中厚較薄煤層提質提效配套開采技術研究

常建良

摘 要：我國中厚較薄煤層的開發技術始終落后于厚煤層開發利用技術的研發，中厚較薄煤層的開采受地質構造影響大、矸石混入比例高且開采效率低，這些情況都制約著煤炭資源利用率的提升。范各莊礦作為年產480萬噸的大型礦井，隨著開采時間的增加，煤炭資源的賦存情況愈發復雜，對于中厚較薄煤層的開發成本將關系到企業未來的發展空間，因此該文基于中厚較薄煤層的開發特點，結合范各莊礦實際情況，對中厚較薄煤層提質提效配套開發技術進行了研究，并在2016年煤炭資源開發過程中應用。

關鍵詞：中厚較薄煤層 提質提效 技術研究 應用情況

中圖分類號：TD823.25 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（b）-0160-02

當前煤礦經營形勢不斷惡化，成本控制直接關系到煤炭企業的生死存亡，開灤股份范各莊礦業分公司為了節約煤炭開采、運輸和洗選成本，減少矸石混入和提高薄煤層利用率，2015年范礦以3090-2工作面為試點提升煤質，1～10月份減少原煤中混入的矸石30萬噸，每噸按洗選成本26元計，節省了成本840萬元。在2016年要求把煤質管理措施落到實處，做到人人想煤質、人人管煤質，人人為煤質，從源頭做好煤質管理工作，提高原煤質量，從而減少洗選成本。直接利用目前現有設備進行薄煤層開采，由于沒有相適應的配套設備，采高不能適應煤層變化，開采過程中采煤機割矸量大，造成煤質灰分偏高，薄煤層平均灰分達到50%以上，給整個礦井提升、運輸、洗選造成很大壓力，并且造成公司成本增加。因此有必要探索中厚較薄煤層的配套開采技術優化途徑，以此來降低礦山中厚較薄煤層的開采成本，提高企業的市場競爭力。

1 中厚較薄煤層開采概述

中厚較薄煤層由于其開采厚度較小，與厚煤層相比，開采主要存在以下特點：煤層較薄、采高低、煤質硬、勞動效益低，煤層厚度多在1.3～3.5 m之間甚至1.3 m以下，并且煤層硬度多大于3～4，使得人員進入或在工作面內作業以及設備移動都十分困難。采掘比例大、掘進率高，采掘接替緊張隨著刨煤機、螺旋鉆機等設備的投入，工作面推進加快，而回采巷道多為半煤巖巷，綜掘設備難以投入。煤層的厚度、角度變化，褶曲、斷層等構造對采煤方法影響很大。

目前我國針對中厚較薄煤層開采技術的研究和應用還不是很好。主要存在著以下問題：首先是機械化程度低，由于薄煤層采煤工作面空間非常狹小，工作條件也比較差，這樣就給設備的設計制造和井下移動帶來諸多困難；其次是生產效率低下，薄煤層由于煤層厚度變化、斷層等地質構造，對煤層開采有很大影響，生產能力低，一般中厚較薄煤層單產只為厚煤層的1/3或更少。最后是投入產出比高，由于效率低，掘進率高，其開采成本明顯高于厚煤層，而經濟效益則不如厚煤層。可見，發展機械化、實現綜合機械化采煤，充分挖掘配套的提質提效配套開發技術是實現中厚較薄煤層開采高產高效的唯一出路，我國在這方面一直在不斷努力。

2 國內外發展現狀及趨勢

薄煤層開采綜合機械化技術現狀，目前，我國薄煤層開采綜合機械化大致分為滾筒采煤機、刨煤機、螺旋鉆采煤機三種。現在使用的滾筒式采煤機是傳統的采煤設備，其應用十分廣泛，發展速度也比較快。隨著緩傾斜中厚煤層至厚煤層綜合機械化成套技術的逐漸成熟，“三軟”和大傾角煤層等困難條件下綜采配套技術也得到了應用。以電牽引、故障自動診斷、支架電液控制等為核心的技術也應用到了滾筒式薄煤層綜合機械化設備上，這種采煤技術也正趨于成熟。

薄煤層開采技術難度大，效率低。為了提高薄煤層工作面的煤炭采出率，采用機械化程度高、成本低、耗材少、安全可靠的方法是今后薄煤層開采工作的首要內容。由于炮采的采出率及生產率低，刨煤機開采的適應范圍較窄，我國應大力發展滾筒采煤機綜合機械化開采，未來應在以下幾個方面加大攻關力度。

第一要在不增加采高的前提下提高采煤機的功率，提高其割煤過程中對于堅硬巖層或者是構造破碎帶的通過能力，避免因各類地質構造導致的割煤作業不連續的情況出現；第二是要研制無鏈交流電牽引滾筒采煤機，增大牽引力，提高輸送機對彎曲的適應能力，克服液壓牽引系統抗污染性低、工作可靠性差的缺點，使采煤機的性能更加完善，擴大采煤機在大傾角煤層的適用范圍；第三是研究多電機驅動、電機橫向布置技術，解決功率加大帶來的外形尺寸增加的問題，增強采煤機對煤層起伏的適應性；第四是研發以液壓支架電液控制系統為基礎工作面自動化監測監控系統，實現主要生產環節的自動化監測監控和控制；第五要研發連續采煤機房柱式開采薄煤層技術與裝備，提高薄煤層開采采出率。

3 中厚較薄煤層提質提效配套開采技術研究方法——以范各莊礦為例

3.1 研究方法及思路

對以往薄煤層（平均厚度1.3～1.8 m）工作面開采情況詳細分析，存有煤層賦存不穩定，厚度差異大，回采中割頂破底與丟煤等現象。通過整個井田煤層厚度賦存情況進行統計，結合礦井中長遠規劃銜接，薄煤層比重分析，從設備合理配套、實現自動化、降低采高等因素考慮，選取滿足適應礦井地質條件變化的薄煤層配套設備。

創新點及技術關鍵：電壓控高強度液壓支架，小采高；小采高大功率采煤機和配套騎跨式刮板運輸機。

3.2 研究成果

技術指標：工作面采高嚴格控制在2.1 m以下，減少掃頂產生的矸石量。

經濟指標：以3283S工作面為例，走向長度510 m，傾斜長度150 m，采高由2.4m降至2.1m后，容重按2.4噸計，每噸洗煤成本為26元，則可節省費用143.2萬元（510×150×0.3×2.4×26=143.2萬）。

社會效益：減少了矸石的采出率，有利于礦山環境的建設。

3.3 應用情況

2016年該公司生產工作面有三條線是中厚較薄煤層，尤其3283S、3553、2120-3、2325SX工作面，矸石含量高，嚴重制約著精煤回收率。回采線將嚴格控制中厚較薄煤層工作面采高，對于中厚煤層工作面嚴格控制頂板事故，過斷層等地質構造時，制定專項煤質措施，另外，通過設立矸石窖，利用檢修班把大塊的矸石裝入窖內，減少了原煤的矸石混入，在提升和運輸能力一定的情況下，提高精煤產量。

4 結語

綜上所述，中厚較薄煤層的開發直接關系到企業在資源日益匱乏的情況是否能夠保證低成本、高效率的煤炭資源開發，范各莊礦作為開采時間長達52年的礦井，煤炭資源及地質情況日益復雜，加之煤炭價格不斷下行，企業在經濟壓力和資源壓力的雙重壓迫下，必須高度重視中厚較薄薄煤層提質提效配套開采技術的研究，以此來降低企業運營成本，提高企業的市場競爭力。

參考文獻

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