我國薄煤層采煤工藝現狀及發展趨勢

段永杰

（貴州恒姑煤業有限公司，貴州 黔南州 558400）

引言

目前，我國煤礦開采主要集中在中煤層，而對薄煤層、超薄煤層的開采比重較低，而中煤層的開發力度不斷提高，使得煤礦資源日益匱乏，而薄煤層蘊藏著大量的煤礦資源，目前開發前景非常好。根據調查，我國薄煤層的儲量約為670 億t，其儲量已接近中、厚煤層，但其主要問題在于其空間狹窄，無法架設各類采礦設備并安裝維修設備。為此，必須對礦區周邊環境進行調查，根據地形情況，合理安排采礦計劃，并根據目前國內煤礦開采中存在的問題，提出了相應的改善措施。

1 薄煤層的概述及開采特點

1.1 薄煤層的概述

我國薄煤層煤礦儲存量相對豐富，是我國煤礦資源的重要組成部分，但是開發利用的程度不高，主要是因為薄煤層的開采技術相比于厚煤層要求較高，環境復雜，所以對薄煤層的開采技術相比于厚煤層要求較高，環境復雜，所以對薄煤層煤礦資源的開采研究非常有意義[1]。

1.2 薄煤層開采的特點

1）采掘水平低。薄煤層的厚度往往比較薄，而且高度也比較低，所以開采的空間非常狹窄，工人們不能在里面自由活動，必須彎腰走路，或者是仰臥，工作條件惡劣，這就導致了他們的工作效率下降[2]。

2）采掘投入與采掘的比重不平衡；薄煤層的開發，不僅要耗費人力物力，還要耗費大量的人力物力，還要有更高的采掘機械，不能在地底挪動，地質條件復雜，最后只能開采少量，效益并不好，投資也不多。

2 我國薄煤層采煤工藝的特征

目前，國內在薄煤層開采中，采用的是滾筒采煤機械（如下頁圖1 所示）。薄煤層滾筒式采煤機具有三個主要特征：一是工作面長度不高，二是對煤層厚度變化有很好的適應性，三是具有很高的破巖和穿越斷裂能力。薄煤層圓筒式采煤機存在著一些矛盾，薄煤層斷層中夾矸多，為了減少對硬矸石的振動和沖擊，必須對整個采煤機械結構進行動態設計。為了實現有鏈牽引的無鏈式和電力牽引，未來的薄煤層卷筒采煤機必須實現其自動化和遠程控制。在1 m 以下的薄煤層中，采用自動、遙控式的刨煤機，具有最小的設備投資，最大的經濟效益。該刨煤機無需人工控制，自動設置參數，可實現連續開采，刨煤、裝煤等工作效率極高，同時，在工作面開采過程中，由于牽刨鏈是密閉的，可以保證工作人員的安全。由于是以切割的方式進行的，所以出塊率很高。刨刀作業面無需安裝電纜和管道，便于管理。目前，普通的刨煤機只適用于較薄或中等厚度的偏下煤層，且對煤層的硬度、地質條件有較高的要求，在實際應用中不方便。因此，今后刨煤機的發展需要：提高刨煤機的強度，改善刨煤機的調速精度，而滑動刨煤機和緊湊型刨煤機都滿足了上述要求。螺旋采煤機是一種在無人工作面上進行煤礦開采的新型采煤設備，它能實現薄煤層的開采，并且具有很高的資源利用率。適用于更廣泛的采掘。今后的發展趨勢是：采用高速的鉆桿、高功率的設備、精確的鉆頭機械參數。

3 薄煤層與極薄煤層的幾種開采方式

3.1 滾筒式采煤機的開采方式。

滾筒式采煤機的優勢有：結構為積木式無底支架；電機采用水平排列，便于礦井采礦；可根據各種復雜、嚴酷的地質條件，提高采礦效率；同時還能提供充足的電力，適合小型采礦。

3.2 刨煤機采煤的開采方式。

德國的研究人員于1940 年發明了刨煤機，一出現就迅速普及開來。刨煤機主要包括刨頭、無極拖鏈、刨刀導向和傳動機構等。根據煤層的不同，刨煤機可以根據煤層的走向特征和節理進行調節。總之，刨煤機是一種很好的采礦方法[3]。

3.3 螺旋鉆

正如其名，螺旋鉆機是將鉆頭插入煤層內部進行開采，并使用煤桿將已開采出來的煤礦運輸出去。這樣的采煤方式比較簡單，投資小，對礦工的要求也不高，開采出來的煤不用人工就能運輸出去，工人投入少，煤層下面不擠，這樣也能保證煤礦的安全。但是，目前我國煤礦生產中存在著許多問題，如在設備上進行鉆頭、鉆桿的安裝、施工進度緩慢、工作效率低下等問題，造成了生產效率的降低。

4 薄煤層的開采現狀

目前，我國的薄煤層礦井技術水平尚不成熟，而薄煤層的開采難度較大，且多數采用人工作業，機械化水平較低，采礦技術有待進一步提高。在采煤時，必須由工作人員來操作，而在這種情況下，開采時的安全系數會下降，如果出現事故，后果非常嚴重，采礦的危險性也會大大提高。

5 薄煤層采煤技術的發展趨勢

5.1 三種開采煤礦的方式比較。

目前，國內許多煤礦針對不同煤層的不同厚度，采用了多種采掘方法，而對于薄煤層，多數礦井仍是采用滾筒開采。顧名思義，這種采礦方法就像是一個滾動的圓筒，鉆進了煤礦豐富的地層。同時具有很多優點：可以忽略煤層的厚度；在開采的時候，不會受到任何阻礙，也不會妨礙工作。

5.2 薄煤層開采技術中自動化智能化的應用

與其它厚度較大的煤層相比，由于薄煤層的開采高度受到限制，頂板壓力也比較低，因此其采煤能力要比其它的中煤層、厚煤層要高得多。綜合以上特點，采用最高效的機械化采煤工藝。不過，自動化的推廣，對空間的需求很大，采礦、運輸都要有足夠的空間來進行，而要做到這一點，就必須要有人工智能，這就是技術人員和企業必須要做的事情。煤礦的生產并不是單純的機械化，而是智能化。所以，現在最流行的智能控制系統，就可以和煤礦的智能化、標準化、自動化進行融合。

6 對采煤技術進行優化設計

6.1 加強薄煤層采煤工藝的優化設計宣傳

要加快薄煤層采煤技術的優化，必須要有國家的大力扶持，目前我國是市場經濟國家，政府是市場調節的重要力量，而超薄煤層采煤技術的優化則需要國家的引導和宣傳，可以利用各種媒體、社交平臺來推廣薄煤層采煤技術，確保整個社會都對煤礦的重視，在節約煤礦資源的同時，也要意識到對薄煤層采煤工藝進行優化的價值和關鍵性，主要是讓開發商意識到薄煤層開采的巨大商機，讓開發商把目光集中在薄煤層的開發上，要有一種為社會服務的責任感和使命感，才能確保中國的煤礦產業能夠快速的發展。

6.2 采煤工藝技術的具體設計

在不同的區域進行煤礦開采時，都要根據當地的實際情況來進行分析和改進。大力推廣長臂采煤技術，目前，長臂式采煤技術是目前最有效、最環保的采礦方法，采用輥式采煤機和刨煤機技術，利用輥式采煤機來進行煤層的破碎和采礦，可以根據不同的條件進行相應的應用。長臂式采煤技術的關鍵在于利用刨煤機將煤層剝落，并將煤層通過運輸機運送到地表，兩者相輔相成，大大提升了采掘的效率。為了更好地推廣螺旋鉆機的采煤技術，在薄煤層開采的時候，它的鉆頭非常的靈活，它的開采方法和工作原理都比較簡單，便于技術人員的維護和改進，在使用的時候，只需要對鉆頭進行一些改動，就可以將不同的煤層都挖出來，而且安全、高效，而且還能降低成本。目前，最先進的采煤技術是采用連續采煤法，相比于其它采煤方法，雖然成本高，但卻是最有效的，可以做到采掘一體化，雖然目前在我國的應用還不多，但對于新的采礦方法，我們可以將現有的遙感技術與電腦技術結合起來，提高采礦的準確度和效率。

6.3 提高投入

我們現在要提高薄煤層的開發效率，就必須從國外吸取教訓，把這些經驗和我們的實際開采條件和困難結合起來，在現有的薄煤層開采技術上進行創新和創新，建立一個專門的研究隊伍，提高公司的經濟效益，從而促進煤礦工業的發展。目前國內煤礦井下采煤機多采用滾筒，能根據薄煤層的特點對其進行機械優化。

7 結語

隨著科學技術的發展，國家實力的增強，薄煤層開采的技術水平得到了極大的提升。薄煤層和超薄煤層的特征與中煤層不同，開采困難，國內現有的薄煤層開采技術并不十分成熟，采煤技術有待進一步改進，要繼續加強薄煤層開采技術，提高采收率，提高采煤的安全，從而促進我國煤礦工業的發展，將會對我國的經濟發展產生深遠的影響。