新環(huán)境下極薄煤層和薄煤層的采煤工藝研究

陳文偉

摘 ?要：煤炭資源是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源之一，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展有十分重要的作用，長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)煤礦資源的開(kāi)展主要集中在中厚煤層，還沒(méi)有有效地開(kāi)發(fā)和利用極薄煤層和薄煤層的煤礦資源，為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，必須加大對(duì)極薄煤層和薄煤層的開(kāi)發(fā)，文章從極薄煤層和薄煤層資源的概況及特點(diǎn)出發(fā)，分析了幾種常見(jiàn)的極薄煤層和薄煤層的采煤工藝，從而為同類研究提供參考。

關(guān)鍵詞：極薄煤層;薄煤層;采煤工藝

中圖分類號(hào)：TD823.25 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）06-0175-01

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)煤炭資源的需求量越來(lái)越大，這就極大的增加了煤礦資源的開(kāi)采力度，在開(kāi)采煤礦資源時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到難采煤層，也就是指那些具有特殊賦存條件、難以開(kāi)采的煤層，例如極薄煤層和薄煤層。為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，必須根據(jù)實(shí)際情況，選用合理的開(kāi)采技術(shù)、開(kāi)采設(shè)備，從而有效地解決煤礦開(kāi)采難的問(wèn)題，下文就極薄煤層和薄煤層的采煤工藝進(jìn)行分析。

1 ?極薄煤層和薄煤層概況及開(kāi)采特點(diǎn)

1.1 ?極薄煤層和薄煤層概況

一般情況下，薄煤層是指煤層厚度在1.3 m以下的煤層，而極薄煤層是指厚度在0.8 m以下的煤層，在我國(guó)的眾多煤礦中，極薄煤層和薄煤層占有很高的比例，并且這些極薄煤層和薄煤層中含有豐富的煤炭資源，但就目前的開(kāi)采工藝而言，還沒(méi)有將這些煤炭資源充分開(kāi)發(fā)出來(lái)。和厚煤層和中厚煤層相比較，極薄煤層和薄煤層對(duì)采煤工藝的可行性、可靠性、安全性要求更高，這也是我國(guó)極薄煤層和薄煤層沒(méi)有得到充分開(kāi)采的主要原因。一般情況下，極薄煤層和薄煤層需要滿足以下條件才能進(jìn)行開(kāi)采：極薄煤層和薄煤層含有 特殊需求的優(yōu)質(zhì)煤炭資源;和極薄煤層或者薄煤層相鄰的主采煤層有沖擊地壓或者瓦斯突出等危險(xiǎn);礦井沒(méi)有報(bào)廢，剩余的煤炭資源都存在與極薄煤層和薄煤層中。

1.2 ?開(kāi)采特點(diǎn)

同厚煤層、中厚煤層相比較，極薄煤層和薄煤層開(kāi)采具有以下特點(diǎn)：

①煤層開(kāi)采高度比較低。極薄煤層和薄煤層的開(kāi)采高度比較低，這就導(dǎo)致煤層開(kāi)采空間比較小，開(kāi)采人員在正常開(kāi)采時(shí)，無(wú)法直立行走，只能傾斜著或者躺著工作，這無(wú)疑增加了開(kāi)采難度，也降低了開(kāi)采人員的工作效率。

②極薄煤層和薄煤層的開(kāi)采條件比較差。在進(jìn)行極薄煤層和薄煤層開(kāi)采時(shí)，由于煤層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，很多機(jī)械設(shè)備在開(kāi)采過(guò)程中無(wú)法移動(dòng)，設(shè)備出現(xiàn)故障后，也無(wú)法快速的維修，極大的增加了極薄煤層和薄煤層的開(kāi)采難度。

③和厚煤層、中厚煤層相比較，極薄煤層和薄煤層的掘進(jìn)率很高，但在工作面交接方面，存在很大的難度，這就導(dǎo)致極薄煤層和薄煤層的開(kāi)采量少，生產(chǎn)效率比較低，難以獲得加大的經(jīng)濟(jì)效益。

④從煤層開(kāi)采的整體情況看，在進(jìn)行極薄煤層和薄煤層開(kāi)采時(shí)，需要投入大量人力、物力、財(cái)力，但從開(kāi)采量看，極薄煤層和薄煤層的開(kāi)采量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于厚煤層和中厚煤層的開(kāi)采量，這也導(dǎo)致極薄煤層和薄煤層具有投入高、產(chǎn)出低的特點(diǎn)。

2 ?極薄煤層和薄煤層的采煤工藝

近年來(lái)，我國(guó)對(duì)極薄煤層和薄煤層的開(kāi)采力度越來(lái)越大，工作人員在開(kāi)采過(guò)程中，常用的開(kāi)采工藝有長(zhǎng)臂式采煤工藝、螺旋鉆機(jī)采煤工藝、連續(xù)采煤機(jī)房柱式采煤、急傾斜煤層鋼絲繩鋸采煤工藝，下面就這幾種工藝進(jìn)行分析。

2.1 ?長(zhǎng)臂式采煤工藝

對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單、賦存比較穩(wěn)定的極薄煤層和薄煤層，可以采用長(zhǎng)臂式采煤工藝進(jìn)行開(kāi)采，和厚煤層、中厚煤層相比較，極薄煤層和薄煤層開(kāi)采所需要的破煤設(shè)備主要有滾筒采煤機(jī)和刨煤機(jī)，其中，滾筒采煤機(jī)具有良好的破煤能力。目前，我國(guó)自主研制的滾筒破煤機(jī)有20多種，這些滾筒破煤機(jī)可以分為爬底式采煤機(jī)和騎溜式采煤機(jī)兩種情況，一般情況下，當(dāng)煤層的采高超過(guò)0.8 m時(shí)，可以采用騎溜式采煤機(jī)，當(dāng)煤層采高小于0.8 m時(shí)，可以采用爬底式采煤機(jī)。刨煤機(jī)是沿著煤層切削的刨刀刨落煤炭，刨落的煤炭靠犁形板裝入刮板輸送，刨煤機(jī)具有能耗低、破煤塊度大、粉塵少、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大等特點(diǎn)，同時(shí)刨煤機(jī)還具有造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障檢修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

在進(jìn)行極薄煤層和薄煤層開(kāi)采時(shí)，由于采高比較小，因此，工作面礦壓比較輕，在進(jìn)行工作面支護(hù)時(shí)，可以采用帶帽點(diǎn)柱或者點(diǎn)柱進(jìn)行支護(hù)，如果工作人員采用液壓支架進(jìn)行支護(hù)，其頂梁要設(shè)置層薄頂梁。在進(jìn)行薄煤層開(kāi)采時(shí)，工作人員還可以采用氣垛支架進(jìn)行工作面支護(hù)，這種支護(hù)方式專門為薄煤層工作面設(shè)計(jì)的支護(hù)方式。由于薄煤層半煤巖回采巷道掘進(jìn)比較困難，因此，工作人員可以采用沿空留巷解決回采巷道掘進(jìn)難的問(wèn)題，為有效地緩解工作面接替緊張，減少回采巷道的掘進(jìn)量，提高工作面的產(chǎn)量，可以在薄煤層中布置對(duì)拉工作面。

2.2 ?螺旋鉆機(jī)采煤工藝

在極薄煤層和薄煤層開(kāi)采中，螺旋鉆機(jī)采煤工藝是最簡(jiǎn)單的一種開(kāi)采方式，在已經(jīng)開(kāi)掘好的平巷中，采用螺旋鉆機(jī)朝著巷道兩側(cè)的煤層鉆進(jìn)，鉆機(jī)的鉆頭處安裝有截齒，利用截齒切割和鉆進(jìn)能力，螺旋鉆桿能輕松的鉆入煤層中。在開(kāi)采過(guò)程中，螺旋鉆頭的直徑可以根據(jù)煤層賦存的穩(wěn)定性以及煤層的厚度確定，采用螺旋鉆機(jī)進(jìn)行采煤時(shí)，工作人員是在平巷中進(jìn)行操作的，極大地改善了工作人員的作業(yè)環(huán)境，提高了極薄煤層和薄煤層開(kāi)采的機(jī)械化程度，因此，在開(kāi)采極薄煤層和薄煤層時(shí)，可以推廣使用螺旋鉆機(jī)采煤工藝。

2.3 ?連續(xù)采煤機(jī)房柱式采煤工藝

采用連續(xù)采煤機(jī)設(shè)備開(kāi)采煤層厚度為0.7～1.3 m的薄煤層具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，連續(xù)采煤機(jī)房柱式采煤工藝的主要特點(diǎn)是開(kāi)采和掘進(jìn)可以同步進(jìn)行，工作人員能邊掘進(jìn)邊開(kāi)采，將煤柱當(dāng)成永久性支護(hù)頂板或者臨時(shí)性支護(hù)頂板，而煤柱在回采過(guò)程中可以全部回收。在極薄煤層和薄煤層采用連續(xù)采煤機(jī)房柱式采煤工藝進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，使用的機(jī)械設(shè)備主要有采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、錨桿機(jī)、輸送機(jī)等，在開(kāi)采過(guò)程中，工作人員可以在煤房外遙控連續(xù)采煤機(jī)，煤柱留在煤房間當(dāng)支撐，當(dāng)煤房間不支護(hù)時(shí)，可以通過(guò)輸送機(jī)將采出的煤運(yùn)出來(lái)。

2.4 ?急傾斜煤層鋼絲繩鋸采煤工藝

采用急傾斜煤層鋼絲繩鋸采煤工藝在極薄煤層和薄煤層進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，工作人員不需要進(jìn)入工作面，只需要在平巷中操控絞車，支移立柱，然后利用手動(dòng)葫蘆移動(dòng)絞車、拉進(jìn)鋸繩，完成煤層開(kāi)采。這種采煤工藝能有效地減輕工作人員的勞動(dòng)量，提高工作效率，但這種采煤工藝不適用于穩(wěn)定性良好、頂?shù)装鍒?jiān)硬、煤質(zhì)松軟的急傾斜煤層。

3 ?結(jié) ?語(yǔ)

同厚煤層、中厚煤層開(kāi)采相比較，極薄煤層和薄煤層的開(kāi)采具有工作面環(huán)境差、采高低、開(kāi)采設(shè)備移動(dòng)困難等特點(diǎn)，因此，在進(jìn)行極薄煤層和薄煤層開(kāi)采時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，選用合理的采煤工藝，從而有效地提高極薄煤層和薄煤層的產(chǎn)量。

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