在采煤工程中薄煤層進行采煤技術分析

張明成(將樂縣煤炭行業管理辦公室)

在采煤工程中薄煤層進行采煤技術分析

張明成
(將樂縣煤炭行業管理辦公室)

在已探明的煤炭礦區中，薄及極薄分布非常廣泛。隨著對厚以及中厚煤層的日益縮減，為保證礦井的生產能力，提高礦井服務年限，對薄煤層開采問題亟待解決。基于作者的一線工作經驗以及對采煤知識的學習，本文依次分析了薄煤層的炮采、普采以及綜采技術，最后對薄煤層開采的發展趨勢做出了展望。

薄煤層；炮采；普采；綜采；發展趨勢

引言：近些年，隨著綜采、綜放技術的推廣，厚及中厚煤層的開采效率得以提升，致使其儲備日益下降，部分礦井的薄煤層已經成為主采煤層。與厚及中厚煤層相比，薄煤層的賦存條件、水文地質條件以及開采條件更為復雜，致使開采技術上需要攻破更多難題。雖然普通的采煤技術也能在薄煤層中得以推廣，但適應性差，導致采出率以及推廣效益都較低，當務之急應是針對煤層的實際賦存條件，采取合理的開采措施，研發薄煤層的綜采設備，這對薄煤層的開采效率具有明顯貢獻性。

1 薄煤層炮采技術

炮采是的主要工序是爆破落煤、裝煤、運煤以及單體液壓支柱支護，與推廣較快的機械化采煤工藝相比，炮采具有井下人員勞動力投入較多、工人工作條件復雜、產量低、煤炭采出率較低、安全系數低以及耗材較高的劣勢特點，這些劣勢提高了噸煤成本、容易造成人員傷亡事故。對于薄煤層而言，炮采的主要優勢主要體現在其技術簡單、成本投入低，對復雜的煤炭賦存地質條件具有較高的適應性，尤其是對于含有大量堅硬夾矸的薄煤層，炮采可以發揮其獨有的開采優勢，可以將開采成本降到最低，提升開采進度，避免采煤機械鉆頭損壞。

2 薄煤層普采技術

普采的采煤工藝首先使用采煤機采煤、裝煤，然后使用刮板輸送機運煤，液壓推進工作面，采空區使用金屬支柱支護。普采是薄及極薄煤層中應用較為普遍的采煤工藝，在普采過程中，跟機掛梁打柱是較為繁瑣的工序，薄煤層給這些工序的施工帶來較大困難，頂梁較為沉重，不利于井下工人的操作。隨著采煤技術的發展，普采逐漸出現了高檔普采，與前者相比，其主要特點在于金屬支柱被替換成單體液壓支柱，其初撐力一般達到4t左右，最高可達到8t，如果支柱工作阻力小于25t，活柱下縮量等同于零，液壓支柱的良好的支撐性能能夠技術有效的對頂板進行支撐，安全省力，能夠有效的防止頂板破碎、冒落。采煤機功率較高，對堅硬頂底板適應性較高，雙滾筒連續作業，省去了爆破打眼的工序，一次性割全高，工人及時掛梁支護，對頂底板冒落以及片幫問題都能有效預防。較為先進的采煤機配置了放頂支架和可彎曲的刮板輸送機，提升了開采效率，已經很接近綜采。

3 薄煤層綜采技術

3.1 滾筒采煤機開采方式

滾筒采煤機開采的工作面設備包括雙滾筒采煤機（個別用單滾筒采煤機），刮板輸送機和液壓支架。其生產工藝和一般中厚煤層綜采方式相同，即采煤機在工作面兩端（進風巷和回風巷）開切口，然后沿工作面全場切割，采煤機過后拉架推溜，完成一個循環[1]。當煤硬度大，煤層高度小于 1m，甚至有的地方瓦斯大，需要保障采煤工作面的通風斷面時，滾筒采煤機開采方式需要解決以下難題：一是保證采煤機截割及牽引部強度，降低機面高度，縮短機身長度，提高裝煤效率。二是降低工作面刮板輸送機中部槽高度。三是減小液壓支架頂梁厚度，加大通風斷面。

3.2 刨煤機開采方式

刨煤機主要有滑行刨和拖鉤刨2種形式。刨煤機的工作面一般采用中部超前機頭、機尾 3～5m（甚至更大）的液壓支架布置方式，沿工作面液壓支架基本呈凸狀弧形布置，刨深由工作面輸送機定量推進來確定，刨煤機綜合機械化采煤工作面的刨煤工藝一般是: 刨煤機刨煤→定程推溜→刨煤→定程推溜至600mm→拉架[2]。

3.3 螺旋鉆機開采方式

螺旋鉆機開采是由螺旋鉆機全部完成工作面內的破煤、裝煤和運煤等各個工序，工作面的設備檢修也都在工作面以外的巷道中進行。開采厚度為0. 55～0. 85m，螺旋鉆開采方式采用刮板輸送機從回采地點將煤運出，再用單軌吊車做輔助運輸。薄煤層螺旋鉆機開采方式有以下特點：一是巷道支護條件良好，安全可靠；二是需回撤綜采設備，采煤工藝簡單；三是巷道掘進率高，采出煤質好；四是工人勞動強度低，需用人數少，效率高[3-4]。

4 對薄煤層采煤技術的展望

薄煤層開采條件較差，造成了很大的開采難度，為提升薄煤層的煤炭采出率，降低噸煤成本，研究一套機械化程度高、安全系數高、采煤效率高的采煤工藝是薄煤層高效開采中面臨的難題。單純借助炮采一是不能保證煤炭的采出率，二是不能保證井下的良好的作業環境，而且刨煤機的使用范圍較窄，因此發展薄煤層的綜采技術是將來薄煤層開采的發展方向，可以從以下幾個方面做出努力[5-7]。

一是在保證采煤機采高下限的同時，提高采煤機裝機功率，研究多電機聯合驅動采煤機技術，主要解決電機的空間尺寸問題不能影響薄煤層的側煤工序，探究電機橫向布置技術，同時，盡量裝大功率采煤機，提升其通過矸石、堅硬煤層的能力，防止遇到堅硬巖層而不能推進的情況出現。對于夾矸較為集中的地區，采用炮采結合方法，二者聯合作者提升開采效率。

二是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。

三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，最大程度上降低人工操作，節省人力，提示機械自動控制工藝，對工作面、支架、采空區能夠實現機械化監測與控制。

[1]喬紅兵,吳淼,胡登高. 薄煤層開采綜合機械化技術現狀及發展[J]. 煤炭科學技術,2006,02:1-5.

[2]郭玉輝,王赟. 淺談薄煤層開采技術現狀與發展趨勢[J]. 煤礦開采,2012,01:1-2+36.

[3]范映沖,鄧月華,王元奎,何興巧,楊凱. 薄煤層綜合機械化開采技術研究及應用[J]. 煤炭科學技術,2014,S1:84-86+91.

[4]溫慶華. 薄煤層開采現狀及發展趨勢[J]. 煤炭工程,2009,03:60-61.

[5]王國法. 薄煤層安全高效開采成套裝備研發及應用[J]. 煤炭科學技術,2009,09:86-89.

[6]袁亮. 薄煤層開采技術與裝備研究[J]. 煤礦開采,2011,03:15-18+42.

[7]王剛,方新秋,謝小平,阮飛雄. 薄煤層無人工作面自動化開采技術應用[J]. 工礦自動化,2013,08:9-13.

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1007-6344（2016）04-0284-01

張明成，男，將樂縣煤炭行業管理辦公室，