蘭攻贏

(七臺河技師學(xué)院，黑龍江 七臺河 154600)

煤炭是不可再生資源，在自然條件下，煤炭形成的周期在20萬年以上。自然界中，煤炭的產(chǎn)出速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于煤炭的開采速度。為了滿足能源的基本需求，煤炭開采由過去的傳統(tǒng)煤層開采轉(zhuǎn)向大傾角煤層開采，然而大傾角煤層的爆破和開采一直是世界范圍內(nèi)煤炭開采的難題。在已探明的所有煤場中，大傾角煤占全國煤總量的15%，而已經(jīng)探明的無傾角煤多數(shù)開采殆盡，只有轉(zhuǎn)型開采大傾角煤才能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的煤炭需求。由于煤層厚度和地質(zhì)構(gòu)造與傳統(tǒng)普通煤層截然不同，很多機(jī)械設(shè)備無法發(fā)揮作用，只能利用人工開采，無法有效提升開采效率，增加了人員工作的風(fēng)險性。大傾角煤煤層與水平面的傾角通常為30°～50°，由于傾角度數(shù)接近45°屬于陡峭型煤炭斷層范圍，不利于開采，故一些大型機(jī)械設(shè)備無法有效發(fā)揮作用。技術(shù)難題可通過技術(shù)攻關(guān)解決，利用機(jī)械化處理大傾角煤層開采過程中存在的問題，可以提升采煤效率，保證施工人員安全。

1 影響大傾角機(jī)械化采煤生產(chǎn)工藝的因素

1.1 煤層厚度

煤層厚度影響大傾角綜合機(jī)械化采煤生產(chǎn)的效率，會給機(jī)構(gòu)設(shè)置帶來技術(shù)性難題。由于采煤的機(jī)械設(shè)備需要有更加堅(jiān)固的支撐地面，這會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備在傾角煤開采過程中所觸及的范圍變小，煤層越厚會導(dǎo)致大型機(jī)械設(shè)備的調(diào)高范圍縮小，支架運(yùn)行角度范圍縮小，這會令大型機(jī)械設(shè)備的操作范圍受限，運(yùn)動不夠靈活。煤層是地殼變遷而形成煤的特殊形態(tài)，很多煤層的薄厚程度不同，影響煤層的定性分析，施工人員不能通過區(qū)域性煤層厚度布置單一的開采設(shè)備，只能在大型機(jī)械周圍實(shí)時檢查工作煤層厚度，適時進(jìn)行支架的裝配和更換，這增加了工作人員的任務(wù)量。

1.2 煤層傾角

煤層傾角會影響大傾角綜合機(jī)械化采煤生產(chǎn)效率，由于煤層表面之間的摩擦力和濕度不同，大型機(jī)械設(shè)備在介入中往往會出現(xiàn)不同的打滑情況。很多大型設(shè)備想要達(dá)到預(yù)期的開采效率就需要增加防滑設(shè)備，由于防滑設(shè)備多數(shù)是化學(xué)合成的聚酯纖維材料，與鋼鐵的配合性良好，但是不能抵抗高溫，大型設(shè)備工作時會融化掉，而防滑設(shè)施脫落之后就會導(dǎo)致大型設(shè)備的工作效率降低。而對煤層傾角的探測主要是通過專用的設(shè)備，很多設(shè)備在測量之后需要進(jìn)行實(shí)時的校準(zhǔn)和角度重新調(diào)零的設(shè)置，增加了測量工作的任務(wù)量，不能有效利用時間。

1.3 頂板底板

大傾角煤層開采過程中，頂板和底板設(shè)施往往是臨時的，穩(wěn)定性和堅(jiān)固性達(dá)不到許用值域，由于頂板的厚度設(shè)施不當(dāng)被大型設(shè)備戳穿，而底板是承載大型設(shè)備移動和原地轉(zhuǎn)動的最重要的支撐構(gòu)件，由于鋪設(shè)緊湊性不達(dá)標(biāo)，大型設(shè)備移動過程中會造成底板之間的相互擠壓和摩擦，導(dǎo)致底板的二次破裂，而二次破裂后的底板已經(jīng)沒有維修的價值，只能在破壞的底板上方布置新一層底板，這將降低大傾角煤層的開采效率，不利于大型機(jī)械開采設(shè)備工作效率的提高。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

由于地質(zhì)形成具有極強(qiáng)的不確定性，地質(zhì)構(gòu)造組成是無法預(yù)測的，只有通過檢測和實(shí)地挖取樣本化驗(yàn)手段才能具體確定地質(zhì)構(gòu)造。以斷層的落差為例，逆斷層要比正斷層對施工機(jī)械造成的影響大，相關(guān)人員往往不重視對地質(zhì)構(gòu)造的勘探，地殼變遷是隨時性的，以過去的經(jīng)驗(yàn)無法判斷現(xiàn)在的地質(zhì)情況，地質(zhì)構(gòu)造的模糊不清也不利于施工機(jī)械發(fā)揮理想的作用。

1.5 煤層破壞

大傾角煤層開采會對煤層造成破壞，由于煤存在的空氣含水量較大，一旦被大型機(jī)械設(shè)備破壞，塊狀的煤直接就會變成粉末狀，粉末會因自身重力的原因下降，部分粉末會黏滯在機(jī)械設(shè)備表面，在進(jìn)行下一次開采時，粉末將會對開采過程造成摩擦，影響新煤層的開采。如果煤層破壞程度嚴(yán)重，會導(dǎo)致煤層斷裂甚至坍塌，帶來更多的粉塵，同時增加生產(chǎn)環(huán)境中瓦斯的含量，帶來更多的操作風(fēng)險。在煤層開采前，應(yīng)進(jìn)行超聲波探測，探明煤層硬度和煤層內(nèi)部的含氧量，只有做到科學(xué)規(guī)劃，才能將煤層破壞帶來的風(fēng)險降到最低。

2 提升大傾角采煤生產(chǎn)工藝的措施

2.1 注重地質(zhì)鉆探和物探工作的進(jìn)行

對地質(zhì)鉆探和物探工作的重視將促進(jìn)大傾角采煤工作的正常運(yùn)行，各方應(yīng)聯(lián)合進(jìn)行地質(zhì)鉆探和物探工作，提升地質(zhì)鉆探和物探的探測技術(shù)水平，力求更加準(zhǔn)確地做好探測工作?？梢詫⑻綔y工作和開采工作同時進(jìn)行，讓大型機(jī)械設(shè)備邊開采邊勘探，減少在勘探過程中花費(fèi)的時間?？梢岳萌S地質(zhì)勘探技術(shù)，對煤層的采空區(qū)和工作面重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理采用科學(xué)的煤炭開采工藝，保證開采過程進(jìn)行更加順利。相關(guān)人員應(yīng)定期學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)先進(jìn)的鉆探技術(shù)和物探手段，合理將技術(shù)引進(jìn)，以技術(shù)驅(qū)動為源動力。

2.2 合理應(yīng)用綜合機(jī)械化開采技術(shù)

我國采煤經(jīng)歷了從爆破開采到人工開采再到機(jī)械開采的三個階段，我國煤炭開采的下一個目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)自動化開采，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，多數(shù)的開采設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作的目標(biāo)。在大傾角煤層開采過程中，應(yīng)合理應(yīng)用綜合機(jī)械化開采技術(shù)，協(xié)同電子信息與機(jī)械部件的配合，在機(jī)械構(gòu)件設(shè)計(jì)之初加入機(jī)械構(gòu)件自我診斷系統(tǒng)，做到機(jī)械構(gòu)件有問題早發(fā)現(xiàn)，有癥狀早維修的目標(biāo)，保證煤層開采機(jī)械的壽命。

2.3 采用長臂綜合機(jī)械化技術(shù)采煤

長臂綜合化機(jī)械主要應(yīng)用在大傾角高度較高的煤層開采工作中，通過增加工作臂的長度可以有效降低端頭對煤炭開采帶來的不良影響，這樣做的好處是可以提升單次煤炭的開采量，長臂綜合性機(jī)械往往需要更多機(jī)械關(guān)節(jié)，同時也需要機(jī)械臂的許用強(qiáng)度更高，在保證耐用性的前提下，合理延長工作臂的長度，以更加靈活的設(shè)計(jì)目標(biāo)對工作臂進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少大型機(jī)構(gòu)主體在地面的移動?？梢杂没霓D(zhuǎn)動和機(jī)械臂之間的相互配合提升煤炭開采效率，利用速度可調(diào)器將相應(yīng)的支護(hù)速度和煤層斷面的切削速度保持一致，提升開采機(jī)械的協(xié)同配合性。

2.4 采用短臂綜合機(jī)械化技術(shù)采煤

短臂綜合機(jī)械化技術(shù)采煤的工作面較小，工作范圍較窄，主要用于塌方情況及前方道路被煤層堵死的情況。與長臂綜合技術(shù)采煤技術(shù)相比，短臂意味著更輕的重量，更少的活動空間，但是短臂由于工作范圍的局限性，只能通過自身移動來彌合工作范圍小的弊端，短臂最大的優(yōu)點(diǎn)是可以將刮板和裝載機(jī)合為一體，提升了不同機(jī)械的配合效率，提升了煤炭開采效率。

3 結(jié)語

介紹了影響大傾角煤層綜合機(jī)械化采煤工藝的原因，提出了促進(jìn)大傾角煤層機(jī)械化采煤工藝提升的措施，為從業(yè)人員提供了一定的思路。應(yīng)加強(qiáng)綜合機(jī)械化采煤生產(chǎn)工藝，注重長臂與短臂綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的配合使用，將大傾角采煤過程中遇到的技術(shù)難題逐一攻克，提升煤炭開采效率。