在采煤工程中薄煤层进行采煤技术分析

张明成(将乐县煤炭行业管理办公室)

在采煤工程中薄煤层进行采煤技术分析

张明成
(将乐县煤炭行业管理办公室)

在已探明的煤炭矿区中，薄及极薄分布非常广泛。随着对厚以及中厚煤层的日益缩减，为保证矿井的生产能力，提高矿井服务年限，对薄煤层开采问题亟待解决。基于作者的一线工作经验以及对采煤知识的学习，本文依次分析了薄煤层的炮采、普采以及综采技术，最后对薄煤层开采的发展趋势做出了展望。

薄煤层；炮采；普采；综采；发展趋势

引言：近些年，随着综采、综放技术的推广，厚及中厚煤层的开采效率得以提升，致使其储备日益下降，部分矿井的薄煤层已经成为主采煤层。与厚及中厚煤层相比，薄煤层的赋存条件、水文地质条件以及开采条件更为复杂，致使开采技术上需要攻破更多难题。虽然普通的采煤技术也能在薄煤层中得以推广，但适应性差，导致采出率以及推广效益都较低，当务之急应是针对煤层的实际赋存条件，采取合理的开采措施，研发薄煤层的综采设备，这对薄煤层的开采效率具有明显贡献性。

1 薄煤层炮采技术

炮采是的主要工序是爆破落煤、装煤、运煤以及单体液压支柱支护，与推广较快的机械化采煤工艺相比，炮采具有井下人员劳动力投入较多、工人工作条件复杂、产量低、煤炭采出率较低、安全系数低以及耗材较高的劣势特点，这些劣势提高了吨煤成本、容易造成人员伤亡事故。对于薄煤层而言，炮采的主要优势主要体现在其技术简单、成本投入低，对复杂的煤炭赋存地质条件具有较高的适应性，尤其是对于含有大量坚硬夹矸的薄煤层，炮采可以发挥其独有的开采优势，可以将开采成本降到最低，提升开采进度，避免采煤机械钻头损坏。

2 薄煤层普采技术

普采的采煤工艺首先使用采煤机采煤、装煤，然后使用刮板输送机运煤，液压推进工作面，采空区使用金属支柱支护。普采是薄及极薄煤层中应用较为普遍的采煤工艺，在普采过程中，跟机挂梁打柱是较为繁琐的工序，薄煤层给这些工序的施工带来较大困难，顶梁较为沉重，不利于井下工人的操作。随着采煤技术的发展，普采逐渐出现了高档普采，与前者相比，其主要特点在于金属支柱被替换成单体液压支柱，其初撑力一般达到4t左右，最高可达到8t，如果支柱工作阻力小于25t，活柱下缩量等同于零，液压支柱的良好的支撑性能能够技术有效的对顶板进行支撑，安全省力，能够有效的防止顶板破碎、冒落。采煤机功率较高，对坚硬顶底板适应性较高，双滚筒连续作业，省去了爆破打眼的工序，一次性割全高，工人及时挂梁支护，对顶底板冒落以及片帮问题都能有效预防。较为先进的采煤机配置了放顶支架和可弯曲的刮板输送机，提升了开采效率，已经很接近综采。

3 薄煤层综采技术

3.1 滚筒采煤机开采方式

滚筒采煤机开采的工作面设备包括双滚筒采煤机（个别用单滚筒采煤机），刮板输送机和液压支架。其生产工艺和一般中厚煤层综采方式相同，即采煤机在工作面两端（进风巷和回风巷）开切口，然后沿工作面全场切割，采煤机过后拉架推溜，完成一个循环[1]。当煤硬度大，煤层高度小于 1m，甚至有的地方瓦斯大，需要保障采煤工作面的通风断面时，滚筒采煤机开采方式需要解决以下难题：一是保证采煤机截割及牵引部强度，降低机面高度，缩短机身长度，提高装煤效率。二是降低工作面刮板输送机中部槽高度。三是减小液压支架顶梁厚度，加大通风断面。

3.2 刨煤机开采方式

刨煤机主要有滑行刨和拖钩刨2种形式。刨煤机的工作面一般采用中部超前机头、机尾 3～5m（甚至更大）的液压支架布置方式，沿工作面液压支架基本呈凸状弧形布置，刨深由工作面输送机定量推进来确定，刨煤机综合机械化采煤工作面的刨煤工艺一般是: 刨煤机刨煤→定程推溜→刨煤→定程推溜至600mm→拉架[2]。

3.3 螺旋钻机开采方式

螺旋钻机开采是由螺旋钻机全部完成工作面内的破煤、装煤和运煤等各个工序，工作面的设备检修也都在工作面以外的巷道中进行。开采厚度为0. 55～0. 85m，螺旋钻开采方式采用刮板输送机从回采地点将煤运出，再用单轨吊车做辅助运输。薄煤层螺旋钻机开采方式有以下特点：一是巷道支护条件良好，安全可靠；二是需回撤综采设备，采煤工艺简单；三是巷道掘进率高，采出煤质好；四是工人劳动强度低，需用人数少，效率高[3-4]。

4 对薄煤层采煤技术的展望

薄煤层开采条件较差，造成了很大的开采难度，为提升薄煤层的煤炭采出率，降低吨煤成本，研究一套机械化程度高、安全系数高、采煤效率高的采煤工艺是薄煤层高效开采中面临的难题。单纯借助炮采一是不能保证煤炭的采出率，二是不能保证井下的良好的作业环境，而且刨煤机的使用范围较窄，因此发展薄煤层的综采技术是将来薄煤层开采的发展方向，可以从以下几个方面做出努力[5-7]。

一是在保证采煤机采高下限的同时，提高采煤机装机功率，研究多电机联合驱动采煤机技术，主要解决电机的空间尺寸问题不能影响薄煤层的侧煤工序，探究电机横向布置技术，同时，尽量装大功率采煤机，提升其通过矸石、坚硬煤层的能力，防止遇到坚硬岩层而不能推进的情况出现。对于夹矸较为集中的地区，采用炮采结合方法，二者联合作者提升开采效率。

二是研制无链交流电牵引滚筒采煤机，增大牵引力，提高输送机对弯曲的适应能力，克服液压牵引系统抗污染性低、工作可靠性差的缺点，使采煤机的性能更加完善，扩大采煤机在大倾角煤层的适用范围。

三是研发以液压支架电液控制系统为基础工作面自动化监测监控系统，最大程度上降低人工操作，节省人力，提示机械自动控制工艺，对工作面、支架、采空区能够实现机械化监测与控制。

[1]乔红兵,吴淼,胡登高. 薄煤层开采综合机械化技术现状及发展[J]. 煤炭科学技术,2006,02:1-5.

[2]郭玉辉,王赟. 浅谈薄煤层开采技术现状与发展趋势[J]. 煤矿开采,2012,01:1-2+36.

[3]范映冲,邓月华,王元奎,何兴巧,杨凯. 薄煤层综合机械化开采技术研究及应用[J]. 煤炭科学技术,2014,S1:84-86+91.

[4]温庆华. 薄煤层开采现状及发展趋势[J]. 煤炭工程,2009,03:60-61.

[5]王国法. 薄煤层安全高效开采成套装备研发及应用[J]. 煤炭科学技术,2009,09:86-89.

[6]袁亮. 薄煤层开采技术与装备研究[J]. 煤矿开采,2011,03:15-18+42.

[7]王刚,方新秋,谢小平,阮飞雄. 薄煤层无人工作面自动化开采技术应用[J]. 工矿自动化,2013,08:9-13.

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1007-6344（2016）04-0284-01

张明成，男，将乐县煤炭行业管理办公室，