大同矿区侏罗系煤炭资源因其具有低灰、低硫、高发热量等突出优点，被称为煤中精品。开采侏罗系煤层的矿井一般为上世纪五六十年代建矿，随着机械化开采水平提升带动产能的提高，不少矿井的服务年限一般在10a左右，如何实现精采、细采，延长矿井寿命，是当前的重大课题之一。据统计，同煤集团公司现有薄煤层（煤层厚度1.3米以下）煤炭储量达数亿吨，如何对这些资源进行有效开采，对提高资源回收率、延长矿井服务年限和取得相当的社会、经济效益等方面意义重大。从2005年起，先后引进了国内外先进装备在我集团公司对薄煤层进行开采，取得了一定成效。

1  引进德国DBT刨煤机成套装备：

2004年引进主要设备为德国DBT公司生产的刨煤机开采成套装备，最先使用于晋华宫矿刨煤机队河南10号层301盘区8118工作面（工作面长200m，顺槽长1050m，平均煤厚1.31m，坚固性系数f=3～4）。使用主要设备为：GH95.7—9—38/Ve刨煤机（进口）、PH3／822运行轨道（进口）、SZZ800/250转载机、ZY4600/7.5/16.5支架、SSJ1200/2×200胶带输送机。该套装备采用了当时最先进的自动控制系统，能实现自动落煤、移架和推溜。

2005年3月10日正式投入使用，先后采出四个工作面（10^#层301盘区8118、8120工作面和12^-2#层301盘区8114、8116），累计生产原煤1.16Mt，平均月产36Kt。2008年初该套设备下马，其主要原因为：

⑴ 刨煤机对两硬条件下的地质条件适应能力差，主要表现为当刨煤机遇到断层、夹石等地质构造、煤层赋存不稳定和顶底板不平时，不能实现自动化开采，且刨刀磨损严重，因受冲击载荷经常出现断链事故。

⑵ 当工作面倾角大于6°时，很难控制工作面刮板输送机的上下窜动。

⑶ 由于刨煤机三机配套尺寸的特殊性，顺槽巷道设计断面大，掘进工作量大，顶板支护困难。

⑷ 日常配件、材料消耗大，且价格昂贵，吨煤成本大。

2  国产薄煤层综采成套装备

2.1  2009年8月，同煤集团公司组织相关专业人员前往山东兖矿集团多个矿井、燎原煤机厂和上海创立等煤机生产厂家和部分科研院所对国产薄煤层生产工艺和装备技术进行了认真细致的调研。此后，邀请部分煤机生产厂家和科研院所分别针对大斗沟矿和姜家湾矿薄煤层地质条件选出相对合适的采煤设备并进行了“三机”配套。其主要设备型号与参数见表1

表1

2.2使用情况：

大斗沟矿：薄煤层综采首采工作面为14#层422盘区82205工作面，工作面长110m，顺槽长680m，煤层厚度0.9~1.3米，煤层平均厚度1.17m，可采储量约8.5万吨。2009年12月3日地面三机配套试运转一次成功；12月18日配套设备入井，开始井下试运行。工作面2010年9月首采工作面停采，已经累计生产原煤84441t，最高月单产达16527t，平均月产10555t，日产最高1177t。

姜家湾矿：薄煤层综采首面为7#层断中盘区78119工作面，工作面长96 m，顺槽长555 m，煤层平均厚度1.09 m，可采储量72Kt。2010年6月4日地面三机配套试运转一次成功；6月15日配套设备入井，开始井下试生产，其中采煤机故障较多。经过多项技术改进，9月15日以后基本进入正常生产阶段，日均割煤10刀，日产原煤800t。11月10日，首采工作面停采。

两套设备运行过程中存在的问题：

⑴设备运行初期，机电故障较多，尤以采煤机为甚；

⑵机械保护扭矩轴频繁损坏；

⑶截割传动系统故障多，有待优化设计；

⑷薄煤层开采，空间狭小，部分零部件损坏后不宜更换需改进；

⑸两矿同属于两硬条件，煤层变化范围相对较大，部分区域需截割100～200㎜顶板。

3  两套国产薄煤层综采成套装备的对比分析

3.1  工作面布面方式

（1）姜家湾矿薄煤层综采采用了新的布面方式，上下顺槽巷道掘进采用留顶起底掘进方式，这一方式保证了工作面顶板与顺槽巷道顶板同一水平，实现了端头支架与工作面支架支护的平稳过渡；大斗沟矿薄煤层综采沿用集团公司在1.4米厚较薄煤层开采的成熟技术，工作面两顺槽仍然采用沿底挑顶掘进方式，端头支架与工作面支架支护过渡区域易形成空顶。

（2）姜家湾矿薄煤层综采由于上下顺槽采用留顶起底，导致工作面运输机必须与上下顺槽保持垂直推进，不得出现推进过程中窜头窜尾；从而对作业人员自身要求较高；大斗沟矿薄煤层综采方式设备布置自由度相对较大，从而对作业人员自身要求相对较低。

（3）姜家湾矿薄煤层综采由于上下顺槽采用留顶起底，要求顺槽巷底板平整，起底部分的巷壁不得严重超挖，巷道成形不得留有地角地包；为保证工作面支架的摆放空间，掘进过程中必须严格控制工作面长度；工作面在掘进过程中，不能在工作面煤壁侧打躲避硐、探水硐、绞车硐和水仓，否则，容易在回采过程中漏下支架，造成停产事故；姜家湾矿薄煤层综采方式无上述相关特殊要求，只是工作面长度需设计成支架宽度的整数倍，并在两个端头支架加装侧护板以改善顶板管理。

（4）大斗沟矿薄煤层综采方式技术相对成熟，对作业人员综合要求较低。工作面底板起伏变化较大时，姜家湾矿薄煤层综采方式作业相对困难。

3.2  两种薄煤层综采方式对设备的相应要求

（1）为降低采煤机机面高度，减小截割滚筒直径，MG170/388－BWD型采煤机设计了摇臂行星减速器的中间布置方式；MG160/360－BWD型采煤机取消了摇臂行星减速器。这一措施使机组机面高度较MG200/456－WD采煤机的853mm机面高度减小约160mm。

（2）为适应姜家湾矿综采布面方式，工作面运输机头尾设计了可调支承座，根据工作面底板与上下顺槽底板的落差变化进行自动调整，实现工作面运输机机头机尾与工作面段保持平直；运输机的头尾电机轴线与运输方向采用垂直布置，实现了行星减速机合理布置。

3.3  姜家湾矿综采工作面的挡煤装置与支撑底座

（1）液压支架设计了液压控制的放炮落煤挡煤装置，为薄煤层综采工作面地质变化应对提供了有效的设备保护措施，而且减轻了过去人工挡煤的劳动强度。

（2）工作面运输机设计安装了支撑底座，克服了传统综采推溜卧底不足的缺陷，彻底解决了漂溜子现象；采用每2节溜槽装设1个抬高油缸，每5个抬高千斤为1组的集中控制，操作简便。

4  结束语：两套薄煤层综采成套装备在我集团公司较为成功的应用实践，结束了国产设备在同煤集团公司两硬条件下不能开采薄煤层的历史，对提高薄煤层开采装备制造水平和改进采煤工艺具有重大意义。我们建议科研院所和煤机制造厂家对薄煤层开采装备进行技术改进，特别是增加薄煤层采煤机的装机功率，使其具有一定的割顶、割底能力，以更好地适应煤层变化和不同地质条件的需要。