薄煤层综采技术探析

薄煤层综采技术探析

【摘要】在我国，薄煤层占了煤炭储量的较大比重，全国薄煤层可采储量达到6.15gt，约占总可采储量的19%。薄煤层要采用综合机械化开采难度较大，目前我国的薄煤层综合机械化开采主要有滚筒采煤机综合机械化开采、刨煤机综合机械化开采和螺旋钻无人机械化开采这三种，文章分别对这三种方式进行了介绍，并分析了其特点和适用条件。

【关键词】薄煤层；综采；滚筒采煤机综合机械化开采；刨煤机综合机械化开采；螺旋钻机械化开采

前言

我国煤炭赋存呈多样化，其中薄与极薄煤层资源丰富，并且分布广泛。在已探明矿区中，84.2%的矿区均有薄煤层分布，资源量约为67gt，其中有的矿区薄煤层储量占有相当大的比重，如安徽占72%、四川占51.8%、贵州占37.2%。全国薄煤层可采储量达到6.15gt，约占总可采储量的19%。近年来，随着综采、综放技术的成功推广，开采强度的不断加大，部分矿井厚及中厚煤层的储量日趋减少，薄及较薄煤层已成为主采煤层。为保证矿井生产能力的均衡，延长矿井的服务年限、提高资源采出率，薄煤层高效开采问题已成为当前煤炭工业发展急需解决的关键问题。为了降低劳动强度，提高机械化应用水平，从设计方面来说，要求薄及较薄中厚煤层尽量采用机械化开采。从我国薄及较薄中厚煤层长壁开采的现状来看，可以采用滚筒采煤机综合机械化开采、刨煤机综合机械化开采和螺旋钻无

人机械化开采等，来实现机械化开采。

1 滚筒采煤机综合机械化开采

滚筒采煤机综合机械化开采工作面，配备滚筒采煤机、刮板输送机和液压支架支护。滚筒采煤机是传统的采煤设备，具有适应性强、效率高等特点，已成为中厚以上煤层高产高效的必选之路。我国薄煤层滚筒采煤机的研究始于20世纪60年代，经历了mlq系列、bm系列和mg系列，实现了较高的效益。滚筒采煤机综合机械化开采，是目前薄煤层综合机械化开采最主要的方式，约占到综合机械化开采工作面的90%，是使用最成熟的薄及中厚煤层综合机械化开采方法。从目前的使用效果来看，滚筒采煤机综合机械化开采具有以下特点：

（1）在煤层厚度变化较大时，也能保证相对较高的资源回收率，对地质条件的适应性较强。

（2）煤机截齿更换容易。采煤机滚筒截齿采用简单的插销式连接，只需要将卡子拉开即可更换。

（3）工作面全套设备投资较低，又能保证一定的产量。在地质条件比较适宜的条件下，采用滚筒采煤机综合机械化开采时，可实现日产1000～2000t，月产3万～6万t的产量。其工作面主要设备的投资，在液压支架方面，单工作面投资仅为刨煤机综合机械化开采工作面设备的1/3～1/2，相对投资较少。

（4）回采效率受职工人为影响较大，尤其是煤层偏薄的状况。采用滚筒采煤机综合机械化开采时，煤机司机和液压支架操作工要

在工作面中间往返行走，以保证工作面的“三平两直”。在煤层偏薄时，人员在工作面中行走受到了一定的限制，会降低割煤速度，影响工作面的产量。

从以上分析来看，滚筒采煤机综合机械化开采通常用在煤层厚度较大的情况下，而且只有在煤层厚度较大的情况下，才能充分发挥滚筒采煤机的优势，得到较好的效益。

2 刨煤机综合机械化开采

刨煤机是一种浅截式采煤机械，系统设备由滑行刨煤机、刮板输送机、液压推进装置和电控设备四部分组成。其工作原理为：刨煤机采用刨削式的工作方法，刨头通过刨链沿运输机往复牵引落煤，同时利用煤刨的犁形斜面把煤装入运输机，运输机与刨煤机形成一个整体，利用支架推移千斤顶。液压支架一般配备电液控制装置和电液阀，实现落煤、装煤、运煤、移架等各工序的综合机械化。工作面配备刨煤机、刮板输送机和液压支架等主要机械设备。刨煤机工艺的技术特点是高智能性、关联性强、工艺先进、自动化程度高。具有工作面作业人员少、回采效率高、吨煤成本低、安全经济、高产高效的优点。

我国目前国产刨煤机应用还不是很成熟，主要设备基本靠进口，造成初期投资较大，技术要求较高。但是，从国外引进的刨煤机使用情况来看，均实现了较好的经济效益。

刨煤机综采具有以下特点：（1）截深浅，一般为100～200mm，因此，顶板暴露面积小，易于控制；同时，工作面瓦斯涌出较平稳，

能够适用于瓦斯含量较高的煤层开采。（2）速度快，牵引速度可达到1.8～2.2m/s。（3）刨煤机靠切削落煤，块煤率高、粉尘量少，提高矿井的效益。（4）采高可调性好，在运输机采空侧设置调斜千斤顶，可适应煤层的起伏变化。（5）能够实现无人工作面机械化开采。采用刨煤机开采时，液压支架配备电液控制系统，通过刨煤机上的传感器实现自动推溜和移架，因而实现无人工作面。

3 螺旋钻机械化开采

螺旋钻无人采煤是一种比较好的无人机械化薄煤层开采方法。将螺旋钻采煤机布置在顺槽中，利用螺旋钻杆钻入煤层采煤，并通过螺旋钻杆将采落的煤装运出工作面，实现采煤及装运煤工序。螺旋钻机无人采煤是一种非连续性采煤，顶板管理类似于柱式采煤法，有利于顶板的管理。加上作业人员均位于工作面顺槽内，极大地改善了工人的劳动条件和劳动环境，杜绝了顶板事故，是一种矿井安全程度极高的采煤方法。

螺旋钻采煤机在我国新汶、徐州、西山、枣庄等集团均有使用。2004年我国从俄罗斯进口2台by-3m型螺旋钻采煤机，并在徐州韩桥煤矿进行了井下工业性试验，效果很好。特别是新汶矿业集团2008年从乌克兰引进的2台薄煤层螺旋钻采煤机（适用于0.6～0.9m的薄煤层），分别在潘西矿和南冶矿进行了前进式和后退式采煤工艺试验获得成功，单面单台钻机月产达到5800t。

近年来，我国加大了螺旋钻采煤机研制力度，比如枣庄矿业集团研制成功了mz系列螺旋钻采煤机。适应于硬度f小于6、厚度

0.5～0.9m的薄煤层开采。采宽为1.305～2.105m，可适应巷道断面7.6～14m2。螺旋钻采煤机具投资少、安全性好、工效高、布置灵活等优点，但由于其单产较低，不能成为中大型矿井主要采煤方法。但是，作为边角煤回收、解放层开采及极薄煤层无人化开采，具有其独特优势，可提高资源回收量，适当延长矿井服务年限，是薄煤层（极薄煤层）开采的一种新型采煤设备。

4 结论

采用机械化开采薄及较薄中厚煤层，提高了工作面单产，提高了工作面安全性能，更重要的是提高了资源回收率。薄及中厚煤层机械化开采，在我国已经得到了相当广泛的应用，从使用状况来说，具有以下几方面的经验：

（1）地质构造简单～中等、煤层厚度沿工作面方向变化不大的大、中型矿井，可以采用进口刨煤机配合国产支架的刨煤机综合机械化方式开采。

（2）地质构造中等～较复杂的的中型矿井，可以采用滚筒采煤机综合机械化开采。对于生产能力较小的矿井，可以采用薄煤层滚筒采煤机配合悬移顶梁液压支架组合，以降低工作面投资。

（3）对于煤质较好的边角煤，可以采用螺旋钻机部分回收资源。

参考文献：

[1]李建平，杜长龙，张永忠.我国薄与极薄煤层开采设备的现状和发展趋势[j].煤炭科学技术，2005（6）.

[2]毕锦明.薄煤层机械化开采设备的发展[j].煤矿机电，2007