浅谈煤矿薄煤层的相关开采技术(李红旭)

浅谈煤矿薄煤层的相关开采技术

李红旭黄儒林

(淮北矿业集团朔里矿业有限责任公司，安徽淮北 235052)

摘要：本文浅析当前国内薄层煤开采技术现状、影响薄煤层开采技术的因素，提出薄煤层开采的主要技术措施。

关键词：煤矿；薄煤层；开采技术

引言：目前国内仍具有近2O％的煤炭属于薄层煤，而开采期间受到空间、工作条件、地质条件等影响，开采难度大。有效利用有关新技术进行开采，能大大提高薄煤层开采的利用率和效率。对于中厚煤层的开采技术，基本上所有的煤矿技术都成熟，而对于薄层煤的开采就不然了。与其发达国家薄煤层开采相比，产出效率就低多了。所以，在煤炭资源日趋减少，且开采成本日益增高的情况下，研究薄煤层开采的高产高效技术就很有必要，目的就是尽力保护和利用仅有的煤炭资源，实现煤炭经济的可持续发展。

1 当前国内薄层煤开采技术现状

据煤层厚度的不同，一般将煤层分为不同的级别，小于0.8m的定义为极薄煤层，0.8m～1.3m的煤层定义为薄煤层。一般煤矿，薄煤层都占全部可开采总量的19％左右，但产量还不足11％。薄煤层开采技术方式较多，可分为：滚筒采煤机、刨煤机和螺旋钻采煤机开采。①薄煤层的滚筒采煤机技术。其结构为积木式的无底托架，液压螺母比较紧固、截割的电动机采用横向布置方式，抽屉式的部件安装技术。采煤时更能适应地形复杂、环境恶劣的条件；滚筒采煤机要求机身矮、短，功率要满足，并能适应煤层起伏结构。它分爬底板式与骑输送机式。爬底板式由输送机的机槽支承与导向，用在开采0.8-0.9m以上煤层。其采煤机过煤空间较高，电机功率可加大，生产的能力也较大，安全性较高，用于开采0.6-O.8m 煤层合适。②刨煤机。薄煤层刨煤机日产可达5000t以上，能实现薄煤层的开采水平机械化、自动化。刨煤机的采煤工艺，是利用煤刨沿着工作面反复地进行落煤及装煤，靠工作面输送机导向。但存在刨硬煤能力差、刨头调向装置不灵活等缺点。只有提高刨煤机的功率，才能提高刨头破煤能力。③螺旋钻采煤机。它是通过螺旋钻杆进入煤层实现采煤的，并利用钻杆把采好的煤运出。该采煤方法投

资少、人员与机组设备均在工作巷内，这可确保人员能在条件安全的巷道内进行操作，容易出煤、确保瓦斯能得到充分释放，开采安全有保障。但装卸钻杆的速度慢、效率低。

2 影响薄煤层开采技术的因素

薄煤层开采的产量较低，且开采存在诸多困难，主要表现在：一是采煤机械化水平低。基于采煤工作面空间比较狭小，工作条件又恶劣，这给设备的移动与下井作业带来诸多困难；二是煤炭的产出效率很低。因多数煤层的厚度变化，加上断层的地质构造又复杂，这给薄煤层的开采也带来很大的影响，经常会造成生产的能力不足。一般薄煤层开采的单产还只有中煤层或煤层的1/3左右；三是投入大、安全难保障、效率和效益都低。薄煤层开采的成本较高，产出经济效益与中厚煤层相比低多了，且开采安全无保障。

3 薄煤层开采的主要技术措施

1）薄煤层开采的主要特点。对于薄煤层，由于开采厚度较小，与中、厚煤层相比，开采存在以下几个特点。①开采的采掘比例大，掘进率高，不利于生产接替。运用刨煤机、螺旋钻机等设备进行施工，工作面推进较快，但回采巷道多为半煤岩巷，综掘设备难以投入，放炮又不能一次性全断面爆破，而煤、矸石要分装，掘进的速度比较慢，工作面接替不及时。②煤层薄，采高低，煤质硬，劳动效率较低。薄煤层厚度多在1.3m以下，且煤层硬度还多大于3～4，进入工作面作业和设备的移动都非常不便，采煤机也会常挑顶或割底，出现的机电事故也会增多。工作环境差，劳动强度又大。该类煤层煤质相对较硬，炸药、截齿、刨刀的吨煤消耗量也较大，导致回采成本增高。③煤层的厚度、角度变化，以及褶曲、断层等构造，都对采煤方法造成影响很大。鉴于薄煤层地质条件和赋存状况的复杂性，出现褶曲或断层也就很难布置巷道，有时要提前做切眼，使工作面缩短，回采率更低；回采时搬家要重新做切眼，回采效率再被降低，效益较小。

2）开采需要合理规划。薄煤层开采要对采区进行合理规划，巷道也要进行优化。如果能薄厚相互搭配开采，地质条件相对明确的话，采区的尺寸就能尽可能的加大。以前采区划分上，走向都较短，往往都限制在2000m之内。而主要的着眼点是在采区的运输设备适应性上，走向较短时在倾向上利用煤层群组作为采区境界。该法可采煤层走向长度和分层被减少，限制了生产能力的提高，使采区

的采煤时限明显缩短，并造成采区接续的紧张。对这样的采区划分，地质构造较好的地段，采区两翼走向长度最好扩大到4000m为宜。尽量加大煤层层组的划分范围，增加采区内的可采煤层层数，不仅增加了采区储量，且还能提高采区服务年限。采区巷道规划布置应本着不片面追求多运煤巷和减少巷道工程量的原则进行布置，这还能方便生产。对厚薄配采的采区，生产能力一般不超过70万t/a。运输量小，可以考虑将3条上(下)山布置合并为机轨合一上(下)山。这既可减少巷道工程量，减少采区上(下)山煤柱，又可减少上(下)山之间的各种联络巷，系统也相对简单了。但是，对煤层群布置的机轨上(下)山，为不受采动影响，应布置在岩层中。如果薄煤层处于煤层组的最上层或最下层，且层间距大(＞50m)时，可以沿薄煤层布置运输上山、轨道上山，三、四个区段(采面)可共用一个煤仓，使用一个轨道石门的方式。这会减少施工全岩巷道及皮带搬家次数与投入，产生的经济效益也好。

3）工作面和爆破参数需要妥善安排。当工作面确定，优化爆破参数后，比如可采用三花眼布置（眼间距1.Om～1.2m，顶眼至顶板0.2m～0.3m，底眼至底板0.25m～0.35m）；炮眼角度控制好（水平角度80º～85º，顶眼仰5º，底眼俯5º）。这样应用，落煤质量会提高，又减轻了页岩顶板条件下的破坏程度，且无崩到支柱、崩翻输送机等现象。其爆破装煤率在5O％～70％左右，有效降低了炸药和雷管的消耗，也保证了工作面的进度，落煤后工作面的煤壁也平直，并不留顶底煤。

4）组织好薄煤层开采机械。鉴于薄煤层面采高低，要求采煤机机身矮，并要有足够的功率（通常功率要大些，＞200KW），以便适应煤层起伏变化所要求操作机身尽可能地短，还要有足够的过煤和过机空间高度；要保证实现工作面不用人工开切口进刀，有较强破岩过地质构造能力；要求机械本身结构简单、可靠，安装、维护简单。对此，薄煤层采煤机一般分骑输送机式和爬底板式。对骑输送机式采煤机，它是由输送机机槽支承和导向的，只能用于开采厚度＞0.8m～0.9m 的煤层；对于爬底板式采煤机，机身位于滚筒开出的机道内，机面高度低。当采高相同时，与骑输送机式相比，过煤空间较高，电机功率可以增大，也具有较大的生产能力。其工作面过风断面大，工作安全，开采0.6m～0.8m的煤层较为合适。

结束语：薄煤层开采要实现高产高效，关键是要看煤层赋存情况。在＞1.Om 煤层，且赋存简单，选择刨煤机机组式的综采工艺合适；＜1.Om煤层或赋存复杂