破碎顶板条件下的薄煤层开采技术探讨

龙平

摘 要：由于受地质条件的影响，我国很多地区煤矿的煤层较薄，因此，在开采的过程中需进行特殊处理。而在破碎顶板的条件下，薄煤层的开采难度进一步加大，因此，介绍了一些专门针对破碎顶板条件下的薄煤层开采技术，希望对煤炭的开采起到一定的帮助。

关键词：破碎顶板；薄煤层；螺旋钻机；钢丝绳锯

中图分类号：TD823.8 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.148

近年来，随着煤矿开采规模和范围的不断扩大，加之各种开采技术的进步和应用，很多厚煤层的储量急剧降低，部分矿山薄煤层或极薄煤层的开采成为主要趋势。现阶段，加快研究薄煤层的开采技术已成为煤矿生产企业的重中之重。只有不断提高自身的技术水平，才能真正为新形势下薄煤层的开采奠定坚实的基础。

1 破碎顶板和薄煤层

破碎顶板即岩层节理裂隙十分发育、整体强度较差和自稳能力低的顶板，它在我国当前的矿山开采中十分常见，在一定程度上加大了煤炭开采的难度；薄煤层是指地下开采厚度较薄的煤层，通常指地下开采厚度在1.3 m以下的、露天开采厚度在3.5 m以下的煤层。目前，大部分落后贫煤区为薄煤层，且地质条件复杂。由此可见，破碎顶板条件下的薄煤层开采属于“雪上加霜”，对于煤矿开采而言是一项巨大的挑战。

2 薄煤层的开采特点

与厚煤层或中厚煤层的开采相比，薄煤层开采的机械化水平相对较低，且开采人员的劳动强度大，其最特殊的部分在于：赋存十分复杂，开采高度低，作业难度大；开采设备的安装、维护、移动和操作难度大，十分方不便；薄煤层工作面推进速度快，接替十分紧张；掘进率较高，投入与产出的比较低，单产、工效和经济效益普遍偏低；对长壁机械化工作面设备的选型和配套要求较高，甚至十分严格；高瓦斯矿井的瓦斯排放问题较难解决。这些因素导致薄煤层的开采难度比普通煤层更大。

3 开采技术和方法

3.1 长壁后退式综合机械化开采法

事实上，在破碎顶板条件下的薄煤层开采中，对破碎顶板的管理是薄煤层开采的工作重心。通常情况下，会遇到厚、薄煤层交替的情形。此时，在厚煤层区域可采用托煤顶的方法控制；当转变为薄煤层时，可采用追机移架的方法控制顶板，这就要求机械操作人员严格控制采高，并全面或局部挂网控制顶板，同时，采用邻架操作，及时进行支护处理。

在回采工作面，通常可采用自然垮落法控制顶板，使采煤机以端部斜切的方式进刀，采取双向割煤的方式，往返一次割两刀。同时，要注意工作面输送机机头和机尾的长度，确保采煤机的滚筒能完全割透煤壁。在采煤机完成割煤工作后，应先移开支架，再移开输送机。在此过程中需特别注意，移动支架的速度与采煤机割煤的速度需基本保持一致。

3.2 螺旋钻机开采法

相比而言，使用螺旋钻机开采薄煤层较为简单，其操作方法为：开掘平巷，在开掘过程中，需安装与煤层厚度相适应的钻头，并向巷道两边的煤层匀速钻进。钻头上通常装有截齿，因此，在钻进时，截齿截割掉的煤块会随着螺旋叶片的旋转被带出钻孔，落在平巷中的运输设备上向外运出。需要注意的是，钻孔深度一般保持在30～40 m的范围内即可，且多个钻孔中间应留设支撑煤柱支护顶板；根据矿井现场的实际情况选择适当的煤柱，并留有一定的距离即可达到支护的目的。使用螺旋钻机开采的优势在于，开采人员不进入工作面便可操作，极大地改善了作业环境，降低了工作面作业的风险。

3.3 钢丝绳锯开采法

钢丝绳锯开采的方法比较适用于倾角较大的薄煤层。由于很多矿井的工作面都是呈走向布置的，其上、下平巷中通常会布置绞车等牵引设备和装置，绞车上安装有与煤壁直接接触的锯绳。这些锯绳上面安装有截齿，截齿会在锯绳的牵引下做往复运动，进而在煤壁上形成很多沟槽。一般而言，每次锯深都在20 cm左右，且随着沟槽的不断加深，煤块在矿山压力的作用下会自行破碎、脱落，进而有序地沿着工作面下落，经溜煤眼滑落至下部平巷的运输装置上，最终被运输出去。此时，可根据煤层的实际情况留设一些煤柱，以支撑破碎的顶板，以免因下滑影响煤块的运输。在该开采技术中，不需要开采人员进入工作面，只需在上、下平巷中立设一些支柱、认真操作绞车和拉紧锯绳即可，大大降低了开采人员的劳动强度，有效提高了开采效率。

3.4 顶板支护开采法

在破碎顶板条件下的薄煤层开采中，顶板支护技术的选择尤为重要，顶板支护包括带帽点柱的支护、棚子的支护和密集丛柱的支护、铰接梁排柱的支护等方式，应根据顶板的压力情况选择恰当的单体液压支柱。采取该技术前需对具体的顶板条件进行分析。只有选择了恰当的支护方式，才能防止各种局部冒顶事故的发生。需要注意的是，现有一种比较新颖的支护方式——超前支护，即在采煤机未割媒时，在易冒顶的区域采取超前支护措施。具体可先在煤层顶板处打500 mm深的煤孔，然后用大锤将圆钢或废钎子打入，接着在溜子道一侧用单体液压支柱支好后保持原支护不变，背好木板，这样能有效避免冒顶现象，加快了回采速度。

4 结束语

综上所述，破碎顶板条件下薄煤层的开采因顶板破碎、操作空间小而不利于操作，因此，其开采有别于其他煤层。笔者认为，在当下严峻的煤矿开采形势下，有必要大量研究和试用一些新型的开采技术，不断克服煤炭开采难题，探索出一套快速、安全、可靠的开采方案，这样不仅能适应现阶段我国煤炭开采的客观需要，还能大大提高综采工作面的效率，确保矿井的高效和安全生产。

参考文献

[1]丁国利.破碎顶板条件下回采巷道围岩破坏机理及锚注支护技术研究[D].太原：太原理工大学，2014.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： Due to the influence of geological conditions， the coal seam is thin in many areas of our country， so special treatment is needed in the process of mining. Under the condition of broken roof， thin seam mining to further increase the difficulty. Therefore， this paper introduces the some special for broken roof condition of thin seam mining technology， in the hope that a certain help to the coal mining.

Key words： broken roof； thin coal seam； screw drill； wire rope saw