薄煤層炮采機械半機械化開采技術(shù)及工藝探索

江騰達，何世驥

（江西煤業(yè)集團萍鄉(xiāng)分公司 白源煤礦，江西 萍鄉(xiāng) 337039）

1 我國薄煤層資源狀況

按照規(guī)定煤層厚度在0.8～1.3 m 的煤層稱為薄煤層。我國薄煤層含量豐富，廣泛分布在貴州、黑龍江、山東、四川等地區(qū)，厚度在1.3 m 以下的煤層估算其可采儲量大約為總儲量的20%左右。在一些省、區(qū)，薄煤層的儲量所占比例很大，如貴州省占37%，黑龍江省占51%，山東省54%，四川省占60%，特別是在湖南、江西等南方局部地區(qū)，薄煤層所占比例達到50%以上。薄煤層的煤質(zhì)一般較好，分布廣泛，但由于煤層開采厚度較薄，特別是與中厚煤層及厚煤層相比，薄煤層的機械化開采存在著煤層厚度經(jīng)常變化、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，投入太大與產(chǎn)出很難成比例、設(shè)備配套選型困難等一系列問題，造成薄煤層機械化開采技術(shù)的發(fā)展相對來說比較緩慢。從我國南方大部分煤礦的情況看，1m 左右的薄煤層分布廣，煤質(zhì)好，一直是各礦的主采煤層。長期以來，我國煤炭企業(yè)為提高薄煤層采出率，減少資源浪費，在探索薄煤層機械化開采方面開展了大量研究和實踐，取得了較大突破。特別是近年來，隨著煤機制造技術(shù)快速發(fā)展，煤機設(shè)計理念和關(guān)鍵技術(shù)突破，適應(yīng)薄煤層的機械化裝備其可靠性和安全性大大提高，薄煤層機械化及綜合機械化開采技術(shù)得到迅速發(fā)展，工作面單產(chǎn)和工效有了大幅度提高，安全得到有效保障。

2 我國薄煤層開采方式

我國薄煤層開采一般采用人工炮采或長壁機械采煤兩種方法。由于薄煤層開采煤層厚度較薄，采高較低、工作面條件較差、設(shè)備移動比較困難，與中厚煤層及厚煤層相比，薄煤層難以采用機械化長壁開采。

在薄煤層上采用機械化采煤，尤其是炮采機械半機械化開采，當最小采高需要降低到1.2 m 以下時，工作人員進出工作面和操作都將非常困難。薄煤層炮采機械化和液壓支架都受操作空間的尺寸制約，設(shè)計難度較大。液壓支架立柱常常需要雙伸縮或是三伸縮，這樣無形增加了采煤成本。此外，煤層厚度發(fā)生變化、地質(zhì)構(gòu)造異常都將對薄煤層長壁工作面產(chǎn)生較大影響，這也使得薄煤層長壁機采工作面的布置比較困難。同時，薄煤層開采采掘比較大，采煤工作面接替也比較緊張。雖然長壁機采技術(shù)在不斷發(fā)展，工作面的推進速度也在加快，但由于薄煤層的巷道掘進技術(shù)仍然是采用打眼放炮伴隨人工裝煤，掘進速度慢，這無疑會造成薄煤層工作面接替緊張，導(dǎo)致投入和產(chǎn)出失調(diào)。單純的薄煤層長壁機械化開采設(shè)備投資較大，但受其它因素制約，單產(chǎn)和效率一般，這就需要將長壁機械采煤與炮采技術(shù)結(jié)合起來，進行炮采機械半機械化開采。

3 薄煤層炮采機裝采煤工藝及生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 薄煤層炮采機裝采煤工藝

薄煤層炮采機裝采煤工藝采用放炮落煤、刮板輸送機鏟裝及運輸、懸移式支架或者掩護式液壓支架支護，比以前的炮采工藝減少了攉煤環(huán)節(jié)，支護工藝也有了較大改善，適應(yīng)煤層傾角比較廣泛。放炮落煤、刮板輸送機鏟裝及運輸?shù)榷囗椉夹g(shù)配套，大大減輕了工人的勞動強度，改善了安全生產(chǎn)條件，提高了勞動生產(chǎn)率。這些機械化開采單項技術(shù)較簡單，易學(xué)易用，且投入資金較少，小型煤礦也完全可以承受。

3.2 實現(xiàn)薄煤層炮采機械半機械化開采技術(shù)途徑

（1）螺旋鉆采煤機

螺旋鉆采煤機是在用于露天開采的螺旋鉆機基礎(chǔ)上改造而成的。螺旋鉆采煤機用于工作面開采時單產(chǎn)水平低，不能用于礦井主采工作面，目前主要用于回收邊角煤。

（2）支護設(shè)備

我國目前已有一系列適用于不同地質(zhì)條件、不同配套設(shè)備的薄煤層工作面液壓支架產(chǎn)品。

（3）刮板輸送機

實現(xiàn)了電牽引爬底式采煤機、刮板輸送機和液壓支架的設(shè)備配套與參數(shù)優(yōu)化，有效解決了設(shè)備幾何參數(shù)與設(shè)備能力之間的突出矛盾，減小了設(shè)備外形尺寸，加大了過煤、過機及工作空間。

4 薄煤層炮采機械半機械化開采工藝的優(yōu)點

與傳統(tǒng)采煤技術(shù)相比，薄煤層炮采機械半機械化開采技術(shù)工藝技術(shù)有如下優(yōu)點：

1）提高了安全系數(shù)，改善了工人工作環(huán)境。傳統(tǒng)的炮采工藝每次循環(huán)都需要放炮落煤。一是工作環(huán)境惡劣，爆破破壞了頂板，頂板維護困難，工作面安全系數(shù)較低；二是工作面空氣質(zhì)量差，空氣中除了有煤塵外，還有放炮逸出的CO 等有害氣體，對工人身體損害較大，炮采機械半機械化開采技術(shù)，提高了空氣質(zhì)量，改善了工人工作環(huán)境。同時，對頂板影響較小，維系較好，提高了安全系數(shù)。

2）提高了煤質(zhì)，增加了煤炭的回收率。采用薄煤層炮采，必定會回落一些矸石參雜在原煤中，降低了原煤的質(zhì)量。采用機械化開采方式后，可以只割煤而不割矸，大大減少了矸石的混入，提高采出的原煤質(zhì)量。而采用刮板運輸機，還能夠降低浮煤量，提高煤炭的回收率及開采效益。

3）增加了開采日循環(huán)次數(shù)，提高原煤產(chǎn)量。傳統(tǒng)的炮采工序復(fù)雜，需打眼放炮、移輸送機、移支護，工序復(fù)雜、循環(huán)次數(shù)少，特別是工作面的回采時間較長。炮采機械半機械化開采技術(shù)的作業(yè)相對簡單，只需割煤、移輸送機、移架，每日可以比傳統(tǒng)的炮采多出至少3個循環(huán)。

4）減少了炸藥、電雷管、坑木等材料消耗，降低了材料成本。

5）降低了工人勞動強度，縮短了工作時間，人身安全得到有效保證，提高了工人工作積極性。

5 結(jié)語

薄煤層炮采機械半機械化開采技術(shù)有效提高了薄煤層工作面采煤的效率及機械化、自動化水平。在具體應(yīng)用中還需進一步研究爬底式采煤機滾筒可調(diào)高技術(shù)，以提高采煤機適應(yīng)煤層厚度變化的能力；進一步研究如何減少端頭開缺口的工作量，盡可能實現(xiàn)采煤機全部割透工作面煤壁；進一步研究薄煤層工作面自動化技術(shù)，在保證足夠行人空間的基礎(chǔ)上實現(xiàn)液壓支架的電液控制。

〔1〕侯昌盛.極薄煤層綜采連續(xù)緩沉覆巖運動規(guī)律及設(shè)備配套研究〔D〕.山東科技大學(xué)，2012.

〔2〕我國薄煤層采煤機的發(fā)展與前景〔J〕.中國煤炭，2005.

〔3〕任德玉.薄煤層開采存在的問題與機械化采煤技術(shù)〔J〕.價值工程，2011.

〔4〕陸悌元.基于COSMOS／Works的帶式輸送機脹套聯(lián)接的有限元分析〔J〕.煤礦機械，2010.

〔5〕李懷軍.薄煤層綜合機械化開采實踐〔J〕.中州煤炭，2010.