国内外薄煤层开采技术和设备及其发展

国内外薄煤层开采技术和设备及其发展

江军华

（毕节学院矿业工程学院贵州毕节 551700）

摘要：世界拥有丰富的薄煤层储量，但可采储量相对较少。随着中厚及厚煤层的日益减少，薄煤层开采成为一个发展趋势。文章主要讲述了国内外薄煤层主要开采技术及设备的现状，主要的薄煤层开采工艺有滚筒采煤机采煤法、螺旋钻采煤法、刨煤机采煤法。文章介绍了这些工艺以及相关设备现状，以及未来的发展趋势。

关键词：薄煤层滚筒采煤机螺旋钻机刨煤机

The present situation and future development of the world thin coal Seam mining technology and equipment Technology Abstract：There have rich thin coal seam reserves in the world，but only a small portion be extracted．

With the decrease of the medium thick and thick coal seams reserves，thin coal seam mining has become a development trend This

paper introduces the present situation of world thin coal seam mining．The main mining technologies of thin coal seams are shearer mining method、auger mining method and plough mining method．A discussion is presented about the problems and future development trend of these thin coal seam mining technologies and related equipment．

Key words：thin coal seam auger shearer plough.

引言

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。在美国，将厚度小于1．7m以下的煤层统称为薄煤层。

我国近80个矿区的400多个矿井中赋存着750多层薄煤层，保有国营储量98.3亿t,可采储量65.5亿t，约占总可采储量的19%，其中厚度为0.8～1.3m的站86%，厚度小于0.8m的站13.8%。

20 世纪90 年代，我国薄煤层的产量只占8%～10%，极薄煤层产量所占的比例更少，与厚和中厚相比，相应的采煤机程度要低得多。

世界拥有丰富的薄煤层储量，但可采储量却相对较少。现在主要产煤国家的薄煤层开采中，主要面临着三个主要问题：即薄煤层存储量与实际煤炭开采量的不均衡、煤损及其严重、薄煤层和厚煤层煤炭产量的不均衡。例如，德国1．6m以上的为中厚及厚煤层，其储量仅占总储量的30．5％，但是煤炭产量却占到了67．8％，煤层厚度为1.2～1.6m 的煤层的储量占26％，煤炭产量为16．9％，尤其是1．2m以下的薄煤层储量高达43．5％，但是煤炭产量只占15．3％；捷克0．5～1．2m薄煤层中，优质煤储量占42％，而煤炭采出量还不到18％。为了改善这种局面，很多国家都在着手于寻找一种方法既安全，经济，而且可以大幅度提高薄煤层的回采率，使得煤炭损失降到最低，接下来我们就来看看国内的薄煤层的发展。

1薄煤层开采的允许条件及其特点

1.1薄煤层开采的允许条件：

①属于特殊需要的优质煤

②相邻的主要煤层中有冲击地压危险或有瓦斯突出危险，极薄煤层可以作为解放层。

③矿井或采区尚未报废，剩余的储量为极薄煤层。

④劳动力价格低的小煤窑

1.2薄煤层开采的特点

尽管世界上拥有丰富的薄煤层资源，但是它们相对于厚煤层开采，会面临更多的问题。在薄煤层开采中，面临的主要问题为：

①由于薄煤层空间的限制，设备安装、维护及操作都十分困难，劳动密集度大，工人工作和

通道都受到限制，瓦斯排放变得困难。

②薄煤层开采，推进速度加快，采掘接替变得紧张。

③相对于厚煤层，薄煤层的产量低，丢煤严重，由于煤层厚度变化和复杂的地质条件例如断

层都影响到采煤，薄煤层煤炭的开采能力受限到一个很低的水平。一般来说，单个薄煤层

的产量是中厚煤层产量的1／3。

④薄煤层相对于产量的投资要比中厚煤层大。但是，薄煤层开采也拥有一些优势：在薄煤层

工作面顶板运移较小、薄煤层开采产生很小的沉陷、对邻近煤层影响小,、顶板控制较厚煤

层简单。

2薄煤层的开采技术

薄煤层开采主要包括三种开采工艺：刨煤机采煤法、螺旋钻机采煤法和采煤机采煤法。世界薄煤层机械化水平较高的国家包括德国和乌克兰，它们主要是采用刨煤机和螺旋钻机进行开采。

2．1刨煤机采煤法

A刨煤机采煤工艺的特点

刨煤机如今在薄煤层开采中的应用十分广泛，它主要适用于煤层倾角小于25°，工作面坡度稳定，煤体硬度小于25MPa，煤体硬度小于底板硬度以及地质条件稳定的煤层。如果煤体硬度大于25MPa，则需使用动力刨煤机。世界上主要使用刨煤机进行开采的国家有德国、美国、乌克兰等，刨煤机开采的产量在占总煤炭产量的50％以上。其中研制和使用刨煤机最早的国家是德国，德国也是使用刨煤机数量最多的国家。几乎全部使用刨煤机开采1．6m以下的煤层，煤层厚度在1．8m以下的30多个高产工作面，其中只有1个工作面为采煤机工作面，其余全使用刨煤机开采，刨煤机工作面的年产量可达180万t以上。美国是使用刨煤机效率最高的国家，美国的薄煤层刨煤机工作面的年产量可达300万t以上，刨煤机工作面产量占总产量的35％。澳大利亚、南非的薄煤层工作面全部使用了全自动化刨煤机，俄罗斯每年有超过150个工作面使用刨煤机，荷兰平均每年有65个工作面使用刨煤机，法国薄煤层刨煤机工作面产量占总产量的30％。相对于其他薄煤层开采设备，薄煤机有其自身的特点：结构简单、运行平稳可靠、易于维护和相对较低的能量消耗。刨煤机可采煤层的厚度仅仅相当于滚筒采煤机可采煤层厚度的60％。刨煤机相对于其他薄煤层设备拥有常大的优势，因此，刨煤机的适用范围将不断扩大。

刨煤机采煤自20世纪40年代在德国问世以来，很快就得到推广和发展，成为薄煤层采煤机械化的强大支柱。英国1947年开始使用刨煤机，1962～1963年Reisshakenh30年内，煤机系统在英国开始应用，这个系统主要利用刨煤机底板上的牵引链驱动刨煤机，并且牵引链安装在采空区侧，取得了良好的经济效益。德国DBT公司是世界上研制刨煤机最早、产量最大技术水平最高的一家公司，曾研制成功多种拖钩刨、滑行拖钩刨、滑行刨等机型。目前，刨煤机的技术水平已发展到了采高0．6～3m，截深最大可达300mm，可刨煤硬度f=4，刨速最高可达3m/min，in，刨链直径达42mm，装机功率最可达2×800kw，W，铺设长度达300m。我国刨煤机于60年代，1976年制造了MBI一1刨煤机，随后30年内，中国研制了功率从2×30kW到2×200kW的刨煤机。我国铁煤集团从德国引进了刨煤机自动化控制系统，在2001年1月5日到2002年4月30日进行试生产，共产煤1006万t，它在铁煤集团的成功使用，标志着我国薄煤层自动化采煤上了一个新台阶。

刨煤机存在的问题和未来的发展趋势：①现在主要的煤炭生产国，主要发展滑行式和紧凑式刨煤机，这两种刨煤机也是未来薄煤层开采发展的必然趋势。②提高刨煤机的总装机功率，提高刨头的破煤能力和刨硬煤的能力。另外，还需要进一步提高刨煤机部分元部件的使用可靠性。③增加刨深和加快刨头的切割速度，提高装备的可靠性，加强薄煤层刨煤机与采场支护设备和运输设备的配套。④实现遥控、集中程序控制和故障诊断的自动化。