薄煤層綜采工藝現(xiàn)狀與技術(shù)改進(jìn)探究

郭長(zhǎng)龍

（七臺(tái)河技師學(xué)院，黑龍江 七臺(tái)河 154600）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的極速發(fā)展，各大企業(yè)都在快速的發(fā)展進(jìn)步中，因此煤炭的需求量也在與日俱增。在采煤工藝中，薄煤層綜采技術(shù)在采煤工藝中一直是一大難點(diǎn)，有著管制難度高、技術(shù)含量高等特點(diǎn)。根據(jù)以往的采煤經(jīng)驗(yàn)，分別從挖煤機(jī)、螺旋采煤機(jī)、長(zhǎng)臂采煤技術(shù)和連續(xù)采煤機(jī)房柱式等幾個(gè)層面對(duì)薄煤層綜采技術(shù)展開(kāi)探析。

1 我國(guó)薄煤層儲(chǔ)煤情況及開(kāi)采情況

根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前在我國(guó)的70 多個(gè)煤區(qū)中，有將近400 個(gè)煤井儲(chǔ)藏著大概700 層的薄層煤。在這其中已經(jīng)有60 億噸的煤被探測(cè)可采，占據(jù)我國(guó)煤炭可采量的1/5，而在這些薄煤層中80～130cm 的薄煤層比較多，占據(jù)了總量的80%，剩下的20%是厚度小于80cm 的煤層。目前煤礦企業(yè)存在的問(wèn)題有：第一是采煤工作區(qū)域窄小，控制系統(tǒng)的裝配、工作人員的操控空間都十分有限。第二是在煤層中常常會(huì)出現(xiàn)一些雜質(zhì)，造成分離困難。第三是煤層的厚度、深度變化幅度較大，對(duì)采煤機(jī)械有著更高的要求。最后是輸送煤炭的機(jī)械設(shè)備受到空間的約束，不能滿足輸送的要求，時(shí)常出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。我國(guó)的中厚度煤層的開(kāi)采技術(shù)進(jìn)步的速度非?？欤_(kāi)采技術(shù)也愈來(lái)愈成熟，而薄煤層的開(kāi)采技術(shù)進(jìn)步的比較緩慢，造成這一現(xiàn)象的主要原因是開(kāi)采薄煤層獲得的經(jīng)濟(jì)收益比較低，造成很多礦井都先開(kāi)采中厚度煤層和厚煤層，棄置薄煤層，有一些煤井直接不開(kāi)采薄煤層，但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的挖采，中厚度和厚度的煤層已經(jīng)被開(kāi)采完畢，于是就漸漸開(kāi)始注重發(fā)展薄煤層綜采技術(shù)。特別是七臺(tái)河礦區(qū)，煤炭賦存特點(diǎn)就是煤層薄，所以研究薄煤層綜采技術(shù)更為重要。

2 薄煤層綜采存在的難點(diǎn)

站在煤礦企業(yè)的角度上看，企業(yè)的收益是第一位的，因?yàn)楸∶簩拥拈_(kāi)采存在著極大的難度，對(duì)于薄煤層的開(kāi)采和經(jīng)濟(jì)收益低的問(wèn)題，有很多煤礦企業(yè)放棄薄煤層的開(kāi)采，主要集合于1m 以內(nèi)的薄煤層，這其中也有很多的煤層是厚于1.2m 的煤層，而煤炭資源就被浪費(fèi)了。為了便于解析，本文將薄煤層區(qū)劃分為兩種類型：第一種是急斜薄煤層，另一種近水準(zhǔn)及傾斜薄煤層，并且對(duì)這兩種類型分別解析其綜采技術(shù)存在的難點(diǎn)。

2.1 近水平和傾斜煤層的開(kāi)采

（1）因?yàn)殚_(kāi)采空間比較窄小，所使用的綜采設(shè)施一般功率都比較小，一旦地質(zhì)條件發(fā)生改變，出現(xiàn)堅(jiān)硬的石層或者斷層的情況，不能滿足開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的需要，減緩綜采速度。

（2）開(kāi)采空間小，造成采煤機(jī)運(yùn)煤空間小，無(wú)法很好的完成煤礦的運(yùn)輸，嚴(yán)重的減緩了采煤機(jī)器的挖煤速度，挖煤的工作人員和安全監(jiān)管人員不能通順走動(dòng)，工作面推進(jìn)速度比較慢，生產(chǎn)力減緩。

（3）開(kāi)采工作空間小，相關(guān)的開(kāi)采設(shè)施不能良好的安置，設(shè)施的維修、保護(hù)、檢測(cè)和操縱都會(huì)受到阻礙，采挖場(chǎng)地的挖煤設(shè)施不能很好的發(fā)揮作用，影響到產(chǎn)量。

（4）回采巷道屬于半煤巖巷道，綜掘設(shè)施的運(yùn)用效率比較低。而在使用炮掘時(shí)，不可以進(jìn)行完全的爆破。煤炭和巖石分開(kāi)運(yùn)輸，嚴(yán)重的減緩了采掘的進(jìn)度，影響了正常的采掘速度。

（5）單產(chǎn)單進(jìn)水準(zhǔn)比較低，薄煤層綜采對(duì)煤礦來(lái)說(shuō)，其經(jīng)濟(jì)效益明顯不能達(dá)到煤礦發(fā)展的需求。

2.2 急斜薄煤層綜采

急傾斜薄煤層指的是煤層的傾斜角比較大，在綜采設(shè)施安置、采煤技術(shù)、巖層管理、安全技術(shù)等方面與進(jìn)水平及傾斜薄煤層不同，其在采掘的環(huán)節(jié)中存在的難度主要包括：（1）因?yàn)槊簩拥膬A斜角度比較大，在輸送煤炭的時(shí)候可以采用自溜運(yùn)輸，使得工作面的煤炭運(yùn)輸工藝變得更為簡(jiǎn)易。但是較大的傾斜角也給采煤生產(chǎn)工作帶來(lái)了一些不利影響，比方說(shuō)工作人員通行不便，煤矸滾動(dòng)影響工作人員的生命安全等。（2）在巷道的回采過(guò)程中，與普通工作一樣，有著滾落、抽冒等問(wèn)題，同時(shí)因?yàn)楣ぷ鲀A斜角度比較大，煤層底板很容易發(fā)生錯(cuò)位，維護(hù)難度非常大。（3）因?yàn)殚_(kāi)采工作空間的傾斜角比較大，開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的各種綜采設(shè)施因?yàn)樽陨淼闹亓勘容^大，所以穩(wěn)定性差，很容易發(fā)生移位、翻到，使得采掘場(chǎng)地的機(jī)械化挖采面臨著很多的考驗(yàn)。對(duì)于薄煤層的綜采技術(shù)來(lái)說(shuō)，一般都存在著以下的問(wèn)題：工作面的支護(hù)、頂板的控制比較困難；采挖工作場(chǎng)地的通道布置繁雜；挖煤工藝的機(jī)械化水準(zhǔn)較低，工作人員的生命安全難以得到保障；煤炭的采掘速度比較慢，需要的材料比較多，獲取的經(jīng)濟(jì)收益比較低。

3 極薄煤層綜采技術(shù)的運(yùn)用方法

3.1 長(zhǎng)臂開(kāi)采技術(shù)

長(zhǎng)臂機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)應(yīng)在地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的薄煤層工作面中使用，薄煤層有著特殊性，與中厚煤層和厚煤層的開(kāi)采技術(shù)有所不同，不論是使用普通的開(kāi)采技術(shù)還是使用綜采技術(shù)，都會(huì)使用比較繁雜的破煤設(shè)施，主要包含了滾筒挖煤機(jī)、刨煤機(jī)等。在這其中，滾筒挖煤機(jī)使用比較強(qiáng)的破煤技術(shù)，我國(guó)現(xiàn)在常用的薄煤層的滾筒挖煤機(jī)有20 多種，大多數(shù)的滾筒采煤機(jī)都為爬底板式，并且采煤高度小于80cm，當(dāng)采煤高度大于90cm，就應(yīng)該使用騎溜式挖煤機(jī)?，F(xiàn)在，我國(guó)的大多數(shù)煤礦企業(yè)都使用bm-100 薄煤層騎溜式滾筒采煤機(jī)，其開(kāi)采高度在80cm 和130cm 中，工作面頂需要達(dá)到中等穩(wěn)固性，堅(jiān)固性的系數(shù)達(dá)不到2.5。因?yàn)槊簩拥膬A斜角度比較大，爬式滾筒采煤機(jī)可以直接在底板上運(yùn)轉(zhuǎn)，可以不用考慮溜槽高度，所以采煤機(jī)的高度可以適當(dāng)?shù)慕档汀?/p>

3.2 刨煤機(jī)

在煤炭開(kāi)采技術(shù)中，刨煤機(jī)被廣泛應(yīng)用，憑借刨煤機(jī)的刨刀進(jìn)行急速的切割，沿著煤層刨下煤塊。在開(kāi)采過(guò)程中使用刨煤機(jī)能夠有效地減少粉塵的產(chǎn)生，刨下的煤塊大并完整，采煤速度快，可以有效地減少能耗，提升產(chǎn)量。與此同時(shí)，刨煤機(jī)的構(gòu)造十分簡(jiǎn)單，操縱方法簡(jiǎn)單，便于維修，應(yīng)用成本與其他挖煤機(jī)械相比比較低，假如能夠改變刨煤機(jī)的工作功率，提升刨刀的運(yùn)轉(zhuǎn)能力，就可以有效地提升刨煤機(jī)處理硬度較強(qiáng)的煤的成效。此外，為了延長(zhǎng)刨煤機(jī)的使用時(shí)間，還可以提升其中個(gè)別零件的可靠性，比方說(shuō)加強(qiáng)高圓環(huán)鏈或者連接環(huán)的強(qiáng)度，增強(qiáng)刨刀的質(zhì)地等；在刨煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，假如發(fā)生了飄刀、啃底等問(wèn)題，就必須調(diào)度操縱機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)變刨頭的運(yùn)轉(zhuǎn)方向。現(xiàn)在，我國(guó)的大部分煤礦企業(yè)都對(duì)刨煤機(jī)進(jìn)行了升級(jí)，包括轉(zhuǎn)變刨頭的工作方向等，盡量保證設(shè)施的持續(xù)性、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于滑行刨煤機(jī)來(lái)說(shuō)，在調(diào)度時(shí)大多數(shù)都選擇調(diào)整油缸的功率，如果開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的都是普通的采煤工作，其靈活性就會(huì)大大降低，降低了挖煤速度。

3.3 螺旋鉆采煤機(jī)

就目前情況來(lái)看，螺旋鉆采煤機(jī)是常見(jiàn)的運(yùn)煤機(jī)器，螺旋鉆采煤機(jī)憑借鉆桿將挖下的煤塊輸出。螺旋鉆桿的轉(zhuǎn)矩部分能夠裝配最多3 個(gè)鉆頭，以工作面煤層的厚度為依據(jù)確定鉆頭的大小，在進(jìn)行鉆探工作時(shí)，鉆桿開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，沿著旋轉(zhuǎn)的方向會(huì)把水和風(fēng)帶進(jìn)鉆孔中，要確保鉆孔中瓦斯的含量滿足需求，粉塵的濃度要在一定范圍內(nèi)。螺旋鉆采煤機(jī)需要拆裝鉆桿，鉆桿的更換需要單軌吊協(xié)助完成，并且需要人工進(jìn)行對(duì)接，確保減速機(jī)的三抓離合器與鉆桿的位置，必須要憑借相應(yīng)的儀器對(duì)設(shè)施進(jìn)行調(diào)度。鉆桿的拆換工作需要花費(fèi)10min，花費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)，嚴(yán)重的減緩了采煤的速度，并且還需要相應(yīng)的人力資源，增加了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，對(duì)于這樣的情況，引進(jìn)品質(zhì)優(yōu)、速度快、自動(dòng)化水準(zhǔn)高的助鉆桿拆裝設(shè)施是十分有必要的，同時(shí)提升鉆頭的能力，提高螺旋鉆采煤機(jī)的工作品質(zhì)。以工作面的需求為依據(jù)，對(duì)設(shè)施進(jìn)行升級(jí)，使得機(jī)組的工作品質(zhì)有所提升，完善鉆頭的構(gòu)造信息，加入科技投入，提升鉆頭的品質(zhì)，以能夠解決在挖采過(guò)程中遇到的問(wèn)題。在工作過(guò)程中，必須要對(duì)煤層的頂板情況進(jìn)行檢查，通常情況下，在鉆孔之間要保留小煤柱，煤柱的寬度要在20cm 左右，以能夠使其支住頂板。此外，要合理的解決鉆孔的填充問(wèn)題，不僅能夠更好的順應(yīng)低強(qiáng)度底板煤層開(kāi)采需求，而且還提升開(kāi)采效率。

3.4 連續(xù)采煤機(jī)房柱式

在開(kāi)采煤層時(shí)使用連續(xù)采煤機(jī)房柱式可以達(dá)到邊掘邊采的成效，提升工作效率和速度。使用煤柱的支撐作用，在煤柱回采的時(shí)候，把一部分支柱或者所有支柱收回，根據(jù)薄煤層的提升，在房柱式工作面操作時(shí)，需要使用運(yùn)輸帶、采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和錨桿機(jī)等設(shè)施，通過(guò)持續(xù)性的運(yùn)輸方法，運(yùn)用縱螺旋連續(xù)采煤機(jī)在薄煤層完成開(kāi)采工作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)煤炭需求量的提升，我國(guó)的煤炭資源在不斷地減少，所以，必須要充分的保護(hù)煤炭資源和使用煤炭資源。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，薄煤層綜采技術(shù)也在不斷地進(jìn)步中，而作為薄煤層綜采技術(shù)的探索與管制人員，更應(yīng)該跟上時(shí)代發(fā)展的腳步，為我國(guó)的煤炭產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)一份力量。