薄煤層開采技術(shù)分析

摘要：薄煤層的開采對(duì)于有效利用煤炭資源、延長(zhǎng)礦井開采年限、推進(jìn)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。我國薄煤層的開采技術(shù)雖然取得了顯著成績(jī)，相關(guān)設(shè)備有了很大程度改進(jìn)，可是在實(shí)際的煤炭開采作業(yè)中，薄煤層的開采仍然存在著一定的問題。文章分析了薄煤層在開采過程中通常會(huì)遇到的問題，提出通用的薄煤層開采方法，對(duì)薄煤層的開采實(shí)踐具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：薄煤層；煤炭資源；開采技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）21-0144-03

薄煤層的開采具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如其開采不會(huì)導(dǎo)致大面積地面塌陷；工作面頂板的位移比較小，而且容易控制；薄煤層鄰近煤層受薄煤層的開采活動(dòng)影響較小。然而，在實(shí)際的煤礦開采作業(yè)中，薄煤層的開采也有很多限制性因素，使薄煤層的開采遇到很多困難。

1 薄煤層開采過程中存在的問題

根據(jù)煤層厚度測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，厚度在1.3m以下的煤層為可開采薄煤層。在薄煤層的開采實(shí)踐中，主要面臨以下問題：

（1）薄煤層所處地理環(huán)境多變、復(fù)雜，對(duì)于煤層產(chǎn)量也產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。薄煤層的長(zhǎng)壁工作面受到煤層的厚度變化以及地質(zhì)構(gòu)造的影響較中、厚煤層要大，薄煤層的長(zhǎng)壁綜采或者機(jī)采工作面的布置非常困難。

（2）因?yàn)楸∶簩淤x存煤礦的厚度較低，所以薄煤層開采進(jìn)度非常快。這樣，相關(guān)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)周期變短，薄煤層的開采工作非常緊張。隨著長(zhǎng)壁機(jī)械采煤技術(shù)日益成熟，大大加快了薄煤層工作面的推進(jìn)速度。但是薄煤層的工作面半煤巖的回采巷道使得巷道的掘進(jìn)手段并沒有很大的改觀，薄煤層掘進(jìn)率高，采掘比大，薄煤層的綜采工作面緊張接替，掘進(jìn)速度也很慢。

（3）煤層的開采實(shí)踐往往受煤層所處的空間制約，使得安裝和操作維護(hù)開采設(shè)備的難度增大。另外，受煤層的開采空間所限，煤礦工人工作范圍受到很大束縛。由于采高低，工作人員的工作條件差，在工作面需要爬行，而且移動(dòng)設(shè)備非常困難。尤其在薄煤層的綜采工作面，最小采高低于1m時(shí)，工作面內(nèi)的作業(yè)甚至人員進(jìn)入工作面都很困難。采煤機(jī)械與液壓支架受到薄煤層空間尺寸的限制，設(shè)計(jì)的難度增大，液壓支架的立柱往往需要雙伸縮，必要的時(shí)候甚至要三伸縮，大大增加了制造成本，瓦斯排放工作難以進(jìn)行，安全隱患增多，非常容易發(fā)生安全事故。

（4）薄煤層的長(zhǎng)壁機(jī)械化采煤的工作面投入多、產(chǎn)出少。同中、厚煤層對(duì)比，薄煤層產(chǎn)量投資相對(duì)較大，可是經(jīng)濟(jì)效益較中、厚煤層的工作面開采低很多。薄煤層的綜采工作面設(shè)備投資同中、厚煤層相當(dāng)，可是其產(chǎn)出效率卻不及中、厚煤層綜采工作面的一半。薄煤層煤礦的產(chǎn)量與中、厚煤層產(chǎn)量比例大約為1∶3，薄煤層煤礦生產(chǎn)量相對(duì)較低，而且煤炭資源的拋灑浪費(fèi)比較嚴(yán)重。

2 薄煤層開采的主要方法

因?yàn)楸∶簩拥拈L(zhǎng)壁開采特殊性，薄煤層長(zhǎng)壁綜采的發(fā)展十分緩慢。目前，薄煤層工作面的效益大多不很理想，而且其開采仍以炮采與機(jī)采為主。在薄煤層的開采實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)薄煤層所表現(xiàn)出來的特點(diǎn)，發(fā)展有針對(duì)性的長(zhǎng)壁采煤裝備和工藝。目前薄煤層機(jī)械化的開采工藝主要包括以下

幾種：

2.1 螺旋鉆采煤方法

螺旋鉆采煤法最大的特點(diǎn)就是人員在巷道中使用螺旋鉆采煤機(jī)將煤直接采出，不需要回采工作面，是用于開采薄煤層的一種新型采煤法。

2.2 螺旋鉆采煤機(jī)采煤法

螺旋鉆采煤機(jī)由主機(jī)、泵站、鉆具和多功能的控制裝置、安全閉鎖保護(hù)裝置為主要構(gòu)成，采用液壓推進(jìn)、電機(jī)傳動(dòng)的工作方法。鉆具可以安裝2～4個(gè)鉆頭，鉆孔寬度在1.41～2.77m范圍內(nèi)自由調(diào)整，提高其效率，提升煤炭資源的回收率。鉆具的后邊使用雙螺旋桿進(jìn)行推進(jìn)，能夠較好地解決水平控制的問題。鉆機(jī)推進(jìn)的過程中，采煤機(jī)的螺旋葉片使鉆孔內(nèi)的粉塵量和瓦斯?jié)舛仍谕L(fēng)噴水系統(tǒng)的作用下達(dá)到安全的標(biāo)準(zhǔn)。它還附帶有起重運(yùn)輸?shù)难b置，杠桿的拆卸、安裝工作都實(shí)現(xiàn)了高度的機(jī)械化，使設(shè)備的利用率得到有效提高。

2.3 薄煤層長(zhǎng)壁式采煤方法

不論采用機(jī)采工藝還是綜采工藝，同中、厚煤層的主要特點(diǎn)沒有很大差別。不同的是，落煤機(jī)械除了通常的滾筒式采煤機(jī)以外，還有刨運(yùn)機(jī)、刨煤機(jī)等。因?yàn)楸∶簩拥牟筛弑容^小，頂板的壓力也較小，圍巖的變形破壞程度不高，所以在工作面的支護(hù)強(qiáng)度方面較中、厚煤層的工作面要小。頂板的管理可以采用局部填充法、緩慢下沉法和冒落法。若回采工作面直接底、直接頂或者偽頂是碳質(zhì)的頁巖或泥巖，可以人為加大采高，以方便開采作業(yè)，提高效率。對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單、賦存穩(wěn)定的薄煤層可以使用機(jī)械化長(zhǎng)壁開采方法。

加大工作面的長(zhǎng)度，進(jìn)行對(duì)拉工作面的布置。刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度與所開采煤層賦存條件是對(duì)工作面的長(zhǎng)度增加產(chǎn)生影響的主要因素，布置對(duì)拉工作面，兩個(gè)對(duì)拉共用運(yùn)輸順槽，可同步推進(jìn)或者相錯(cuò)1～3個(gè)循環(huán)。薄煤層的炮采和機(jī)采工作面中對(duì)于對(duì)拉工作面的布置方式有著頗為廣泛的應(yīng)用，它能夠降低巷道掘進(jìn)的工作量，減少巷道掘進(jìn)，使薄煤層的開采工作面接替上的問題得到有效

緩解。

2.4 回采工藝

薄煤層回采最簡(jiǎn)單的方法是螺旋鉆采煤法。螺旋鉆采煤法不用回采工作面，在已經(jīng)開掘的平巷當(dāng)中，使用螺旋鉆機(jī)鉆進(jìn)巷道兩側(cè)的煤層中，鉆進(jìn)過程中其螺旋葉片會(huì)將煤從鉆孔帶出，并裝入順槽運(yùn)輸機(jī)，向外運(yùn)出。煤層頂板的開采可以依靠鉆孔之間保留的小煤柱或反轉(zhuǎn)螺旋鉆機(jī)，利用螺旋葉片在鉆孔內(nèi)帶入矸石，充填鉆孔以支撐頂板。

3 薄煤層開采技術(shù)發(fā)展措施

3.1 提高機(jī)械設(shè)備的性能

提高機(jī)械設(shè)備的性能是薄煤層開采效率提高的主要途徑。充分利用現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，增加刨煤機(jī)刨頭運(yùn)轉(zhuǎn)方向的控制裝置靈活度，確保刨煤機(jī)的刨頭能夠沿著預(yù)定方向前進(jìn)；在保證運(yùn)行安全的前提下，增大刨煤機(jī)裝機(jī)功率，進(jìn)而提高刨煤機(jī)對(duì)硬煤刨掘的能力；要增強(qiáng)刨煤機(jī)的自身零部件，特別是零件的結(jié)合部位的可靠性，提高薄煤層的開采進(jìn)程。

3.2 加強(qiáng)資金的投入力度，探索新技術(shù)

資金投入對(duì)于企業(yè)或者某個(gè)具體的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成敗有著深刻的影響。如果在薄煤層的開采中，能夠增加資金投入力度，及時(shí)更新?lián)Q代老化的機(jī)械設(shè)備，一定能夠促進(jìn)煤礦工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，提高生產(chǎn)效率，降低事故概率。與此同時(shí)，應(yīng)該努力進(jìn)行薄煤層開采新技術(shù)的探索，在新時(shí)期，充分利用科技創(chuàng)新，依靠科技的進(jìn)步與先進(jìn)技術(shù)的普及，整合資源，對(duì)現(xiàn)代化的高新技術(shù)進(jìn)行積極的探索。比如，充分發(fā)展煤炭的地下氣化開采技術(shù)。煤炭地下氣化開采技術(shù)是集合了建井作業(yè)、采煤作業(yè)和地面的氣化作業(yè)技術(shù)的先進(jìn)采煤技術(shù)，它是通過煤炭熱化作用來產(chǎn)生可燃?xì)怏w的技術(shù)，具有低投資、高效益、低污染、高安全性等特點(diǎn)，是在創(chuàng)新思維的指引下非常難得的先進(jìn)技術(shù)。

4 結(jié)語

總之，我國的薄煤層具體條件千差萬別，雖然具有共性的特點(diǎn)，但是在具體的實(shí)踐中必須要對(duì)其個(gè)性條件予以充分考慮，以滿足薄煤層的開采需要。隨著我國對(duì)煤礦產(chǎn)業(yè)的重視程度加大，我國薄煤層煤礦的開采正逐步走向規(guī)范化、規(guī)模化。我們要在實(shí)踐的基礎(chǔ)上積極探索薄煤層的開采新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)我國的煤炭工業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：王燕偉（1980-），男，山西高平人，山西高平科興平泉煤業(yè)有限公司助理工程師，研究方向：采礦工程、經(jīng)營管理。

（責(zé)任編輯：周 瓊）