浅谈煤炭开采中薄煤层采煤机的合理运用

张文哲

摘 要：我国在区分厚煤层和薄煤层时是以1.3 m的厚度为分界线，文章所讨论的薄煤层都是指1.3 m以下的煤层。煤炭是我国能源的支柱，各方面的发展都离不开煤炭能源的供给，现在的煤炭开采也逐渐步入机械化时代，不仅提高采煤效率而且加速我国经济的发展。我国所存贮的煤资源很大一部分都是以薄煤层的形式存在，随着现在采煤机制造水平的提高，我们应该了解薄煤层采煤机的特点和它的工作原理，根据采煤当地的实际情况，选择最佳的采煤机械，以及合理的采煤方法，尽量高效率的对薄煤层进行开采。文章就围绕薄煤层的分布及开采现状、工作原理及特点、薄煤层采煤机的运用展开讨论。

关键词：薄煤层；采煤机；运用

中图分类号：TD421.63 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）29-0163-02

1 薄煤层分布及开采现状

我国处在一个地广物博的地理位置中，我国地理形势各式各样，相当复杂，由此，我国煤层的储存情况也变得复杂化。据调查目前我国有84.2%的矿区都有薄煤层的分布，有一些省区薄煤层储存所占的比重很大，比如安徽的煤矿72%都是薄煤层、四川的煤矿60%都是薄煤层、山东和黑龙江煤矿中薄煤层的比重也过半了，其中可以采取的薄煤层资源占我国总煤炭资源的18%，但是薄煤层的产量则悬殊很大，仅仅占我国煤炭总产量的7.3%，而且就当前形势来看，就这个比值还在呈下滑的趋势。其实我国薄煤层分布范围很广，很多地方的煤炭质量也很高。在中厚煤层的开采接近空乏后，已经在大规模的进行薄煤层的开采，为了提高薄煤层的开采效率，已经开始普及大面积的机械化开采。

目前开采过程中还是存在一些普遍的问题，比如采煤设备移动的困难，采煤时掘进速度太慢造成工作面的接替紧张，往往工作面太大也导致采煤机工作面布置上的困难，这样一来，在采煤过程中所投入的成本就大大提高。所以为了降低煤炭开采的成本，提高煤炭开采量，加大开采效率，就不仅应该将采煤方式机械化，还要不断地向国外学习先进的综合机械化采煤技术，将产量和效益最大化。目前我国一直在不断地研究国内的地质构造，对于复杂的地势和深埋的煤层，都在不断地采取多样的合理的机械化采煤方式。高产高效的薄煤层采煤方式，力争满足国内市场的前提下，走向国际市场。

2 薄煤层采煤机的工作原理及特点

2.1 薄煤层采煤机的工作原理

薄煤层采煤机有别于中厚煤层的采煤设备，薄煤层采煤机的构造是很讲究的，它并不是简单的一体机，而是配套使用的，薄煤层采煤机一般都需要采煤机和刮板运输机、液压支柱或支架一起配套使用，缺少三样中的任意一样，薄煤层开采工作就无法正常进行。一般在采煤过程中运走那些已开采到的煤就必须要用到刮板运输机，一般薄煤层所处的地理位置都复杂多变，液压支柱或支架也是必不可少的，它主要是为了保证在煤炭开采中的安全，坚实的支撑着顶部岩石的作用。薄煤层采煤机的传动分为两个区域，一个是行走，另一个是截割。其中行走又有两种牵引方式：电牵引和液压牵引。现在采煤过程中用的最多的都是电牵引，也就是使用防爆的电动机带动减速箱，再通过减速箱带动链轮在刮板运输机的齿轮上传动。截割同样是采煤机工作中最重要的一个部分，这个部分不协调，其他工作都是白做，截割是采煤机的主导工作部分，相当于一个独立的减速器，通过摇臂自带的电动机产生动力，再带动采煤的刀具进行切割煤，装煤，最后把煤准确的落到刮板运输机上，完成整个采煤过程。

2.2 薄煤层采煤机的特点

在薄煤层开采过程中，煤层厚度小，采高低，所以薄煤层采煤机普遍机身矮小，而且它的功率不能受机身矮小的影响，要始终保持在100～200 kW之间，采煤机设计的尽可能短，这种短小的采煤机才更加容易适应煤层分布的复杂的地势。在工作过程中可以留出足够的空间给刮板运输机过煤的空间高度，薄煤层采煤机往往都是不需要人工的切口进刀，结构设计的都十分的简易，可以冲破各种岩石障碍，具有很强的牢固性，不易损坏，而且方便维修。根据薄煤层采煤机的这些特点，目前市场上常用的有两种采煤机，一种是骑溜子式采煤机，这种采煤机适合用在0.8 m左右厚度的煤层开采中，当它的电动机功率增大时，电动机的高度也会随之加大，所取的最小采高也要随之变化。另一种则是爬底板式采煤机，这种采煤机适合用在极薄的煤层开采中，它的机身是位于机道内，采煤机工作面的高度减小，刮板运输机过煤的空间高度大大增加，而且它短小的机身满足了工作面的通风需求，安全系数也相对大幅上升，它具备薄煤层采煤机的大部分特点及优点，这种高性能高效率的采煤机将被广泛的运用在薄煤层开采中。薄煤层采煤机离不开短小机身、工作面通风性能好、刮板运输机的可弯曲性以及边双链几个特点，在工作过程中要始终保持刮板运输机通道、工作人员通道以及截割煤通道的畅通。

3 煤炭开采中薄煤层采煤机的运用

3.1 刨煤机配液压支架综合机械化开采方法

刨煤机配液压支架综合机械化采煤方法最早是由20世纪40年代的德国人发明的，后来在乌克兰、美国、法国等西方发达国家得到了普及，我国直到改革开放之后才慢慢的使用这种方法，现在这种采煤方式已经成为国家煤炭能源供给的有力支柱，目前在我国也已经得到了广泛的使用。刨煤机配液压支架综合机械化开采中，其本质核心便是刨煤机，这种开采方法往往用于煤层倾角极小的工作面，这种工作面的地质条件比较稳定，可以使开采工作有效地进行。如果工作坡度高过了一定的范围，煤的硬度也高过了25 MPa，那么便可以采用动力刨煤机。刨煤机在对煤体进行切割时，其速度和功率都是可观的，平均每次切割煤体的深度都可以达到0.25 m左右，现在市场上所用的刨煤机和工作面输送机都可以做到自动化，再加上液压支架便更大范围的实现了智能驱动，减少了大量的人工成本。薄煤层采煤机的优点有以下几点：

①智能驱动装置较好，刨煤机使用的刨头结构简易，尺寸小，可以开采极薄的煤层。

②利用刨煤机开采出的煤块状较大，煤质高，从而煤炭的价格也随之上升，在开采过程中所产生的粉尘极少，可以使粉尘治理环节轻易的进行。

③采煤的过程可以连续不断的进行，煤体切割后顶板暴露的面积较小，所用的时间也比较短，采用的液压支架梁距也不用太大，从缝隙进来的岩石也控制在很少，在大大提高时间利用率的同时，也提高了煤质。

当然，汇聚了众多优点的刨煤机配液压支架综合机械化开采法也有自己的缺点，刨煤机虽然结构比较单一，但是形状复杂，对其操作员的要求极高。同时这种采煤机对地势的要求也很高，对于起伏不平的地势，便很难控制好刨煤机的刨刀，而且也会影响自动化的程度。

3.2 滚筒采煤机配液压支架综合机械化开采方法

滚筒采煤机配液压支架综合机械化开采方法顾名思义，它的核心部件不外乎是滚筒采煤机。它适用于煤层厚度不断发生比较大的变化的工作面，对于煤层的厚度变化适应能力极强，然而这种采煤机对工作面长度的要求更加苛刻更加短。滚筒式采煤机是我们国家使用的最早的采煤设备，直到现在也一直都在广泛使用中。以前滚筒式采煤机大部分都用在倾斜度较低的中厚煤层的开采中，随着现在社会煤层开采中成套成套技术越来越先进，将液压支架、自动化管理技术等技术运用到滚筒式采煤机上以后，传统的滚筒式采煤机得到了大胆的创新，这种滚筒采煤机配液压支架综合机械化开采方法开始普遍的用在了薄煤层的开采中，经过多年的实践经验，可以明显看到它带来的效益。这个在中厚煤层滚筒采煤机的基础上研发出的采煤机具有以下优点：

①滚筒采煤机配液压支架综合机械化是积木制作的托架，许多台截割电动机横向摆放，许多部件都是以抽屉式的形式安装上去，螺母的安装是用液压的方法来加固的，这样的滚筒采煤机拆装十分方便，结构简单易懂，操作起来也比较简单，对操作人员的知识水平要求没有刨煤机要求的高。

②新型的薄煤层滚筒采煤机在结构上和传动形式上都进行了相应的改善，采煤机的机身变得更短、更矮。

③采煤机的智能驱动装置逐渐人性化，操作人员可以通过无线操作，使采煤机能够适应各种复杂的采煤地质环境。

3.3 螺旋钻采煤法

螺旋钻采煤法是20世纪80年代在前苏联一家研究院研究出的一种薄煤层开采方法，当在前苏联试验成功后便迅速推广。这种采煤法和刨煤机有些类似也适合于倾斜度很小的地势，可以对极薄的甚至0.4 m的煤层进行开采，而且对于一些不很紧固坚硬的煤层来说，有着相当大的价值，这种采煤法的主要优点如下：

①这是一种工作面无人的采煤方法，只需要螺旋钻自行对煤体进行切割，操作人员只需要在外部宽阔的通风良好地工作巷道里便可以开采到煤，不存在太大的安全隐患。

②这种采煤方法操作简单，设备简易，投资相对较低。

③煤炭开采的范围很广，几乎占去了总面积的100%，开采中出的煤量很多，由于良好的通风状况，可以排放出危险性极大的瓦斯。

这种螺旋钻式采煤法也存在一些难以避免的问题，比如在采煤过程中，要不断的调整钻杆的长度会占去比较多的一部分时间，降低了开采过程中的时间利用率。近些年，我国从西方国家也引进和试用了一些螺旋钻采煤机，给我国的煤炭事业带来了不小的经济效益。在刚引进产生巨大效益不久，我国发改委调研组曾在先行试用螺旋钻采煤机的矿区调研后做出了如下结论：“螺旋钻采煤工艺的应用，效率高、安全系数高、资源开采率高，适应于目前我国传统的开采方法无法开采的薄煤层，该技术值得在全国推广应用”。

总而言之，我国是产煤大国，拥有雄厚的煤炭资源。我国薄煤层的开采技术在随着国外采煤设备技术的提高，采用大功率、高可靠性的工作设备基础上，根据地理环因素配置相适应的薄煤层采煤设备，以达到安全高效高产的薄煤层开采。薄煤层高产高效离不开先进的设备和现代化的技术作为技术支持。薄煤层开发具备高度小、顶板压力小的特点，同时在自动化发展的推动下，可尝试在长壁工作面上采用自动化技术，从而推动薄煤层开采的效率，减低危险系数。在薄煤层开采过程中运用上述现代化理论并结合实际的采煤情况即可实现高效率高产量的的薄煤层开采，合理利用薄煤层采煤机，实现我国能源工业的可持续发展。

参考文献：

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[3] 刘过兵，刘东才.薄煤层高产高效途径探讨[J].辽宁工程技术大学学报，2012，（4）.