采煤工程中薄煤層開采技術(shù)研究

馬亮

摘 要：雖然我國煤炭儲量巨大，但是由于地質(zhì)條件的限制，許多資源都儲存在薄煤層當(dāng)中，而且許多煤礦開采地區(qū)的薄煤層資源十分豐富。例如山東省薄煤層煤炭資源占到該省資源總量的60%左右，四川省薄煤層資源占到該省煤炭資源的52%左右。但是薄煤層開采量卻很稀少，僅占煤炭開采總量的9%左右，究其原因即是薄煤層開采成本高，效率低而且極易對自然環(huán)境產(chǎn)生破壞，不僅影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且?guī)韾毫拥沫h(huán)境影響。基于此，本文就對薄煤層的采礦方法和采礦技術(shù)進(jìn)行了分析和研究，以期為薄煤層的開采利用提供相關(guān)幫助。

關(guān)鍵詞：難采煤層;極薄煤層;薄煤層;采煤工藝

引言

薄煤層的開采在煤礦開采中屬于難度非常高的一種，所以在現(xiàn)階段的煤礦開采中，對于薄煤層開采需要使用特殊的開采方法。由于在現(xiàn)階段對于煤礦資源需求的增加以及煤礦資源總量的降低，所以在現(xiàn)階段煤礦開采行業(yè)非常重視對薄煤層開采的研究，研究的重點(diǎn)包括開采技術(shù)，開采設(shè)備和開采工藝。同時(shí)由于這兩類煤層的開采難度較高，所以開采人員自身的技術(shù)水平和專業(yè)能力也必須得到充分保證。在現(xiàn)階段屬于市場經(jīng)濟(jì)時(shí)代，煤礦企業(yè)開采煤礦的目的是為了獲得經(jīng)濟(jì)效益，所以在正式開采煤層前需要先評估開采煤層所能獲得的收益和效益，充分考慮各相關(guān)因素的影響制定出性價(jià)比最高的開采方案。

1薄煤層概況及開采特點(diǎn)

1.1薄煤層概況

薄煤層作業(yè)空間小，采高一般在0.5m至1.3m之間，甚至有的薄煤層厚度僅為0.3m左右。在傳統(tǒng)開采中，掘進(jìn)工人的處境可想而知，必須趴著才能進(jìn)行開采作用，影響了工人的身體健康情況。即使在現(xiàn)代化施工裝備的支撐下，對綜采設(shè)備和液壓系統(tǒng)具有更高的要求。例如極薄煤層開采中就需要將液壓支架設(shè)計(jì)成為雙伸縮結(jié)構(gòu)，也增加了企業(yè)的開采成本。因此，薄煤層對于工藝技術(shù)有著非常高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，要想在薄煤層開展采煤活動必須具備下述條件：（1）在薄煤層中，煤炭資源非常優(yōu)質(zhì);（2）煤礦礦井仍可以使用，薄煤層中仍有煤炭資源。

1.2開采特點(diǎn)

薄煤層具有下述開采特點(diǎn)：（1）在這兩種煤層中煤炭層厚度較小，所以在具體的開采工作時(shí)，所預(yù)留的開采空間非常有限，這就給開采人員的工作帶來了嚴(yán)重影響，不利于開采效率的提高，使開采難度得到提升。（2）由于薄煤層自身開采環(huán)境相對較差，所以有很多機(jī)械設(shè)備根本無法應(yīng)用到薄煤層的開采中，同時(shí)即便設(shè)備可以使用，但是其所發(fā)揮的功效也非常有限。（3）由于薄煤層的厚度相對較小，這就為掘進(jìn)工作提供了便利，掘進(jìn)效率相對來說要高于厚煤層和中煤的開采，然而其在工作面交接時(shí)難度非常大，嚴(yán)重降低了薄煤層的煤炭開采量，所能獲取的經(jīng)濟(jì)效益非常有限。（4）由于薄煤層自身地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的原因，所以在開采煤層時(shí)，人力投入和資金投入會非常大，但是在同等條件下，其所能得到煤炭量和所能創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益根本無法與厚煤層和中煤層相比。

2薄煤層采煤工藝分析

2.1長壁采煤工藝

在當(dāng)下薄煤層開采中經(jīng)常會使用長壁采煤工藝，該工藝的操作流程和所用的設(shè)備都非常簡單，然而在具體應(yīng)用過程中，該采煤工藝對于地質(zhì)條件有著相關(guān)要求，多數(shù)情況下長壁采煤工藝只能用在煤層結(jié)構(gòu)簡單、賦存比較穩(wěn)定的薄煤層。雖然在我國煤層開采中也可以利用滾筒式采煤機(jī)和刨煤機(jī)，然而薄煤層自身的煤層厚度太薄，其在應(yīng)用中也會受到一定程度的限制。滾筒式采煤機(jī)的開采效率相對較好，然后成本要高于刨煤機(jī)，開采步驟也相對復(fù)雜。而刨煤機(jī)的成本相對較低，同時(shí)步驟非常簡單，在當(dāng)下的應(yīng)用更為廣泛。

以三一重工研制的BH38/2×400型全自動刨煤機(jī)為例，該刨煤機(jī)與軌道綜合聯(lián)動，能有效地實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。刨煤機(jī)工作時(shí)，對地層要求很高，既要保證地層平穩(wěn)，又要達(dá)到一定的硬度。刨煤機(jī)作業(yè)過程中，應(yīng)保持機(jī)械功率在400 Kw以上、切割深度在0.25 m以內(nèi)、速度應(yīng)控制在3 m/s以內(nèi)。刨煤機(jī)綜合性較高，可實(shí)現(xiàn)落煤、裝煤、運(yùn)煤環(huán)節(jié)的一體化，以有效提高采煤工作效率。刨煤機(jī)有三大優(yōu)點(diǎn)：第一，刨煤機(jī)在薄煤層開采過程中具有很高的自動化程度，從而有效地構(gòu)建出綜合化的開采作業(yè)系統(tǒng);第二，采用機(jī)械式自動化作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)開采，從而有效保證了開采速度;第三，促使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益大幅度提高;第四，刨煤機(jī)在結(jié)構(gòu)上比較簡單，特別便于維修。

2.2螺旋鉆機(jī)采煤

在以往的煤炭開采中經(jīng)常會使用螺旋鉆機(jī)采煤，并且在現(xiàn)階段經(jīng)過技術(shù)的不斷更新和換代，螺旋鉆機(jī)采煤也得到了充分的發(fā)展和進(jìn)步。螺旋鉆機(jī)適用于對0.4-0.8m厚度的煤層，因此在薄煤層的實(shí)際采煤作業(yè)中運(yùn)用較為廣泛。在薄煤層的實(shí)際采煤作業(yè)中利用螺旋鉆機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無人作業(yè)，在人力投入過程中有效地降低人力的投入，進(jìn)而有效地提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。利用螺旋鉆機(jī)技術(shù)采煤作業(yè)，其操作人員只要操作螺栓鉆機(jī)，鉆機(jī)和人員不必處于同一個(gè)作業(yè)面。利用螺旋鉆機(jī)技術(shù)進(jìn)行采煤，盡管出現(xiàn)了意外事故，同樣可以有效地保障采煤作業(yè)人員的生命安全。采用螺旋鉆機(jī)技術(shù)進(jìn)行薄煤層采煤作業(yè)，有效地實(shí)現(xiàn)了人機(jī)分離，進(jìn)而降低了人為因素在采煤過程中的影響作用。采用螺旋鉆機(jī)進(jìn)行采煤，具有易于操作和維護(hù)以及安全可靠的特點(diǎn)，其實(shí)用性較高。

螺旋鉆機(jī)采煤在當(dāng)下極薄煤層和薄煤層開采中雖然應(yīng)用簡單，但是其工作效率相對較低，這就限制了螺旋鉆機(jī)采煤的進(jìn)一步應(yīng)用。在現(xiàn)階段相關(guān)技術(shù)人員和研究人員，對極薄煤層和薄煤層中螺旋鉆機(jī)采煤方式的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析和研究，要想保證該技術(shù)在薄煤層和極薄煤層中的有效應(yīng)用，必須從鉆頭方面入手，根據(jù)具體的煤層厚度來選擇相應(yīng)型號的鉆頭，這樣才能提高開采的效率。

2.3急傾斜煤層鋼絲繩鋸采煤工藝

急傾斜煤層鋼絲繩鋸采煤工藝通常多用于傾斜角度在85°以上的急傾斜薄煤層的開采，然而隨著現(xiàn)今技術(shù)的不斷進(jìn)步，使該采煤工藝也可以在極薄煤層開采中使用，并且采煤率也得到了很大提高。急傾斜煤層鋼絲繩鋸采煤工藝在應(yīng)用時(shí)工作面會呈現(xiàn)一定角度，所以必須用牽引機(jī)械來配合開采。同時(shí)，在應(yīng)用該方式進(jìn)行采煤時(shí)，一般只需要做好頂板支撐即可，使用起來相對比較簡單。但是需要注意的是急傾斜煤層鋼絲繩鋸采煤工藝在應(yīng)用過程中也會受到地質(zhì)環(huán)境的影響，如果地質(zhì)環(huán)境不符合該工藝的應(yīng)用要求，其開采效率和采煤率就會大大降低。

除此以外，在具體應(yīng)用過程中，電機(jī)絞車等設(shè)備會安裝在工作面下，尾輪和導(dǎo)向輪等設(shè)備則是安在工作面上部，在牽引設(shè)備的作用下，就會使絞車在工作面做往返運(yùn)動，進(jìn)而起到煤炭開采的作用，這樣就不需要開采人員進(jìn)入工作面，有效降低了開采的難度和人工工作量。

結(jié)束語

綜上，有鑒于薄煤層開采環(huán)境、開采效率的限制與特點(diǎn)，薄煤層開采的未來發(fā)展方向必然是綜采，通過不斷提高機(jī)械設(shè)備的信息化水平和自動化程度，進(jìn)而減少煤層中工人的勞動強(qiáng)度、工作環(huán)境，發(fā)展無人采煤技術(shù)，最終達(dá)到提高薄煤層開采效率的目的。但是無論哪種綜采設(shè)備都需要根據(jù)薄煤層的特點(diǎn)以及企業(yè)需要進(jìn)行選擇。

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