探析薄煤层开采技术及其运用

游燕龙

【摘 要】在我国已探明的矿区中，80%以上的矿区均有薄煤层分布，尤其是在我国南方矿区，薄与极薄煤层资源丰富，为提高薄煤层开采效率，必须探寻薄煤层的高效高产开采技术。本文对如何将薄煤层的开采技术运用到实践中以及对其生产效率的提高进行了阐述。在目前，国内外对薄煤层的开采的必由之路是机械化，因此对用来开采薄煤层的机械设备的特点以及技术参数进行了分析，提出了在未来开采薄煤层的发展趋势。

【关键词】薄煤层；煤矿机械；采煤机

前言

如今，现在开采薄煤层所用的开采机械基本有刨煤机、滚筒采煤机、螺旋采煤机、连续采煤机等多种多样的技术途径。其中，刨煤机和滚筒采煤机都采用的工艺技术为长壁综采的技术。配套的工作面设备还有刮板输送机与液压支架。滚筒采煤机所采用的破煤方法是铣削技术，可以调节其牵引的速度，对地质条件较复杂或有夹矸的煤层比较容易适应；刨煤机采用的破煤方法是刨削技术，它的特点是刨速快、截深浅，能够充分地利用矿压进行破煤，但是由于刨煤机的刨头采用的是圆环链来进行牵引的，所以对地质构造中出现的夹矸、岩体的工作面难以破采。连续采煤机采用的开采技术是房柱式工艺。主要被南非与美国这俩个国家使用；螺旋采煤机是在巷道里布置其开采的设备，沿着煤层来进行钻进，采用的破煤方法是钻削技术。

1.薄煤层开采特点

在我国，当煤层厚度大于0.8m小于1.3m时，我们称之为薄煤层。当煤层厚度小于0.8m时，我们称之为极薄煤层，井工矿井开采时多采用的方法是长壁式采煤法（其中包括倾斜长壁与走向长壁的采煤法），是目前在采煤技术中主要的方法。因此我国主要对薄煤层的开采方法也是长壁采煤法，但是由于要开采的煤层厚度比较小（小于1.3m） ，与厚及中厚煤层进行相比.开采薄煤层时所采用的机械化长壁的工作面主要存在以下几个问题 ：

1.1采高低，工作人员经常在工作面上爬行工作，工作的条件比较差，工作设备的移动比较困难。尤其是在薄煤层的开采工作面上，如果采高被降到了1.0m以下的时候，工作人员在工作面内的作业与移动都会十分的困难 。而且薄煤层液压支架与采煤机械会受到空间尺寸的限制，加大了设计的难度。通常液压支架的立柱需要双伸缩的，也就提高了制造的成本；

1.2 采掘比大，掘进率高，采煤中工作面的接替较困难。随着采煤技术长壁机械化的发展，大大地加快了工作面的推进速度。但是由于开采薄煤层工作面的回采巷道是一个半煤岩巷，因此导致掘进的速度十分缓慢，造成了对薄煤层进行开采时工作面的接替比较紧张；

1.3煤层出现断层、厚度发生变化等地质构造对薄煤层进行长壁工作生产的影响要比对中厚以及厚煤层的工作的影响要大很多，造成薄煤层机采或长壁综采的工作面的布置十分困难；

1.4薄煤层的开采中长壁机械化采煤的工作面在投入和产出与经济效益上要比中厚以及厚煤层的工作面的要高很多。一个薄煤层的开采工作面在设备的投资、支架工作阻力以及设备的装机功率都相当于一个中厚煤层的综采工作面，但是薄煤层的综采工作面在效率与单产方面上仅仅有中厚煤层的综采工作的一半左右，甚至还要更低。

目前国内外机械化开采薄煤层的采煤工艺主要有：刨煤机采煤法、螺旋钻机采煤法、采煤机采煤法。现对这三种采煤工艺简要叙述如下：

刨煤机采煤法：在薄煤层开采中运用较广泛，主要适用于煤层倾角小于25°，且煤层倾角稳定，煤体硬度小于底板硬度以及地质条件较稳定的煤层。

螺旋钻机采煤法：适用于开采煤层厚度在0.4 ～0.8m的薄煤层，它可以实现工作面无人采煤，故此种采煤法安全可靠。且螺旋钻机结构简单容易维护，开采安全可靠，材料消耗少。

采煤机采煤法：开采薄煤层的采煤机必须有足够大的功率，必须适应薄煤层开采的条件以及有足够的空间使采煤机能够运行。薄煤层采煤机主要分为骑输送机式和爬底板式。

2.薄煤层采煤机简介

2.1薄煤层采煤机的主要参数

在薄煤层的综采工作面的设计与滚筒采煤机选型上主要考虑：

①采高的下限：薄煤层的采煤机老空侧机面的综采的采高下限的高度大约为+200—250毫m左右；

②破煤的能力：目前主要是截割的功率受到限制；

③装煤的能力：取决于转速、滚筒的直径、螺旋升角、筒壳的直径、

④过煤的能力：（采煤机摇臂的下部或机身的下部和输送机的中板间面积）乘以链速 ；

⑤行人空间的高度尺寸要大于等于600毫m，宽度的尺寸要大于等于800毫m。目前一般对于薄煤层的采煤机所适用的开采高度的下限大约为0.7m左右，适用在高档的普采高度的下限大约为0.6m左右。

2.2薄煤层采煤机的分类

（ 1 ） 机身位置：爬底板，悬臂，骑槽；

（ 2 ） 牵引方式：油缸迈步，外牵引，内牵引；其中内牵引的轨道位置为：老空侧正装，老空侧反装，煤壁侧；外牵中引锚链的位置为：煤壁侧，老空侧；

（ 3 ） 调速装置的位置：机载，准机载，非机载；

（ 4 ） 电牵引的调速方式：电磁，变频，直流，永磁，开关磁阻；

（ 5 ） 液压牵引的调速方式：泵-油缸，泵-马达。

3.开采薄煤层的发展

3.1开采薄煤层设备的发展趋势

（ 1 ） 悬臂式的滚筒采煤机

①当其采高的下限大约达0.8m时，骑槽式的机身厚度大约小于等于300毫m；而悬臂式（ 机身位于输送机的煤壁侧 ） 的机身厚度大约可达450毫m；

②当其采高的下限大约达0.8m时，骑槽式的摇臂厚度大约小于等于300毫m，截割的功率 大约为2×40Kw，而悬臂式的摇臂厚度大约可达到450毫m，其截割的功率大约可达到200Kw；

③采煤机的过桥顶面要形成一个斜面，支架的顶梁要与其配套 ；

④牵引的方式要多种多样（如：锚链式牵引、齿轨无链式牵引）。

（ 2 ） 采刨机/动力刨煤机/盘式采煤机一刨煤机和采煤机的嫁接

① 采煤机采用成熟的技术：远程通讯，非机载电气调速，分段无线电遥控，记忆截割；

②刨煤机采用的成熟技术：是利用了矿压落煤，对装煤能力进行提高，在输送机的机头和机尾处布置牵引部，使得可维护性与可靠性有了提高的浅截式，：

③ 相比采煤机具有的优势：减少了截面的深度，对截割面密度的功率有了提高，突破了截割功率的瓶颈；

④ 相比刨煤机具有的优势：采用了动力进行落煤的工艺，其截面的高度可以进行调节，提高了其在地质条件上的适应性 ：

⑤ 全寿命费用和生产能力介于进口的全自动刨煤机与国产的薄煤层采煤机的之间 ：

⑥能够很好的将自动化的工作面实现：

⑦技术上的难点：可高速的进行拖缆，滑架与链条的寿命得到了延长。

3.2开采薄煤层工艺的发展趋势

由于薄煤层开采高度小，开采技术难度大，开采效率低，要实现薄煤层开采的高产高效必须提高工作面的自动化程度，选择机械化程度高、开采成本低，消耗材料少的采煤工艺。

在国外，特别是在俄罗斯，采用对拉式的布置进行薄煤层的开采，其工作面大约长300m，可布置大约2台的采煤机在工作面上。采煤的工艺是在端部以及中部斜切（详见图1）

图1 俄罗斯薄煤层的开采工艺

4.结束语

目前开采薄煤层是一个世界性的课题，在国内外尚无一种较为成熟的采煤机机械和开采工艺。本文通过对薄煤层开采技术以及运用进行了探究与分析，为今后薄煤层的开采提供了借鉴。

参考文献：

[1]王星亮.煤矿机械化开采【M】北京： 化学工业 出版社.2008；

[2]刘春生.滚筒式采煤机理论设计基础【M】.徐州：中国矿业大学出版社.2003.