浅谈螺旋钻采煤工艺

摘要：我国煤层赋存条件比较复杂，经过多年开采，不少矿井中厚煤层已近枯竭，薄煤层开采成为一个发展趋势。本文从薄煤层机械化开采的重要性出发，对螺旋钻机开采作了介绍，并提出了几种能提高薄煤层螺旋钻采煤回采率的技术。

关键词：薄煤层;螺旋钻;回采率

我国煤炭储量大且赋存多样化，全国97个统配局(矿，现国有重点煤矿)中，有77个局赋存765个薄煤层，保有工业储量98.3亿t，薄煤层可采储量约占总可采储量的19％，而产量只占总产量的10.4％，远远低于储量所占的比例，并且产量的比重还有进一步下降的趋势。薄煤层在我国分布较广，有些地区的煤质也比较好。经过多年开采，不少矿井中厚煤层已近枯竭，薄煤层的开采正规模化地进行，而且也得到了充分重视［1］。就当前的资源情况看，发展薄煤层机械化开采对于开发利用煤炭资源，延长矿井开采年限和实现高效开采都具有十分重要的意义。

1 薄煤层螺旋钻采煤工艺概述

1.1 螺旋钻采煤概述。螺旋钻机采煤是20世纪60年展起来的一种最简单的薄煤层或极薄煤层采煤方法。美国首先将它用于地下开采，原苏联、英国、德国、法国都对此项技术的应用做过许多研究。我国20世纪90年代开始引进和研制用于薄煤层和极薄煤层开采的螺旋钻机。我国新汶矿区为解决1.0m左右的薄煤层采用传统的炮采和普采工艺存在工序复杂、劳动强度大、效率低、经济效益差和顶板管理难度大的问题，从乌克兰引进BSHK-2DM型螺旋钻采煤机组，首先成功地应用在南冶煤矿和潘西煤矿，实现了1m以下煤层的机械化开采，取得了平均日产185t，月产5550t，工效6.17t/工，原煤回收率69%的效果并逐渐向其他煤矿进行推广。

1.2 螺旋钻回采工艺概述。螺旋钻采煤工艺是在巷道布置1台或多台钻机，由钻头旋转落煤，螺旋叶片旋转将落煤导入刮板输送机运出。螺旋钻采煤机组采用电机主传动，液压驱动的工作方式，并由主机、钻具、多功能操作台、单轨吊、液压支撑千斤顶、钻机行走履带、接长和拆卸钻杆装置、液压泵站和风机等组成。螺旋钻回采工艺单一，具备洁净开采、工作面无人、机械化开采、劳动生产率高、辅助用人少等技术特点，提高了矿井安全生产程度，可广泛应用于开采围岩较稳定的薄煤层和极薄煤层开采。但是，在螺旋钻采煤机采煤的过程中需要留设钻孔间煤柱和钻孔组间煤柱，因此对煤炭资源造成了一定的浪费。

1.3 螺旋钻采煤法的产量。螺旋钻采煤机的钻头直径为525 ～ 750mm，按700mm计算，钻孔宽度按2.0m，煤密度1.4t / m3，钻孔深度70m 计，则一个钻孔的产量约为137t。螺旋钻采煤机钻进速度为0.5 ～ 4.5m/ min，按1.5m/min 计；退钻速度为3.00 ～ 6.42m/ min，按4m/ min计。钻进70m 需用约50min，退钻为17.5min，考虑到接钻杆和拆钻杆时间，钻进一个孔按1.5h 计，退钻杆按1.0h 计，移设按1.0h 计，每钻采一个孔约用3.5h。如按1d 3 班，每班回采两个70m 的钻孔计算，每班1 台设备可产275t 煤，1d 可产825t，年产约25 万t。采用集约化生产的方法，在两条巷道中用4 台螺旋钻采煤机同时生产，年产可达100万t。

1.4 存在的问题。螺旋钻采煤法同其它采煤方法一样，都有其适用条件及由不成熟到成熟的发展过程。螺旋钻采煤机是从回采煤柱开始的，用于采煤工作面的时间不长，所以还存在一些问题：

（1）要求巷道净断面大于9m2，掘进时需要挑顶、卧底才能满足螺旋钻采煤机的回采工艺要求，因而岩石工程量较大，存在采掘比例失调的问题。

（2）虽然对钻孔偏斜问题采取许多的措施，但是钻孔一旦偏斜，很难立即发现，等发现时已经出现较大的问题。

（3）在装卸钻杆时劳动强度大，需要较长的时间，影响该设备的效率。应针对不同条件选用不同的机械化生产，实现技术密集型，不断降低工人劳动强度和减少劳动力，是薄煤层开采适应市场经济的基本途径。而螺旋钻采煤法则是开采薄及极薄煤层较为理想和较新的开采方法，既能实现无人工作面开采，又能极大地提高劳动生产率，从而提高企业经济效益。

2 提高螺旋钻采煤机回采率的技术

2.1 充填钻孔法。由于螺旋钻机采煤在采煤过程中需要留设一定的煤柱来支撑顶板，因此对煤炭资源造成一定煤量损失。实践证明，解决好螺旋钻孔的充填问题不仅有利于实现低强度顶板下煤层的开采，而且可以大大提高煤炭的开采量和回采率。可以用巷道掘进时的矸石充填采空区（即钻孔）。

2.2 扩孔钻法。为了提高煤炭资源回收率、降低煤炭损失，采用了沿煤层厚度和沿煤层层面扩孔的技术。扩孔钻一般是在钻机采煤后，钻杆回撤时进行的。它通过摇控装置使钻头在钻孔内偏转一定的角度，在回撒时使钻头可继续落煤。在生产过程中可以通过以下方法扩钻孔。①当钻头冒出另一巷道后，换上回撤扩孔钻头，钻杆回撤时扩孔，或者是撤出钻杆后，换上大直径钻头扩孔；②用一台小直径钻机钻基本孔，另一台钻机专用于扩孔。

2.3 多机械联合采煤。为了克服螺旋钻机丢煤的缺点，在缓倾斜薄和极薄煤层中可以采用螺旋钻机刨煤机联合无人采煤工艺。在回风平巷和运输平巷内，分别安装螺旋钻机相向采煤；为了避免相互影响，运输平巷的钻机应稍滞后于回风平巷的钻机；螺旋钻机采煤10～15m以后，从开切眼开始用刨煤机采煤，刨煤机后的采空区不支护，让顶板缓慢下沉。螺旋钻机的主要任务不仅仅是采煤，而且要使煤体松动。钻孔间的煤柱代替工作面支架，既支撑顶板，又可在顶板压力作用下缓慢下沉，使煤柱被压酥后的煤填充在钻孔中。煤柱尺寸应保证使顶板缓慢下沉而又不致使煤柱整体破碎；当顶板下沉量达煤厚的35%～40%时，刨煤机应高效率地采出钻孔之间的煤柱（此时以刮斗刨煤机为宜）；煤柱尺寸和刨煤机滞后螺旋钻机的距离应随煤层和顶板条件的不同而存在差异。

3 结论

世界拥有丰富的薄煤层资源，薄煤层开采也是今后的一个发展趋势。虽然薄煤层螺旋钻开采有利于提高薄煤层采煤工作面的回采率，但是薄煤层螺旋钻开采是机械化开采的新成员，其回采工艺和设备的配套还有待于进一步发展和提高。

参考文献

［1］ 温庆华.薄煤层开采现状及发展趋势［J］.煤炭工程，2009（3）：60-61

［2］ 刘法根，谢康兴.薄煤层机械化开采新技术［J］.煤炭技术，2010，29（11）：50-51

［3］ 吕文玉.国内外薄煤层开采技术和设备的现状及其发展［J］.中国矿业，2009，18（11）：62

［4］ 李纪青.螺旋钻采煤法［J］.煤矿开采，