探析薄煤層開采技術(shù)及其運用

游燕龍

【摘 要】在我國已探明的礦區(qū)中，80%以上的礦區(qū)均有薄煤層分布，尤其是在我國南方礦區(qū)，薄與極薄煤層資源豐富，為提高薄煤層開采效率，必須探尋薄煤層的高效高產(chǎn)開采技術(shù)。本文對如何將薄煤層的開采技術(shù)運用到實踐中以及對其生產(chǎn)效率的提高進(jìn)行了闡述。在目前，國內(nèi)外對薄煤層的開采的必由之路是機械化，因此對用來開采薄煤層的機械設(shè)備的特點以及技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了分析，提出了在未來開采薄煤層的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】薄煤層；煤礦機械；采煤機

前言

如今，現(xiàn)在開采薄煤層所用的開采機械基本有刨煤機、滾筒采煤機、螺旋采煤機、連續(xù)采煤機等多種多樣的技術(shù)途徑。其中，刨煤機和滾筒采煤機都采用的工藝技術(shù)為長壁綜采的技術(shù)。配套的工作面設(shè)備還有刮板輸送機與液壓支架。滾筒采煤機所采用的破煤方法是銑削技術(shù)，可以調(diào)節(jié)其牽引的速度，對地質(zhì)條件較復(fù)雜或有夾矸的煤層比較容易適應(yīng)；刨煤機采用的破煤方法是刨削技術(shù)，它的特點是刨速快、截深淺，能夠充分地利用礦壓進(jìn)行破煤，但是由于刨煤機的刨頭采用的是圓環(huán)鏈來進(jìn)行牽引的，所以對地質(zhì)構(gòu)造中出現(xiàn)的夾矸、巖體的工作面難以破采。連續(xù)采煤機采用的開采技術(shù)是房柱式工藝。主要被南非與美國這倆個國家使用；螺旋采煤機是在巷道里布置其開采的設(shè)備，沿著煤層來進(jìn)行鉆進(jìn)，采用的破煤方法是鉆削技術(shù)。

1.薄煤層開采特點

在我國，當(dāng)煤層厚度大于0.8m小于1.3m時，我們稱之為薄煤層。當(dāng)煤層厚度小于0.8m時，我們稱之為極薄煤層，井工礦井開采時多采用的方法是長壁式采煤法（其中包括傾斜長壁與走向長壁的采煤法），是目前在采煤技術(shù)中主要的方法。因此我國主要對薄煤層的開采方法也是長壁采煤法，但是由于要開采的煤層厚度比較?。ㄐ∮?.3m） ，與厚及中厚煤層進(jìn)行相比.開采薄煤層時所采用的機械化長壁的工作面主要存在以下幾個問題 ：

1.1采高低，工作人員經(jīng)常在工作面上爬行工作，工作的條件比較差，工作設(shè)備的移動比較困難。尤其是在薄煤層的開采工作面上，如果采高被降到了1.0m以下的時候，工作人員在工作面內(nèi)的作業(yè)與移動都會十分的困難 。而且薄煤層液壓支架與采煤機械會受到空間尺寸的限制，加大了設(shè)計的難度。通常液壓支架的立柱需要雙伸縮的，也就提高了制造的成本；

1.2 采掘比大，掘進(jìn)率高，采煤中工作面的接替較困難。隨著采煤技術(shù)長壁機械化的發(fā)展，大大地加快了工作面的推進(jìn)速度。但是由于開采薄煤層工作面的回采巷道是一個半煤巖巷，因此導(dǎo)致掘進(jìn)的速度十分緩慢，造成了對薄煤層進(jìn)行開采時工作面的接替比較緊張；

1.3煤層出現(xiàn)斷層、厚度發(fā)生變化等地質(zhì)構(gòu)造對薄煤層進(jìn)行長壁工作生產(chǎn)的影響要比對中厚以及厚煤層的工作的影響要大很多，造成薄煤層機采或長壁綜采的工作面的布置十分困難；

1.4薄煤層的開采中長壁機械化采煤的工作面在投入和產(chǎn)出與經(jīng)濟(jì)效益上要比中厚以及厚煤層的工作面的要高很多。一個薄煤層的開采工作面在設(shè)備的投資、支架工作阻力以及設(shè)備的裝機功率都相當(dāng)于一個中厚煤層的綜采工作面，但是薄煤層的綜采工作面在效率與單產(chǎn)方面上僅僅有中厚煤層的綜采工作的一半左右，甚至還要更低。

目前國內(nèi)外機械化開采薄煤層的采煤工藝主要有：刨煤機采煤法、螺旋鉆機采煤法、采煤機采煤法?，F(xiàn)對這三種采煤工藝簡要敘述如下：

刨煤機采煤法：在薄煤層開采中運用較廣泛，主要適用于煤層傾角小于25°，且煤層傾角穩(wěn)定，煤體硬度小于底板硬度以及地質(zhì)條件較穩(wěn)定的煤層。

螺旋鉆機采煤法：適用于開采煤層厚度在0.4 ～0.8m的薄煤層，它可以實現(xiàn)工作面無人采煤，故此種采煤法安全可靠。且螺旋鉆機結(jié)構(gòu)簡單容易維護(hù)，開采安全可靠，材料消耗少。

采煤機采煤法：開采薄煤層的采煤機必須有足夠大的功率，必須適應(yīng)薄煤層開采的條件以及有足夠的空間使采煤機能夠運行。薄煤層采煤機主要分為騎輸送機式和爬底板式。

2.薄煤層采煤機簡介

2.1薄煤層采煤機的主要參數(shù)

在薄煤層的綜采工作面的設(shè)計與滾筒采煤機選型上主要考慮：

①采高的下限：薄煤層的采煤機老空側(cè)機面的綜采的采高下限的高度大約為+200—250毫m左右；

②破煤的能力：目前主要是截割的功率受到限制；

③裝煤的能力：取決于轉(zhuǎn)速、滾筒的直徑、螺旋升角、筒殼的直徑、

④過煤的能力：（采煤機搖臂的下部或機身的下部和輸送機的中板間面積）乘以鏈速 ；

⑤行人空間的高度尺寸要大于等于600毫m，寬度的尺寸要大于等于800毫m。目前一般對于薄煤層的采煤機所適用的開采高度的下限大約為0.7m左右，適用在高檔的普采高度的下限大約為0.6m左右。

2.2薄煤層采煤機的分類

（ 1 ） 機身位置：爬底板，懸臂，騎槽；

（ 2 ） 牽引方式：油缸邁步，外牽引，內(nèi)牽引；其中內(nèi)牽引的軌道位置為：老空側(cè)正裝，老空側(cè)反裝，煤壁側(cè)；外牽中引錨鏈的位置為：煤壁側(cè)，老空側(cè)；

（ 3 ） 調(diào)速裝置的位置：機載，準(zhǔn)機載，非機載；

（ 4 ） 電牽引的調(diào)速方式：電磁，變頻，直流，永磁，開關(guān)磁阻；

（ 5 ） 液壓牽引的調(diào)速方式：泵-油缸，泵-馬達(dá)。

3.開采薄煤層的發(fā)展

3.1開采薄煤層設(shè)備的發(fā)展趨勢

（ 1 ） 懸臂式的滾筒采煤機

①當(dāng)其采高的下限大約達(dá)0.8m時，騎槽式的機身厚度大約小于等于300毫m；而懸臂式（ 機身位于輸送機的煤壁側(cè) ） 的機身厚度大約可達(dá)450毫m；

②當(dāng)其采高的下限大約達(dá)0.8m時，騎槽式的搖臂厚度大約小于等于300毫m，截割的功率 大約為2×40Kw，而懸臂式的搖臂厚度大約可達(dá)到450毫m，其截割的功率大約可達(dá)到200Kw；

③采煤機的過橋頂面要形成一個斜面，支架的頂梁要與其配套 ；

④牽引的方式要多種多樣（如：錨鏈?zhǔn)綘恳?、齒軌無鏈?zhǔn)綘恳?/p>

（ 2 ） 采刨機/動力刨煤機/盤式采煤機一刨煤機和采煤機的嫁接

① 采煤機采用成熟的技術(shù)：遠(yuǎn)程通訊，非機載電氣調(diào)速，分段無線電遙控，記憶截割；

②刨煤機采用的成熟技術(shù)：是利用了礦壓落煤，對裝煤能力進(jìn)行提高，在輸送機的機頭和機尾處布置牽引部，使得可維護(hù)性與可靠性有了提高的淺截式，：

③ 相比采煤機具有的優(yōu)勢：減少了截面的深度，對截割面密度的功率有了提高，突破了截割功率的瓶頸；

④ 相比刨煤機具有的優(yōu)勢：采用了動力進(jìn)行落煤的工藝，其截面的高度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高了其在地質(zhì)條件上的適應(yīng)性 ：

⑤ 全壽命費用和生產(chǎn)能力介于進(jìn)口的全自動刨煤機與國產(chǎn)的薄煤層采煤機的之間 ：

⑥能夠很好的將自動化的工作面實現(xiàn)：

⑦技術(shù)上的難點：可高速的進(jìn)行拖纜，滑架與鏈條的壽命得到了延長。

3.2開采薄煤層工藝的發(fā)展趨勢

由于薄煤層開采高度小，開采技術(shù)難度大，開采效率低，要實現(xiàn)薄煤層開采的高產(chǎn)高效必須提高工作面的自動化程度，選擇機械化程度高、開采成本低，消耗材料少的采煤工藝。

在國外，特別是在俄羅斯，采用對拉式的布置進(jìn)行薄煤層的開采，其工作面大約長300m，可布置大約2臺的采煤機在工作面上。采煤的工藝是在端部以及中部斜切（詳見圖1）

圖1 俄羅斯薄煤層的開采工藝

4.結(jié)束語

目前開采薄煤層是一個世界性的課題，在國內(nèi)外尚無一種較為成熟的采煤機機械和開采工藝。本文通過對薄煤層開采技術(shù)以及運用進(jìn)行了探究與分析，為今后薄煤層的開采提供了借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]王星亮.煤礦機械化開采【M】北京： 化學(xué)工業(yè) 出版社.2008；

[2]劉春生.滾筒式采煤機理論設(shè)計基礎(chǔ)【M】.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2003.