陽煤集團五礦應用刨煤機開采工藝的可行性分析

摘要：論文根據陽煤集團五礦資源賦存條件，結合刨煤機工藝開采薄煤層的優勢，分析了陽煤集團五礦應用刨煤機開采工藝的前景。

關鍵詞：陽煤集團五礦 薄煤層 刨煤機 回采率

1 五礦簡介

陽泉煤業（集團）有限責任公司五礦位于山西省平定縣城西南，隸屬平定縣管轄。井田呈北西南東向延伸，北部南北長近9km，東西寬近8km，南部南北長6km，東西寬5km，總面積約82.53km2。地理坐標位于東經113°28′31″～113°35′29″，北緯37°41′15″～37°48′17″。五礦現有兩個生產礦井。

2 可采煤層

本井田含煤地層為二疊系下統山西組及石炭系上統太原組，含煤15層，煤層總厚度15m左右。含煤系數為8.4%。主要可采煤層有8號、15號二層，局部可采煤層有3上號、8號、9上號、9下號、12號五層。這兩組含煤地層中，以太原組含煤性最好，其次為山西組。太原組可采和局部可采煤層平均總厚為9.96m，含煤系數9.4%。山西組含煤系數5%。太原組以15號煤層為主，全區穩定可采；8號煤層次之，全區大部穩定可采。山西組以6號煤層為主，全區可采范圍較大。3號煤層分上下兩層，3上號煤僅北部可采，3下號煤僅零星可采。本區主要可采煤層情況見表1。

由表1可知，五礦井田內索然可采煤層多達8層，但只有15號煤層的平均厚度達1.3m以上，其余煤層均為薄煤層。各煤層資源量情況見表2。

由表2可知，五礦井田內總資源量為78140.70萬t，其中厚度較大的15號煤層資源量為54815.50萬t，占總儲量的70.15%；其余薄煤層資源量23325.20萬t，占總儲量的約30%。由此可見，開采薄煤層而言可以提高陽煤集團五礦的資源利用率，延長其服務年限，因此研究薄煤層開采對于五礦而言具有積極的意義。

3 薄煤層開采特點

3.1 采高和工作面空間小

工作面空間狹小，致使在工作面內作業的人員與機械設備移動十分困難，事故的處理效率很低[1]。并且煤層硬度普遍大于3~4，導致煤層對機組的要求條件高，不但機組的外型尺寸要小，而且要求機組的功率大、性能可靠、結構簡單、對頂底板的適應性要強、并且機械故障率要低。同時由于我國薄煤層機械化設備尚不完善，導致工作面的機械化程度低，工人勞動強度大，危險系數高，單產噸煤消耗量大，且回采成本較高。

3.2 采掘接替緊張

由于工作面回采巷道為半煤巖巷，綜掘設備難以投入使用；爆破掘進又不可能進行全斷面爆破（煤與矸石分裝），掘進速度很慢，造成采掘接替緊張；同時由于薄煤層工作面長度較短，回采巷道較多，導致了煤炭回收的巷道消耗率高，不利于礦井的安全管理，也增加了煤炭的產出成本。

3.3 受地質構造影響大

薄煤層地質條件及賦存狀況較復雜，工作面常出現斷層、褶曲、煤層變薄與尖滅的現象。在斷層落差大于煤層厚度的情況下，工作面難以正常推過，運輸機的正常運行將會受到影響；斷層與褶曲對巷道布置的影響也很大，會導致煤層回采率降低，工作面掘進巷道長度加大生產成本增加。

4 刨煤機工藝發展

德國和美國是世界上薄煤層開采的先進國家，大多應用刨煤機開采，并發展了薄煤層自動化工作面成套設備技術，部分已經實現了無人工作面。德國的刨煤機1984年平均功率為314kW，而2007年最大刨煤機功率已達到2×400kW；隨著裝機功率提高，刨煤機生產能力有很大提高，最大刨速已達到2.4m/s。資料顯示歐洲主要產煤國家使用的刨煤機開采的煤炭已占總產量的30%以上。我國自20世紀60年代開始試驗刨煤機開采工藝，近年來經多方共同努力取得了很大的進步。我國開發的主要刨煤機類型及技術參數見表3。

5 刨煤機工藝優勢

應用刨煤機工藝開采薄煤層的優勢可以概括為“兩高兩低”。

5.1 安全系數明顯提高

首先，刨煤機開采的循環進刀量小，落煤均勻，瓦斯釋放均勻，解決了瓦斯積聚和濃度超限；其次，杜絕了炮采過程中由于工人“三違”造成的事故，也避免了放炮沖擊波對煤層頂底板造成的影響；最后，刨煤機自行裝煤，避免了工人出貨過程中被砸傷的現象。

5.2 工作效率明顯提高

刨煤機開采為連續作業，可明顯提高工作效率。黑龍江省七臺河煤業新強煤礦應用刨煤機工藝前后工作面生產情況對比見圖1[2]。

5.3 勞動強度降低

在薄煤層工作面，工作面高度原小于人的身高，生產人員在工作面只能躬行或跪行，甚至爬行；使用刨煤機開采工藝后，工人只需要開動刨煤機即可完成刨煤和出貨工序，勞動強度大幅降低，也間接避免了工人勞動強度大而忽視的安全情況。

5.4 噸煤成本大幅降低

與炮采相比，使用刨煤機開采工藝雖然增加了電費支出，但由于取消了炮采的多項工序，節約了大量的材料、工資等費用，可降低生產成本約20-30元/t。

6 五礦應用前景

由以上分析表明，應用刨煤機工藝開采薄煤層具有明顯的優勢；而陽煤集團五礦擁有豐富的薄煤層資源可供開采，資源量達2億t以上。假設應用刨煤機工藝可增加薄煤層回采率10%，則陽煤集團五礦可多采出煤炭約23Mt，按生產能力3.0Mt/a估算，可延長礦井服務年限約8a；按噸煤效益100元計算，五礦可多獲效益約23億元。由此可見，陽煤集團五礦應用刨煤機開采工藝的前景廣闊，效益明顯。

參考文獻：

[1]陳引亮.中國刨煤機采煤工藝[M].北京：煤炭工業出版社，2000.

[2]戴有強.自制薄煤層刨煤機的應用實踐[J].煤，2010，19（4）:39-40.