薄煤层无人工作面机械化开采技术分析与实践

薄煤层无人工作面机械化开采技术分析与实践

文章主要以机械化开采技术在我国薄煤层开采中的应用现状为切入点，对现阶段薄煤层开采中，所运用到的某些关键性技术进行分析，并侧重于对国内将综合机械化开采技术（以下简称综合开采技术），运用于无人工作面中的现状，以及该技术在我国的实际应用情况进行分析。然后以某煤矿的实际条件为例，逐一介绍了综合开采技术，以及与之相关的配套设备、顶板管理技术和巷道布置系统等，是如何在薄煤层的开采过程中进行运用的，以便为在各种地质条件下，均能找到与之相适应的开采方法，提供科学合理的理论依据。

标签：薄煤层；无人工作面；机械化开采

1 薄煤层在我国范围内来看，它不仅具有资源丰富及分布广泛的特点，而且它的储存量也非常高，约占到了全国煤炭总储存量的五分之一以上。据相关数据显示，我国已经探明的矿区中，薄煤层的分布占到了矿区的84%左右，但由于我国的薄煤层具有开采难度大、投入资金多及产出率低等特点，使薄煤层与中厚煤层在开采比例上，呈现出了严重失衡的状态。

而机械化的采煤工艺，又将直接对各种地质条件下的薄煤层，在其开采技术水平、采出率、生产效率及产量等方面，造成一定程度的影响。因此，如何合理利用机械化的采煤工艺，使综合开采技术的水平、采出率、生产效率及产量等，能切实得到一定的提高，将成为相关人士所广泛关注的焦点问题之一。

2 薄煤层利用机械化进行采煤的方法分类

现阶段，我国薄煤层利用机械化进行采煤的方法，大概可以分为以下几种：（1）在无人工作面中运用综合机械化进行开采的技术；（2）在无人工作面中运用刨煤机进行开采的技术；3）在无人工作面中运用螺旋钻机进行开采的技术。现将以上三种技术的相关内容介绍如下。

2.1 在无人工作面中运用综合机械化进行开采的技术

从上世纪60年代开始，我国薄层采煤机共经历了以下几个系列，它们分别是：60年代时开始使用的MLQ系列；70年代时开始使用的BM系列；80年代时开始使用的MG200/450机型；以及90年代时开始使用的MG200/450-BWD机型，这种经过改良后的采煤机，运用了许多诸如交流变频调速、无链牵引以及多电机驱动等技术。

因为薄层工作面中的采高相对较低，所以在选择采煤机的时候，首先要求采煤机应具有机身矮、机身短及功率保持在100～200kW以上的特点，这样才能充分适应由煤层起伏而引发的各种变化；其次，在对过机空间与过煤空间的高度进行预留时，必须保证其预留高度能满足正常生产的需要。

2.2 在无人工作面中运用刨煤机进行开采的技术

为了有效解决薄煤层开采中存在的诸多问题，我国早在上世纪80～90年代时，就研制出了包括拖钩刨煤机与滑行刨煤机在内的，型号多样的刨煤机。虽然这些刨煤机在实际的采煤过程中，也取得了一定的成绩，但是由于当时未进行大范围推广，再加上用户对新型的刨煤机，也需要一个从认识到接受的过程，导致刨煤机并未大规模应用于工作面之中。近年来，随着刨煤机设计技术的不断改进与快速发展，刨煤机以其结构简单、装煤效果好、操作简单及经济高效等特点，已经成为了业内公认的有效且经济的采煤机械。

2.3 在无人工作面中运用螺旋钻机进行开采的技术

螺旋钻机采煤法属于一种新型的采煤方法，它在围岩相对稳定的薄煤层，以及极薄煤层的开采中，得到了极为广泛的推广与应用。使用这种采煤方法，既不受工作面的制约，因为只要工作人员正确操作机电设备，都能轻松完成工作面中的各个工序。同时，它又能在最大程度上提高煤炭资源的利用率，因为这种采煤方法，不但能最大程度上对薄煤层与极薄煤层中的剩余煤量进行回采，还能以钻采的方式来对各种煤柱进行开采。

螺旋钻采以其改善了安全环境与作业环境，以及省人力且高效率等特点，被广泛应用于那些围岩稳定性较差的薄层与极薄层开采中，且已取得了非常不错的开采效果。

3 工程实践

现以某煤矿为例，按照与其工作面相符的分类情况及地质条件，选择相应的综合开采技术。

3.1 采煤工艺

综采工作面中所使用的采煤法是走向单一的长壁后退式，顶板管理则选用的是全部垮落法。而上下平巷则是以矸石带进行沿空留巷的方法来推进。工作面中的采煤工艺选择的是综合机械化的采煤方式，其施工顺序为：先割煤，再移架，最后移运输机。其中割煤方式利用的是MG100/238-WD型双滚筒机进行双向割煤，而工作面中的移架方式则使用的是跟机移架，这样能有效起到对顶板进行及时维护的作用。

3.2 设备选型

在设备选型时应充分考虑以下问题：即工作面的实际条件、矿压的参数以及支架阻力的确定。采煤机选用功率为2×100KW的MG100/238-WD机型；液压支架选用力为2000KN的ZY2000/065/13型支架；刮板输送机选择功率为2×132KW的SGZ630/264G机型，其运输能力可达500T/h；可伸缩的带式输送机选用功率为2×55KW的SD-80机型，其运输能力可达400T/h；桥式转载机选用

的是功率为55KW的SZB-630/55机型，其运输能力可达500T/h；乳化液泵选用的是功率为125KW的BRW200/3115机型，共需要两台；辅助运输的设备主要为矿车及绞车牵引。

3.3 巷道布置

工作面中的回风巷布置：沿着煤层的挑顶与起底来进行布置。通常巷道外段布置成半圆拱形，它的净宽、净高与净断面积分别为4.4m、3.2m及12m2，支护方式选定为锚喷支护。而巷道里段则为切圆拱形断面，它的净宽、净高与净断面积分别为4.2m、3.0m及11.1m2，支护方式选定为锚带网支护。

工作面中的运输巷布置：沿着煤层以顶板布置起底掘进的方式进行布置。该巷道是梯形断面，其净宽、净高与净断面积分别为4.2m、3.0m及10.5m2，支护方式选定为锚带网支护。

工作面中的切眼布置：切眼长度应控制在100～130m之间，它的净宽、净高与净断面积分别为2.4m、1.5m及3.6m2，当开帮之后它的净宽、净高与净断面积分别为4.6m、1.5m及6.9m2，支护方式选定为以W钢带，配合菱形网的强锚杆，对顶板进行支护。

3.4 顶板管理

本次工作面中的液压支架选用的是力为2000KN的ZY2000/065/13型支架，而顶板管理方法则采用的是全垮落的方法。在其上下端头的位置，可利用单体的液压支柱，配合铰接顶梁来进行支护。并将工作面中的最大控顶距与最小控顶距，分别控制为4.28m与3.68m。

3.5 实践效益分析

经实践证实，该无人工作面采用综合机械化开采之后，日进尺最高可达13.5m，原煤的日产量可达4400t，并且將月进度提高到了358m，使月产量突破了117000t，实践两个月时间原煤的生产总量为348700t，按照这样的生产效率，该工作面完全有能力将年产量增加到140万吨。

4 结束语

综上所述，为了让薄煤层的开采技术能得到更好的推广及应用，本文主要针对国内的应用情况，把薄煤层这一开采技术的各种适用条件进行了初步的分类，并积极将其应用到实践之中，经实践证明确实能取得比较理想的效果。虽然在薄煤层的无人工作面中，其机械化开采技术较过去有了一定改进与完善，但不可否认它仍旧是一大技术难题，需要在今后的研究与发展过程中，对其进行不断地改良与完善，使之能得到更为广泛推广及应用。

参考文献