薄煤層無人工作面機械化開采技術分析與實踐

摘 要：文章主要以機械化開采技術在我國薄煤層開采中的應用現狀為切入點，對現階段薄煤層開采中，所運用到的某些關鍵性技術進行分析，并側重于對國內將綜合機械化開采技術（以下簡稱綜合開采技術），運用于無人工作面中的現狀，以及該技術在我國的實際應用情況進行分析。然后以某煤礦的實際條件為例，逐一介紹了綜合開采技術，以及與之相關的配套設備、頂板管理技術和巷道布置系統等，是如何在薄煤層的開采過程中進行運用的，以便為在各種地質條件下，均能找到與之相適應的開采方法，提供科學合理的理論依據。

關鍵詞：薄煤層；無人工作面；機械化開采

1 薄煤層在我國范圍內來看，它不僅具有資源豐富及分布廣泛的特點，而且它的儲存量也非常高，約占到了全國煤炭總儲存量的五分之一以上。據相關數據顯示，我國已經探明的礦區中，薄煤層的分布占到了礦區的84%左右，但由于我國的薄煤層具有開采難度大、投入資金多及產出率低等特點，使薄煤層與中厚煤層在開采比例上，呈現出了嚴重失衡的狀態。

而機械化的采煤工藝，又將直接對各種地質條件下的薄煤層，在其開采技術水平、采出率、生產效率及產量等方面，造成一定程度的影響。因此，如何合理利用機械化的采煤工藝，使綜合開采技術的水平、采出率、生產效率及產量等，能切實得到一定的提高，將成為相關人士所廣泛關注的焦點問題之一。

2 薄煤層利用機械化進行采煤的方法分類

現階段，我國薄煤層利用機械化進行采煤的方法，大概可以分為以下幾種：（1）在無人工作面中運用綜合機械化進行開采的技術；（2）在無人工作面中運用刨煤機進行開采的技術；3）在無人工作面中運用螺旋鉆機進行開采的技術?，F將以上三種技術的相關內容介紹如下。

2.1 在無人工作面中運用綜合機械化進行開采的技術

從上世紀60年代開始，我國薄層采煤機共經歷了以下幾個系列，它們分別是：60年代時開始使用的MLQ系列；70年代時開始使用的BM系列；80年代時開始使用的MG200/450機型；以及90年代時開始使用的MG200/450-BWD機型，這種經過改良后的采煤機，運用了許多諸如交流變頻調速、無鏈牽引以及多電機驅動等技術。

因為薄層工作面中的采高相對較低，所以在選擇采煤機的時候，首先要求采煤機應具有機身矮、機身短及功率保持在100～200kW以上的特點，這樣才能充分適應由煤層起伏而引發的各種變化；其次，在對過機空間與過煤空間的高度進行預留時，必須保證其預留高度能滿足正常生產的需要。

2.2 在無人工作面中運用刨煤機進行開采的技術

為了有效解決薄煤層開采中存在的諸多問題，我國早在上世紀80～90年代時，就研制出了包括拖鉤刨煤機與滑行刨煤機在內的，型號多樣的刨煤機。雖然這些刨煤機在實際的采煤過程中，也取得了一定的成績，但是由于當時未進行大范圍推廣，再加上用戶對新型的刨煤機，也需要一個從認識到接受的過程，導致刨煤機并未大規模應用于工作面之中。近年來，隨著刨煤機設計技術的不斷改進與快速發展，刨煤機以其結構簡單、裝煤效果好、操作簡單及經濟高效等特點，已經成為了業內公認的有效且經濟的采煤機械。

2.3 在無人工作面中運用螺旋鉆機進行開采的技術

螺旋鉆機采煤法屬于一種新型的采煤方法，它在圍巖相對穩定的薄煤層，以及極薄煤層的開采中，得到了極為廣泛的推廣與應用。使用這種采煤方法，既不受工作面的制約，因為只要工作人員正確操作機電設備，都能輕松完成工作面中的各個工序。同時，它又能在最大程度上提高煤炭資源的利用率，因為這種采煤方法，不但能最大程度上對薄煤層與極薄煤層中的剩余煤量進行回采，還能以鉆采的方式來對各種煤柱進行開采。

螺旋鉆采以其改善了安全環境與作業環境，以及省人力且高效率等特點，被廣泛應用于那些圍巖穩定性較差的薄層與極薄層開采中，且已取得了非常不錯的開采效果。

3 工程實踐

現以某煤礦為例，按照與其工作面相符的分類情況及地質條件，選擇相應的綜合開采技術。

3.1 采煤工藝

綜采工作面中所使用的采煤法是走向單一的長壁后退式，頂板管理則選用的是全部垮落法。而上下平巷則是以矸石帶進行沿空留巷的方法來推進。工作面中的采煤工藝選擇的是綜合機械化的采煤方式，其施工順序為：先割煤，再移架，最后移運輸機。其中割煤方式利用的是MG100/238-WD型雙滾筒機進行雙向割煤，而工作面中的移架方式則使用的是跟機移架，這樣能有效起到對頂板進行及時維護的作用。

3.2 設備選型

在設備選型時應充分考慮以下問題：即工作面的實際條件、礦壓的參數以及支架阻力的確定。采煤機選用功率為2×100KW的MG100/238-WD機型；液壓支架選用力為2000KN的ZY2000/065/13型支架；刮板輸送機選擇功率為2×132KW的SGZ630/264G機型，其運輸能力可達500T/h；可伸縮的帶式輸送機選用功率為2×55KW的SD-80機型，其運輸能力可達400T/h；橋式轉載機選用的是功率為55KW的SZB-630/55機型，其運輸能力可達500T/h；乳化液泵選用的是功率為125KW的BRW200/3115機型，共需要兩臺；輔助運輸的設備主要為礦車及絞車牽引。

3.3 巷道布置

工作面中的回風巷布置：沿著煤層的挑頂與起底來進行布置。通常巷道外段布置成半圓拱形，它的凈寬、凈高與凈斷面積分別為4.4m、3.2m及12m2，支護方式選定為錨噴支護。而巷道里段則為切圓拱形斷面，它的凈寬、凈高與凈斷面積分別為4.2m、3.0m及11.1m2，支護方式選定為錨帶網支護。

工作面中的運輸巷布置：沿著煤層以頂板布置起底掘進的方式進行布置。該巷道是梯形斷面，其凈寬、凈高與凈斷面積分別為4.2m、3.0m及10.5m2，支護方式選定為錨帶網支護。

工作面中的切眼布置：切眼長度應控制在100～130m之間，它的凈寬、凈高與凈斷面積分別為2.4m、1.5m及3.6m2，當開幫之后它的凈寬、凈高與凈斷面積分別為4.6m、1.5m及6.9m2，支護方式選定為以W鋼帶，配合菱形網的強錨桿，對頂板進行支護。

3.4 頂板管理

本次工作面中的液壓支架選用的是力為2000KN的ZY2000/065/13型支架，而頂板管理方法則采用的是全垮落的方法。在其上下端頭的位置，可利用單體的液壓支柱，配合鉸接頂梁來進行支護。并將工作面中的最大控頂距與最小控頂距，分別控制為4.28m與3.68m。

3.5 實踐效益分析

經實踐證實，該無人工作面采用綜合機械化開采之后，日進尺最高可達13.5m，原煤的日產量可達4400t，并且將月進度提高到了358m，使月產量突破了117000t，實踐兩個月時間原煤的生產總量為348700t，按照這樣的生產效率，該工作面完全有能力將年產量增加到140萬噸。

4 結束語

綜上所述，為了讓薄煤層的開采技術能得到更好的推廣及應用，本文主要針對國內的應用情況，把薄煤層這一開采技術的各種適用條件進行了初步的分類，并積極將其應用到實踐之中，經實踐證明確實能取得比較理想的效果。雖然在薄煤層的無人工作面中，其機械化開采技術較過去有了一定改進與完善，但不可否認它仍舊是一大技術難題，需要在今后的研究與發展過程中，對其進行不斷地改良與完善，使之能得到更為廣泛推廣及應用。

參考文獻

[1]李華煒，師皓宇.薄煤層無人工作面機械化開采技術分析與實踐[J].中國安全生產科學技術，2010（12）.

[2]龐瑞禮.薄煤層工作面綜合機械化開采技術與實踐[J].水利采煤與管道運輸，2012（9）.