薄煤层机械化采煤技术的具体运用

广东科技2012.12.第23期

试论薄煤层机械化采煤技术的具体运用

张光来

（重庆市能源投资集团科技有限责任公司）

1引言

我国是煤炭消耗大国，但由于开采技术难度大、效率低，占据我国煤炭量很大一部分的薄煤层开采却很少。同时在对薄煤层的开采中存在盲目开采、粗放管理、技术落后等问题，使得薄煤层煤炭资源严重浪费。为提高薄煤层的采出率和生产效率，也就对薄煤层煤炭开采提出了更高的要求，机械化采煤方法的使用逐步增多。

2煤矿薄煤层形成原因

煤层厚度主要是由原始沉积环境和后期构造作用决定的，其中薄煤层的形成原因很多，按其成因分类主要包括沉积薄煤

层、断层薄煤层和冲刷薄煤层。不同的煤层形成有不同的特点：（1）沉积薄煤层：煤层的变化呈现渐变的规律，其层位和厚

度保持不变，煤层边界与顶、

底板整合接触。（2）断层薄煤层：煤岩层产状变化以及变薄趋势呈现一定的倾向性和方向性，顶、底板岩性无明显变化，但常伴有擦痕、牵引和褶曲等现象，因此可能伴有一定的起伏。

（3）冲刷薄煤层：由于水流的冲刷对煤层的影响，煤层呈条带状延伸，冲刷沉积物如角砾岩块等岩性杂乱，分选差、滚圆度差，呈现出与煤层正常顶底板不同的岩性，且煤层忽薄忽厚。

3薄煤层开采现状及存在的问题

3.1薄煤层开采现状

我国煤炭储量大且赋存多样化，薄与极薄煤层的可采储量

约为60多亿，然而我国每年薄煤层采出量仅占全国总产量的

10.4%，

远远低于可采储量所占的比重[1]。3.2薄煤层开采出现的问题

由于作业空间狭窄，开采的条件很差，采煤机械配套与液

压支架选型、设备的移动以及工作面的接替工作困难，工作人员只能在工作面爬行或者是卧姿进行开采；由于薄煤层地质条件和煤层厚度变化较大，矿井的设计以及设备选型较为困难，以致极为复杂地质的薄煤层开采困难，浪费严重；薄煤层有很高的掘进率，工作面的接替紧张，投资高，产出低[2]。

4机械化采煤工艺优点

目前，煤矿开采主要采用的方式有炮采、普采和综采三种方式。炮采是用爆破的方式落煤、人工装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺；普采是用采煤机采煤、装煤、可弯曲刮板输送机运煤，液压推溜器推溜维持工作面推进，金属支柱支护；综采即综合机械化开采方式，与普采最大的区别是：综采使用了自移动式支架支护顶板，解决了支护与回柱放顶人工操作的

难题，实现了支护与采空区处理的机械化。如图1所示综采工作面设备布置图。

表1为三种采煤方式的比较。

由此，实施机械化高效开采十分必要。实施机械化高效开

采技术后可规范生产系统，减少局部压煤损失和回采工作面的回采损失，从而提高资源的回采率；通过先进适宜的设备，合理的巷道布置，改善作业条件，合理的采掘比来提高资源的高效开采；通过采用机械化破煤、落煤设备减少对回采工作面围岩的破坏，提高作业人员工作环境的安全程度，同时也减少了作业人员在狭小空间的作业时间，从而有效的改善了安全生产条件[3]。

5机械采煤工艺

现在国内外用于薄煤层机械开采的成熟工艺主要包括长壁式的开采、螺旋钻机式开采、连续采煤机房柱式开采和急倾斜煤层钢丝锯开采几种。

5.1长壁式采煤工艺

摘要：随着我国经济的快速发展，对煤炭资源的开采力度也逐步加大，由于厚及中厚煤层储量的急剧下降，薄煤层逐渐变为主采煤层。

然而薄煤层开采技术难度大，效率低，如何提高薄煤层采出率、降低开采难度成为我们关注的重点。将通过对煤矿薄煤层形成原因、薄煤层开采现状与存在的问题以及机械化采煤和工艺优点的分析，浅谈薄煤层机械化采煤技术的具体运用。关键词：薄煤层；开采现状；机械化采煤；具体应用

炮采

普采

综采

优点对地质变化的适应性强、

工作面设备投入成本低、工艺具有技术简单产量较炮采高、

设备适应性强、容易掌握、

初期投资少与见效快

落煤、

装煤、运输、支护、采空区处理等工序实现机械化，

劳动强度低、产量高、效率

高、安全条件好

缺点支护工作不安全、

工人劳动强度大、

日产量及材料消耗量大、劳动生产率低

顶板控制较薄弱、支架架设与回撤工作劳动强度大表1三种采煤方式的比较

工艺与设备

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该技术主要用于那些地质构造比较简单、赋存相对稳的薄煤层。主要使用机械为滚筒采煤机或者刨煤机。

滚筒采煤机：在开采过程中，薄煤层滚筒采煤机的整机身高应当矮一些，要有足够大的装机功率，一般不低于100~

200kW 。为了适应煤层厚度的变化起伏，

同时也为了留有足够的过煤和过机高度，机身应该短、矮[4]。

刨煤机采煤机：刨煤机利用刨刀的煤刨，沿采煤工作面往复开采并装煤，煤刨依靠工作面输送机进行导向。刨煤机采煤机仅刨落被压酥的煤壁表层，因而能量消耗低，有利于成本的节约；移架和移溜工人的工作位置相对固定，能够降低劳动强度；边刨煤边推进，实现了采煤过程的连续性。

5.2螺旋钻机采煤

螺旋钻机采煤是一种最简单的薄煤层或极薄煤层开采方

法，是在采掘完成的平巷中布置螺旋钻机，依靠钻头上装有截齿的螺旋钻机，进行钻进和截割，通过钻入巷道两侧煤层中的

螺旋钻杆，将落煤运出采煤工作面。用螺旋钻机采煤，

生产人员在平巷内作业，改善了安全条件和作业环境，机械化程度高，回采工效较高[5]。

6机械化采煤在薄煤层中的具体应用

某煤层厚0.82～1.36m ，平均厚1.09m ，倾角10～18°，煤层赋

存基本稳定；地面标高+219～+255m ，

工作面标高-60～-92m ；工作面走向长950m ，倾向长115～185m ，平均145m ；该工作面煤层直接顶板为石炭系太原组L 1-2灰岩，直接底板为石炭系本溪组铝土泥岩。

6.1采煤方法的选择

采煤方法为高档普通机械化采煤，根据煤层赋存条件，确定采用走向长壁采煤法，采煤机：滚筒直径1000mm ；滚筒内旋；采高1.0～1.8m ；尺寸9453mm ×1334mm ×678mm 。工作面采用后退式，采区内，沿着煤层倾斜方向，采用下行式开采顺序。滚筒式截煤机破煤落煤，工作面采用可弯曲刮板运输机运煤，液压支架支架高0.75～1.50m ；尺寸4670mm ×1450mm ×800mm ，全部垮落法处理采空区。

6.2回采工艺流程

（如图2）6.3采区采煤、

运输采用单向割煤，采煤机向机头割煤，前滚筒割底刀，后滚筒

割顶刀；采煤机装煤一部分由滚筒螺旋叶片装煤，剩余部分由

挡煤板装入输送机；刮板输送机配合胶带输送机运煤；液压单

体支柱支护，且随工作面推进长度变化而增减；采用及时支护方式，邻架操作，先降后移的移架方式；推溜在移架后依次进行，由一端向另一端逐节推移。

6.4效益评价

机械化采煤期间日产最高为960t ，月产量为25000t ，平均每月较非机械化增产约10000t 。机械化作业在降低作业工人的

劳动强度、

保障采煤工作面安全生产的同时，使得保护层得以开采、下部煤层得到卸压，对下部煤层瓦斯释放非常有利，煤层的安全开采得到保障。于此同时，机械化采煤大大提高了工作面的生产效率，采煤进度比传统的薄煤层开采提高了两倍，降低了吨煤投入成本，提高了经济效益。

7机械化采煤的发展

由于薄煤层作业空间狭窄，致使设备调转和工人行动很困难，为保障薄煤层高产高效，薄煤层机械化生产十分必要。为此，伴随着我国高新技术的发展，薄煤层机械以及配套设备应

不断革新，使薄煤层生产机械化和自动化。为此，

对生产机械发展做出以下建议：

（1）为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、

牵引力小等缺点，应逐步完善采煤机的性能，扩大采煤机在大倾角煤层的适用范围。

（2）在保证采高下限的前提下，研发连续采煤机房柱式开

采薄煤层技术、

电机横向布置技术、多电机驱动技术与装备，避免采煤机装机功率提高带来的外形尺寸增加问题，并实现对各个系统的自动化监测监控，为安全生产提供可靠的保障。

8结束语

综上所述，目前我国薄煤层在开采方面仍然存在较多的问

题，为提高薄煤层采出率和生产效率，必须根据煤矿本身的实际情况，不断采用新的机械化施工技术，在生产中不断总结经验，做到对技术的完善与创新，通过实行薄煤层机械化开采，为社会创造良好的社会效益和经济效益。参考文献：

[1]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年01期：1~2，36.[2]李现民，刘建国.薄煤层机械化采煤技术的应用[J].中州煤炭，2010年09期：62，75.

[3]潘兴志.浅谈极薄煤层和薄煤层的采煤工艺[J].黑龙江科技信息，2012年12期：291.

[4]郭勇.浅谈薄煤层开采技术[J].科技信息，2012年24期：412.[5]郝峰.综合机械化采煤在薄煤层开采中的应用[J].中州煤炭，2011年10期：81~82.

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（9）需要注意的是，拆卸作业时应及时搭设有关部位的安

全拆卸平台。

3结束语

水泥罐的安装与拆除对所属公司或单位而言有着重要意义，而安装与拆除方案则是进行安装与拆除施工的重要指导文件，方案质量直接关系着施工质量，因此必须根据实际情况需要制定合理有效的方案，并根据具体情况所需，采取相应的行之有效的安全施工措施，保证安装与拆除施工

的安全性与高效性。参考文献：

[1]林浩，熊琪.400t 水泥罐受力分析.河南省建筑业行业优秀论文集（2010）.

[2]方光才.船用水泥罐结构分析与选型[J].江苏船舶，2010（2）.

[3]刘建平.散装水泥罐式集装箱破洞修复工艺探讨[J].中国科技财富，

2009（12）.

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