连续采煤机短壁机械化开采发展现状研究

　２０２０年

９月

ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ｊ􀆰ｃｎｋｉ􀆰ｃｓｔ􀆰２０２０􀆰０９􀆰０２３

煤炭科学技术

Ｖｏｌ􀆰４８　Ｎｏ􀆰９　　Ｓｅｐ.２０２０　

马进功.连续采煤机短壁机械化开采发展现状研究[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０２０ꎬ４８(９):１８０－１８８􀆰ｄｏｉ:１０􀆰１３１９９/ＭＡＪｉｎｇｏｎｇ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｓｈｏｒｔ－ｗａｌｌｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒ[Ｊ].

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ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ４８(９):１８０－１８８􀆰ｄｏｉ:１０􀆰１３１９９/ｊ􀆰ｃｎｋｉ􀆰ｃｓｔ􀆰２０２０􀆰０９􀆰０２３

连续采煤机短壁机械化开采发展现状研究

马　进　功１ꎬ２

(１.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司ꎬ山西太原　０３０００６ꎻ２.山西天地煤机装备有限公司ꎬ山西太原　０３０００６)

摘　要:针对连续采煤机短壁机械化开采技术发展现状ꎬ简述了连续采煤机短壁技术与装备的国内外发展历程ꎬ列举了４种短壁采煤方法ꎬ详细比较了优缺点、适用条件ꎬ并重点介绍了其中的旺格维利式全风压开采工艺ꎬ然后分析了国外装备制造商最新连续采煤机及配套装备在适应不同煤层条件、不同开采要求下的主要特征ꎬ研究了２００７年以来国产连续采煤机成套装备的发展现状ꎬ成套装备在我国不同矿区、不同开采条件下的工作特征ꎬ及设备配套、关键工艺配套、进尺及产量情况、顶板控制等实际工程效果ꎬ基于这些现场实践ꎬ总结了短壁开采工效ꎬ短壁开采成本构成与预计方法ꎮ研究表明:我国已形成了成熟的装备制造、掘采工艺、工作面设计、岩层控制等连续采煤机短壁开采技术ꎬ且已成为长壁综采技术的重要补充ꎬ吨煤成本可达７０~１８５元ꎬ为边角煤、不规则块段甚至“三下”压煤资源的安全、高效、绿色开采提供了保障ꎮ最后根据国内需求ꎬ分析了国产装备重点参数和短壁矿压研究等方面不足ꎬ展望了连续采煤机短壁开采发展ꎮ

关键词:边角煤ꎻ连续采煤机ꎻ短壁开采ꎻ旺格维利式全风压采煤法ꎻ开采成本

中图分类号:ＴＤ８２３　　　文献标志码:Ａ　　　文章编号:０２５３－２３３６(２０２０)０９－０１８０－０９

Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｓｈｏｒｔ－ｗａｌｌｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇ

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒ

(１.ＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＴａｉｙｕａｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＴａｉｙｕａｎ　０３０００６ꎬＣｈｉｎａꎻ

ＭＡＪｉｎｇｏｎｇ１ꎬ２

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒｓｈｏｒｔ－ｗａｌｌｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｙｏｆｃｏｎ￣ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｂｌｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ.Ｗｏｎｇａｗｉｌｌｉｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｆｕｌｌ－ａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｅｍ￣ａｎｄｍｉｎｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄꎻＭｅａｎｗｈｉｌｅꎬｓｉｎｃｅ２００７ꎬｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｎ￣ｉｎｇａｒｅａｓａｎｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬｅｑｕｉｐｍｅｎｔｍａｔｃｈｉｎｇꎬｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓꎬｍｉｎｉｎｇｆｏｏｔａｇｅａｎｄｏｕｔｐｕｔꎬｒｏｏｆｃｏｎｔｒｏｌｅｔｃ.ａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄｉｎｄｅ￣ｔａｉｌ.Ｂａｓｅｄｏｎｆｉｅｌｄｐｒａｃｔｉｃｅꎬｓｈｏｒｔ－ｗａｌｌｍｉｎｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｉｎｐｕｔꎬｍｉｎｉｎｇｃｏｓｔｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｓｕｍｍａ￣ｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｄｅｓｉｇｎꎬｍｉｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔꎬｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｔｏｌｏｎｇ－ｗａｌｌｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈ￣

２.ＳｈａｎｘｉＴｉａｎｄｉＣｏａｌＭｉｎｉｎｇＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＴａｉｙｕａｎ　０３０００６ꎬＣｈｉｎａ)

ｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒｓｈｏｒｔ－ｗａｌｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｉｓｂｒｉｅｆｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｄꎬｆｏｕｒｓｈｏｒｔ－ｗａｌｌｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｌｉｓｔｅｄａｎｄｐｈａｔｉｃａｌｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄꎬａｎｄｔｈｅｍａｉｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｌａｔｅｓｔｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒａｎｄａｕｘｉｌｉａｒｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏａｌｓｅａｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ

ｒｉｚｅｄ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔａｍａｔｕｒｅｓｈｏｒｔ－ｗａｌｌｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｅｎｆｏｒｍｅｄｉｎａｓｐｅｃｔｓｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎬｅｘｃａｖａｔｉｏｎａｎｄａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬａｎｄｔｈｅｃｏｓｔｐｅｒｔｏｎｏｆｃｏａｌｃａｎｒｅａｃｈ７０~１８５ｙｕａｎꎬａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｓａｆｅｔｙꎬｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｇｒｅｅｎｍｉｎｉｎｇｏｎｂｏｕｎｄａｒｙｃｏａｌꎬｉｒｒｅｇｕｌａｒｃｏａｌｂｌｏｃｋａｎｄｃｏａｌｕｎｄｅｒｂｕｉｌｄｉｎｇｓꎬｗａｔｅｒｂｏｄｉｅｓａｎｄｒａｉｌｗａｙｒｅｓｏｕｒｃｅｓ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｄｅｍａｎｄｓꎬｔｈｅｋｅｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｓｈｏｒｔ－ｗａｌｌｒｏｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａｎａｌｙｚｅｄꎬａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｈｅａｒｅｒｓｈｏｒｔ－ｗａｌｌｍｉｎｉｎｇｉｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｏｒｎｅｒｃｏａｌꎻｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｈｅａｒｅｒꎻｓｈｏｒｔ－ｗａｌｌｍｉｎｉｎｇꎻＷａｎｇｗｅｉｌｉｆｕｌｌ－ａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄꎻｍｉｎｉｎｇｃｏｓｔ

收稿日期:２０２０－０３－２７ꎻ责任编辑:朱恩光

基金项目:山西省应用基础研究青年科技基金资助项目(２０１６０１Ｄ２０２０５１)ꎻ山西天地煤机装备有限公司科研自立资助项目(Ｍ２０２０－ＱＮ１６)作者简介:马进功(１９８６—)ꎬ男ꎬ山西汾阳人ꎬ副研究员ꎬ硕士ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｍａｊｇ１００＠１２６.ｃｏｍ

１８０

马进功:连续采煤机短壁机械化开采发展现状研究２０２０年第９期

０　引　　言

近４０年来ꎬ我国煤炭产业各项成果取得了长足进步ꎬ产量从１９７８年６.１８亿ｔ增加至２０１８年３６.８９.４３６降至０.０９３ꎬ大型煤炭企业机械化程度从１９７８亿ｔꎬ安全形势上百万吨死亡率更是从１９７８年的年３２.３４％提高到２０１８年９６.１％[１－２]ꎬ其中长壁综采技术体系的完善和成熟ꎬ是推进行业进步最重要的基础ꎮ然而ꎬ目前仍然存在很多问题ꎬ产量在不断提升的同时ꎬ整体可采储量在不断降低ꎬ残煤资源(包５３.０５％)ꎬ澳大利亚则占到４５％ꎬ南非甚至占到９０％[８－９]ꎬ其他产煤国家如印度在２００２年引进连续采煤机ꎬ２０１８年约有１３套装备ꎬ主要集中在印度东北部和中部ꎬ俄罗斯２００４年引进连续采煤机ꎬ月平均产量达到３.５万ｔꎬ甚至比当地综采产量高ꎮ得益于国外连续采煤机技术不断成熟ꎬ我国在８０年代先后引进３０多台连续采煤机组[１０]ꎬ１９７９年引进的美国ＪＯＹ连续采煤机组在大同大斗沟矿投入使用ꎬ由于设备不配套和地质条件限制ꎬ使用不成功ꎮ１９８３年西山矿务局杜儿坪矿、西曲矿引进Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ公司括边角煤①采资源时长壁综采解决边角煤、残留煤柱等)ꎬ工艺不匹配、、却在不断攀升ꎬ究其原因:开采效率低不规则块段、、不经济残留煤柱等残ꎬ最终弃采ꎻ②出于安全或技术瓶颈等原因ꎬ始终未能找到通用、有效、合理的开采方法进行大面积推广ꎮ连续采煤机开采为此类资源开采提供了有效的途径ꎬ其属于柱式开采体系ꎬ具有采掘合一、机械化程度高、投资少、见效快、巷道布置和设备运行灵活ꎬ巷道布置不唯一ꎬ工作面作业环境好等显著优点ꎬ在我国陕国产成套装备的成熟ꎬ更是使设备投入大幅降低ꎬ再加上、蒙交界矿区得到了较成功的大面积应用[３]ꎮ

然而ꎬ在陕蒙矿区之外成功使用案例仍然较少ꎮ为了使国内条件合适的各大矿区更全面了解、认识从而引进连续采煤机ꎬ笔者总结了其在国内外的发展历程ꎬ常见短壁开采工艺及优缺点ꎬ国外装备研发现状ꎬ国内装备研发和应用现状以及适用条件ꎬ短壁开采经济成本和国内工程实践中矿压规律研究现状等重点内容ꎬ提出发展中的不足和改进建议ꎬ为亟需引进连续采煤机的矿区提供技术参考和经验支持ꎮ１　连采技术发展历程和常见工艺

１.１　连续采煤机１９４８国内外发展历程

年美国ꎬ２０世纪ＬＥＥ６０－ＮＯＲＳＥ年代美国公司最早研制成功

ＪＯＹ公司形成连续采煤机、锚杆机、梭车等设备体系ꎬ到７０年代连续采煤机实现电牵引后ꎬ澳大利亚和南非开始引进并大规模使用ꎬ形成了著名的旺格维利采煤法和西格玛采煤法ꎬ再到８０年代美国Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ公司、Ｊｅｆｆｅｒｙ公司、ＬｏｎｇＡｉｒｄｏｘ公司、ＪＯＹ公司等研制出刮板式、可弯曲式连续运输系统和履带式行走支架ꎬ大幅提高了连续采煤机开采效率[４－７]非单机配３台运煤车可年产百万吨原煤ꎮ２０世纪ꎬ９０美国短壁年代南开采产量占到了井工矿的７０％~８０％ꎮ尽管受到综

采工艺大面积推广的影响ꎬ到目前连采工作面产量仍然占美国井工产量４９％(矿井平均采出率在ＭａｒＫ北矿区马口煤矿－２２型连续采煤机(年产７ꎬ万鸡西矿务局小恒山矿ｔ)ꎬ姜家湾矿(最高月产

、雁２.６７发展万ｔ)成为首个连采为主的矿井ꎮ１９９３ｔ)也都使用过连续采煤机年ꎬ黄陵一号井[１１]ꎬ配备(设计年产量ꎬ均未取得较大的８套连续采煤机３００万矿井实际产能仅有１００万ｔ左右ꎬ底板泥化严重、配ꎬ件效率低等导致矿井开采效率比较低ꎮ直至１９９５年ꎬ神府东胜矿区引进进口连续采煤机成套装备ꎬ相继在大海则煤矿、上湾煤矿、哈拉沟煤矿、康家滩煤矿等矿井使用ꎬ投入使用第１年月产量９万ｔꎬ更是在２００４年取得了最高日产１.３８万ｔꎬ最高月产２５.４万２０１０ｔꎬ最高年产２２５万续采煤机年ꎬ中国煤炭科工集团太原研究院有限公司连ｔ连采世界纪录[１２]ꎮ２００４—、连运系统、梭车、锚杆钻车、行走支架等全套装备国产化后ꎬ主要在陕、蒙、晋矿区使用ꎬ国内市场已超过１１０台ꎬ国产化设备性能、工艺技术等方面积累了较多的成功经验[１３－２０]１.２　短壁采煤法选择ꎮ

连续采煤机短壁开采技术核心是巷道布置方式ꎬ主要有传统房柱式、条带巷道式、旺格维利式、块段式４种ꎬ从采房留柱到双翼采硐式ꎬ从独头支巷到全风压布置ꎬ不同的开采条件、地质条件和生产要求ꎬ可配套不同的巷道布置ꎮ２０１６年以前ꎬ除神东矿区大量采用块段式巷道布置方式ꎬ使支巷形成全风压通风后再开采ꎬ其他矿区支巷均采用独头巷道２０１６布置ꎬ年以后回采时采用全风压通风结合局部通风机通风ꎬ«煤炭安全规程»明确要求ꎬꎮ

机开采时工作面必须形成全风压通风ꎬ因此连续采煤ꎬ目前连采巷道布置均采用全风压布置ꎬ其中主要以旺格维利式全风压和短壁块段式最为常见ꎬ适用于中等稳定顶底板、低瓦斯、浅埋深ꎬ厚度１.３~５.５ｍ的近水平煤层ꎬ不同的地质条件ꎬ巷道布置不同ꎮ下面对短壁开采方法优缺点进行总结简单１)ꎻ多掘进头同时作业传统房柱式采煤法ꎬ不干扰ꎮ、比较优点ꎮ

ꎻ爆破工艺:采房留柱ꎬ成本投

ꎬ工艺

１８１

２０２０年第９期

煤炭科学技术

如图２所示ꎮ

第４８卷

入低ꎻ适用于边角煤、不规则块段ꎻ适应地质条件能力强ꎻ单产在２万~１０万ｔ/ａꎮ缺点:爆破落煤不安全ꎻ通风系统乱、控风难度大ꎻ运输工艺落后、不安全ꎻ工人多且工人劳动强度大ꎻ机械化程度低ꎬ安全隐患大ꎻ采出率过低ꎬ在１５％~２０％ꎮ适用性:若实现机械化ꎬ可在“三下”压煤中使用ꎮ

２)条带巷道式采煤法ꎮ优点:工艺简单ꎬ易操

空区ꎬ以此类推ꎬ完成工作面后退式开采ꎮ掘采工艺

作ꎻ多巷道同时掘进ꎻ留设一定条带煤柱ꎬ对顶板进行有效支撑ꎻ适用边角块段开采ꎻ适用结构简单煤层

单产在１０万~４５万ｔ/ａꎮ缺点:资源采出率低ꎬ一般为２０％~３５％ꎻ条带煤柱对顶板及时垮落不利ꎻ掘采比大ꎬ开采效率低ꎻ工作面采用局部通风机通风ꎮ适用性:度高３)适用、设备灵活旺格维利式全风压采煤法“三下”压煤膏体充填跳采ꎻ双巷同时掘进ꎬ掘支平衡ꎮ优点ꎮ

:机械化程

１∶２０~１∶１.２５ꎬ效率高ꎻ采用２台行走支架护顶ꎻ掘采比采时全风压通风ꎻ通过煤柱控制顶板垮落ꎻ单产在ꎻ回２０低ꎻ万不适用不稳定顶板~５０万ｔ/ａꎮ缺点、:高瓦斯以及突出矿井条件要求全风压通风ꎬ效率降ꎻ

运煤梭车爬坡能力有限ꎬ适用于近水平煤层ꎬ局限性大ꎮ适用性:适用于中等稳定顶板、非泥页岩底板、低瓦斯采方法４)、ꎻ短壁块段式采煤法浅埋深、厚度１.３~多巷道同时机械化掘进ꎮ５.５优点ｍ的近水平煤层ꎻ:资源采出率高达

是最高效短壁开

ꎮ

６５％全部垮落法管理顶板~８５％ꎻ４台行走支架护顶ꎻ单产在ꎻ５０回采时全风压通风万~８０万ｔ/ａꎮ缺ꎻ点:对顶板、底板、煤层埋深以及倾角等条件要求高ꎬ

通常在神东矿区使用ꎻ向其他矿区推广时ꎬ在巷道布置、设备配套上需要优化ꎮ适用性:适用于中等稳定顶板ｍ的近水平煤层、非泥页岩底板ꎮ

、低瓦斯、浅埋深、厚度１.３~５.５１.３　旺格维利式全风压开采工艺

目前最安全、高效的短壁采煤法ꎬ旺格维利式全风压开采工艺(图１)ꎬ配套１台连续采煤机ꎬ１~２台梭车ꎬ１套连运系统或破碎转载机ꎬ１台锚杆钻车ꎬ２台履带行走支架ꎬ１台防爆多功能铲车或装载机ꎮ

通常情况下ꎬ旺格维利式全风压开采工艺是将边角块段划分成若干个支巷长度小块段ꎬ首先在工作面上、下分别掘进运输巷和回风巷ꎬ然后在距离运输巷末端一定位置掘进支巷ꎮ支巷可单巷、双巷以及多巷同时掘进(前提是后方配套运输设备的运输能力足够)ꎬ支巷掘完使工作面形成全风压通风状态后开始回采采硐ꎬ当支巷采硐采完后再进行其余支巷的掘进和回采ꎻ当若干条支巷采完后ꎬ留设一定宽度的隔离保护煤柱ꎬ并及时封闭隔离煤柱后方采１８２

图１　巷道布置方式示意Ｆｉｇ.１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｒｏａｄｗａｙｌａｙｏｕｔ

图２　旺格维利式全风压开采工艺

Ｆｉｇ.２　ＭｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｆｕｌｌａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎＷｏｎｇａｗｉｌｌｉ

在工作面主要参数中ꎬ巷道宽度通常在５.２ｍ６.０及以上ｍ)ꎬꎬ支巷长度控制在采硐规格长×宽×１３０高为ｍ１１以内ｍ×ꎬ支巷同运输巷３.３ｍ×(１.３~

４５°ꎬ夹角α为７５°~８５°ꎬ采硐与支巷夹角通常为３５°~

柱宽度通常取采硐间煤柱宽度通常为８~１０ｍꎮ

０.８~１.５ｍꎬ隔离保护煤２　国外连采装备发展现状

２.１　连续采煤机

ＪＯＹ公司目前、ꎬ瑞典国外先进装备制Ｓａｎｄｖｉｃｋ造商主要有日本小松

美国Ｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒ公司ꎮ其中公司ꎬＪＯＹ、德国公司能够提供全Ｅｉｃｋｈｏｆｆ公司、套连续采煤机配套装备ꎬ是世界上最早连续采煤机生产商ꎬ共销往全球五大洲１５３０多台连续采煤机设备ꎬＪＯＹ公司开发了１２ＣＭ、１４ＣＭ、１２ＨＭ系列连１２ＨＭ续采煤机系列是针对天然碱ꎬ其中１２ＣＭ和、石膏１２ＣＭ、钾盐等非煤工业矿为针对煤矿开发ꎬ

４.１１５物开发~４.５７２ꎬ其１２ＣＭ４６ｍｍꎬ最大采高系列连６.０续采ｍꎬ煤质量机截１５４割宽ｔꎬ度是目达马进功:连续采煤机短壁机械化开采发展现状研究２０２０年第９期

前最大、最强的连续采煤机ꎮＪＯＹ公司连续采煤机主要技术参数见表１ꎮ

表１　ＪＯＹ公司连续采煤机主要技术参数

Ｔａｂｌｅ１　ＭａｉｎｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒｓｏｆＪＯＹＣｏｍｐａｎｙ

型号１２ＣＭ１２Ｂ/Ｄ１２ＣＭ１５Ｂ/Ｄ１２ＣＭ２７Ｄ/Ｅ１４ＣＭ１０

截割功率/ｋＷ１７５１７５２４５１２３１７５１８５７６２２５０２５０

采高/

１.２７０~３.６８５/２.１６０~４.６００１.２７０~３.６８５/２.１６０~４.６００２.４１０~５.０００/１.５６０~３.６７００.９６５~２.３２４/０.９１４~３.０４８/０.９１４~３.０９９/１.１４３~３.２００/

１.２１９~３.２７７１.０００~３.４０００.８１２~２.３２４２.０９５~４.６１５２.６９２~６.００００.９６５~３.０９９

ｍ

输送机宽度/ｍｍ９６５７６２９６５７６２９６５９６５７６２９６５９６５

总装机功率/ｋＷ６１０６１０７５０４９６６００６３０５５０８９４~１０１４

８４０

质量/ｔ５９.０５９.０７５.０５５.０/５５.０/５５.０/５７.７/５８.２６７.３５０.８１５４.０９５.０５４.０

滚筒直径/ｍ１.１２０１.１２０１.３６７０.９６５/０.９６５/０.９６５/１.１１８/

１.１１８１.１２０１.１２０１.４７３１.４７３１.１２０

滚筒宽度/ｍ３.３００３.３００３.５００３.５００３.５００３.５００３.５００４.１１５~４.５７２

１４ＣＭ１５ＣＣ/Ｃ/Ｂ/Ｄ/Ｅ１４ＣＭ２７１２ＨＭ３６１２ＨＭ４６１４ＣＭ９

　　注:１２ＣＭ１２Ｂ对应采高范围１.２７０~３.６８５ｍꎻ１２ＣＭ１２Ｄ对应采高范围２.１６~４.６０ｍꎻ其余型号对应参数同理ꎮ

　　瑞典Ｓａｎｄｖｉｃｋ公司制造的连续采煤机为ＭＣ系列ꎬ均适应于煤矿和钾盐矿的开采ꎬ截割功率１３２~

５４０ｋＷꎬ采高１.５~５.０ｍꎬ截割滚筒宽度有２.９、３.５、３.８ｍ３种ꎬ主要技术参数见表２ꎮ

表２　Ｓａｎｄｖｉｃｋ公司连续采煤机主要技术参数

截割功率/ｋＷ１３２３００３００４００５４０

采高/１.８~３.６１.５~３.１１.７~３.８１.６~４.０２.８~５.０ｍ

输送机宽度/ｍｍ６００９６０９６０９６０９６０

总装机功率/ｋＷ２６０６４８６７２９３０—

Ｔａｂｌｅ２　ＭａｉｎｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒｓｏｆＳａｎｄｖｉｃｋＣｏｍｐａｎｙ

型　号ＭＣ２５０ＭＣ３５０ＭＣ３９０ＭＣ４３０ＭＣ４７０

设备质量/ｔ４３６０１０３１２０８０

滚筒直径/ｍ０.９５１.０１１.２５１.４０—

滚筒宽度/ｍ２.９３.５３.８３.８３.５

　　德国Ｅｉｃｋｈｏｆｆ公司制造的连续采煤机为ＣＭ２Ｈ系列ꎬ截割功率有３００ｋＷ和３６０ｋＷꎬ采高１.４~４.５

ｍꎬ滚筒直径均为１.２ｍꎬ总装机功率为５６０、６２０ｋＷꎬ主要技术参数见表３ꎮ

表３　Ｅｉｃｋｈｏｆｆ公司连续采煤机主要技术参数

Ｔａｂｌｅ３　ＭａｉｎｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒｓｏｆＥｉｃｋｈｏｆｆＣｏｍｐａｎｙ

型号ＣＭ２Ｈ３０ＣＭ２Ｈ３７ＣＭ２Ｈ３８ＣＭ２Ｈ４５

截割功率/ｋＷ２×１５０２×１８０２×１８０２×１８０

采高/１.４~３.０１.６~３.７１.８~３.８２.２~４.５ｍ

机身宽度/ｍｍ３０５０３０５０３０５０３０５０

总装机功率/ｋＷ５６０６２０６２０６２０

机身高度/ｍ１.２０１.３０~１.５５１.３０~１.５５１.２０

质量/ｔ６８~７２６８~７２７６~７８７６~７８

滚筒直径/ｍ１.２１.２１.２１.２

滚筒宽度/ｍ３.５０~３.６５３.５０~３.６５３.５０~３.６５３.５０~３.６５

　　世界机械装备巨头Ｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒ公司生产ＣＭ系ＣＭ２３５、ＣＭ２４０、ＣＭ３４０、ＣＭ３４５Ｎ、ＣＭ４４５、ＣＭ８４５功率５０３ｋＷ、质量４８ｔꎬ最大型ＣＭ８４５型采高２.４~

列连续采煤机ꎬ包括ＣＭ２１０、ＣＭ２２０、ＣＭ２３０、型ꎬ其中最小型号ＣＭ２１０型采高０.７１１~１.５２４ｍ、总４.７ｍ、总功率６８０ｋＷ、质量８３ｔꎮ另外ꎬ美国通用电气公司的Ｆ３３０型连续采煤机(图３)ꎬ为薄煤层专用

０.９１４ｍ、总功率２７９ｋＷ、切割宽度３.８~７.７ｍꎬ其滚筒形式同其他连续采煤机旋转方向不同ꎬ在截割部前端装有左右２个带截齿的纵螺旋滚筒ꎬ两滚筒可以联动ꎬ一高一低进行调高ꎬ也可以左右摆动４５°ꎬ一次采宽可达６.１ｍꎮ利用螺旋滚筒的相向对滚ꎬ将落下的煤堆推装到刮板输送机上ꎬ再运到机尾卸载ꎮ

１８３

连续采煤机ꎬ采高０.６~１.３ｍ、切割滚筒直径０.６１０~

２０２０年第９期

煤炭科学技术

第４８卷

板输送机宽度达到１４２２ｍｍ、载重达到２２ｔꎬ转弯半径２.７４３~７.０３６ｍꎬ爬坡能力１６°ꎮＳａｎｄｖｉｋＴＣ７９０梭车ꎬ最大载重１８ｔꎬ能适应１２°坡度ꎬ电缆容量最大能

图３　Ｆ３３０薄煤层连续采煤机

到２４０ｍꎬ如图４ｂ所示ꎮ

２.２　后方配套运煤装备２.２.１　运煤车

Ｆｉｇ.３　ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒｏｎＦ３３０ｉｎｔｈｉｎｃｏａｌｓｅａｍ

ＰＨＩＬＬＩＰＳ公司和Ｓａｎｄｖｉｃｋ公司等ꎬ其中ＪＯＹ公司梭车的交流或直流电驱动产品系列较为齐全ꎬ如１０ＳＣ４２ＢＣ系列、２１ＳＣ０４系列ꎬ其中２１ＳＣ０４系列额能适应煤层厚度１.４~２.８ｍ的不同要求ꎬ装料侧高

１)拖电缆式梭车ꎮ主要制造商有ＪＯＹ公司、

１０ＳＣ３２系列(图４ａ)包括ＡＡ、Ａ、ＡＢ、ＢＣ、Ｄ等型号、定载重最小(８ｔ)ꎬ１０ＳＣ３２Ｄ型额定载重最大(３０ｔ)ꎬ度０.８~１.７ｍꎬ详细技术参数见表４ꎮ此外ꎬ２０Ｂꎬ载重分别达到了１２、１２、１４、１６、２０ｔꎬ电缆容量最小１６５ｍ、最大２３０ｍꎬ其ＰＭ２１１０Ｃ－５６型梭车刮ＰＨＩＬＬＩＰＳ公司ＨＣ系列如１２ＢＣ、１２ＢＥ、１４Ｂ、１６Ｂ和

图４　国外后方配套运煤装备ｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｔｒｅａｒｉｎｆｏｒｅｉｇｎｃｏｕｎｔｒｉｅｓＦｉｇ.４　Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｃｏａｌｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ

表４　ＪＯＹ梭车主要技术参数

Ｔａｂｌｅ４　ＭａｉｎｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｓｈｕｔｔｌｅｃａｒｏｆＪＯＹ

型　　号２１ＳＣ０４１０ＳＣ３２ＡＡ１０ＳＣ３２Ａ１０ＳＣ３２ＡＢ１０ＳＣ３２Ｂ１０ＳＣ３２ＢＣ１０ＳＣ３２Ｃ１０ＳＣ４２ＢＣ１０ＳＣ３２Ｄ

机身高度/ｍｍ１２００１３００１５００１６００１９００２０００２０００２７００２５００１３１０１３１０１９７０

至地距离/ｍｍ２１２２５４２５４２９０２９０３４３３１８３５０４５０２９２２９９３２０

车长/ｍｍ８３００８７００８７００８８００９０００９４００９３００９７００９８００８９９０８９９０９１９４

转载机宽度/ｍｍ１４２０１４２０１４２０１４２０１４２０１４２０１４２０１４２０

１０２０/１２２０/１４２０/１６３０

１２２０１２２０１４２０

最大安全载重/ｔ８.０１１.０１１.０１４.０１４.０１６.０２０.０３０.０１６.０１３.６１２.６２１.６

质量/１０３ｋｇ１８.０２１.０２１.０２３.０２５.０２７.０３０.０３４.０３３.０１９.０２０.５２７.０

１０ＳＣ３２－４８Ｂ－５１０ＳＣ３２－４８Ｃ－５

１０ＳＣ３２Ｂ－５

　　注:１０ＳＣ３２Ｂ－５型梭车可配套４种宽度的转载机ꎮ

　　２)蓄电池式梭车或柴油式梭车ꎮＪＯＹ公司拥有蓄电池式梭车系列(图４ｃ)ＢＨ－１０/１８/２０/３０等型号ꎬ额定载重１１.４~２７.２ｔꎬ能适应煤层厚度１.１~２.９ｍꎬ装料端高度０.３６~１.１７ｍꎬ其巨大优势在于ꎬ蓄电池安装转盘节省了安装蓄电池的时间和空间(每个电动转盘可以装３个蓄电池)ꎬ可轻松放在一个硐１８４

室中ꎬ工人可独自更换车辆上的电池ꎬ其电池寿命比市场上同类产品要长１０％~１２％ꎮＰＨＩＬＬＩＰＳ公司３０Ｂꎬ载重分别为１２、１６、２０、３０ｔꎮ此外ꎬＰＨＩＬＬＩＰＳ生产的蓄电池式梭车ＦＣ系列如１２Ｂ、１６Ｂ、２０Ｂ、公司ＰＭ１５ＤＥ型梭车ꎬ载重虽然是１５ｔꎬ但其主要特征在于使用的康明斯４.５Ｌ排量柴油发动机ꎬ爬坡

马进功:连续采煤机短壁机械化开采发展现状研究２０２０年第９期

能力达到了２０°ꎮ２.２.２　连续运输装备

ＪＯＹ公司４ＦＣＴ系列(图４ｄ)分为４ＦＣＴ－Ｂ/Ｃ和４ＦＣＴ－Ｃ系列ꎬ可实现煤炭的连续运输及连续拽引ꎬ包括柔性传送机和牵引系统ꎬ可实现同步牵引跟进连续采煤机、遥控器操作ꎬ在煤矿、盐矿或石膏矿均２５ｔꎬ侧向卸料时巷道宽度为６.０ｍꎬ最低煤层厚度１.４ｍꎬ从顶部卸料时巷道宽度４.７２ｍꎬ最低煤层厚度２.０５ｍꎮ２.２.３　给料破碎机

ＪＯＹ公司给料破碎机主要是ＵＦＢ系列ꎬ有ＵＦＢ－１４、１７、１８、３３、３８系列ꎬ破碎能力６３６~１３６０ｔ/ｈꎬ受料部宽度２７４３~３６０６ｍｍꎬ破碎最小直径送机宽度为１１１７、１２７０、１４２２ｍｍꎮ

可以使用ꎬ既可以侧向卸料ꎬ也可以顶部卸料ꎬ载重

有２台埋在井下ꎬ其他履带行走式液压支架都在正常使用ꎬ分布在澳大利亚、美国和南非等国ꎮ此外ꎬ奥钢联公司也生产ＡＢＳＬ１８５１３８０等型号履带行走式液压支架ꎮ锚杆钻车式短壁工作面快速支护装备ꎬ国际上达到先进水平的有ＪＯＹ公司的Ｍｕｌｔｉｂｏｌｔｅｒ系列、Ｑｕａｄｂｏｌｔｅｒ系列ꎮ

３　国内短壁开采发展现状

３.１　国内连采装备现状

连续采煤机成套装备包括连续采煤机、连续运输系统、运煤车、履带转载破碎机、履带行走式液压支架、多臂锚杆钻车、多功能铲车等ꎬ所有装备由中国煤炭科工集团太原研究院全部实现国产化ꎬ目前在国内各大矿井应用１１０套以上ꎮ截割装备为连续采煤机ꎬ适用于煤厚１.３~５.５ｍ、坡度≤±１６°、坚固性系数ｆ≤４的煤层ꎻ连续运输系统适用于坡度≤±１６°、巷道宽度５.２ｍ以上巷道ꎻ梭车空载最大爬坡角度９°、满载最大爬坡角度６°ꎻ支护设备如四臂以上锚杆钻车、履带行走支架均适用于宽５.０ｍ以上的巷道ꎻ辅助运输设备如防爆多功能铲车适用于最大坡度１５°的巷道ꎮ主要技术参数见表５ꎮ

３８１ｍｍꎬ能适应的最小煤层厚度为０.７１１ｍꎬ刮板输２.２.４　其他设备

履带行走式液压支架在短壁工作面可有效保护人员及设备安全ꎮ美国飞尔奇公司已累计生产支护高度０.８~５.５ｍꎬ工作阻力５３９０~７１２５ｋＮ的履带行走式液压支架２６０台ꎬ支架从使用到目前为止只

表５　国产连续采煤机成套装备主要技术特征

Ｔａｂｌｅ５　Ｍａｉｎｔｅｃｈｎｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｃｏｍｐｌｅｔｅｓｅｔｓｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒｓ

序号

设备

ＥＭＬ系列连续采煤机

主要技术特征

采高１.３~２.５ｍ、２.６５~４.６ｍ、１.８~３.５ｍ、３.３~５.５ｍꎻ

１２３４５６

机身高度１.１５、２.０５、１.６０、２.４０ｍꎻ爬坡能力１６°ꎻｆ≤４ꎻ截割功率３４０ｋＷꎻ

总功率５９７ｋＷꎻ生产能力１５~２７ｔ/ｍｉｎꎻ质量６０~６５ｔ运输能力２０００ｔ/ｈꎻ爬坡能力１６°ꎻ整机长度９９~１０６ｍ总功率１８２ｋＷꎻ爬坡能力６°~９°ꎻ载重分别为１５、１０ｔ工作阻力７０００ｋＮꎻ支撑高度１.７~５.０ｍꎻ功率９０ｋＷ

钻架数量２、４~１０ꎻｆ为６~７ꎻ爬坡能力１６°

(３４０Ｂ、３４０、３４０Ａ、３４０Ｄ)ＬＹ系列连续运输系统(２０００/９８０－１０)

ＳＣ系列梭车(１５/１８２、１０－１８２)

ＸＺ系列履带行走支架ＣＭＭ系列锚杆钻车

３.２　近年来国内连采装备使用情况

ＷＪ系列无轨多功能车载重４、７、１０、１５ｔꎻ爬坡能力１４°ꎻ轮胎类型:充气或聚氨酯充填

采煤区开采ꎬ目前已经有１１０多台连续采煤机在各大矿区使用ꎬ大部分取得了理想的使用效果ꎮ部分矿区使用情况总结见表６ꎮ

３.３　短壁工作面矿压规律研究现状

对东坡煤业４１５短壁工作面的研究[１４－１６]明确了行走支架在短壁开采时的作用ꎬ即回采时使用行走支架支护三角区顶板ꎬ保护人员安全(支巷在回采时实现全风压通风ꎬ因此行走支架架后不垮落ꎬ按照辅助面积法计算其支护阻力满足支护要求)ꎬ通过ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟发现ꎬ支架受力不均匀ꎬ靠近采

２００７年国内开始采用国产连续采煤机进行残

硐和采空区液压支柱的受力最大ꎬ分析原因认为ꎬ２台液压支架相邻的部分集中了４根液压支柱ꎬ受力分散在每根支柱上ꎬ因此受力较小ꎬ而靠近采硐的液压支柱分散ꎬ因此受力较大ꎻ顶板对支架邻近采空区一侧的压力大于远离采空区一侧的压力ꎬ因此最终靠近采硐和采空区的液压支柱受力是远离采硐和采空区的液压支柱受力的３~４倍ꎮ利用采硐间煤柱、支巷间煤柱和隔离保护煤柱控制上覆顶板的垮落和３类ꎬ如图５所示ꎮ通过留设合理宽度的隔离煤柱ꎬ８３００ｍ２ꎮ　

控制顶板的间隔垮落ꎬ直接顶悬顶面积在５５００~

１８５

破断ꎬ可将工作面划分为开采区、待垮落区和垮落区

２０２０年第９期

煤炭科学技术

表６　国内部分矿区连续采煤机开采情况

Ｔａｂｌｅ６　ＭｉｎｉｎｇｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒｓｉｎｓｏｍｅｍｉｎｉｎｇａｒｅａｓｉｎＣｈｉｎａ

第４８卷

矿井工作面煤层煤厚/ｍ煤层埋深/ｍ煤层倾角/(°)煤层坚固性系数支巷规格/(ｍ×ｍ)可采储量/万ｔ循环进尺/ｍ直接顶岩性直接底岩性后方配套设备

４－２煤４.４７

平朔２号井

２０６工作面

９１３工作面

９煤１１.９９１８０~２００２~９２~３５.２×３.５４０.０４.０灰黑色泥岩灰色泥岩

东坡煤业４１５工作面

４煤３.２０１２３~２０３８~２１３５.５×４.０８６.０９.０泥岩砂质泥岩

张家峁矿５－２北连采面

５－２煤５.８０１９５~２３０１~３３５.６×４.８４０６.０６.０泥岩粉砂岩

泰普煤业左一区段连采面

３煤２.９１３１０~３４５２~４３５.２×３.３６９.５４.０粉砂岩砂质泥岩

盛平煤业２２０８工作面

２煤３.１０２６０~４１５３~５２.０~２.５５.２×３.１２３.６２.３砂质页岩泥岩

１５０~１８０２~７２~３５.２×３.５３２.５４.０４－１煤粉砂岩

连续采煤机、连运系统或梭车、锚杆钻车、行走支架、多功能防爆铲车

工作面形状

关键工艺支巷长>１２０ｍ时ꎬ超出部分用刮板输送机运煤

将支巷与主运巷夹角由９０°调为８０°

一进风巷两回风巷

调伪斜ꎬ坡度降至１０°

大采高连续采煤机采高６ｍ

采用矮型连续采煤机ꎬ采高１.８~３.５ｍ

工作面全负压通风后回采

顶板来压规律根据实测分析ꎬ工作面支巷长１１０~１２０ｍ时ꎬ每隔２~３条支巷ꎬ直接顶滞后１个区段垮落ꎬ空顶面积为５５００~８３００ｍ２ꎻ采硐间煤柱均承载失效ꎬ隔离煤柱部分失效ꎻ基本顶未呈现规律性周期破断

工程效果月均产量２.６万ｔꎬ月均产量３.５万ｔꎬ月均产量５.５万ｔꎬ月均产量１２.６万ｔꎬ月均产量３.２万ｔꎬ最高３.５万ｔ

最高４.０万ｔ

最高８.０２万ｔ

最高１５.６万ｔ

最高４.０万ｔꎬ最高月进尺１２５０ｍ

月均产量１.８万ｔ

平均工效１５.４ｔ/(工􀅰ｄ)ꎮ

机成套装备价格为２０００万~２６５０万元ꎬ其他辅助设备(如工作面输送带、移动变电站、电缆、馈电开关、磁起等)约４００万~４５０万元ꎮ在经济成本预计时ꎬ成本费用构成通常包括直接工程费、企业管理费、组织措施费、社会保障费、其他规费、利润、税金

图５　顶板垮落规律

２)短壁开采投入与成本分析ꎮ国产连续采煤

以及安全费用等ꎬ可参考如下公式:Ｑｄ＝

Ｑ１＋Ｑｑ＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４＋Ｑ５＋Ｑ６＋Ｑａ

Ｋｍ

(１)

３.４　短壁开采经济成本分析

Ｆｉｇ.５　Ｒｏｏｆｃｏｌｌａｐｓｅｌａｗ

采用连续采煤机与连续运输系统等配套ꎬ采高２.５ｍ

１)单产和工效ꎮ我国神东矿区ꎬ２００１年以来ꎬ

情况下ꎬ最高班产３６６０ｔꎬ最高日产８２９７ｔꎬ最高月１１９ｔ/(工􀅰ｄ)ꎻ张家峁矿区平均月产量能达到１２.６产２５.４万ｔꎬ直接工效６７.４ｔ/(工􀅰ｄ)ꎬ回采工效万ｔꎬ平均工效８８.１ｔ/(工􀅰ｄ)ꎻ在产能中等的朔州矿区ꎬ月产能平均３.５万ｔꎬ平均工效２８ｔ/(工􀅰ｄ)ꎻ在产能较小的临汾盛平煤矿ꎬ月产能最高１.８万ｔꎬ１８６

式中:Ｑｄ为吨煤单价ꎬ元/ｔꎻＱ１为直接工程费ꎬ元/月ꎻＱｑ为企业管理费ꎬ元/月ꎻＱ２为组织措施费ꎬ元/月ꎻＱ３为社会保障费ꎬ元/月ꎻＱ４为其他规费(公积金和元/月ꎻＱａ为安全费用ꎬ元/月ꎻＫｍ为月产量ꎬｔ/月ꎮ意外保险)ꎬ元/月ꎻＱ５为利润ꎬ元/月ꎻＱ６为税金ꎬ

直接工程费按式(２)计算ꎻ企业管理费以直接

工程费和规定费率为基础计算ꎻ组织措施费以直接

马进功:连续采煤机短壁机械化开采发展现状研究２０２０年第９期

工程费和企业管理费之和作为基数并参考规定费率计算ꎻ社会保障费(通常是五险)以人工工资作为基数并按照规定费率计算ꎻ其他规费中公积金以人工工资并按照规定费率计算ꎬ意外伤害保险按照规定费用计算ꎻ利润以上述费用总和为基数按照一定费率计算ꎻ税金按照含利润总价为基数并按照规定费率计算ꎻ安全费用以人工工资为基数并按照规定费率计算ꎮ

Ｑ１＝Ｑｒ＋ＱＪ＋Ｑｃ

(２)

范围也在不断扩大ꎬ不仅局限于地质条件优越的陕、蒙矿区ꎬ山西也从晋北的朔州矿区不断向其他矿区推广ꎮ尤其是山西的中小资源整合矿井ꎬ有着最为突出和显著的问题ꎬ整合后的矿井大多数是由原地方矿井、乡镇矿井或个人小煤矿组成ꎬ原有粗放的开采工艺使整合后矿井资源呈现出“小、散、乱”局面ꎬ１~２个综采工作面ꎬ甚至工作面刚进入生产期ꎬ便３)随着连续采煤机成套装备快速发展ꎬ其应用

边角块段、残留煤柱居多ꎬ有的矿井甚至布置不出面临着退出产能、关闭矿井的困局ꎬ据不完全统计ꎬ

式中:Ｑ１为人工费(通常是工人工资ꎬ其中工人数量配置４５~５５人)ꎬ元/月ꎻＱ费或年摊销、大修费、经修费以及安拆费Ｊ为机械费(通常包括折旧)ꎬ元/月ꎻ

Ｑｃ为材料费(通常包括支护材料费、配件费、辅助设备费以及油脂和截齿消耗)ꎬ元/月ꎮ

通常情况下ꎬ国内连采吨煤成本在７０~１８５元/ｔꎬ影响吨煤成本单价主要因素是产量ꎬ其同吨煤成本呈反比ꎬ尤其月产量在１.５万ｔ较低水平时ꎬ通常吨煤成本达到１７５~１８５元ꎮ

４　展　　望

装备制造商虽然对连采装套进行了国产化１)国产装备更多样化和系列化ꎮ近年来ꎬ并取得ꎬ国产

了较好的市场反馈ꎬ但同国外先进水平相比ꎬ除了设备性能、稳定性需提升外ꎬ装备系列化和多样化已迫在眉睫ＪＯＹ续采煤机公司ꎬ如在非煤矿山使用的加强型连续采煤机ꎬ１２ＨＭ４６装机功率最大达到型和Ｓａｎｄｖｉｃｋꎬ１０１４公司的ｋＷ、９３０ＭＣ４７０ｋＷꎬ连滚筒直径１.４７３、１.４００ｍꎬ开采效率远大于国产连续采９°)、煤机ꎻ国产梭车应该向更大坡度(目前只有６°~

或蓄电池驱动发展更大载重(目前最大载重只有ꎮ另外ꎬ资源整合矿井和薄煤层１５ｔ)、柴油驱动中使用连续采煤机ꎬ要求设备小型化ꎬ能适应断面面积１０２)ｍ２

工艺与矿压研究需进一步深入研究左右巷道及轨道平板车运输要求ꎮ

综采有着完善的矿压理论作支撑ꎬ如视作“板ꎮ”模型长壁

的“Ｏ－Ｘ”破断规律ꎬ破断后岩块符合“Ｓ－Ｒ”滑落失稳平衡条件等相关理论ꎮ短壁开采不同于长壁综采ꎬ其工作面形状各异ꎬ并留设采硐间煤柱、支巷煤柱和隔离保护煤柱ꎬ实现不了架后顶板的随采随冒ꎬ工作面各类煤柱同直接顶、基本顶的相互作用机理是否也会形成类似的断裂规律ꎬ尤其是基本顶的断裂形态与裂隙场发育、扩展机理ꎬ是短壁工作面的顶板控制和矿压规律把握的基础和前提ꎬ其深入研究对于短壁开采顶板灾害预警与控制具有重要的意义ꎮ

仅山西在２００９—２０１７年残煤量就达到７２亿ｔꎬ而且很多都分布在晋中、晋东南、晋西北等拥有主焦煤、非煤等优质资源的矿区ꎬ综采难以解决这些问题ꎬ赋存条件适宜的矿井完全可以引进连续采煤机进行残煤开采ꎮ

叙述了连续采煤机短壁机械化开采方法国内外发展历程ꎬ研究了在我国使用的几种主要短壁采煤法ꎬ及其优缺点和方法选择ꎬ分析了目前国外先进制造商在连续采煤机及相关配套装备最新发展现状ꎬ总结了我国近１２年来在不同条件矿区使用国产连续采煤机的实践成果ꎬ分析了短壁工作面经济成本计算方法ꎬ提出了国产连采装备相对进口装备发展建议及短壁矿压研究的不足ꎮ对国内外其他矿区进行连续采煤机开采ꎬ具有宝贵的借鉴意义和参考价值ꎮ

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