張文哲

摘 要：我國在區(qū)分厚煤層和薄煤層時是以1.3 m的厚度為分界線，文章所討論的薄煤層都是指1.3 m以下的煤層。煤炭是我國能源的支柱，各方面的發(fā)展都離不開煤炭能源的供給，現(xiàn)在的煤炭開采也逐漸步入機械化時代，不僅提高采煤效率而且加速我國經(jīng)濟的發(fā)展。我國所存貯的煤資源很大一部分都是以薄煤層的形式存在，隨著現(xiàn)在采煤機制造水平的提高，我們應該了解薄煤層采煤機的特點和它的工作原理，根據(jù)采煤當?shù)氐膶嶋H情況，選擇最佳的采煤機械，以及合理的采煤方法，盡量高效率的對薄煤層進行開采。文章就圍繞薄煤層的分布及開采現(xiàn)狀、工作原理及特點、薄煤層采煤機的運用展開討論。

關鍵詞：薄煤層；采煤機；運用

中圖分類號：TD421.63 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）29-0163-02

1 薄煤層分布及開采現(xiàn)狀

我國處在一個地廣物博的地理位置中，我國地理形勢各式各樣，相當復雜，由此，我國煤層的儲存情況也變得復雜化。據(jù)調(diào)查目前我國有84.2%的礦區(qū)都有薄煤層的分布，有一些省區(qū)薄煤層儲存所占的比重很大，比如安徽的煤礦72%都是薄煤層、四川的煤礦60%都是薄煤層、山東和黑龍江煤礦中薄煤層的比重也過半了，其中可以采取的薄煤層資源占我國總煤炭資源的18%，但是薄煤層的產(chǎn)量則懸殊很大，僅僅占我國煤炭總產(chǎn)量的7.3%，而且就當前形勢來看，就這個比值還在呈下滑的趨勢。其實我國薄煤層分布范圍很廣，很多地方的煤炭質量也很高。在中厚煤層的開采接近空乏后，已經(jīng)在大規(guī)模的進行薄煤層的開采，為了提高薄煤層的開采效率，已經(jīng)開始普及大面積的機械化開采。

目前開采過程中還是存在一些普遍的問題，比如采煤設備移動的困難，采煤時掘進速度太慢造成工作面的接替緊張，往往工作面太大也導致采煤機工作面布置上的困難，這樣一來，在采煤過程中所投入的成本就大大提高。所以為了降低煤炭開采的成本，提高煤炭開采量，加大開采效率，就不僅應該將采煤方式機械化，還要不斷地向國外學習先進的綜合機械化采煤技術，將產(chǎn)量和效益最大化。目前我國一直在不斷地研究國內(nèi)的地質構造，對于復雜的地勢和深埋的煤層，都在不斷地采取多樣的合理的機械化采煤方式。高產(chǎn)高效的薄煤層采煤方式，力爭滿足國內(nèi)市場的前提下，走向國際市場。

2 薄煤層采煤機的工作原理及特點

2.1 薄煤層采煤機的工作原理

薄煤層采煤機有別于中厚煤層的采煤設備，薄煤層采煤機的構造是很講究的，它并不是簡單的一體機，而是配套使用的，薄煤層采煤機一般都需要采煤機和刮板運輸機、液壓支柱或支架一起配套使用，缺少三樣中的任意一樣，薄煤層開采工作就無法正常進行。一般在采煤過程中運走那些已開采到的煤就必須要用到刮板運輸機，一般薄煤層所處的地理位置都復雜多變，液壓支柱或支架也是必不可少的，它主要是為了保證在煤炭開采中的安全，堅實的支撐著頂部巖石的作用。薄煤層采煤機的傳動分為兩個區(qū)域，一個是行走，另一個是截割。其中行走又有兩種牽引方式：電牽引和液壓牽引。現(xiàn)在采煤過程中用的最多的都是電牽引，也就是使用防爆的電動機帶動減速箱，再通過減速箱帶動鏈輪在刮板運輸機的齒輪上傳動。截割同樣是采煤機工作中最重要的一個部分，這個部分不協(xié)調(diào)，其他工作都是白做，截割是采煤機的主導工作部分，相當于一個獨立的減速器，通過搖臂自帶的電動機產(chǎn)生動力，再帶動采煤的刀具進行切割煤，裝煤，最后把煤準確的落到刮板運輸機上，完成整個采煤過程。

2.2 薄煤層采煤機的特點

在薄煤層開采過程中，煤層厚度小，采高低，所以薄煤層采煤機普遍機身矮小，而且它的功率不能受機身矮小的影響，要始終保持在100～200 kW之間，采煤機設計的盡可能短，這種短小的采煤機才更加容易適應煤層分布的復雜的地勢。在工作過程中可以留出足夠的空間給刮板運輸機過煤的空間高度，薄煤層采煤機往往都是不需要人工的切口進刀，結構設計的都十分的簡易，可以沖破各種巖石障礙，具有很強的牢固性，不易損壞，而且方便維修。根據(jù)薄煤層采煤機的這些特點，目前市場上常用的有兩種采煤機，一種是騎溜子式采煤機，這種采煤機適合用在0.8 m左右厚度的煤層開采中，當它的電動機功率增大時，電動機的高度也會隨之加大，所取的最小采高也要隨之變化。另一種則是爬底板式采煤機，這種采煤機適合用在極薄的煤層開采中，它的機身是位于機道內(nèi)，采煤機工作面的高度減小，刮板運輸機過煤的空間高度大大增加，而且它短小的機身滿足了工作面的通風需求，安全系數(shù)也相對大幅上升，它具備薄煤層采煤機的大部分特點及優(yōu)點，這種高性能高效率的采煤機將被廣泛的運用在薄煤層開采中。薄煤層采煤機離不開短小機身、工作面通風性能好、刮板運輸機的可彎曲性以及邊雙鏈幾個特點，在工作過程中要始終保持刮板運輸機通道、工作人員通道以及截割煤通道的暢通。

3 煤炭開采中薄煤層采煤機的運用

3.1 刨煤機配液壓支架綜合機械化開采方法

刨煤機配液壓支架綜合機械化采煤方法最早是由20世紀40年代的德國人發(fā)明的，后來在烏克蘭、美國、法國等西方發(fā)達國家得到了普及，我國直到改革開放之后才慢慢的使用這種方法，現(xiàn)在這種采煤方式已經(jīng)成為國家煤炭能源供給的有力支柱，目前在我國也已經(jīng)得到了廣泛的使用。刨煤機配液壓支架綜合機械化開采中，其本質核心便是刨煤機，這種開采方法往往用于煤層傾角極小的工作面，這種工作面的地質條件比較穩(wěn)定，可以使開采工作有效地進行。如果工作坡度高過了一定的范圍，煤的硬度也高過了25 MPa，那么便可以采用動力刨煤機。刨煤機在對煤體進行切割時，其速度和功率都是可觀的，平均每次切割煤體的深度都可以達到0.25 m左右，現(xiàn)在市場上所用的刨煤機和工作面輸送機都可以做到自動化，再加上液壓支架便更大范圍的實現(xiàn)了智能驅動，減少了大量的人工成本。薄煤層采煤機的優(yōu)點有以下幾點：

①智能驅動裝置較好，刨煤機使用的刨頭結構簡易，尺寸小，可以開采極薄的煤層。

②利用刨煤機開采出的煤塊狀較大，煤質高，從而煤炭的價格也隨之上升，在開采過程中所產(chǎn)生的粉塵極少，可以使粉塵治理環(huán)節(jié)輕易的進行。

③采煤的過程可以連續(xù)不斷的進行，煤體切割后頂板暴露的面積較小，所用的時間也比較短，采用的液壓支架梁距也不用太大，從縫隙進來的巖石也控制在很少，在大大提高時間利用率的同時，也提高了煤質。

當然，匯聚了眾多優(yōu)點的刨煤機配液壓支架綜合機械化開采法也有自己的缺點，刨煤機雖然結構比較單一，但是形狀復雜，對其操作員的要求極高。同時這種采煤機對地勢的要求也很高，對于起伏不平的地勢，便很難控制好刨煤機的刨刀，而且也會影響自動化的程度。

3.2 滾筒采煤機配液壓支架綜合機械化開采方法

滾筒采煤機配液壓支架綜合機械化開采方法顧名思義，它的核心部件不外乎是滾筒采煤機。它適用于煤層厚度不斷發(fā)生比較大的變化的工作面，對于煤層的厚度變化適應能力極強，然而這種采煤機對工作面長度的要求更加苛刻更加短。滾筒式采煤機是我們國家使用的最早的采煤設備，直到現(xiàn)在也一直都在廣泛使用中。以前滾筒式采煤機大部分都用在傾斜度較低的中厚煤層的開采中，隨著現(xiàn)在社會煤層開采中成套成套技術越來越先進，將液壓支架、自動化管理技術等技術運用到滾筒式采煤機上以后，傳統(tǒng)的滾筒式采煤機得到了大膽的創(chuàng)新，這種滾筒采煤機配液壓支架綜合機械化開采方法開始普遍的用在了薄煤層的開采中，經(jīng)過多年的實踐經(jīng)驗，可以明顯看到它帶來的效益。這個在中厚煤層滾筒采煤機的基礎上研發(fā)出的采煤機具有以下優(yōu)點：

①滾筒采煤機配液壓支架綜合機械化是積木制作的托架，許多臺截割電動機橫向擺放，許多部件都是以抽屜式的形式安裝上去，螺母的安裝是用液壓的方法來加固的，這樣的滾筒采煤機拆裝十分方便，結構簡單易懂，操作起來也比較簡單，對操作人員的知識水平要求沒有刨煤機要求的高。

②新型的薄煤層滾筒采煤機在結構上和傳動形式上都進行了相應的改善，采煤機的機身變得更短、更矮。

③采煤機的智能驅動裝置逐漸人性化，操作人員可以通過無線操作，使采煤機能夠適應各種復雜的采煤地質環(huán)境。

3.3 螺旋鉆采煤法

螺旋鉆采煤法是20世紀80年代在前蘇聯(lián)一家研究院研究出的一種薄煤層開采方法，當在前蘇聯(lián)試驗成功后便迅速推廣。這種采煤法和刨煤機有些類似也適合于傾斜度很小的地勢，可以對極薄的甚至0.4 m的煤層進行開采，而且對于一些不很緊固堅硬的煤層來說，有著相當大的價值，這種采煤法的主要優(yōu)點如下：

①這是一種工作面無人的采煤方法，只需要螺旋鉆自行對煤體進行切割，操作人員只需要在外部寬闊的通風良好地工作巷道里便可以開采到煤，不存在太大的安全隱患。

②這種采煤方法操作簡單，設備簡易，投資相對較低。

③煤炭開采的范圍很廣，幾乎占去了總面積的100%，開采中出的煤量很多，由于良好的通風狀況，可以排放出危險性極大的瓦斯。

這種螺旋鉆式采煤法也存在一些難以避免的問題，比如在采煤過程中，要不斷的調(diào)整鉆桿的長度會占去比較多的一部分時間，降低了開采過程中的時間利用率。近些年，我國從西方國家也引進和試用了一些螺旋鉆采煤機，給我國的煤炭事業(yè)帶來了不小的經(jīng)濟效益。在剛引進產(chǎn)生巨大效益不久，我國發(fā)改委調(diào)研組曾在先行試用螺旋鉆采煤機的礦區(qū)調(diào)研后做出了如下結論：“螺旋鉆采煤工藝的應用，效率高、安全系數(shù)高、資源開采率高，適應于目前我國傳統(tǒng)的開采方法無法開采的薄煤層，該技術值得在全國推廣應用”。

總而言之，我國是產(chǎn)煤大國，擁有雄厚的煤炭資源。我國薄煤層的開采技術在隨著國外采煤設備技術的提高，采用大功率、高可靠性的工作設備基礎上，根據(jù)地理環(huán)因素配置相適應的薄煤層采煤設備，以達到安全高效高產(chǎn)的薄煤層開采。薄煤層高產(chǎn)高效離不開先進的設備和現(xiàn)代化的技術作為技術支持。薄煤層開發(fā)具備高度小、頂板壓力小的特點，同時在自動化發(fā)展的推動下，可嘗試在長壁工作面上采用自動化技術，從而推動薄煤層開采的效率，減低危險系數(shù)。在薄煤層開采過程中運用上述現(xiàn)代化理論并結合實際的采煤情況即可實現(xiàn)高效率高產(chǎn)量的的薄煤層開采，合理利用薄煤層采煤機，實現(xiàn)我國能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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