龍平

摘 要：由于受地質(zhì)條件的影響，我國(guó)很多地區(qū)煤礦的煤層較薄，因此，在開(kāi)采的過(guò)程中需進(jìn)行特殊處理。而在破碎頂板的條件下，薄煤層的開(kāi)采難度進(jìn)一步加大，因此，介紹了一些專門(mén)針對(duì)破碎頂板條件下的薄煤層開(kāi)采技術(shù)，希望對(duì)煤炭的開(kāi)采起到一定的幫助。

關(guān)鍵詞：破碎頂板；薄煤層；螺旋鉆機(jī)；鋼絲繩鋸

中圖分類號(hào)：TD823.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.148

近年來(lái)，隨著煤礦開(kāi)采規(guī)模和范圍的不斷擴(kuò)大，加之各種開(kāi)采技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用，很多厚煤層的儲(chǔ)量急劇降低，部分礦山薄煤層或極薄煤層的開(kāi)采成為主要趨勢(shì)?，F(xiàn)階段，加快研究薄煤層的開(kāi)采技術(shù)已成為煤礦生產(chǎn)企業(yè)的重中之重。只有不斷提高自身的技術(shù)水平，才能真正為新形勢(shì)下薄煤層的開(kāi)采奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 破碎頂板和薄煤層

破碎頂板即巖層節(jié)理裂隙十分發(fā)育、整體強(qiáng)度較差和自穩(wěn)能力低的頂板，它在我國(guó)當(dāng)前的礦山開(kāi)采中十分常見(jiàn)，在一定程度上加大了煤炭開(kāi)采的難度；薄煤層是指地下開(kāi)采厚度較薄的煤層，通常指地下開(kāi)采厚度在1.3 m以下的、露天開(kāi)采厚度在3.5 m以下的煤層。目前，大部分落后貧煤區(qū)為薄煤層，且地質(zhì)條件復(fù)雜。由此可見(jiàn)，破碎頂板條件下的薄煤層開(kāi)采屬于“雪上加霜”，對(duì)于煤礦開(kāi)采而言是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。

2 薄煤層的開(kāi)采特點(diǎn)

與厚煤層或中厚煤層的開(kāi)采相比，薄煤層開(kāi)采的機(jī)械化水平相對(duì)較低，且開(kāi)采人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大，其最特殊的部分在于：賦存十分復(fù)雜，開(kāi)采高度低，作業(yè)難度大；開(kāi)采設(shè)備的安裝、維護(hù)、移動(dòng)和操作難度大，十分方不便；薄煤層工作面推進(jìn)速度快，接替十分緊張；掘進(jìn)率較高，投入與產(chǎn)出的比較低，單產(chǎn)、工效和經(jīng)濟(jì)效益普遍偏低；對(duì)長(zhǎng)壁機(jī)械化工作面設(shè)備的選型和配套要求較高，甚至十分嚴(yán)格；高瓦斯礦井的瓦斯排放問(wèn)題較難解決。這些因素導(dǎo)致薄煤層的開(kāi)采難度比普通煤層更大。

3 開(kāi)采技術(shù)和方法

3.1 長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化開(kāi)采法

事實(shí)上，在破碎頂板條件下的薄煤層開(kāi)采中，對(duì)破碎頂板的管理是薄煤層開(kāi)采的工作重心。通常情況下，會(huì)遇到厚、薄煤層交替的情形。此時(shí)，在厚煤層區(qū)域可采用托煤頂?shù)姆椒刂?；?dāng)轉(zhuǎn)變?yōu)楸∶簩訒r(shí)，可采用追機(jī)移架的方法控制頂板，這就要求機(jī)械操作人員嚴(yán)格控制采高，并全面或局部掛網(wǎng)控制頂板，同時(shí)，采用鄰架操作，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)處理。

在回采工作面，通?？刹捎米匀豢迓浞刂祈敯?，使采煤機(jī)以端部斜切的方式進(jìn)刀，采取雙向割煤的方式，往返一次割兩刀。同時(shí)，要注意工作面輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾的長(zhǎng)度，確保采煤機(jī)的滾筒能完全割透煤壁。在采煤機(jī)完成割煤工作后，應(yīng)先移開(kāi)支架，再移開(kāi)輸送機(jī)。在此過(guò)程中需特別注意，移動(dòng)支架的速度與采煤機(jī)割煤的速度需基本保持一致。

3.2 螺旋鉆機(jī)開(kāi)采法

相比而言，使用螺旋鉆機(jī)開(kāi)采薄煤層較為簡(jiǎn)單，其操作方法為：開(kāi)掘平巷，在開(kāi)掘過(guò)程中，需安裝與煤層厚度相適應(yīng)的鉆頭，并向巷道兩邊的煤層勻速鉆進(jìn)。鉆頭上通常裝有截齒，因此，在鉆進(jìn)時(shí)，截齒截割掉的煤塊會(huì)隨著螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)被帶出鉆孔，落在平巷中的運(yùn)輸設(shè)備上向外運(yùn)出。需要注意的是，鉆孔深度一般保持在30～40 m的范圍內(nèi)即可，且多個(gè)鉆孔中間應(yīng)留設(shè)支撐煤柱支護(hù)頂板；根據(jù)礦井現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)拿褐⒘粲幸欢ǖ木嚯x即可達(dá)到支護(hù)的目的。使用螺旋鉆機(jī)開(kāi)采的優(yōu)勢(shì)在于，開(kāi)采人員不進(jìn)入工作面便可操作，極大地改善了作業(yè)環(huán)境，降低了工作面作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 鋼絲繩鋸開(kāi)采法

鋼絲繩鋸開(kāi)采的方法比較適用于傾角較大的薄煤層。由于很多礦井的工作面都是呈走向布置的，其上、下平巷中通常會(huì)布置絞車等牽引設(shè)備和裝置，絞車上安裝有與煤壁直接接觸的鋸繩。這些鋸繩上面安裝有截齒，截齒會(huì)在鋸繩的牽引下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而在煤壁上形成很多溝槽。一般而言，每次鋸深都在20 cm左右，且隨著溝槽的不斷加深，煤塊在礦山壓力的作用下會(huì)自行破碎、脫落，進(jìn)而有序地沿著工作面下落，經(jīng)溜煤眼滑落至下部平巷的運(yùn)輸裝置上，最終被運(yùn)輸出去。此時(shí)，可根據(jù)煤層的實(shí)際情況留設(shè)一些煤柱，以支撐破碎的頂板，以免因下滑影響煤塊的運(yùn)輸。在該開(kāi)采技術(shù)中，不需要開(kāi)采人員進(jìn)入工作面，只需在上、下平巷中立設(shè)一些支柱、認(rèn)真操作絞車和拉緊鋸繩即可，大大降低了開(kāi)采人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效提高了開(kāi)采效率。

3.4 頂板支護(hù)開(kāi)采法

在破碎頂板條件下的薄煤層開(kāi)采中，頂板支護(hù)技術(shù)的選擇尤為重要，頂板支護(hù)包括帶帽點(diǎn)柱的支護(hù)、棚子的支護(hù)和密集叢柱的支護(hù)、鉸接梁排柱的支護(hù)等方式，應(yīng)根據(jù)頂板的壓力情況選擇恰當(dāng)?shù)膯误w液壓支柱。采取該技術(shù)前需對(duì)具體的頂板條件進(jìn)行分析。只有選擇了恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方式，才能防止各種局部冒頂事故的發(fā)生。需要注意的是，現(xiàn)有一種比較新穎的支護(hù)方式——超前支護(hù)，即在采煤機(jī)未割媒時(shí)，在易冒頂?shù)膮^(qū)域采取超前支護(hù)措施。具體可先在煤層頂板處打500 mm深的煤孔，然后用大錘將圓鋼或廢釬子打入，接著在溜子道一側(cè)用單體液壓支柱支好后保持原支護(hù)不變，背好木板，這樣能有效避免冒頂現(xiàn)象，加快了回采速度。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，破碎頂板條件下薄煤層的開(kāi)采因頂板破碎、操作空間小而不利于操作，因此，其開(kāi)采有別于其他煤層。筆者認(rèn)為，在當(dāng)下嚴(yán)峻的煤礦開(kāi)采形勢(shì)下，有必要大量研究和試用一些新型的開(kāi)采技術(shù)，不斷克服煤炭開(kāi)采難題，探索出一套快速、安全、可靠的開(kāi)采方案，這樣不僅能適應(yīng)現(xiàn)階段我國(guó)煤炭開(kāi)采的客觀需要，還能大大提高綜采工作面的效率，確保礦井的高效和安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]丁國(guó)利.破碎頂板條件下回采巷道圍巖破壞機(jī)理及錨注支護(hù)技術(shù)研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2014.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： Due to the influence of geological conditions， the coal seam is thin in many areas of our country， so special treatment is needed in the process of mining. Under the condition of broken roof， thin seam mining to further increase the difficulty. Therefore， this paper introduces the some special for broken roof condition of thin seam mining technology， in the hope that a certain help to the coal mining.

Key words： broken roof； thin coal seam； screw drill； wire rope saw