探討薄煤層采煤技術(shù)及開采過程中出現(xiàn)的問題

郝志會

冀中能源峰峰集團(tuán)新屯礦 河北邯鄲 056201

1 薄煤層與極薄煤層的幾種開采方式

1.1 滾筒式采煤機(jī)的開采方式

滾筒式采煤機(jī)有很多的優(yōu)點(diǎn)，首先，它的結(jié)構(gòu)是積木式的無底托架，電動機(jī)采用的是橫向布置，在開采煤礦時，它移動較為方便，能夠適應(yīng)不同的復(fù)雜惡劣的地質(zhì)環(huán)境，開采效率高，而且能夠保證足夠的開采動力，在一些規(guī)模較小的開采中較為適用[1]。

1.2 刨煤機(jī)采煤的開采方式

刨煤機(jī)由德國科研人員于1940年發(fā)明，問世之后，它很快得到了大范圍推廣。刨煤機(jī)主要由刨頭，無極牽引鏈以及刨頭導(dǎo)軌和驅(qū)動裝置組成，它是薄煤層開采中的主要動力設(shè)備。針對不同煤礦的厚度，刨煤機(jī)可以調(diào)整自身的截深，它特別依賴于煤的方向特性和節(jié)理?？傮w來說，刨煤機(jī)還是比較實(shí)用的一種開采方式。

2 薄煤層開采過程中常見技術(shù)問題分析

2.1 地質(zhì)構(gòu)造問題

受地質(zhì)構(gòu)造活動的影響，在薄煤層開采過程中有可能產(chǎn)生煤層厚度變化、遇到斷層等問題，對于長壁綜采工作面、機(jī)采工作面產(chǎn)生較大影響，增大工作面布置的難度，削弱開采工作效率。

2.2 采高較低

由于薄煤層厚度較小、采高較低，在開采過程中增大了機(jī)械設(shè)備的移動難度，無法創(chuàng)設(shè)良好的開采工作條件，當(dāng)最小采高降至不足1m時，將嚴(yán)重影響到開采過程中工作面上的人員進(jìn)出與作業(yè)效率，造成移動困難問題、提高作業(yè)難度。通常在薄煤層開采過程中需運(yùn)用到機(jī)械設(shè)備與液壓支架，機(jī)械設(shè)備往往尺寸較大、需占據(jù)一定空間，而在采高較低的條件下將無法承載大型機(jī)械設(shè)備，影響到機(jī)械設(shè)備的正常使用，并且需將支架設(shè)為兩伸縮或三伸縮等形式，一定程度上增大設(shè)計(jì)的繁瑣性、提高支架立柱的制造成本[2]。

2.3 綜采工作面接替困難

薄煤層的采掘比、掘進(jìn)率相對高于中厚煤層，將增大采煤工作面上的接替難度。當(dāng)前我國在薄煤層開采上普遍采用長壁機(jī)械化開采技術(shù)，致力于持續(xù)加快工作面推進(jìn)速度，而薄煤層工作面為半煤巖巷回采巷道，倘若沿用傳統(tǒng)人工裝煤、打眼放炮等作業(yè)形式，將使掘進(jìn)速度進(jìn)一步下降，影響到采煤工作面上的接替效率與流暢度，無法實(shí)現(xiàn)高效開采目標(biāo)。

3 綜合機(jī)械化采煤技術(shù)在薄煤層開采中的具體應(yīng)用探討

3.1 懸臂式滾筒機(jī)采煤技術(shù)

懸臂式滾筒采煤機(jī)主要運(yùn)用無底托架結(jié)構(gòu)積木式安裝技術(shù)，沿橫向進(jìn)行多臺截割電動機(jī)的布置，并采用抽屜式部件安裝技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝等性能優(yōu)勢，便于提高機(jī)械化作業(yè)效率。同時懸臂式滾筒采煤機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做出了一定的改進(jìn)，設(shè)備在外形尺寸上偏窄、偏低，可有效適應(yīng)薄煤層采高較低的問題，保障設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用價值。此外，懸臂式滾筒采煤機(jī)的功率顯著增大，基于電氣調(diào)速行走、遠(yuǎn)程無線控制等技術(shù)手段滿足自動化控制要求，適應(yīng)于復(fù)雜開采條件下的作業(yè)要求，可實(shí)現(xiàn)薄煤層的高效開采。

3.2 刨煤機(jī)采煤技術(shù)

（1）刨煤部分，由牽引刨鏈、導(dǎo)護(hù)鏈、擋煤板、刮板輸送、防滑梁、推移梁等等部分組成，是整體機(jī)組的核心機(jī)構(gòu)；（2）運(yùn)煤部分，主要由刮板輸送機(jī)承擔(dān)運(yùn)煤功能；（3）推進(jìn)部分，由供油、千斤頂組成；（4）電氣控制部分，用于控制整體機(jī)組的啟停動作，針對刮板輸送機(jī)及整體刨煤機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

將刨煤機(jī)應(yīng)用于薄煤層開采作業(yè)中，由刨鏈帶動刨頭沿導(dǎo)護(hù)鏈裝置做往復(fù)式運(yùn)動，帶動刨煤機(jī)完成刨煤、落煤、裝煤、運(yùn)煤作業(yè)。在開采作業(yè)過程中，以工作面上方切口處為基準(zhǔn)，使刨頭沿下行方向執(zhí)行刨煤操作，需將刨頭截深控制在50～200mm范圍內(nèi)，依靠刨鏈提供牽引作用力；在刨頭執(zhí)行切煤作業(yè)時，刮板輸送機(jī)應(yīng)始終位于刨頭后方，隨刨頭動作保持對應(yīng)推移運(yùn)動；待刨頭運(yùn)行到切口后，需沿反向進(jìn)行動作；在控制推移千斤頂推進(jìn)的過程中，通常在收缸影響下將使千斤頂支撐裝置向前移動，以此獲取到支撐作用力推動輸送機(jī)運(yùn)動，保障刨頭持續(xù)保持刨煤作業(yè)。

3.3 螺旋鉆機(jī)采煤技術(shù)

螺旋鉆采煤機(jī)由鉆桿、通風(fēng)管、軸承底座、鉆頭、變速箱、控制器等部件組成，配備刮板輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、回柱絞車、降塵管路等配套設(shè)備，主要布置在鉆采平巷，依靠電機(jī)提供傳動力。將其應(yīng)用于薄煤層開采作業(yè)中，依靠電機(jī)驅(qū)動鉆機(jī)鉆頭前進(jìn)割煤，通過鉆桿旋轉(zhuǎn)生成的離心力實(shí)現(xiàn)出煤，利用刮板輸送機(jī)承接鉆孔內(nèi)產(chǎn)出的煤炭并將其運(yùn)走，避免作業(yè)人員直接進(jìn)入鉆采工作面，可依靠遠(yuǎn)程作業(yè)方式操控機(jī)器執(zhí)行作業(yè)，并且配備有通風(fēng)、供水、除塵等綜合系統(tǒng)，具有勞動強(qiáng)度低、安全系數(shù)高等特征[3]。

在使用螺旋鉆采煤機(jī)時，需結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件與現(xiàn)場工作面情況進(jìn)行設(shè)備選型，適用于煤層傾角為±14°的條件下，需結(jié)合鉆采長度進(jìn)行極限角度的把控，避免極限角度過大導(dǎo)致機(jī)器損壞、影響到工作效率。螺旋鉆采煤機(jī)的開采厚度控制在0.4～1.3m之間，適用于開采邊角煤、回收煤柱，不適用于無煙煤開采作業(yè)；在考慮到電機(jī)動力、鉆桿材質(zhì)的影響下，應(yīng)將其切割阻力控制在250kN/m以內(nèi)；針對煤層頂?shù)装迤鸱^大的巷道中缺乏良好的使用價值，對螺旋鉆機(jī)開采作業(yè)產(chǎn)生一定的限制工作，因此需加強(qiáng)對頂?shù)装逍阅艿年P(guān)注，保障不會出現(xiàn)頂板垮落問題。

將螺旋鉆采煤機(jī)應(yīng)用于鉆采平巷中，作業(yè)人員僅需操縱機(jī)器即可執(zhí)行作業(yè)，無需進(jìn)入到鉆采空區(qū)，有效降低勞動強(qiáng)度、保障作業(yè)安全；機(jī)械化作業(yè)方式能夠顯著提升煤炭資源的回收利用率，促使礦井服務(wù)年限得到有效延長；螺旋鉆機(jī)集成了破、裝、運(yùn)、支、處等多道工序，具有較強(qiáng)的實(shí)用價值；利用火花型鉆頭與噴霧防塵裝置可有效降低瓦斯爆炸、煤塵爆炸事故的發(fā)生概率，保障作業(yè)安全；還可將鉆采過程中生成的矸石廢料直接充填采空區(qū)，既能夠減少開采過程中運(yùn)送廢料的工序與矸石運(yùn)出量，實(shí)現(xiàn)煤炭開采作業(yè)的清潔環(huán)保，同時也能夠改善地表沉陷問題，且易于維修保養(yǎng)，具備良好的可持續(xù)利用價值。

4 結(jié)語

薄煤層與極薄煤層的特點(diǎn)與中煤層有所不同，在開采時難度較大，而且礦難事故也無法控制，我國目前對于薄煤層的開采技術(shù)還不是特別完善，采煤工藝還需要進(jìn)一步提高，我們要不斷加大對薄煤層開采技術(shù)的研究，提高開采效率。