淺析新時期薄煤層開采技術(shù)的發(fā)展趨勢

摘 要：我國有著極為豐富的薄煤層資源，在現(xiàn)有探明的礦區(qū)中，有85%左右的礦區(qū)都有薄煤層分布，資源總量約67Gt。然而薄煤層因其開采高度低，作業(yè)面環(huán)境差，以及現(xiàn)階段薄煤層開采技術(shù)落后等諸多條件的限制，使得薄煤層的開采效率問題成為了目前煤礦開采過程中急需解決的重點問題。該文針對現(xiàn)階段國內(nèi)薄煤層的開采技術(shù)進行論述，文章結(jié)合實際，以重慶市開縣的幾家煤礦為案例，具體分析了薄煤層開采的工藝和存在問題，并且總結(jié)了新時期薄煤層開采技術(shù)應(yīng)該重點發(fā)展的新趨勢。

關(guān)鍵詞：薄煤層 開采技術(shù) 新趨勢

中圖分類號：TD82文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（c）-0094-01

為了平衡中厚煤層和薄煤層的煤礦儲量，我國近年來著重向薄煤層的開采方向發(fā)展。在現(xiàn)階段的薄煤層開采礦井中，長壁式采煤法（包括走向長壁和傾斜長壁采煤法）是應(yīng)用到最多的采煤方法。而長壁式采煤法在具體的礦井開采中又得到了不同程度的改革和創(chuàng)新。例如在重慶市開縣的一些煤礦中，當(dāng)?shù)氐牡V井采煤方法多采用俯偽斜分段密集采煤方法。俯偽斜走向分段密集采煤法作為走向長壁采煤法在傾斜、急傾斜煤層中應(yīng)用的一種改革，使急傾斜工作面緩斜化，改變了頂板巖石受力狀況并使其得到有效控制，增加了頂?shù)装宓南鄬Ψ€(wěn)定性，較好地解決了滑底、推頂、采空區(qū)冒落矸石竄入工作面等難題。俯偽斜分段密集采煤方法，通過采取支柱聯(lián)鎖、支護質(zhì)量監(jiān)測、強制放頂?shù)惹袑嵖尚械募夹g(shù)和管理措施，使試采工作順利開展，為開縣的煤礦開采工作取得了良好的經(jīng)濟和安全效益。

1 薄煤層開采的特點

（1）薄煤層硬度大，作業(yè)面空間有限，工作人員及設(shè)備在作業(yè)面內(nèi)移動困難，采煤機經(jīng)常需要割底或者挑頂，這樣大大增加了安全事故發(fā)生的概率。另外，作業(yè)面內(nèi)工作條件普遍較差，有的工作人員長時間超負(fù)荷勞動，煤質(zhì)相對較硬，給爆破、鉆眼等過程帶來了困難，從而增加了回采的成本。

（2）施工中采掘比例較大，掘進率高，采煤工作面接替困難。尤其是機械化采煤技術(shù)的發(fā)展，使得工作面推進速度加快，而回采的巷道多為半煤巖，綜掘設(shè)備在這種環(huán)境下使用率低，導(dǎo)致掘進速度滯后于開采速度，造成接替工作的緊張。

（3）薄煤層的地質(zhì)條件及賦存狀況通常比較復(fù)雜，遇到褶曲、斷層的時難以布置巷道，對于采煤的進程影響較大。在掘進送面時需要提前圈開切眼，造成工作面減小；回采時又需要重新掘開切眼，造成采出率大大降低，影響煤礦的經(jīng)濟效益和社會效益。

另外，據(jù)分析比較，一個薄煤層綜采工作面的設(shè)備投資和設(shè)備裝機功率和支架工作阻力相當(dāng)?shù)闹泻衩簩泳C采工作面差不多，但其單產(chǎn)和效率通常只有中厚煤層綜采工作面的一半，甚至更低。鑒于薄煤層長壁式開采上述的問題，在實際的開采工作中一方面要不斷完善長壁采煤工藝和裝備，另一方面也要根據(jù)各地區(qū)薄煤層的開采特點，對其進行改革和創(chuàng)新，并且發(fā)展非長壁采煤的工藝和裝備。

2 俯偽斜分段密集采煤方法分析

2.1 采煤工藝及設(shè)備

在筆者調(diào)查開縣的幾座礦井中，礦井采煤方法均為俯偽斜分段密集采煤方法，工藝采用放炮落煤的采煤工藝。主要配備有ZSM-15A型礦用隔爆型手提式煤電鉆（濕式）鉆眼，安全等級不低于二級的煤礦許用炸藥爆破，毫秒延期電雷管起爆，搪瓷溜槽運輸，乳化液泵站箱，JH-8型回柱絞車等設(shè)備。

2.2 工作面回采方式與超前關(guān)系

采煤工作面實行內(nèi)后退式開采，即：沿開采煤層由采區(qū)邊界向采區(qū)中央回采；各回采工作面的上下端口必須有大于20 m的超前支護，在作業(yè)規(guī)程中必須制定工作面端頭支護的安全措施，包括工作面端頭的特殊支護方式。

2.3 支護和頂板監(jiān)測

由于薄煤層開采時大傾角和急傾斜煤層礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的特殊性，開展支護質(zhì)量和頂板監(jiān)測工作是十分必要的。

以開縣漁河煤礦為例，礦井中K3煤層均厚為0.33 m，傾角24 °，為傾斜極薄煤層，該煤層全區(qū)較穩(wěn)定，全井田可采。煤層頂板以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，屬Ⅱ類中等穩(wěn)定～穩(wěn)定頂板；煤層底板以泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖為主，屬Ⅱ類中等穩(wěn)定～穩(wěn)定頂板。屬低瓦斯礦井，煤塵有爆炸危險性，煤層自燃發(fā)火為不易自燃煤層。根據(jù)煤層的賦存條件和開采技術(shù)條件，采用走向長壁式采煤法，采用放炮落煤，全部垮落法管理頂板。支護方式為單體液壓支柱支護。

頂板管理：全部垮落法管理頂板?；夭晒ぷ髅鏋樗摹ち趴仨敚渥畲罂仨斁酁椋?.2 m，最小控頂距為：3.2 m，排距：1.0 m，柱距1.0 m，采用單體液壓支柱進行支護，局部區(qū)域受構(gòu)造影響，煤層變薄，可采取其他支護，其支護密度為1.0根/m2。礦井勞動組織方式為“三·八”作業(yè)制，二班生產(chǎn)一班準(zhǔn)備。

3 薄煤層開采發(fā)展的新趨勢

從上文可以看到，我國現(xiàn)階段薄煤層開采開采高度低，技術(shù)難度較大，且開采效率低下。為了提高薄煤層工作面上的煤炭采出率，在未來的發(fā)展中，加強薄煤層長壁開采工作面的機械化程度，降低成本和耗材，減少開采過程中安全事故的發(fā)生，是今后薄煤層開采工作的核心任務(wù)。由于炮采的采出率和生產(chǎn)率相對較低，刨煤機開采的適應(yīng)范圍較窄，我國在今后應(yīng)大力發(fā)展?jié)L筒采煤機綜合機械化開采。

（1）在保證采高下限的基礎(chǔ)上，提高采煤機的裝機功率，增強采煤機在斷層、褶曲、夾矸等環(huán)境中的工作效率，解決這些客觀條件對于薄煤層安全、高效率開采的限制。

（2）開發(fā)無鏈交流電牽引滾筒采煤機，增大牽引力，提高輸送機對于彎曲的適應(yīng)能力，解決液壓牽引系統(tǒng)抗污染性低、工作可靠性差的弊端，擴大采煤機在大傾角薄煤層中的使用范圍，完善采煤機的各方面性能。

（3）像多電機驅(qū)動、電機橫向布置技術(shù)方向發(fā)展，克服因電機功率增大而帶來外形尺寸增加的問題，同時增強采煤機械對于煤層起伏變化的適應(yīng)能力。

（4）研發(fā)以液壓支架電液控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)工作面的自動化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，在今后薄煤層開采的重要環(huán)節(jié)中實現(xiàn)自動化監(jiān)測監(jiān)控和控制。

（5）研發(fā)連續(xù)采煤機房柱式開采薄煤層技術(shù)與相應(yīng)裝備，提高薄煤層開采的采出率。

4 結(jié)語

薄煤層的開采技術(shù)是一項世界范圍都在研究的重要課題，相對于國外先進的機械設(shè)備和采礦工藝來講，我國雖然有著豐富的薄煤層儲存量，但其開采效率跟世界先進國家還有很大差距。隨著國際間交流的增進以及我國科學(xué)技術(shù)的不斷提升，我國在今后的薄煤層開采中應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)孛簩拥馁x存情況，因地制宜的選擇合適的采煤機械，同時不斷發(fā)展大功率、可靠性強的開采設(shè)備，以完成對于薄煤層的高效開采。

參考文獻

[1]郎國軍，苑雪濤，嚴(yán)海綱.薄煤層開采技術(shù)的新趨勢[J].煤礦機械，2011（6）.

[2]郭玉輝，王赟.淺談薄煤層開采技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].煤礦開采，2012（2）.

[3]李龍瑞.俯偽斜走向分段密集采煤法在六枝煤礦的應(yīng)用[J].江西煤炭科技，2010（1）.