張明成(將樂縣煤炭行業(yè)管理辦公室)

在采煤工程中薄煤層進(jìn)行采煤技術(shù)分析

張明成
(將樂縣煤炭行業(yè)管理辦公室)

在已探明的煤炭礦區(qū)中，薄及極薄分布非常廣泛。隨著對(duì)厚以及中厚煤層的日益縮減，為保證礦井的生產(chǎn)能力，提高礦井服務(wù)年限，對(duì)薄煤層開采問題亟待解決?；谧髡叩囊痪€工作經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)采煤知識(shí)的學(xué)習(xí)，本文依次分析了薄煤層的炮采、普采以及綜采技術(shù)，最后對(duì)薄煤層開采的發(fā)展趨勢(shì)做出了展望。

薄煤層；炮采；普采；綜采；發(fā)展趨勢(shì)

引言：近些年，隨著綜采、綜放技術(shù)的推廣，厚及中厚煤層的開采效率得以提升，致使其儲(chǔ)備日益下降，部分礦井的薄煤層已經(jīng)成為主采煤層。與厚及中厚煤層相比，薄煤層的賦存條件、水文地質(zhì)條件以及開采條件更為復(fù)雜，致使開采技術(shù)上需要攻破更多難題。雖然普通的采煤技術(shù)也能在薄煤層中得以推廣，但適應(yīng)性差，導(dǎo)致采出率以及推廣效益都較低，當(dāng)務(wù)之急應(yīng)是針對(duì)煤層的實(shí)際賦存條件，采取合理的開采措施，研發(fā)薄煤層的綜采設(shè)備，這對(duì)薄煤層的開采效率具有明顯貢獻(xiàn)性。

1 薄煤層炮采技術(shù)

炮采是的主要工序是爆破落煤、裝煤、運(yùn)煤以及單體液壓支柱支護(hù)，與推廣較快的機(jī)械化采煤工藝相比，炮采具有井下人員勞動(dòng)力投入較多、工人工作條件復(fù)雜、產(chǎn)量低、煤炭采出率較低、安全系數(shù)低以及耗材較高的劣勢(shì)特點(diǎn)，這些劣勢(shì)提高了噸煤成本、容易造成人員傷亡事故。對(duì)于薄煤層而言，炮采的主要優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在其技術(shù)簡(jiǎn)單、成本投入低，對(duì)復(fù)雜的煤炭賦存地質(zhì)條件具有較高的適應(yīng)性，尤其是對(duì)于含有大量堅(jiān)硬夾矸的薄煤層，炮采可以發(fā)揮其獨(dú)有的開采優(yōu)勢(shì)，可以將開采成本降到最低，提升開采進(jìn)度，避免采煤機(jī)械鉆頭損壞。

2 薄煤層普采技術(shù)

普采的采煤工藝首先使用采煤機(jī)采煤、裝煤，然后使用刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，液壓推進(jìn)工作面，采空區(qū)使用金屬支柱支護(hù)。普采是薄及極薄煤層中應(yīng)用較為普遍的采煤工藝，在普采過程中，跟機(jī)掛梁打柱是較為繁瑣的工序，薄煤層給這些工序的施工帶來較大困難，頂梁較為沉重，不利于井下工人的操作。隨著采煤技術(shù)的發(fā)展，普采逐漸出現(xiàn)了高檔普采，與前者相比，其主要特點(diǎn)在于金屬支柱被替換成單體液壓支柱，其初撐力一般達(dá)到4t左右，最高可達(dá)到8t，如果支柱工作阻力小于25t，活柱下縮量等同于零，液壓支柱的良好的支撐性能能夠技術(shù)有效的對(duì)頂板進(jìn)行支撐，安全省力，能夠有效的防止頂板破碎、冒落。采煤機(jī)功率較高，對(duì)堅(jiān)硬頂?shù)装暹m應(yīng)性較高，雙滾筒連續(xù)作業(yè)，省去了爆破打眼的工序，一次性割全高，工人及時(shí)掛梁支護(hù)，對(duì)頂?shù)装迕奥湟约捌瑤蛦栴}都能有效預(yù)防。較為先進(jìn)的采煤機(jī)配置了放頂支架和可彎曲的刮板輸送機(jī)，提升了開采效率，已經(jīng)很接近綜采。

3 薄煤層綜采技術(shù)

3.1 滾筒采煤機(jī)開采方式

滾筒采煤機(jī)開采的工作面設(shè)備包括雙滾筒采煤機(jī)（個(gè)別用單滾筒采煤機(jī)），刮板輸送機(jī)和液壓支架。其生產(chǎn)工藝和一般中厚煤層綜采方式相同，即采煤機(jī)在工作面兩端（進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷）開切口，然后沿工作面全場(chǎng)切割，采煤機(jī)過后拉架推溜，完成一個(gè)循環(huán)[1]。當(dāng)煤硬度大，煤層高度小于 1m，甚至有的地方瓦斯大，需要保障采煤工作面的通風(fēng)斷面時(shí)，滾筒采煤機(jī)開采方式需要解決以下難題：一是保證采煤機(jī)截割及牽引部強(qiáng)度，降低機(jī)面高度，縮短機(jī)身長(zhǎng)度，提高裝煤效率。二是降低工作面刮板輸送機(jī)中部槽高度。三是減小液壓支架頂梁厚度，加大通風(fēng)斷面。

3.2 刨煤機(jī)開采方式

刨煤機(jī)主要有滑行刨和拖鉤刨2種形式。刨煤機(jī)的工作面一般采用中部超前機(jī)頭、機(jī)尾 3～5m（甚至更大）的液壓支架布置方式，沿工作面液壓支架基本呈凸?fàn)罨⌒尾贾?，刨深由工作面輸送機(jī)定量推進(jìn)來確定，刨煤機(jī)綜合機(jī)械化采煤工作面的刨煤工藝一般是: 刨煤機(jī)刨煤→定程推溜→刨煤→定程推溜至600mm→拉架[2]。

3.3 螺旋鉆機(jī)開采方式

螺旋鉆機(jī)開采是由螺旋鉆機(jī)全部完成工作面內(nèi)的破煤、裝煤和運(yùn)煤等各個(gè)工序，工作面的設(shè)備檢修也都在工作面以外的巷道中進(jìn)行。開采厚度為0. 55～0. 85m，螺旋鉆開采方式采用刮板輸送機(jī)從回采地點(diǎn)將煤運(yùn)出，再用單軌吊車做輔助運(yùn)輸。薄煤層螺旋鉆機(jī)開采方式有以下特點(diǎn)：一是巷道支護(hù)條件良好，安全可靠；二是需回撤綜采設(shè)備，采煤工藝簡(jiǎn)單；三是巷道掘進(jìn)率高，采出煤質(zhì)好；四是工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，需用人數(shù)少，效率高[3-4]。

4 對(duì)薄煤層采煤技術(shù)的展望

薄煤層開采條件較差，造成了很大的開采難度，為提升薄煤層的煤炭采出率，降低噸煤成本，研究一套機(jī)械化程度高、安全系數(shù)高、采煤效率高的采煤工藝是薄煤層高效開采中面臨的難題。單純借助炮采一是不能保證煤炭的采出率，二是不能保證井下的良好的作業(yè)環(huán)境，而且刨煤機(jī)的使用范圍較窄，因此發(fā)展薄煤層的綜采技術(shù)是將來薄煤層開采的發(fā)展方向，可以從以下幾個(gè)方面做出努力[5-7]。

一是在保證采煤機(jī)采高下限的同時(shí)，提高采煤機(jī)裝機(jī)功率，研究多電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)技術(shù)，主要解決電機(jī)的空間尺寸問題不能影響薄煤層的側(cè)煤工序，探究電機(jī)橫向布置技術(shù)，同時(shí)，盡量裝大功率采煤機(jī)，提升其通過矸石、堅(jiān)硬煤層的能力，防止遇到堅(jiān)硬巖層而不能推進(jìn)的情況出現(xiàn)。對(duì)于夾矸較為集中的地區(qū)，采用炮采結(jié)合方法，二者聯(lián)合作者提升開采效率。

二是研制無(wú)鏈交流電牽引滾筒采煤機(jī)，增大牽引力，提高輸送機(jī)對(duì)彎曲的適應(yīng)能力，克服液壓牽引系統(tǒng)抗污染性低、工作可靠性差的缺點(diǎn)，使采煤機(jī)的性能更加完善，擴(kuò)大采煤機(jī)在大傾角煤層的適用范圍。

三是研發(fā)以液壓支架電液控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)工作面自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，最大程度上降低人工操作，節(jié)省人力，提示機(jī)械自動(dòng)控制工藝，對(duì)工作面、支架、采空區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化監(jiān)測(cè)與控制。

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張明成，男，將樂縣煤炭行業(yè)管理辦公室，