薄煤層機(jī)械化采煤技術(shù)的具體應(yīng)用分析

趙亞軍

（大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司，山西 大同 037031）

引言

煤礦開(kāi)采具有較高風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)生事故的幾率遠(yuǎn)高于其他行業(yè)。只有對(duì)采煤技術(shù)進(jìn)行革新升級(jí)，全面促進(jìn)機(jī)械化建設(shè)，才能切實(shí)提高煤礦開(kāi)采的效率和質(zhì)量。對(duì)薄煤層而言，應(yīng)該結(jié)合自身特點(diǎn)與生產(chǎn)實(shí)際，合理進(jìn)行采煤技術(shù)的機(jī)械化。

1 薄煤層采煤現(xiàn)存問(wèn)題

1.1 產(chǎn)出不高

薄煤層的采煤產(chǎn)出比較低，相較厚煤層而言，平均產(chǎn)出只有厚煤層的33%左右［1］。引發(fā)這一現(xiàn)象的原因是多方面的，主要原因可以分為兩個(gè)。第一是薄煤層的賦存較厚煤層而言較少，即整體煤炭資源不如厚煤層，因而導(dǎo)致產(chǎn)出不及厚煤層。第二就是薄煤層采煤作業(yè)難度較低，機(jī)械化建設(shè)程度不夠，導(dǎo)致不能完全對(duì)薄煤層進(jìn)行開(kāi)采，存在煤層留余現(xiàn)象。不論是哪一個(gè)方面的原因，對(duì)薄煤層的采煤作業(yè)而言都是極其負(fù)面的影響。

1.2 安全問(wèn)題

安全問(wèn)題是煤礦生產(chǎn)一直強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題，但是現(xiàn)狀依舊不容樂(lè)觀。雖然近些年出臺(tái)了不少提升煤礦生產(chǎn)安全的規(guī)章制度，但是真正得到落實(shí)的并不多。不僅如此，對(duì)薄煤層而言，由于機(jī)械化程度不夠高，在采煤作業(yè)中需要投入更多人力，人為因素就會(huì)上升，導(dǎo)致安全事故的幾率增加。安全問(wèn)題不僅僅是由人為因素引起的，薄煤層自身特點(diǎn)也是引起安全問(wèn)題的關(guān)鍵，由于作業(yè)空間較小，瓦斯、粉塵等危險(xiǎn)物質(zhì)的處理工作不容易落實(shí)到位，都會(huì)引起安全問(wèn)題。

1.3 資金投入多

資金投入一般是按照單位產(chǎn)煤量進(jìn)行計(jì)算的，即整體投資金額除以整體產(chǎn)煤量。和厚煤層相比，薄煤層的單位產(chǎn)煤資金投入是很高的。雖然資金投入會(huì)降低煤企的經(jīng)濟(jì)效益，但是可以發(fā)揮出更多作用。單位產(chǎn)煤資金投入高就表示在支護(hù)、管理等方面投入較多，這些工作都是可以提升采煤安全的重要環(huán)節(jié)?；诖?，煤礦應(yīng)該加快機(jī)械化建設(shè)，提升采煤作業(yè)的機(jī)械化程度，減少相關(guān)環(huán)節(jié)的資金投入，促使煤企經(jīng)濟(jì)效益不斷提高。

1.4 進(jìn)度過(guò)快

進(jìn)度過(guò)快的問(wèn)題在薄煤層采煤中是十分常見(jiàn)的，一是因?yàn)楸∶簩拥拈_(kāi)采難度相對(duì)較低，進(jìn)度比厚煤層要快；二是因?yàn)楸∶簩拥慕?jīng)濟(jì)利益較小，相關(guān)企業(yè)在開(kāi)采過(guò)程中有意提升作業(yè)進(jìn)度，以便迅速完成采煤進(jìn)行其他項(xiàng)目。進(jìn)度過(guò)快會(huì)給采煤機(jī)械設(shè)備帶來(lái)很大的壓力，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)［2］。采煤設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)工作不到位，采煤作業(yè)的性能出現(xiàn)下滑，造成安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生幾率的升高。因此，進(jìn)度過(guò)快的問(wèn)題是一把雙刃劍，在提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也會(huì)危及作業(yè)安全，需要企業(yè)進(jìn)行合理掌控。

2 機(jī)械化采煤對(duì)薄煤層的重要意義

機(jī)械化采煤就是通過(guò)機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)采煤作業(yè)，減少采煤作業(yè)中人力投入，提升采煤作業(yè)的效率和安全性，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)。但是，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤的意義不僅僅在于提升安全和經(jīng)濟(jì)效益，它還可以在更多方面發(fā)揮作用，這需要進(jìn)行深入分析加以辨別。

在薄煤層中，煤層厚度普遍較低，開(kāi)采難度不高，不少企業(yè)沒(méi)有升級(jí)相關(guān)開(kāi)采作業(yè)技術(shù)，也沒(méi)有引進(jìn)先進(jìn)的采煤設(shè)備。這在很大程度上導(dǎo)致薄煤層開(kāi)采作業(yè)發(fā)展進(jìn)度緩慢，難以符合煤礦開(kāi)采的發(fā)展需求。薄煤層開(kāi)采機(jī)械直到上世紀(jì)九十年代才逐步出現(xiàn)，但是表現(xiàn)出的實(shí)用性并不高，沒(méi)有得到全面推行。在相關(guān)技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的背景下，薄煤層開(kāi)采設(shè)備的機(jī)械化程度不斷提高，適應(yīng)性逐漸增強(qiáng)。比如MG100／238－BWD 型采煤機(jī)，就是性能較為突出的一款薄煤層采煤機(jī)械。以這款機(jī)械設(shè)備為首，又陸續(xù)出現(xiàn)了大量薄煤層采煤機(jī)械設(shè)備，促進(jìn)了采煤作業(yè)進(jìn)步發(fā)展。

薄煤層的特點(diǎn)十分明顯，運(yùn)用機(jī)械化采煤設(shè)備需要根據(jù)特點(diǎn)進(jìn)行。比如，薄煤層的厚度較小，適合的采煤機(jī)械作業(yè)空間是0.85～1.55m，大部分機(jī)械超出這一范圍就無(wú)法正常工作。采煤機(jī)械設(shè)備基本上使用了液壓系統(tǒng)，行走依靠液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)齒輪銷(xiāo)軌實(shí)現(xiàn)。不僅如此，薄煤層采煤機(jī)械設(shè)備的保護(hù)功能比較齊全，過(guò)載、過(guò)熱以及過(guò)壓等情況下都可以實(shí)現(xiàn)全方位保護(hù)。不僅可以保障機(jī)械設(shè)備的安全，還能保證采煤作業(yè)的安全。適用于薄煤層的采煤機(jī)械結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，功率大、尺寸小，液壓系統(tǒng)和傳動(dòng)各系統(tǒng)具有較高的裕度，可以保證采煤作業(yè)安全可靠［3］。

3 薄煤層機(jī)械化采煤技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 螺旋鉆機(jī)在薄煤層采煤中的應(yīng)用

螺旋鉆機(jī)在薄煤層采煤作業(yè)中運(yùn)用十分廣泛，主要適用于0.4～0.8m 厚度的薄煤層。憑借螺旋鉆機(jī)，薄煤層采煤作業(yè)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人作業(yè)。實(shí)現(xiàn)無(wú)人作業(yè)意味著生產(chǎn)環(huán)節(jié)的人力投入可以大幅降低，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行采煤作業(yè)時(shí)，操作人員只需在巷道中操作螺栓鉆機(jī)即可，不需要與鉆機(jī)同處作業(yè)面。這種采煤方式在遭遇突發(fā)情況時(shí)，可以確保采煤作業(yè)人員安全。在薄煤層采煤作業(yè)中，螺旋鉆機(jī)的出現(xiàn)使人機(jī)分離成為現(xiàn)實(shí)，有效排除了人為因素在作業(yè)中的影響。通過(guò)螺旋鉆機(jī)在薄煤層開(kāi)采中的實(shí)際應(yīng)用，表現(xiàn)出了安全可靠、易于操作和維護(hù)等特點(diǎn)，具有很高的實(shí)用性。

3.2 刨煤機(jī)在薄煤層采煤中的應(yīng)用

在薄煤層開(kāi)采中，刨煤機(jī)也是一種十分常用的機(jī)械化采煤設(shè)備。圖1所示為三一重型裝備公司最新研制的BH38／2x400全自動(dòng)刨煤機(jī)機(jī)組的示意圖。該產(chǎn)品已成功在陜西府谷縣煤礦實(shí)現(xiàn)工況生產(chǎn)，工業(yè)性試驗(yàn)3個(gè)月內(nèi)，總運(yùn)行313h，進(jìn)尺525m，共產(chǎn)原煤20萬(wàn)t，運(yùn)行情況良好。

圖1 BH38／2x400刨煤機(jī)示意圖

從圖1不難看出，刨煤機(jī)與軌道形成了綜合聯(lián)動(dòng)，兩者構(gòu)成了一個(gè)高效安全的自動(dòng)化滑行采煤生產(chǎn)系統(tǒng)，這一形式也是薄煤層開(kāi)采中刨煤機(jī)的最新形式。從生產(chǎn)實(shí)際而言，刨煤機(jī)在硬度低于25MPa和傾斜角低于25°的煤層中性能最為優(yōu)良。刨煤機(jī)的使用對(duì)地層條件要求較高，不僅需要平整穩(wěn)定，還需要具備一定的硬度。在刨煤機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，速度需要控制在3m／s之內(nèi)，切割深度以0.25m 為宜，功率一般在400kW 以上。刨煤機(jī)的生產(chǎn)綜合性高，可以將落煤、裝煤和運(yùn)煤這幾個(gè)環(huán)節(jié)的工作實(shí)現(xiàn)一體化，大大提升了采煤效率。

刨煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)可以分為三點(diǎn)：第一，自動(dòng)化程度高，便于構(gòu)建綜合采煤作業(yè)系統(tǒng)。第二，刨煤機(jī)能夠連續(xù)進(jìn)行采煤作業(yè)，對(duì)維持較高的開(kāi)采進(jìn)度具有很大作用，還有利于提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。第三，刨煤機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修養(yǎng)護(hù)十分方便。

3.3 采煤機(jī)在薄煤層采煤中的應(yīng)用

采煤機(jī)和螺旋鉆機(jī)、刨煤機(jī)的區(qū)別比較明顯，是一種比較大型的采煤機(jī)械設(shè)備。圖2 所示為MG100／240－BW 型采煤機(jī)。

圖2 MG100／240－BW 型采煤機(jī)

該型采煤機(jī)由液壓牽引，橫向布置多電機(jī)。從上圖中不難看出，采煤機(jī)尺寸較大，在進(jìn)行采煤作業(yè)時(shí)需要的空間比刨煤機(jī)以及螺旋鉆機(jī)要大，對(duì)應(yīng)的功率也比較大。在薄煤層的采煤作業(yè)中，采煤機(jī)的使用主要有兩種形式，分別是騎輸送機(jī)和爬底板。騎輸送式是通過(guò)傳輸鏈牽引采煤機(jī)進(jìn)行作業(yè)，而爬底板是在采煤機(jī)道內(nèi)設(shè)置采煤機(jī)，使其通過(guò)機(jī)道進(jìn)行采煤作業(yè)。這兩種方式雖然存在一定區(qū)別，但是采煤效率都十分良好。在薄煤層的開(kāi)采中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取。值得注意的是，爬底板采煤對(duì)空間需求較大，可以提升薄煤層的通風(fēng)能力，有助于提升采煤安全。

不論采煤機(jī)、刨煤機(jī)亦或是螺旋鉆機(jī)，在薄煤層的開(kāi)采中都可以發(fā)揮出良好的效果。在進(jìn)行薄煤層機(jī)械化開(kāi)采的過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際情況選擇對(duì)應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，加強(qiáng)生產(chǎn)作業(yè)質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤是符合薄煤層開(kāi)采作業(yè)趨勢(shì)的，這需要對(duì)薄煤層開(kāi)采的現(xiàn)存問(wèn)題進(jìn)行剖析，明確機(jī)械化對(duì)薄煤層開(kāi)采的重大意義，通過(guò)采煤機(jī)、刨煤機(jī)和螺旋鉆機(jī)等設(shè)備加強(qiáng)薄煤層開(kāi)采，促進(jìn)機(jī)械化采煤進(jìn)步發(fā)展。

［1］蘭永磊.薄煤層綜采機(jī)械化裝備配套及關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的研究［J］.河南科技，2013（7）：36－37.

［2］李現(xiàn)民，劉建國(guó).薄煤層機(jī)械化采煤技術(shù)的應(yīng)用［J］.中州煤炭，2010（9）：62.

［3］李銳.薄煤層機(jī)械化采煤技術(shù)的應(yīng)用［J］.科技傳播，2012（2）：29－32.