大傾角綜合機械化采煤生產工藝分析

蘭攻贏

(七臺河技師學院，黑龍江 七臺河 154600)

煤炭是不可再生資源，在自然條件下，煤炭形成的周期在20萬年以上。自然界中，煤炭的產出速度遠遠小于煤炭的開采速度。為了滿足能源的基本需求，煤炭開采由過去的傳統煤層開采轉向大傾角煤層開采，然而大傾角煤層的爆破和開采一直是世界范圍內煤炭開采的難題。在已探明的所有煤場中，大傾角煤占全國煤總量的15%，而已經探明的無傾角煤多數開采殆盡，只有轉型開采大傾角煤才能滿足人們日益增長的煤炭需求。由于煤層厚度和地質構造與傳統普通煤層截然不同，很多機械設備無法發揮作用，只能利用人工開采，無法有效提升開采效率，增加了人員工作的風險性。大傾角煤煤層與水平面的傾角通常為30°～50°，由于傾角度數接近45°屬于陡峭型煤炭斷層范圍，不利于開采，故一些大型機械設備無法有效發揮作用。技術難題可通過技術攻關解決，利用機械化處理大傾角煤層開采過程中存在的問題，可以提升采煤效率，保證施工人員安全。

1 影響大傾角機械化采煤生產工藝的因素

1.1 煤層厚度

煤層厚度影響大傾角綜合機械化采煤生產的效率，會給機構設置帶來技術性難題。由于采煤的機械設備需要有更加堅固的支撐地面，這會導致機械設備在傾角煤開采過程中所觸及的范圍變小，煤層越厚會導致大型機械設備的調高范圍縮小，支架運行角度范圍縮小，這會令大型機械設備的操作范圍受限，運動不夠靈活。煤層是地殼變遷而形成煤的特殊形態，很多煤層的薄厚程度不同，影響煤層的定性分析，施工人員不能通過區域性煤層厚度布置單一的開采設備，只能在大型機械周圍實時檢查工作煤層厚度，適時進行支架的裝配和更換，這增加了工作人員的任務量。

1.2 煤層傾角

煤層傾角會影響大傾角綜合機械化采煤生產效率，由于煤層表面之間的摩擦力和濕度不同，大型機械設備在介入中往往會出現不同的打滑情況。很多大型設備想要達到預期的開采效率就需要增加防滑設備，由于防滑設備多數是化學合成的聚酯纖維材料，與鋼鐵的配合性良好，但是不能抵抗高溫，大型設備工作時會融化掉，而防滑設施脫落之后就會導致大型設備的工作效率降低。而對煤層傾角的探測主要是通過專用的設備，很多設備在測量之后需要進行實時的校準和角度重新調零的設置，增加了測量工作的任務量，不能有效利用時間。

1.3 頂板底板

大傾角煤層開采過程中，頂板和底板設施往往是臨時的，穩定性和堅固性達不到許用值域，由于頂板的厚度設施不當被大型設備戳穿，而底板是承載大型設備移動和原地轉動的最重要的支撐構件，由于鋪設緊湊性不達標，大型設備移動過程中會造成底板之間的相互擠壓和摩擦，導致底板的二次破裂，而二次破裂后的底板已經沒有維修的價值，只能在破壞的底板上方布置新一層底板，這將降低大傾角煤層的開采效率，不利于大型機械開采設備工作效率的提高。

1.4 地質構造

由于地質形成具有極強的不確定性，地質構造組成是無法預測的，只有通過檢測和實地挖取樣本化驗手段才能具體確定地質構造。以斷層的落差為例，逆斷層要比正斷層對施工機械造成的影響大，相關人員往往不重視對地質構造的勘探，地殼變遷是隨時性的，以過去的經驗無法判斷現在的地質情況，地質構造的模糊不清也不利于施工機械發揮理想的作用。

1.5 煤層破壞

大傾角煤層開采會對煤層造成破壞，由于煤存在的空氣含水量較大，一旦被大型機械設備破壞，塊狀的煤直接就會變成粉末狀，粉末會因自身重力的原因下降，部分粉末會黏滯在機械設備表面，在進行下一次開采時，粉末將會對開采過程造成摩擦，影響新煤層的開采。如果煤層破壞程度嚴重，會導致煤層斷裂甚至坍塌，帶來更多的粉塵，同時增加生產環境中瓦斯的含量，帶來更多的操作風險。在煤層開采前，應進行超聲波探測，探明煤層硬度和煤層內部的含氧量，只有做到科學規劃，才能將煤層破壞帶來的風險降到最低。

2 提升大傾角采煤生產工藝的措施

2.1 注重地質鉆探和物探工作的進行

對地質鉆探和物探工作的重視將促進大傾角采煤工作的正常運行，各方應聯合進行地質鉆探和物探工作，提升地質鉆探和物探的探測技術水平，力求更加準確地做好探測工作。可以將探測工作和開采工作同時進行，讓大型機械設備邊開采邊勘探，減少在勘探過程中花費的時間。可以利用三維地質勘探技術，對煤層的采空區和工作面重新進行設計，合理采用科學的煤炭開采工藝，保證開采過程進行更加順利。相關人員應定期學習，學習先進的鉆探技術和物探手段，合理將技術引進，以技術驅動為源動力。

2.2 合理應用綜合機械化開采技術

我國采煤經歷了從爆破開采到人工開采再到機械開采的三個階段，我國煤炭開采的下一個目標是實現自動化開采，隨著信息技術的發展，多數的開采設備已經實現了遠程操作的目標。在大傾角煤層開采過程中，應合理應用綜合機械化開采技術，協同電子信息與機械部件的配合，在機械構件設計之初加入機械構件自我診斷系統，做到機械構件有問題早發現，有癥狀早維修的目標，保證煤層開采機械的壽命。

2.3 采用長臂綜合機械化技術采煤

長臂綜合化機械主要應用在大傾角高度較高的煤層開采工作中，通過增加工作臂的長度可以有效降低端頭對煤炭開采帶來的不良影響，這樣做的好處是可以提升單次煤炭的開采量，長臂綜合性機械往往需要更多機械關節，同時也需要機械臂的許用強度更高，在保證耐用性的前提下，合理延長工作臂的長度，以更加靈活的設計目標對工作臂進行優化設計，減少大型機構主體在地面的移動。可以用基座的轉動和機械臂之間的相互配合提升煤炭開采效率，利用速度可調器將相應的支護速度和煤層斷面的切削速度保持一致，提升開采機械的協同配合性。

2.4 采用短臂綜合機械化技術采煤

短臂綜合機械化技術采煤的工作面較小，工作范圍較窄，主要用于塌方情況及前方道路被煤層堵死的情況。與長臂綜合技術采煤技術相比，短臂意味著更輕的重量，更少的活動空間，但是短臂由于工作范圍的局限性，只能通過自身移動來彌合工作范圍小的弊端，短臂最大的優點是可以將刮板和裝載機合為一體，提升了不同機械的配合效率，提升了煤炭開采效率。

3 結語

介紹了影響大傾角煤層綜合機械化采煤工藝的原因，提出了促進大傾角煤層機械化采煤工藝提升的措施，為從業人員提供了一定的思路。應加強綜合機械化采煤生產工藝，注重長臂與短臂綜合機械化采煤技術的配合使用，將大傾角采煤過程中遇到的技術難題逐一攻克，提升煤炭開采效率。