淺談薄煤層采煤方法研究

段守文 朱偉

【摘 ?要】采煤機(jī)是薄煤層開(kāi)采的主要設(shè)備之一，它集機(jī)械、電氣、液壓以及控制系統(tǒng)為一身，具有控制、操作可靠方便、牽引功率大、自動(dòng)化程度高、塊煤產(chǎn)出率高、節(jié)能降耗、環(huán)保等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外薄煤層開(kāi)采作業(yè)中。本文就薄煤層采煤方法進(jìn)行研究，提高采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，加大過(guò)煤空間。

【關(guān)鍵詞】薄煤層;采煤機(jī);螺旋滾筒

新建煤礦開(kāi)拓煤量、準(zhǔn)備煤量、回采煤量充足，截止至2019年3月末新建煤礦開(kāi)拓煤量746.82萬(wàn)噸，可采期7.7年;準(zhǔn)備煤量595.52萬(wàn)噸，可采期73.70月;回采煤量88.60萬(wàn)噸，可采期10.97月。

截止到2018年末，新建煤礦保有儲(chǔ)量4610.5萬(wàn)噸，可采儲(chǔ)量2192.9萬(wàn)噸。

一、我國(guó)薄煤層的資源現(xiàn)狀及開(kāi)采特點(diǎn)

煤炭是世界重要能源之一，對(duì)煤炭的開(kāi)發(fā)程度能促進(jìn)一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展，而且也能提升國(guó)家的國(guó)際地位，達(dá)到社會(huì)團(tuán)結(jié)和穩(wěn)定國(guó)家秩序的目的。其中，當(dāng)煤層厚度范圍在0.8～1.3m時(shí)，稱之為薄煤層;而煤層厚度范圍小于0.8 m時(shí)，稱之為極薄煤層。我國(guó)薄煤層的采儲(chǔ)量在60億t左右，占全國(guó)煤炭總量的20%。但是其產(chǎn)量卻不到全國(guó)總產(chǎn)量的10%。與國(guó)外相比，我國(guó)薄煤層的開(kāi)采量相當(dāng)?shù)?，而且在薄煤層采煤上，我?guó)的機(jī)械化程度較低，導(dǎo)致采煤效率始終上不去。目前，在中國(guó)，涉及到薄煤層的煤炭企業(yè)大概有700多家，但絕大多數(shù)的開(kāi)采效率卻很低，開(kāi)采過(guò)程較為艱難。

隨著開(kāi)采條件的變化，新建礦優(yōu)質(zhì)的厚煤層儲(chǔ)量所剩無(wú)幾，一采區(qū)回采的96、82、93等極薄煤層的儲(chǔ)量近270萬(wàn)噸，這些煤層煤質(zhì)極好，但開(kāi)采條件極為惡劣，在面對(duì)沖擊地壓、瓦斯涌出等治災(zāi)因素面前，如果采取炮采工藝，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全得不到保證，產(chǎn)量也很低，從而在96層使用了MG80/120-BW型機(jī)組，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后，出現(xiàn)了班班夾機(jī)組情況，月平均產(chǎn)量只有0.8萬(wàn)噸，面對(duì)當(dāng)前的難題，新建煤礦技術(shù)人員在公司領(lǐng)導(dǎo)及各相關(guān)部室的指導(dǎo)下，拓新思維，轉(zhuǎn)變思想，樹(shù)立“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”的發(fā)展理念，超前設(shè)計(jì)、超前謀劃，針對(duì)我礦96、82、93等0.6米-0.65米極薄煤層的周密設(shè)計(jì)論證，對(duì)新建煤礦一采96層煤的賦存地質(zhì)條件及MG100-TP超薄機(jī)組性能進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，確定該采煤機(jī)適合該煤層生產(chǎn)條件。

與中厚煤層或厚煤層相比，薄煤層之所以開(kāi)采困難主要存在以下幾方面特點(diǎn)：

1、煤層賦存條件差，開(kāi)采技術(shù)條件和地質(zhì)條件也相對(duì)復(fù)雜，導(dǎo)致機(jī)械化設(shè)備的使用難度較大，生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)煤量上不去。

2、薄煤層厚度不到1.3m，導(dǎo)致采高特別低，開(kāi)采人員作業(yè)困難，只能爬行作業(yè)或臥姿作業(yè)，這既存在極大的安全隱患，也不利于開(kāi)采工作的順利完成。

3、開(kāi)采掘進(jìn)率較高，且各工作面間的接替比較困難，影響開(kāi)采效率。

4、開(kāi)采工作條件極差，大型機(jī)械化設(shè)備移動(dòng)困難，很多地方需要人工開(kāi)采，影響開(kāi)采進(jìn)度的同時(shí)，易發(fā)生安全事故。

二、無(wú)人工作面開(kāi)采方法的含義及工序

薄煤層井工巷幫無(wú)人工作面采煤方法是一種新型無(wú)人工作面采煤方法。具有：“三無(wú)、五少、二高”的工藝特點(diǎn)。即;工作面無(wú)人，無(wú)固定設(shè)備，無(wú)支護(hù)材料;系統(tǒng)環(huán)節(jié)少，用人少，掘進(jìn)巷道少，設(shè)備配置少，材料消耗少;安全系數(shù)高，經(jīng)濟(jì)效益高。該方法可用于周圍空氣中甲烷、煤塵不超過(guò)《煤礦安全規(guī)程》中的安全含量的礦井，尤其適用于井工煤礦薄和極薄煤層無(wú)人工作面采煤。

但不能用于有瓦斯突出的煤層采煤。其特征是：在已掘出巷道的兩幫采用薄煤層自適應(yīng)截割鉆進(jìn)滾筒式采煤機(jī)巷柱式方法開(kāi)采，通過(guò)留設(shè)煤柱來(lái)保障采煤工作面安全、支撐上覆巖層載荷，如同連續(xù)采煤機(jī)在井工礦的掘進(jìn)作業(yè)，只是這種方式設(shè)備操作人員全部工作在支護(hù)好的巷道中完成，設(shè)備操作人員無(wú)需進(jìn)入工作面。

工序流程為：

1、將井工煤礦煤田劃分為若干采區(qū)，開(kāi)拓采區(qū)回風(fēng)巷1，膠帶運(yùn)輸巷2，軌道運(yùn)輸巷3，構(gòu)成采區(qū)通風(fēng)、運(yùn)輸系統(tǒng);如圖1所示。

2、沿煤層走向掘進(jìn)膠帶運(yùn)輸巷5和軌道巷6，構(gòu)成獨(dú)立回風(fēng)系統(tǒng)，在膠帶運(yùn)輸巷5內(nèi)安裝巷幫采煤機(jī)7、可彎曲刮板輸送機(jī)8，可伸縮膠帶輸送機(jī)9，并通過(guò)工作面溜煤眼和采區(qū)膠帶輸送機(jī)10形成運(yùn)煤系統(tǒng)，如圖1所示。

3、開(kāi)采前首先將泵站液壓泵的手動(dòng)閥工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換至“定位”位置，通過(guò)操縱多路閥手柄，移動(dòng)巷幫采煤機(jī)7到巷道內(nèi)需要的采煤位置。

4、移動(dòng)巷幫采煤機(jī)到巷道內(nèi)需要的采煤位置后，一般與上一鉆采孔留0.2～0.5m煤柱，操作升降油缸、調(diào)斜油缸，調(diào)整機(jī)架的高度和傾斜度與所采的煤層傾角基本一致，，然后操作支撐油缸伸出支撐在巷道的兩幫，這樣巷幫采煤機(jī)7即完成了定向和固定，下一步即可以進(jìn)行鉆煤作業(yè)。

5、鉆煤作業(yè)前，首先將開(kāi)采范圍內(nèi)的錨在煤層中的鋼錨桿全部拔出，清理防護(hù)網(wǎng)等其它設(shè)施至不影響井工巷幫自適應(yīng)截割滾筒式采煤機(jī)的旋轉(zhuǎn)和推進(jìn)。檢查電纜與防塵水管的敷設(shè)情況，檢查內(nèi)外噴霧的完好情況，一切正常后，開(kāi)啟巷幫采煤機(jī)7內(nèi)外噴霧，進(jìn)行鉆采工作。開(kāi)采初期，電動(dòng)截割頭模塊尾端延伸到車架總成的中央位置，通過(guò)液壓裝置推動(dòng)電動(dòng)截割頭沿著煤層進(jìn)行切割。在靠近采煤主機(jī)截割頭模塊的中間部分，安設(shè)有一對(duì)平行的直徑為43cm的雙螺旋輸送機(jī)，通過(guò)雙螺旋輸送機(jī)將煤運(yùn)出。

雙螺旋輸送機(jī)運(yùn)出的煤直接落在順槽左右兩側(cè)的轉(zhuǎn)載刮板機(jī)8上，轉(zhuǎn)載刮板機(jī)8和順槽中的可伸縮皮帶機(jī)9連接，把煤運(yùn)出。實(shí)現(xiàn)薄及極薄煤層的工作面無(wú)人安全開(kāi)采。如圖1所示。

三、采煤機(jī)螺旋滾筒的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

影響薄煤層采煤機(jī)生產(chǎn)能力、螺旋滾筒截割性能以及裝煤效果的因素與所截割的煤巖性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)有關(guān)，但也與螺旋滾筒的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。薄煤層采煤機(jī)螺旋滾筒主要由截齒、齒座、葉片、端盤筒轂、尾塊等機(jī)構(gòu)組成，螺旋葉片以分段滾壓或金屬板分片搭接等形式焊接在筒轂上，將截齒插入齒座并沿螺旋葉片方向按截線距進(jìn)行焊接形成滾筒組件。

薄煤層采煤機(jī)滾筒結(jié)構(gòu)參數(shù)是滾筒設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，其選取及設(shè)計(jì)合適與否將會(huì)直接影響到滾筒截割性能、裝煤效果，也會(huì)對(duì)采煤機(jī)的生產(chǎn)能力產(chǎn)生影響。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)包括：滾筒直徑、滾筒寬度、螺旋葉片參數(shù)及截齒排列參數(shù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

采煤機(jī)是薄煤層開(kāi)采的主要設(shè)備之一，它集機(jī)械、電氣、液壓以及控制系統(tǒng)為一身，具有控制、操作可靠方便、牽引功率大、自動(dòng)化程度高、塊煤產(chǎn)出率高、節(jié)能降耗、環(huán)保等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外薄煤層開(kāi)采作業(yè)中。

因此如何提高采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，加大過(guò)煤空間，提高螺旋滾筒的裝煤效果，改善螺旋滾筒的截割性能，提高采煤機(jī)對(duì)工作面的適應(yīng)性，成為了薄煤層采煤機(jī)需要解決的首要課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁樹(shù)來(lái)，等.薄煤層高產(chǎn)高效開(kāi)采技術(shù)[M];北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

[2]張艷秋，王憲軍. 采煤機(jī)滾筒直徑及螺旋升角對(duì)裝煤效果的影響[J].礦山機(jī)械，1995（3）29-31.

（作者單位：龍煤集團(tuán)七臺(tái)河礦業(yè)公司新建煤礦）