薄煤層采煤工藝現(xiàn)狀及其發(fā)展探討

白志剛

摘 要：在新經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，對(duì)煤炭開(kāi)采工藝的研究應(yīng)立足于我國(guó)煤炭發(fā)展戰(zhàn)略需求，煤炭開(kāi)采研究是當(dāng)下我國(guó)工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展必要的技術(shù)儲(chǔ)備，應(yīng)用產(chǎn)業(yè)高科技技術(shù)開(kāi)發(fā)以配套裝備為主導(dǎo)的核心技術(shù)，以煤礦開(kāi)采工藝為中心技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。從而使采煤工藝技術(shù)持續(xù)發(fā)展，煤炭工業(yè)在未來(lái)的發(fā)展中綠色開(kāi)采將是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向，采煤要致力于環(huán)境污染的最小極限，煤礦資源作為我國(guó)的重要資源，其合理的開(kāi)采和工藝技術(shù)的不斷提升對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人們的生存環(huán)境質(zhì)量的提高都起著關(guān)鍵的作用?；诖?，本文主要探索薄煤層采煤工藝現(xiàn)狀，針對(duì)現(xiàn)狀分析薄煤層采煤工藝未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：薄煤層；采煤工藝；現(xiàn)狀分析

近年來(lái)，在煤炭的開(kāi)采方面大多數(shù)集中于中厚煤層的開(kāi)采。實(shí)際上在我國(guó)薄煤層的儲(chǔ)量是非常驚人的，但是，由于客觀因素開(kāi)采時(shí)應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備在空間狹小的薄煤層內(nèi)不利于安裝和操作，使薄煤層未能得到全面的開(kāi)發(fā)利用。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)薄煤層的現(xiàn)儲(chǔ)存量大約670億噸[1]，但是受開(kāi)采工藝與設(shè)備的局限，一直以來(lái)薄煤層的開(kāi)采在產(chǎn)量方面尚未得到明顯提高，許多老礦區(qū)為了增加資源而延長(zhǎng)礦井薄煤層的開(kāi)采服務(wù)年限，這也是資源開(kāi)采提高煤炭產(chǎn)量的一種途徑，更是未來(lái)提高薄煤層的采出率的關(guān)健突破方向。在我國(guó)統(tǒng)配煤礦中可以開(kāi)采的薄煤層還有很大的開(kāi)采空間，但是，實(shí)際薄煤層的開(kāi)采量卻很小，長(zhǎng)期以來(lái)薄煤層的開(kāi)采量，根本達(dá)不到統(tǒng)配煤礦中預(yù)計(jì)能夠開(kāi)采的占總煤層儲(chǔ)存量近21%的薄煤層還可以開(kāi)采，而這個(gè)比例在實(shí)際開(kāi)采中不但沒(méi)有達(dá)到過(guò)卻還有逐漸減少的趨勢(shì)，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)主要是薄煤層開(kāi)采空間狹小，機(jī)械化設(shè)備的安裝難以實(shí)現(xiàn)，開(kāi)采操作以人工為主，而中煤層的開(kāi)采又全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，薄煤層開(kāi)采自身的不足造成開(kāi)采比例下降，這種以勞動(dòng)力為主的煤炭開(kāi)采方式，使勞動(dòng)密度加大，開(kāi)采操作人員可用空間減少，造成采掘接替工作難度提高，這種以勞動(dòng)力為主的煤炭采掘方式使生產(chǎn)成本提高，采掘操作人員的安全也難以保障，很容易出現(xiàn)安全隱患問(wèn)題。另一方面，受地質(zhì)條件復(fù)雜多變的影響，薄煤層的煤炭產(chǎn)量較低、工作效率，煤炭損耗嚴(yán)重。

一、薄煤層采煤工藝現(xiàn)狀

我國(guó)的礦區(qū)分布廣泛，薄煤層的儲(chǔ)存量豐富，但薄煤層開(kāi)采條件復(fù)雜，造成薄煤層采掘?qū)嵤┳詣?dòng)化的工作面其難度增大，雖然薄煤層采掘方式有多種，開(kāi)采技術(shù)較多，但是，薄煤層的單產(chǎn)通常只有厚煤層的1/3[2]，由于生產(chǎn)能力的嚴(yán)重不足，使部分煤礦開(kāi)采企業(yè)不愿意甚至放棄進(jìn)行薄煤層的開(kāi)采。

（一）螺旋鉆采煤機(jī)采煤工藝技術(shù)

螺旋鉆采煤工藝是利用螺旋鉆桿深入煤層的方式進(jìn)行采煤，首先通過(guò)噴水和通風(fēng)系統(tǒng)向螺旋鉆機(jī)的鉆孔內(nèi)注入水和風(fēng)，同時(shí)將鉆桿也一并注入鉆孔內(nèi)，然后把螺旋鉆機(jī)向煤層推進(jìn)實(shí)現(xiàn)采煤，再通過(guò)鉆桿把采好的煤運(yùn)出來(lái)，向鉆孔內(nèi)注水和風(fēng)其目地是保證瓦斯?jié)舛冗_(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，確保鉆孔內(nèi)的粉塵量不超標(biāo)。這種采煤方法投資少，能最大限度的保證開(kāi)采人員在條件安全的巷道內(nèi)實(shí)施采掘操作，使采掘工作的安全狀況得到很好的保障[3]。然而應(yīng)用螺旋鉆采煤技術(shù)操作面臨一些實(shí)際問(wèn)題，由于裝卸鉆桿的速度慢，鉆桿以單軌吊實(shí)施起吊，需要人工對(duì)接，還要充分利用微調(diào)機(jī)構(gòu)實(shí)施調(diào)整，微調(diào)機(jī)構(gòu)是由液壓缸和棘輪兩部分構(gòu)成，這樣才能夠保證減速機(jī)里的三爪離合器、鉆桿對(duì)正。此項(xiàng)采煤技術(shù)無(wú)論是接長(zhǎng)鉆桿還是個(gè)縮短鉆桿耗費(fèi)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，采煤技術(shù)的欠缺使得煤炭采出率較低。目前，在我國(guó)螺旋鉆采煤技術(shù)工藝才開(kāi)始起步，采煤技術(shù)水平還有待于進(jìn)一步提升，螺旋鉆采煤法屬于無(wú)人工作面采掘模式，這種采掘模式，用螺旋鉆采煤機(jī)在工作巷道中就能夠?qū)⑾锏纼蓚?cè)60米左右內(nèi)的煤采掘出來(lái)。

（二）刨煤機(jī)采煤工藝技術(shù)

薄煤層刨煤機(jī)采煤工藝就是采用煤刨反復(fù)沿著工作面實(shí)施采煤操作。其工藝特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修容易，使用過(guò)程中安全可靠，刨落的煤塊度大且耗能少，截深較小產(chǎn)生的煤粉、煤塵含量少。但是，刨煤機(jī)的刨煤能力弱。在正常工作狀態(tài)下，刨煤機(jī)借助于煤的方向節(jié)理，依據(jù)煤質(zhì)的硬度其截深能夠調(diào)整，煤在刨頭和導(dǎo)軌的作用下進(jìn)入輸送機(jī)，再通過(guò)輸送機(jī)將煤運(yùn)到工作面下端口，當(dāng)煤的節(jié)理發(fā)育良好，并且主節(jié)理方向與長(zhǎng)壁式工作面平行時(shí)，其借助煤的方向特性，沿弱層將煤刨成片狀[4]。

（三）滾筒采煤機(jī)采煤工藝技術(shù)

目前我國(guó)采用的薄煤層滾筒采煤機(jī)是在前兩代的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，改革后的采煤機(jī)可以開(kāi)采0.8米以上的薄煤層，在足夠的過(guò)煤空間高度下更具備超強(qiáng)的破巖能力。爬底板式采煤機(jī)其機(jī)面高度低，機(jī)身在滾筒開(kāi)出的機(jī)道內(nèi)，與其輸送機(jī)式相比，在相同的采煤高度條件下，爬底板式采煤機(jī)過(guò)煤空間更高，工作面過(guò)風(fēng)斷面大可采掘0.17米左右的薄煤層，生產(chǎn)能力強(qiáng)且工作安全。然而滾筒采煤機(jī)技術(shù)也存在機(jī)身與功率之間的問(wèn)題，采煤機(jī)截割堅(jiān)硬矸石帶來(lái)的沖擊和振動(dòng)比中厚煤層強(qiáng)烈，這是需要薄煤層采煤技術(shù)改進(jìn)的重點(diǎn)[5]。

二、薄煤層采煤工藝發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段薄煤層的采掘仍以滾筒式采煤機(jī)為主，但是必須控制其機(jī)身高度，才能夠保證一定的使用功率，在未來(lái)的發(fā)展中從目前各煤礦使用的采煤機(jī)的功率著手，對(duì)其功率進(jìn)行提升，由于電動(dòng)機(jī)功率是采煤機(jī)性能的關(guān)健因素，功率的大小決定了采煤機(jī)能否很好的發(fā)揮其性能，這是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和關(guān)健，還要解決好機(jī)身長(zhǎng)度的問(wèn)題，對(duì)薄煤層長(zhǎng)壁采掘工作面實(shí)施機(jī)械化操作、加強(qiáng)工作面機(jī)械化程度是未來(lái)薄煤層采掘的核心工作，這可以減少采掘環(huán)節(jié)中的安全生產(chǎn)問(wèn)題，降低耗材。由于刨煤機(jī)適應(yīng)的范圍狹窄，因此，在未來(lái)的煤礦開(kāi)采中提倡大力發(fā)展機(jī)械化的滾筒采煤機(jī)綜合技術(shù)。首先，采高下限得以保證的前提下，增強(qiáng)采煤機(jī)在褶曲、斷層、夾矸環(huán)境中開(kāi)采效率，提高裝機(jī)功率。在滾筒采煤機(jī)研發(fā)方面，開(kāi)發(fā)無(wú)鏈交流電牽引采煤機(jī)。其次，向電機(jī)橫向布置技術(shù)方向發(fā)展，多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以克服電機(jī)功率大帶來(lái)的問(wèn)題，尤其是功率增大外形尺寸增加的問(wèn)題，針對(duì)采煤機(jī)而言，還要增強(qiáng)其對(duì)煤層波狀起伏變化的適應(yīng)性[6]。研發(fā)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)采煤工作面的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和控制，提高薄煤層采掘的采出率。

結(jié)語(yǔ)

相對(duì)而言，薄煤層的開(kāi)采技術(shù)十分薄弱，中厚煤層的儲(chǔ)存開(kāi)采空間己經(jīng)不大，而在我國(guó)的煤層儲(chǔ)存量上薄煤層的開(kāi)采空間最大，更重要的是薄煤層資源的分布廣泛，但開(kāi)采成本在不斷的增高，這就需要研發(fā)出煤炭開(kāi)采的新技術(shù)以解燃眉之急，當(dāng)下最關(guān)鍵的是開(kāi)發(fā)薄煤層采煤工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)薄煤層工作面自動(dòng)化，是煤礦企業(yè)增產(chǎn)增效的有效途徑，同時(shí)，研發(fā)薄煤層采煤技術(shù)可以有效保護(hù)煤炭資源，基于我國(guó)地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，應(yīng)依據(jù)不同的地質(zhì)條件選擇機(jī)械設(shè)備、采煤模式，對(duì)地質(zhì)條件具備適刨性的其刨煤機(jī)還是有一定的突出優(yōu)勢(shì)。而目前滾筒采煤機(jī)仍然占據(jù)采煤設(shè)備的主要位置。由此可見(jiàn)，薄煤層開(kāi)采方法的研究和探索是未來(lái)煤炭工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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