中厚較薄煤層提質(zhì)提效配套開采技術(shù)研究

常建良

摘 要：我國中厚較薄煤層的開發(fā)技術(shù)始終落后于厚煤層開發(fā)利用技術(shù)的研發(fā)，中厚較薄煤層的開采受地質(zhì)構(gòu)造影響大、矸石混入比例高且開采效率低，這些情況都制約著煤炭資源利用率的提升。范各莊礦作為年產(chǎn)480萬噸的大型礦井，隨著開采時間的增加，煤炭資源的賦存情況愈發(fā)復(fù)雜，對于中厚較薄煤層的開發(fā)成本將關(guān)系到企業(yè)未來的發(fā)展空間，因此該文基于中厚較薄煤層的開發(fā)特點(diǎn)，結(jié)合范各莊礦實(shí)際情況，對中厚較薄煤層提質(zhì)提效配套開發(fā)技術(shù)進(jìn)行了研究，并在2016年煤炭資源開發(fā)過程中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：中厚較薄煤層 提質(zhì)提效 技術(shù)研究 應(yīng)用情況

中圖分類號：TD823.25 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（b）-0160-02

當(dāng)前煤礦經(jīng)營形勢不斷惡化，成本控制直接關(guān)系到煤炭企業(yè)的生死存亡，開灤股份范各莊礦業(yè)分公司為了節(jié)約煤炭開采、運(yùn)輸和洗選成本，減少矸石混入和提高薄煤層利用率，2015年范礦以3090-2工作面為試點(diǎn)提升煤質(zhì)，1～10月份減少原煤中混入的矸石30萬噸，每噸按洗選成本26元計，節(jié)省了成本840萬元。在2016年要求把煤質(zhì)管理措施落到實(shí)處，做到人人想煤質(zhì)、人人管煤質(zhì)，人人為煤質(zhì)，從源頭做好煤質(zhì)管理工作，提高原煤質(zhì)量，從而減少洗選成本。直接利用目前現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行薄煤層開采，由于沒有相適應(yīng)的配套設(shè)備，采高不能適應(yīng)煤層變化，開采過程中采煤機(jī)割矸量大，造成煤質(zhì)灰分偏高，薄煤層平均灰分達(dá)到50%以上，給整個礦井提升、運(yùn)輸、洗選造成很大壓力，并且造成公司成本增加。因此有必要探索中厚較薄煤層的配套開采技術(shù)優(yōu)化途徑，以此來降低礦山中厚較薄煤層的開采成本，提高企業(yè)的市場競爭力。

1 中厚較薄煤層開采概述

中厚較薄煤層由于其開采厚度較小，與厚煤層相比，開采主要存在以下特點(diǎn)：煤層較薄、采高低、煤質(zhì)硬、勞動效益低，煤層厚度多在1.3～3.5 m之間甚至1.3 m以下，并且煤層硬度多大于3～4，使得人員進(jìn)入或在工作面內(nèi)作業(yè)以及設(shè)備移動都十分困難。采掘比例大、掘進(jìn)率高，采掘接替緊張隨著刨煤機(jī)、螺旋鉆機(jī)等設(shè)備的投入，工作面推進(jìn)加快，而回采巷道多為半煤巖巷，綜掘設(shè)備難以投入。煤層的厚度、角度變化，褶曲、斷層等構(gòu)造對采煤方法影響很大。

目前我國針對中厚較薄煤層開采技術(shù)的研究和應(yīng)用還不是很好。主要存在著以下問題：首先是機(jī)械化程度低，由于薄煤層采煤工作面空間非常狹小，工作條件也比較差，這樣就給設(shè)備的設(shè)計制造和井下移動帶來諸多困難；其次是生產(chǎn)效率低下，薄煤層由于煤層厚度變化、斷層等地質(zhì)構(gòu)造，對煤層開采有很大影響，生產(chǎn)能力低，一般中厚較薄煤層單產(chǎn)只為厚煤層的1/3或更少。最后是投入產(chǎn)出比高，由于效率低，掘進(jìn)率高，其開采成本明顯高于厚煤層，而經(jīng)濟(jì)效益則不如厚煤層?？梢?，發(fā)展機(jī)械化、實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤，充分挖掘配套的提質(zhì)提效配套開發(fā)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)中厚較薄煤層開采高產(chǎn)高效的唯一出路，我國在這方面一直在不斷努力。

2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

薄煤層開采綜合機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀，目前，我國薄煤層開采綜合機(jī)械化大致分為滾筒采煤機(jī)、刨煤機(jī)、螺旋鉆采煤機(jī)三種。現(xiàn)在使用的滾筒式采煤機(jī)是傳統(tǒng)的采煤設(shè)備，其應(yīng)用十分廣泛，發(fā)展速度也比較快。隨著緩傾斜中厚煤層至厚煤層綜合機(jī)械化成套技術(shù)的逐漸成熟，“三軟”和大傾角煤層等困難條件下綜采配套技術(shù)也得到了應(yīng)用。以電牽引、故障自動診斷、支架電液控制等為核心的技術(shù)也應(yīng)用到了滾筒式薄煤層綜合機(jī)械化設(shè)備上，這種采煤技術(shù)也正趨于成熟。

薄煤層開采技術(shù)難度大，效率低。為了提高薄煤層工作面的煤炭采出率，采用機(jī)械化程度高、成本低、耗材少、安全可靠的方法是今后薄煤層開采工作的首要內(nèi)容。由于炮采的采出率及生產(chǎn)率低，刨煤機(jī)開采的適應(yīng)范圍較窄，我國應(yīng)大力發(fā)展?jié)L筒采煤機(jī)綜合機(jī)械化開采，未來應(yīng)在以下幾個方面加大攻關(guān)力度。

第一要在不增加采高的前提下提高采煤機(jī)的功率，提高其割煤過程中對于堅硬巖層或者是構(gòu)造破碎帶的通過能力，避免因各類地質(zhì)構(gòu)造導(dǎo)致的割煤作業(yè)不連續(xù)的情況出現(xiàn)；第二是要研制無鏈交流電牽引滾筒采煤機(jī)，增大牽引力，提高輸送機(jī)對彎曲的適應(yīng)能力，克服液壓牽引系統(tǒng)抗污染性低、工作可靠性差的缺點(diǎn)，使采煤機(jī)的性能更加完善，擴(kuò)大采煤機(jī)在大傾角煤層的適用范圍；第三是研究多電機(jī)驅(qū)動、電機(jī)橫向布置技術(shù)，解決功率加大帶來的外形尺寸增加的問題，增強(qiáng)采煤機(jī)對煤層起伏的適應(yīng)性；第四是研發(fā)以液壓支架電液控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)工作面自動化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化監(jiān)測監(jiān)控和控制；第五要研發(fā)連續(xù)采煤機(jī)房柱式開采薄煤層技術(shù)與裝備，提高薄煤層開采采出率。

3 中厚較薄煤層提質(zhì)提效配套開采技術(shù)研究方法——以范各莊礦為例

3.1 研究方法及思路

對以往薄煤層（平均厚度1.3～1.8 m）工作面開采情況詳細(xì)分析，存有煤層賦存不穩(wěn)定，厚度差異大，回采中割頂破底與丟煤等現(xiàn)象。通過整個井田煤層厚度賦存情況進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)合礦井中長遠(yuǎn)規(guī)劃銜接，薄煤層比重分析，從設(shè)備合理配套、實(shí)現(xiàn)自動化、降低采高等因素考慮，選取滿足適應(yīng)礦井地質(zhì)條件變化的薄煤層配套設(shè)備。

創(chuàng)新點(diǎn)及技術(shù)關(guān)鍵：電壓控高強(qiáng)度液壓支架，小采高；小采高大功率采煤機(jī)和配套騎跨式刮板運(yùn)輸機(jī)。

3.2 研究成果

技術(shù)指標(biāo)：工作面采高嚴(yán)格控制在2.1 m以下，減少掃頂產(chǎn)生的矸石量。

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：以3283S工作面為例，走向長度510 m，傾斜長度150 m，采高由2.4m降至2.1m后，容重按2.4噸計，每噸洗煤成本為26元，則可節(jié)省費(fèi)用143.2萬元（510×150×0.3×2.4×26=143.2萬）。

社會效益：減少了矸石的采出率，有利于礦山環(huán)境的建設(shè)。

3.3 應(yīng)用情況

2016年該公司生產(chǎn)工作面有三條線是中厚較薄煤層，尤其3283S、3553、2120-3、2325SX工作面，矸石含量高，嚴(yán)重制約著精煤回收率?；夭删€將嚴(yán)格控制中厚較薄煤層工作面采高，對于中厚煤層工作面嚴(yán)格控制頂板事故，過斷層等地質(zhì)構(gòu)造時，制定專項(xiàng)煤質(zhì)措施，另外，通過設(shè)立矸石窖，利用檢修班把大塊的矸石裝入窖內(nèi)，減少了原煤的矸石混入，在提升和運(yùn)輸能力一定的情況下，提高精煤產(chǎn)量。

4 結(jié)語

綜上所述，中厚較薄煤層的開發(fā)直接關(guān)系到企業(yè)在資源日益匱乏的情況是否能夠保證低成本、高效率的煤炭資源開發(fā)，范各莊礦作為開采時間長達(dá)52年的礦井，煤炭資源及地質(zhì)情況日益復(fù)雜，加之煤炭價格不斷下行，企業(yè)在經(jīng)濟(jì)壓力和資源壓力的雙重壓迫下，必須高度重視中厚較薄薄煤層提質(zhì)提效配套開采技術(shù)的研究，以此來降低企業(yè)運(yùn)營成本，提高企業(yè)的市場競爭力。

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