薄煤層綜合機械化開采實踐研究分析

蘇宗慶

摘?要：煤礦開采行業(yè)是我國經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的重要支撐，也是我國實現(xiàn)全球一體化發(fā)展目標(biāo)的必備條件。近年來，隨著我國高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，綜合機械化開采被越來越廣泛地應(yīng)用到了薄煤層開采工作中。下面，就一起跟隨本文對薄煤層綜合機械化開采實踐研究進(jìn)行一個簡單的分析與探討。

關(guān)鍵詞：薄煤層;綜合機械化;開采

近幾年來，在我國經(jīng)濟發(fā)展強力的帶動下，煤礦開采行業(yè)也進(jìn)行著不斷的改革與發(fā)展。在煤礦開采中，薄煤層的開采工藝及技術(shù)是較為復(fù)雜的。因此，如何利用綜合機械化對薄煤層進(jìn)行開采是當(dāng)前煤礦行業(yè)所最為關(guān)心的事情。

1.什么是薄煤層

根據(jù)煤礦的地理位置及地質(zhì)情況不同，煤層可以分為極薄煤層、薄煤層、中煤層以及厚煤層四種形式。所謂的薄煤層主要是指地下開采部分厚度小于1.5米、露天開采厚度小于3米的煤層形態(tài)。因薄煤層厚度較于中煤層和厚煤層要薄弱得多，因此在開采中也增加了許多的困難。

2.薄煤層綜合機械化開采現(xiàn)狀

我國自古以來都是煤碳大國，地下煤礦總儲存量位居世界首位。而單薄煤層的儲存量就高達(dá)65億噸左右，約占總儲存量的百分之二十。但就目前來看，我國實際對薄煤層的開采量還不足百分之十，并且逐年呈下降趨勢發(fā)展。

我國的薄煤層開采工藝起步于20世紀(jì)50、60年代。隨著煤礦行業(yè)的發(fā)展，至20世紀(jì)70年代，在薄煤層的開采中逐漸采用了機組化工藝，最初用于薄煤層開采的機械稱之為刨煤機，但此機械所產(chǎn)出的煤碳總量十分低。據(jù)相關(guān)資料顯示，目前我國許多地區(qū)在薄煤層開采中仍采用傳統(tǒng)的刨煤機進(jìn)行作業(yè)，使薄煤層得不到大量的開發(fā)。同時，由于我國薄煤層開采工藝起步較晚，在某些機械化程度上還處于發(fā)展中階段，因此事故多、煤碳產(chǎn)量低、施工人員工作環(huán)境惡劣等是目前國內(nèi)煤礦行業(yè)開采作業(yè)中普遍存在的問題。另外，在采用機械化對薄煤層開采中，由于受各種因素的制約，對于80厘米以下的薄煤層機械設(shè)備是無法對其實行開采作業(yè)的。除此之外，由于薄煤層多為較為復(fù)雜且堅硬的煤層結(jié)構(gòu)，因此機械設(shè)備在作業(yè)時很容易出現(xiàn)損壞問題，以至于機械設(shè)備整個開采過程中都必須由機械專業(yè)檢修人員跟隨作業(yè)，給人員及煤碳開采工作帶來諸多的不便。

3.薄煤層綜合機械化開采的制約因素

薄煤層在我國的煤碳儲存量是十分豐富的，但由于綜合機械化問題，使煤碳產(chǎn)量逐年下降。其主要制約因素有以下幾點：

首先，綜合機械化設(shè)備能力低下是造成產(chǎn)煤量少的最直接因素。一般來講，薄煤層受地理原因及地質(zhì)因素影響，使開采工作面的空間相較于其它煤層狹小得多，同時由于該煤層處于離地面部分最短的距離內(nèi)，因此工作環(huán)境相對較為惡劣。從而給綜合機械化設(shè)備工作及地下開采工作帶來很大的困難。

其次，由于薄煤層厚度的不規(guī)律變化及斷層部分的結(jié)構(gòu)因素，使煤碳生產(chǎn)率十分低下。同時，由于該處煤層的特殊性地質(zhì)環(huán)境，許多開采設(shè)備無法真正接觸到薄煤層部分，從而制約了開采事業(yè)的發(fā)展。據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，薄煤層與中煤層所儲存的煤碳部量基本持平，而在開采中薄煤層的生產(chǎn)率只達(dá)到了中煤層的三分之一。由此可以見得，斷層的結(jié)構(gòu)因素對薄煤層的開采是有著很大的不良影響的。

最后，在實際開采工作中，薄煤層的投入成本遠(yuǎn)比所得成本高很多。其主要的原因在于傳統(tǒng)的刨煤機開采效率十分低，并且在掘進(jìn)過程中無論從成本或是其它方面的支出成本都較高，而所產(chǎn)出的煤碳量則較低，這就造成了經(jīng)濟利益方面的制約。

4.薄煤層機械化開采實踐

薄煤層的開采是整個礦井中最為復(fù)雜的一個。因此，提高薄煤層的產(chǎn)煤量是目前煤礦行業(yè)必須要實現(xiàn)的目標(biāo)。本段就以某煤礦開采企業(yè)為例，進(jìn)行一個詳細(xì)的分析與說明：

4.1?實例說明

某煤礦開采企業(yè)常年對薄煤層進(jìn)行施工開采作業(yè)。2013年底，企業(yè)對某礦區(qū)進(jìn)行開采，該礦區(qū)薄煤層內(nèi)含有硬度較高的硬度硫化鐵結(jié)核，并且薄煤層的平均厚度只有1.5米，煤層之間的夾角僅為20度。另外，該煤礦區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，偽頂巖質(zhì)泥巖的厚度只有0.7米，且直接頂部為砂質(zhì)泥巖結(jié)構(gòu)。同時經(jīng)企業(yè)專業(yè)人員對該礦井過行考查后發(fā)現(xiàn)，該處礦井的瓦斯涌出量是較大的，屬于極易自燃的煤層性質(zhì)。因此，該企業(yè)施工人員在對薄煤層進(jìn)行開采前，首先利用單體柱配TT型梁進(jìn)行工作面的支護(hù)，并采用炮采工藝。在經(jīng)過了一段時間的開采后企業(yè)負(fù)責(zé)人發(fā)現(xiàn)，該種開采形式使施工人員的勞動強度大大增加，且煤碳的生產(chǎn)率要比預(yù)期的產(chǎn)值低很多，因此在很大程度上制約了經(jīng)濟效益的提升。另外，由于該工程經(jīng)濟效益較低，導(dǎo)致施工人員的工資也相對偏低，且在施工中人員的安全無法得以確實的保障，因而導(dǎo)致了施工人員大量流動的現(xiàn)象，影響著整個企業(yè)開采工作的進(jìn)行。

4.2?薄煤層開采的綜合機械化配套設(shè)備

至2014年初，該企業(yè)負(fù)責(zé)人針對以往在對薄煤層開采中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行了改革，并重新規(guī)劃綜合機械化開采實踐任務(wù)目標(biāo)。首先，該開采施工隊將以往所使用的刨煤機改為250型號及420型號的電牽引采煤機進(jìn)行作業(yè)，并且選用ZY4000-10/20型號兩柱掩護(hù)式液壓支架以及SGZ764/500型號輸送機綜合機械化共同實現(xiàn)開采利益最大化的目標(biāo)。如圖所示：

4.3?薄煤層的綜合機械化開采實踐

該企業(yè)施工人員在利用ZY4000-10/20型號兩柱掩護(hù)式液壓支架以及SGZ764/500型號輸送機綜合機械化進(jìn)行施工時，由于煤層厚度及夾角坡度有不規(guī)律變化，必須在開采作業(yè)前確定最低的采高點。例如：如果當(dāng)煤層厚度及坡度夾角變化較大時，則需要后退臥底或是調(diào)頂工序的支撐，因為如果采高點較低的話，就會在綜合機械化設(shè)備工作時遇到坡度夾角兩頭翹的現(xiàn)象，會直接影響到設(shè)備的通行能力。因此，該企業(yè)開采施工人員采用測量滾筒直徑、支架的支護(hù)性能以及采煤設(shè)備高度、采煤設(shè)備距離支護(hù)架距離的方式來綜合性確定最低采煤點的高度，從而保證了綜合機械化設(shè)備的工作效率以及保障了施工人員的安全。

其次，針對于薄煤層的空間小，綜合機械設(shè)備無法更換零件等問題，該企業(yè)施工人員制定出了具體的規(guī)劃，即每天不少于4個小時對綜合機械化設(shè)備進(jìn)行檢修，同時在每天開采工作前要對施工中所需綜合機械化設(shè)備進(jìn)行空轉(zhuǎn)、自檢等特殊方法的檢修護(hù)與保養(yǎng)，從而減少設(shè)備的損壞率及設(shè)備的零件更換次數(shù)，并且可以有效提高設(shè)備的運行能力。

最后，綜合機械化采煤機主要用于薄煤層的開采中，但是在遇到較堅硬的巖石層時很容易造成采煤機的損壞。因此，該企業(yè)開采施工人員制定出具體的方案。即薄煤層低于1.5米時，為了最大限度保證采煤機不受損傷，要首先采用刨煤機對1.5米以下較為堅硬的巖石層進(jìn)行破碎處理，并同時采用防崩壞主柱、其它綜合機械化設(shè)備以及電纜等對其進(jìn)行處理。從而在保證采煤機不受損壞的情況下完成薄煤層的開采任務(wù)。

4.4?成效分析

在該企業(yè)更換綜合機械化設(shè)備后，第一個月的煤碳生產(chǎn)量就已經(jīng)達(dá)到了4萬噸，而第三個月在實行全面開采后，生產(chǎn)量提升為10噸。這種業(yè)績開創(chuàng)了該企業(yè)薄煤層開采中的最高紀(jì)錄，如圖所示：

由上圖可以看出，傳統(tǒng)的刨煤機每噸的成本支出為32元，而采用綜合機械化設(shè)備后每噸的成本支出僅有8元。如果在計算中按照每月10萬噸的產(chǎn)量來算的話，采用綜合機械化設(shè)備要比刨煤機設(shè)備每月多收益300萬元。同時，如果按照每噸煤的出售價格為280元計算，該企業(yè)每噸煤所得的凈利益為190元。因此，以這種方式計算的話，全年該企業(yè)的煤碳總產(chǎn)量及總收入都會是刨煤機時代的幾倍甚至是幾十倍之多。

5.結(jié)語

綜上所述可知，薄煤層綜合機械化開采可以大大提升薄煤層的煤碳生產(chǎn)率，同時可以提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，在薄煤層開采中，要針對不同的地理環(huán)境及地質(zhì)情況選用不同的綜合機械化設(shè)備進(jìn)行施工，在保證施工人員安全的前提下提高煤碳的生產(chǎn)率，從而促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。

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