人）。是同类煤层炮采单产的4.0倍（单产1500t），工效的2.5倍（4.4t/工）。

5.2.7成本分析：从投入成本角度算，装备MJ-50型截煤机全套设备及安装调试费用约在35万左右，而装备单体液压支柱工作面费用需要50万元，费用省15万元；从吨煤成本角度算，极薄煤层坑木支护材料达3.97元/t，火工成本达10.39元/t，而用截煤机开采吨煤电耗0.75元（约1.0度/t*0.75元，平均吨煤成本可省14元左右。

6关键要素

通过仙亭煤矿205采区+340m北36#采煤面半个月来的截煤机试验开采经验总结，要达到无人工作面截煤机工艺开采，必须具备如下几个基本条件：

6.1工作面必须形成上下两个安全出口，上运巷须沿煤布置且长度大于工作面倾斜长度。同时，上运巷应尽量平直（绞车出绳至回头轮固定锚位置范围内转弯小于1个），以便上部回柱绞车钢丝绳牵引和采面倾向上截煤一次性到位。

6.2煤层必须稳定、无夹矸，厚度在0.6－1.0m左右，硬度（普氏系数）F ≤4；煤层夹矸、太厚和太硬，不利于切割和顶煤自然垮落。

6.3煤层倾角必须是35°以上，有利于煤炭自溜到下顺槽装煤口。

6.4煤层顶板必须坚硬、完整，才能满足工作面无支护、无人要求；底板必须是平整、无起伏，以便于截煤机来回移动。

6.5工作面必须要有一定可采储量。由于工作面整改、上下运巷超前支护及加固、设备安装与调试等前期准备工作较费时，至少要10天以上。

6.6上下运巷超前支护、机电设备防护、工作面上部防坠落措施和 “六大系统”等必须符合《煤矿安全规程》要求。

7结语

在极薄煤层工作面推广截煤机开采技术应用，提升矿井机械化开采程度，解决极薄煤层开采工人劳动强度高、工效低、火工消耗高和作业环境差等突出问题，避免煤矿井下安全事故的发生，符合当前煤矿安全生产发展趋势要求。虽然福建地区矿井受地质构造影响，大部分煤层不稳定，煤层走向、倾向上无断层、无压薄块段较为少见。但是，通过有意识的在全司矿井中寻找和布置适合截煤机作业的采煤工作面，在一定范围内推广使用截煤机工艺开采无论是经济效益还是社会效益都是可行的。

（福建省永安煤业有限责任公司     吴国强）