极薄煤层开采方法研究

【摘 要】 随着经济的发展和社会的进步，我国的煤矿产业也得到了快速的发展，近些年井下开采逐渐向纵深方向发展，极薄煤层的开采越来越多。然而，极薄煤层与普通煤层有所不同，其开采难度也要高于普通煤层。为此，寻求一种极薄煤层开采工艺的有效途径显得尤为重要。本文主要分析了极薄煤层和薄煤层的采煤工艺。

【关键词】 极薄煤层 开采方法 开采工艺

1 极薄煤层的开采现状

极薄煤层开采的困难很大，与常规煤层相比要付出更大的人力和物力，并且危险系数极高。因此中国在极薄煤层的产量很低，开采初期对于极薄煤层的开采就直接放弃了。极薄煤层本身存在以下特点和难点：（1）对人员开采的要求高。开采高度低，煤矿工人在开采过程中不能保证直立开采，矿工的作业难度高；（2）工作本身存在巨大的难度，机器和设备很难在矿井下移动，对机械的要求高；（3）投入高，产出低。对于极薄煤层的开采要耗费大量的人力和物力，但是开采成果与付出的人力和物力不呈现正比。因此，中国在极薄煤层的开采现状上不容乐观。主要表现在：（1）受技术的限制。中国对于极薄煤层的开采进度慢，极薄煤层的机械化水平低，基本是人工作业；（2）中国在极薄煤层的开采上，危险系数大，瓦斯爆炸和矿难的发生比例上，有很大一部分都是存在于极薄煤层的开采中。极薄煤层的人力投入大和机械化水平低，造成了开采危险程度的提高和矿难发生概率的增加，对于矿工的人身安全保障低；（3）极薄煤层存在很大程度的漏采和弃采现象。特别是在中国煤矿开采初期，由于中国煤矿资源的储藏丰富和需求量低，对于开采难度高的极薄煤层就放弃开采，造成了煤矿资源的极大浪费；（4）中国煤矿开采的机械化程度与国际上其他国家还存在着较大差距。

2 极薄煤层开采的常用方法

（1）炮采法。炮采法一般可分为两种形式，一种是普通炮采法，该方法在一些小型煤矿的井下开采中应用较多，其主要是通过作业人员进入到井下采掘工作面进行打眼，再以爆破的方式使煤层脱落，然后由一部分作业人员攉煤至工作面运输设备，另一部分作业人员则负责在工作面打设及回撤支柱。但该方法存在一些十分突出的问题，如安全性差、劳动强度大、开采效率低以及煤炭资源回收率低等等；另一种无人工作面炮采法。这种方法的开采效果要远远优于普通炮采法，并且具有安全性高、适应性强等特点。无人工作面炮采法是一种在工作面平巷上的平行采面煤壁以钻机钻出一个或是一组与实际采掘面长度相同的深孔，借此来实现一次起爆落煤的方法。该方法的关键环节在于钻孔孔深的控制，通常情况下，孔深应控制在20～30m左右为宜。经由放炮崩落的煤炭可由运输设备进行运输，从而实现了作业人员远程操控，工作面无作业人员的开采方式。（2）采煤机普采法。该方法是极薄煤层开采过程中所占产量比例最大的一种开采方法。目前，我国已经成功研制出20余种薄煤层开采机组，适用于极薄煤层开采作业的主要为爬底式。各地方煤矿企业以及一些民营的小型煤矿可按照资金及井下煤层的实际赋存情况对机组进行选择。但是这种采煤方法具有一定的局限性，其仅适用于厚度大于0.6m且倾角小于18°的煤层。（3）刨煤机采煤法。与采煤机相比刨煤机的使用范围相对较小，而且开采效果也比较一般。这是因为刨煤机整体功率偏小，对井下硬煤的刨采能力较差，同时设备自身的运行可靠性也相对较低，当倾角大于10°时设备会出现严重下滑的情况。此外，由于缺乏对井下煤层可刨性的系统分析以及合理刨深深度等参数的理论研究，加之设备的总体投入较大。因此，该方法并不太适合用于小型煤矿。（4）螺旋钻机无人工作面采煤法。这种采煤方法是我国在最近几年引入的一种新型机采方法，其有效地实现了采掘作业面无人作业的开采方式。作业人员在开采工作面以外的位置处通过对机电设备进行远程操控，便可完成破、装、运等煤炭开采工序，通过该方法的应用使作业人员从以往繁重的劳动和恶劣的工作环境中解脱出来，开采效率也随之有所提高。该方法可有效对极薄煤层进行开采，进一步提高了井下煤炭资源的利用率以及矿井的服务年限，因此，这是一种十分值得推广使用的极薄煤层开采工艺。

3 极薄煤层开采的优化途径

（1）加强技术研发和投入。完美的设计需要技术的保障，要积极创新和推广中国的煤炭开采技术，特别要研发针对极薄煤层开采的技术。①加大技术投入。国家通过设立专项基金，加大极薄煤层的开采技术创新，开采企业通过加大技术投入，创建研发团队，加快开采技术的创新；②国家加大技术应用和推广，更好地引导开采企业进行技术应用，同时实现企业和研发团体的对接，缩短技术研发和应用时间。（2）合理选择开采设备。极薄煤层开采过程中，最大的难点是地质条件复杂、采面高度较小，为了实现安全、高效生产的目标，采煤设备的选择是关键。在选择采煤机时应综合考虑以下技术问题：①采煤机的整机高度；②滚筒的装煤效果；③采煤机的总体长度。同时还应结合采掘作业面的实际情况。通过选择合理的采煤设备能够有效地提高极薄煤层的开采效率。（3）开采作业面地质条件的有效控制措施。①作业面过断层措施。在极薄煤层的开采过程中，经常会遇到断层，为了有效解决这一问题，应采取相应的过断层措施。其一，对开采作业面与断层之间的夹角进行调整；其二，做好采掘作业面的超前支护工作，并对作业面的周期来压进行有效控制，如果开采过程中端部发生冒顶现象时，应及时做好挑顶及护顶；其三，采煤机在对煤层切割后，应及时进行移架，并做好顶板的管理工作。②作业面过褶曲措施。首先，应对褶曲轴向两侧的坡度进行调整，如果两侧坡度较大，应适当留出一定的底煤，若两侧坡度较小，则应进行适当破底，借此来使坡度保持平缓；其次，应随时随地对支架进行调整，这样能够有效地避免支架出现歪斜的现象；加强褶曲段作业面的顶板管理。

参考文献：

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