薄煤層由于其開采空間狹窄，效率低，工作面條件差，機械裝備不配套或采煤工藝不完善等技術問題，難于實現礦井的高效與安全生產。 棗莊礦業集團公司借鑒我國中厚以上煤層綜采的經驗，在薄煤層綜采配套設備的研制及工藝參數優化方面進行了有益的探索。于2003年10月，在其田陳礦531工作面裝備了自行研制與改進的三機配套設備，取得了明顯效果，實現最高日產3504t，平均月產89636t，創出了滾筒式薄煤層綜采機組年產百萬噸的新水平。裝備此工作面設備資金投入為1088.00萬元，設備投入不到裝備刨煤機面的十分之一。 1　綜采三機配套及技術特征 11　液壓支架 根據薄煤層開采的特點，采用計算機對支架四連桿機構進行運動分析尋優與強度設計，滿足工作條件，優化了支架結構： （1）支架為支撐掩護式，采用了整體頂梁，二柱支撐滿足了大伸縮的要求； (2）主要結構件用Q550高強度結構鋼板制作，減輕了支架重量。采用焊前預熱，焊后人工時效的焊接工藝，保證結構件焊接質量； （3）選用大流量液壓元件，提高支架的響應速度； （4）合理布置液壓管路系統，加大了人、機空間。 其研制的ZY2400/08/19液壓支架的技術特征如下：兩柱支撐掩護式，支撐高度0.8～1.9m，支架寬度1.43～1.6m，中心距1.5m，工作阻力2400kN，支護強度0.41～0.46MPa，適應傾角不大于35°，操作方式為鄰架控制，支架重量6500kg。 12　采煤機 結合薄煤層開采的技術特點，對采煤機以下幾個方面進行了改造： （1）改進設計泵箱，解決發熱問題，以滿足綜采開機率高的工況需要； （2）專門設計一組錐形軸搖臂，使滾筒圈直徑減小，相應增大葉片高度，滿足臥底量要求； （3）優化滾筒設計，合理增大葉片螺旋升角，改善裝煤效果； （4）適當減低機身高度(824mm)，采煤機各大聯結處作了相應的改進。 改造后的采煤機MG200-BW2的技術特征如下：采高范圍10～20m，適應傾角不大于35°，適應硬度系數f≤35，滾筒直徑800/1000mm，機面高度824mm，臥底量91mm，牽引方式為無鏈牽引，最大牽引力250kN，牽引速度0～614m/min，裝機功率200kW，電壓等級660/1140V，機器總重15t，機器總長7858mm。  　13　刮板輸送機 對刮板輸送機主要在以下幾個方面進行了改造： （1）采用了薄煤層刮板輸送機中雙鏈傳動結構，輸煤條件得以改善； （2）國內首次在薄煤層刮板輸送機上采用了22E型中部槽型鋼，整機剛性、強度有較大提高； （3）降低機頭、機尾過度槽高度（為430mm），改善了采煤機對機頭、機尾煤壁的截割條件； （4）加強了鏟板、電纜槽架、牽引排銷等處的聯接結構。 改造后的刮板輸送機SGZ-630/220的技術特征如下：出廠長度170m，輸送量450t/h，裝機功率2×110kW，刮板鏈速1. 07m/s，緊鏈方式為閘盤緊鏈。 　2　 工作面地質條件 研制的綜采設備在田陳礦531工作面首次應用，工作面走向長壁式布置，走向長度為950m，傾斜長度為156m，煤層厚度04～30m，平均125m，硬度系數f =2，煤層傾角10°～１5°，平均13°，儲量28.34萬t。煤塵爆炸指數31. 9%，屬強爆炸性煤層。工作面局部有泥巖偽頂，厚0～1.8m，松軟易冒，其上部分為灰白色細石英砂巖，其下部分層厚15m左右為直接頂，其上為平均厚度33.5m、堅硬、裂隙發育的老頂。底板局部有一層01～04m的炭質泥巖，直接底為灰色粉砂巖，厚2.6m，老底為灰色細砂巖，堅硬，層理清晰，厚度16m。 531工作面位于北五采區下部，軌道下山的左翼，地面標高+45m，井下標高-722m～-768m， 地質條件復雜，掘進期間揭露斷層8條，其中10m以上斷層4條，F6逆斷層落差為40m，且有一條寬20m、沿走向延伸220m的沖刷帶貫穿全工作面。 3　工作面工藝參數優化 工作面合理工藝參數的確定，是綜采配套設備實現工作面高產的基礎。 　31　截深的選擇 綜合考慮采煤機功率、煤質硬度系數、煤層厚度及采高、頂板節理發育情況、支撐壓力壓酥煤壁深度、支架支護方式等因素來確定截深。通過認真分析工作面地質條件和設備配套情況，確定截深為06m。當頂板節理發育、片幫嚴重時，每刀拉架時進行超前支護，以提高循環單產。 32　采煤機牽引速度Ｖ的確定（公式略） 33　支護與移架方式 采用鄰架操作，及時支護。在采煤機割過后，先移支架撐住頂板，然后再移輸送機。結合煤層厚度掌握加長桿伸縮范圍，以便以合理架位及高度支護頂板。當頂板情況允許時，順序移架與隔架移架相結合，保證移架速度滿足采煤機割煤速度，以實現連續快速割煤的需要。 34　采煤機進刀方式 　　采用MG200-BW2采煤機落煤，單向采煤，中部斜切進刀。前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，自開缺口。 　　4　工作面工序匹配的保障措施 薄煤層綜采工作面合理工藝參數的有效保障，主要包括工作面各運輸環節的相互協調及過載保護、長距離通訊指揮、工作面“三直一平”及過地質構造的控制措施，為此田陳煤礦采用了國內最先進的TK－200通訊控制系統，強化了工作面生產管理，保證了工作面各工序的最佳匹配，大幅度降低了工作面故障率，使工作面開機率達到90%以上。 　　41　TK－200通訊控制系統的應用 　　411　系統組成 TK－200通訊控制系統由TK110型工作面控制器、TK120型電源、TJ100型礦用電流檢測裝置、TK130擴音電話、TK130C多功能電話、TK150型智能終端、TK150E型智能耦合器和TK130－X型五芯帶屏蔽礦用拉力電纜組成。 　　412　系統應用效果 TK－200通訊控制系統的應用，充分發揮出其通訊控制一體化功能，大幅度降低了工作面設備的故障，最大限度地實現了各工序間的協調運作，極大地提高了工作面的工時利用率，有力地保證了薄煤層工作面高產高效。其應用效果主要體現在： （1） 由于TK－200通訊控制系統在工作面布置了12部TK130系統電話，在電氣列車上設有控制臺，工作面所有電話及控制臺之間均可任意通話，控制臺可實現工作面所有設備的集中控制，大幅度降低了機電故障率。 （2） 由于工作面擴音電話能實現工作面沿線全線擴音，所以極大地方便了跟班隊長、班組長的生產指揮，改變了以往人員來回跑動指揮、晃動發信號、喊話聯系的方式，加強了工作面各生產工序之間的協調與統一，使各工序之間密切配合，充分發揮單位時間內正規循環作業的有效性，大大提高了工作效率。 （3） 由于采用了集中控制和工作面沿線閉鎖方式，使工作面沿線操作人員只能停機，不能開機。如要開機，通知控制臺，控制臺在開機時，均要進行語言報警，并且設有延時裝置，避免了以往盲目啟車而損壞機電設備或造成安全事故的現象。如工作面沿線有故障，操作人員可以迅速閉鎖停機，并通知所有作業人員，這樣將事故消滅在萌芽狀態，從而保證了安全生產。 （4） TK－200通訊控制系統本身配備了TJ100型電流檢測報警裝置，能隨時不間斷地對工作面電流進行檢測，一旦檢測到工作電流超過設定值，便進行報警，則操作人員可以及時調整割煤速度和減少采煤量，避免了因過載而造成的壓溜、燒電機、損壞減速器等事故現象的發生，這樣不但方便了生產，提高了效率，而且大大地降低了材料和配件的消耗。 （5） 田陳礦531工作面運輸巷布置3部帶式輸送機和斜巷1部刮板輸送機，運輸環節直接制約著工作面開機率。使用該系統后，通過精心計算最合適的斜巷刮板輸送機和帶式輸送機負荷，對工作面刮板輸送機的工作電流進行了報警設定，從而減少了斜巷刮板輸送機和帶式輸送機的過載和空轉時間，不但節約了電能，而且提高了工作面開機率。 42　工作面地質條件適應性控制措施 確保工作面“三直一平”是實現薄煤層綜采工作面正常生產的有效手段，尤其工作面過斷層或褶曲等地質構造時，工作面設備難以適應地質條件，必須強化工作面生產管理，采取有效的控制措施，降低設備故障率，提高工作面開機率。 （1）確保工作面“三直一平”的措施。 工作面實行拉線管理；工作面懸掛照明燈具作參照物；推溜時，確保頂溜千斤頂的行程達到標準要求；工作面若出現局部不直現象時，應及時移架或移溜；提高職工操作水平，增強責任心。 （2）工作面過斷層措施。 調整工作面與斷層間夾角；采煤機割煤過后及時移架，管理好頂板；工作面支架進行超前支護；控制好工作面周期來壓；若端部出現局部冒頂時，要及時挑頂護頂；帶壓擦頂移架；煤壁打設木錨桿，以防片幫；必要時，在支架上吊掛工字鋼作前探梁；注意吊梁，防止支架鉆底。 （3）工作面過褶曲措施。 調整褶曲軸向兩側的坡度，當軸向兩側坡度較大時，適當留底煤，軸向兩側坡度較小時，應適當破底，確保軸向兩側坡度平緩；隨時調整支架，防止支架歪斜；加強褶曲段工作面頂板管理。 （4）防止刮板輸送機躥動措施。 　采煤機司機、移架工、推溜工應密切配合，確保工作面“三直一平”；控制好工作面上、下兩巷的推進度；工作面支架出現傾斜時，要及時擺正；工作面發現刮板輸送機有滑動趨勢時，應及時甩刀或趕溜；利用支架側護板，調整刮板輸送機，阻止其上躥下滑；埋設地銷或安設千斤頂，防止刮板輸送機躥<