浅谈薄煤层采煤方法研究

段守文 朱伟

【摘  要】采煤机是薄煤层开采的主要设备之一，它集机械、电气、液压以及控制系统为一身，具有控制、操作可靠方便、牵引功率大、自动化程度高、块煤产出率高、节能降耗、环保等特点被广泛应用于国内外薄煤层开采作业中。本文就薄煤层采煤方法进行研究，提高采煤机的生产能力，加大过煤空间。

【关键词】薄煤层;采煤机;螺旋滚筒

新建煤矿开拓煤量、准备煤量、回采煤量充足，截止至2019年3月末新建煤矿开拓煤量746.82万吨，可采期7.7年;准备煤量595.52万吨，可采期73.70月;回采煤量88.60万吨，可采期10.97月。

截止到2018年末，新建煤矿保有储量4610.5万吨，可采储量2192.9万吨。

一、我国薄煤层的资源现状及开采特点

煤炭是世界重要能源之一，对煤炭的开发程度能促进一个国家的经济建设和社会发展，而且也能提升国家的国际地位，达到社会团结和稳定国家秩序的目的。其中，当煤层厚度范围在0.8～1.3m时，称之为薄煤层;而煤层厚度范围小于0.8 m时，称之为极薄煤层。我国薄煤层的采储量在60亿t左右，占全国煤炭总量的20%。但是其产量却不到全国总产量的10%。与国外相比，我國薄煤层的开采量相当低，而且在薄煤层采煤上，我国的机械化程度较低，导致采煤效率始终上不去。目前，在中国，涉及到薄煤层的煤炭企业大概有700多家，但绝大多数的开采效率却很低，开采过程较为艰难。

随着开采条件的变化，新建矿优质的厚煤层储量所剩无几，一采区回采的96、82、93等极薄煤层的储量近270万吨，这些煤层煤质极好，但开采条件极为恶劣，在面对冲击地压、瓦斯涌出等治灾因素面前，如果采取炮采工艺，劳动强度大，安全得不到保证，产量也很低，从而在96层使用了MG80/120-BW型机组，经过一段时间使用后，出现了班班夹机组情况，月平均产量只有0.8万吨，面对当前的难题，新建煤矿技术人员在公司领导及各相关部室的指导下，拓新思维，转变思想，树立“机械化换人、自动化减人”的发展理念，超前设计、超前谋划，针对我矿96、82、93等0.6米-0.65米极薄煤层的周密设计论证，对新建煤矿一采96层煤的赋存地质条件及MG100-TP超薄机组性能进行详细调研，确定该采煤机适合该煤层生产条件。

与中厚煤层或厚煤层相比，薄煤层之所以开采困难主要存在以下几方面特点：

1、煤层赋存条件差，开采技术条件和地质条件也相对复杂，导致机械化设备的使用难度较大，生产效率较低，产煤量上不去。

2、薄煤层厚度不到1.3m，导致采高特别低，开采人员作业困难，只能爬行作业或卧姿作业，这既存在极大的安全隐患，也不利于开采工作的顺利完成。

3、开采掘进率较高，且各工作面间的接替比较困难，影响开采效率。

4、开采工作条件极差，大型机械化设备移动困难，很多地方需要人工开采，影响开采进度的同时，易发生安全事故。

二、无人工作面开采方法的含义及工序

薄煤层井工巷帮无人工作面采煤方法是一种新型无人工作面采煤方法。具有：“三无、五少、二高”的工艺特点。即;工作面无人，无固定设备，无支护材料;系统环节少，用人少，掘进巷道少，设备配置少，材料消耗少;安全系数高，经济效益高。该方法可用于周围空气中甲烷、煤尘不超过《煤矿安全规程》中的安全含量的矿井，尤其适用于井工煤矿薄和极薄煤层无人工作面采煤。

但不能用于有瓦斯突出的煤层采煤。其特征是：在已掘出巷道的两帮采用薄煤层自适应截割钻进滚筒式采煤机巷柱式方法开采，通过留设煤柱来保障采煤工作面安全、支撑上覆岩层载荷，如同连续采煤机在井工矿的掘进作业，只是这种方式设备操作人员全部工作在支护好的巷道中完成，设备操作人员无需进入工作面。

工序流程为：

1、将井工煤矿煤田划分为若干采区，开拓采区回风巷1，胶带运输巷2，轨道运输巷3，构成采区通风、运输系统;如图1所示。

2、沿煤层走向掘进胶带运输巷5和轨道巷6，构成独立回风系统，在胶带运输巷5内安装巷帮采煤机7、可弯曲刮板输送机8，可伸缩胶带输送机9，并通过工作面溜煤眼和采区胶带输送机10形成运煤系统，如图1所示。

3、开采前首先将泵站液压泵的手动阀工作状态转换至“定位”位置，通过操纵多路阀手柄，移动巷帮采煤机7到巷道内需要的采煤位置。

4、移动巷帮采煤机到巷道内需要的采煤位置后，一般与上一钻采孔留0.2～0.5m煤柱，操作升降油缸、调斜油缸，调整机架的高度和倾斜度与所采的煤层倾角基本一致，，然后操作支撑油缸伸出支撑在巷道的两帮，这样巷帮采煤机7即完成了定向和固定，下一步即可以进行钻煤作业。

5、钻煤作业前，首先将开采范围内的锚在煤层中的钢锚杆全部拔出，清理防护网等其它设施至不影响井工巷帮自适应截割滚筒式采煤机的旋转和推进。检查电缆与防尘水管的敷设情况，检查内外喷雾的完好情况，一切正常后，开启巷帮采煤机7内外喷雾，进行钻采工作。开采初期，电动截割头模块尾端延伸到车架总成的中央位置，通过液压装置推动电动截割头沿着煤层进行切割。在靠近采煤主机截割头模块的中间部分，安设有一对平行的直径为43cm的双螺旋输送机，通过双螺旋输送机将煤运出。

双螺旋输送机运出的煤直接落在顺槽左右两侧的转载刮板机8上，转载刮板机8和顺槽中的可伸缩皮带机9连接，把煤运出。实现薄及极薄煤层的工作面无人安全开采。如图1所示。

三、采煤机螺旋滚筒的主要结构参数

影响薄煤层采煤机生产能力、螺旋滚筒截割性能以及装煤效果的因素与所截割的煤岩性质、运动学参数有关，但也与螺旋滚筒的结构密切相关。薄煤层采煤机螺旋滚筒主要由截齿、齿座、叶片、端盘筒毂、尾块等机构组成，螺旋叶片以分段滚压或金属板分片搭接等形式焊接在筒毂上，将截齿插入齿座并沿螺旋叶片方向按截线距进行焊接形成滚筒组件。

薄煤层采煤机滚筒结构参数是滚筒设计的重要参数，其选取及设计合适与否将会直接影响到滚筒截割性能、装煤效果，也会对采煤机的生产能力产生影响。其主要设计参数包括：滚筒直径、滚筒宽度、螺旋叶片参数及截齿排列参数。

四、结束语

采煤机是薄煤层开采的主要设备之一，它集机械、电气、液压以及控制系统为一身，具有控制、操作可靠方便、牵引功率大、自动化程度高、块煤产出率高、节能降耗、环保等特点被广泛应用于国内外薄煤层开采作业中。

因此如何提高采煤机的生产能力，加大过煤空间，提高螺旋滚筒的装煤效果，改善螺旋滚筒的截割性能，提高采煤机对工作面的适应性，成为了薄煤层采煤机需要解决的首要课题。

参考文献：

[1]袁树来，等.薄煤层高产高效开采技术[M];北京：煤炭工业出版社，2011.

[2]张艳秋，王宪军. 采煤机滚筒直径及螺旋升角对装煤效果的影响[J].矿山机械，1995（3）29-31.

（作者单位：龙煤集团七台河矿业公司新建煤矿）