我國薄煤層采煤工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

段永杰

（貴州恒姑煤業(yè)有限公司，貴州 黔南州 558400）

引言

目前，我國煤礦開采主要集中在中煤層，而對薄煤層、超薄煤層的開采比重較低，而中煤層的開發(fā)力度不斷提高，使得煤礦資源日益匱乏，而薄煤層蘊藏著大量的煤礦資源，目前開發(fā)前景非常好。根據(jù)調(diào)查，我國薄煤層的儲量約為670 億t，其儲量已接近中、厚煤層，但其主要問題在于其空間狹窄，無法架設(shè)各類采礦設(shè)備并安裝維修設(shè)備。為此，必須對礦區(qū)周邊環(huán)境進行調(diào)查，根據(jù)地形情況，合理安排采礦計劃，并根據(jù)目前國內(nèi)煤礦開采中存在的問題，提出了相應(yīng)的改善措施。

1 薄煤層的概述及開采特點

1.1 薄煤層的概述

我國薄煤層煤礦儲存量相對豐富，是我國煤礦資源的重要組成部分，但是開發(fā)利用的程度不高，主要是因為薄煤層的開采技術(shù)相比于厚煤層要求較高，環(huán)境復(fù)雜，所以對薄煤層的開采技術(shù)相比于厚煤層要求較高，環(huán)境復(fù)雜，所以對薄煤層煤礦資源的開采研究非常有意義[1]。

1.2 薄煤層開采的特點

1）采掘水平低。薄煤層的厚度往往比較薄，而且高度也比較低，所以開采的空間非常狹窄，工人們不能在里面自由活動，必須彎腰走路，或者是仰臥，工作條件惡劣，這就導(dǎo)致了他們的工作效率下降[2]。

2）采掘投入與采掘的比重不平衡；薄煤層的開發(fā)，不僅要耗費人力物力，還要耗費大量的人力物力，還要有更高的采掘機械，不能在地底挪動，地質(zhì)條件復(fù)雜，最后只能開采少量，效益并不好，投資也不多。

2 我國薄煤層采煤工藝的特征

目前，國內(nèi)在薄煤層開采中，采用的是滾筒采煤機械（如下頁圖1 所示）。薄煤層滾筒式采煤機具有三個主要特征：一是工作面長度不高，二是對煤層厚度變化有很好的適應(yīng)性，三是具有很高的破巖和穿越斷裂能力。薄煤層圓筒式采煤機存在著一些矛盾，薄煤層斷層中夾矸多，為了減少對硬矸石的振動和沖擊，必須對整個采煤機械結(jié)構(gòu)進行動態(tài)設(shè)計。為了實現(xiàn)有鏈牽引的無鏈式和電力牽引，未來的薄煤層卷筒采煤機必須實現(xiàn)其自動化和遠程控制。在1 m 以下的薄煤層中，采用自動、遙控式的刨煤機，具有最小的設(shè)備投資，最大的經(jīng)濟效益。該刨煤機無需人工控制，自動設(shè)置參數(shù)，可實現(xiàn)連續(xù)開采，刨煤、裝煤等工作效率極高，同時，在工作面開采過程中，由于牽刨鏈是密閉的，可以保證工作人員的安全。由于是以切割的方式進行的，所以出塊率很高。刨刀作業(yè)面無需安裝電纜和管道，便于管理。目前，普通的刨煤機只適用于較薄或中等厚度的偏下煤層，且對煤層的硬度、地質(zhì)條件有較高的要求，在實際應(yīng)用中不方便。因此，今后刨煤機的發(fā)展需要：提高刨煤機的強度，改善刨煤機的調(diào)速精度，而滑動刨煤機和緊湊型刨煤機都滿足了上述要求。螺旋采煤機是一種在無人工作面上進行煤礦開采的新型采煤設(shè)備，它能實現(xiàn)薄煤層的開采，并且具有很高的資源利用率。適用于更廣泛的采掘。今后的發(fā)展趨勢是：采用高速的鉆桿、高功率的設(shè)備、精確的鉆頭機械參數(shù)。

3 薄煤層與極薄煤層的幾種開采方式

3.1 滾筒式采煤機的開采方式。

滾筒式采煤機的優(yōu)勢有：結(jié)構(gòu)為積木式無底支架；電機采用水平排列，便于礦井采礦；可根據(jù)各種復(fù)雜、嚴酷的地質(zhì)條件，提高采礦效率；同時還能提供充足的電力，適合小型采礦。

3.2 刨煤機采煤的開采方式。

德國的研究人員于1940 年發(fā)明了刨煤機，一出現(xiàn)就迅速普及開來。刨煤機主要包括刨頭、無極拖鏈、刨刀導(dǎo)向和傳動機構(gòu)等。根據(jù)煤層的不同，刨煤機可以根據(jù)煤層的走向特征和節(jié)理進行調(diào)節(jié)?？傊倜簷C是一種很好的采礦方法[3]。

3.3 螺旋鉆

正如其名，螺旋鉆機是將鉆頭插入煤層內(nèi)部進行開采，并使用煤桿將已開采出來的煤礦運輸出去。這樣的采煤方式比較簡單，投資小，對礦工的要求也不高，開采出來的煤不用人工就能運輸出去，工人投入少，煤層下面不擠，這樣也能保證煤礦的安全。但是，目前我國煤礦生產(chǎn)中存在著許多問題，如在設(shè)備上進行鉆頭、鉆桿的安裝、施工進度緩慢、工作效率低下等問題，造成了生產(chǎn)效率的降低。

4 薄煤層的開采現(xiàn)狀

目前，我國的薄煤層礦井技術(shù)水平尚不成熟，而薄煤層的開采難度較大，且多數(shù)采用人工作業(yè)，機械化水平較低，采礦技術(shù)有待進一步提高。在采煤時，必須由工作人員來操作，而在這種情況下，開采時的安全系數(shù)會下降，如果出現(xiàn)事故，后果非常嚴重，采礦的危險性也會大大提高。

5 薄煤層采煤技術(shù)的發(fā)展趨勢

5.1 三種開采煤礦的方式比較。

目前，國內(nèi)許多煤礦針對不同煤層的不同厚度，采用了多種采掘方法，而對于薄煤層，多數(shù)礦井仍是采用滾筒開采。顧名思義，這種采礦方法就像是一個滾動的圓筒，鉆進了煤礦豐富的地層。同時具有很多優(yōu)點：可以忽略煤層的厚度；在開采的時候，不會受到任何阻礙，也不會妨礙工作。

5.2 薄煤層開采技術(shù)中自動化智能化的應(yīng)用

與其它厚度較大的煤層相比，由于薄煤層的開采高度受到限制，頂板壓力也比較低，因此其采煤能力要比其它的中煤層、厚煤層要高得多。綜合以上特點，采用最高效的機械化采煤工藝。不過，自動化的推廣，對空間的需求很大，采礦、運輸都要有足夠的空間來進行，而要做到這一點，就必須要有人工智能，這就是技術(shù)人員和企業(yè)必須要做的事情。煤礦的生產(chǎn)并不是單純的機械化，而是智能化。所以，現(xiàn)在最流行的智能控制系統(tǒng)，就可以和煤礦的智能化、標準化、自動化進行融合。

6 對采煤技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計

6.1 加強薄煤層采煤工藝的優(yōu)化設(shè)計宣傳

要加快薄煤層采煤技術(shù)的優(yōu)化，必須要有國家的大力扶持，目前我國是市場經(jīng)濟國家，政府是市場調(diào)節(jié)的重要力量，而超薄煤層采煤技術(shù)的優(yōu)化則需要國家的引導(dǎo)和宣傳，可以利用各種媒體、社交平臺來推廣薄煤層采煤技術(shù)，確保整個社會都對煤礦的重視，在節(jié)約煤礦資源的同時，也要意識到對薄煤層采煤工藝進行優(yōu)化的價值和關(guān)鍵性，主要是讓開發(fā)商意識到薄煤層開采的巨大商機，讓開發(fā)商把目光集中在薄煤層的開發(fā)上，要有一種為社會服務(wù)的責(zé)任感和使命感，才能確保中國的煤礦產(chǎn)業(yè)能夠快速的發(fā)展。

6.2 采煤工藝技術(shù)的具體設(shè)計

在不同的區(qū)域進行煤礦開采時，都要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況來進行分析和改進。大力推廣長臂采煤技術(shù)，目前，長臂式采煤技術(shù)是目前最有效、最環(huán)保的采礦方法，采用輥式采煤機和刨煤機技術(shù)，利用輥式采煤機來進行煤層的破碎和采礦，可以根據(jù)不同的條件進行相應(yīng)的應(yīng)用。長臂式采煤技術(shù)的關(guān)鍵在于利用刨煤機將煤層剝落，并將煤層通過運輸機運送到地表，兩者相輔相成，大大提升了采掘的效率。為了更好地推廣螺旋鉆機的采煤技術(shù)，在薄煤層開采的時候，它的鉆頭非常的靈活，它的開采方法和工作原理都比較簡單，便于技術(shù)人員的維護和改進，在使用的時候，只需要對鉆頭進行一些改動，就可以將不同的煤層都挖出來，而且安全、高效，而且還能降低成本。目前，最先進的采煤技術(shù)是采用連續(xù)采煤法，相比于其它采煤方法，雖然成本高，但卻是最有效的，可以做到采掘一體化，雖然目前在我國的應(yīng)用還不多，但對于新的采礦方法，我們可以將現(xiàn)有的遙感技術(shù)與電腦技術(shù)結(jié)合起來，提高采礦的準確度和效率。

6.3 提高投入

我們現(xiàn)在要提高薄煤層的開發(fā)效率，就必須從國外吸取教訓(xùn)，把這些經(jīng)驗和我們的實際開采條件和困難結(jié)合起來，在現(xiàn)有的薄煤層開采技術(shù)上進行創(chuàng)新和創(chuàng)新，建立一個專門的研究隊伍，提高公司的經(jīng)濟效益，從而促進煤礦工業(yè)的發(fā)展。目前國內(nèi)煤礦井下采煤機多采用滾筒，能根據(jù)薄煤層的特點對其進行機械優(yōu)化。

7 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國家實力的增強，薄煤層開采的技術(shù)水平得到了極大的提升。薄煤層和超薄煤層的特征與中煤層不同，開采困難，國內(nèi)現(xiàn)有的薄煤層開采技術(shù)并不十分成熟，采煤技術(shù)有待進一步改進，要繼續(xù)加強薄煤層開采技術(shù)，提高采收率，提高采煤的安全，從而促進我國煤礦工業(yè)的發(fā)展，將會對我國的經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。