薄煤层综采技术浅析

【摘 要】随着我国煤炭产业的不断发展，煤炭综采设备和技术也在不断改进，精细化的高效开采已经成为我国未来煤炭行业的发展方向，在此背景下，薄煤层开采和利用也受到了越来越多的关注，由于薄煤层地质条件复杂，开采难度较大，因此开采规模和有效利用率都相对有限，本文对我国薄煤层的分布状况进行分析，在此基础上讨论了在薄煤层开采过程中存在的一些问题，并提出了提高薄煤层工作面开采效率的一些思路以及合理化的建议，对提高我国煤炭资源的综合利用率，实现我国能源的可持续性供给具有一定的参考意义。

【关键词】薄煤层；综采

1 引言

我国煤炭储量非常丰富，居世界前列，但由于地质条件的特殊性，导致我国煤炭资源分布面较广、赋存多样化，薄煤层的储量占了相当的比例。但由于地质条件的复杂性和开采技术的局限性，导致我国薄煤层的开采率远远落后于国外，仅占全国总产量的10.4%，随着我国提出调整能源结构，实现能源的可持续性供给目标之后，薄煤层的开采利用也在各大矿区提上了日程，随着我国厚及中厚煤层的储量的急剧消耗，可以预见到在不久的将来，薄及较薄煤层将成为主采煤层，因此，研究薄煤层的综合开采技术具有刻不容缓的现实意义。

2 国际上薄煤层开采的现状及发展

国外长壁式薄煤层高效开采主要有两种技术途径： 采用刨煤机、刮板输送机和液压支架的刨煤机综采机组；采用滚筒采煤机、刮板输送机和液压支架配套的采煤机机组。纵观国外薄煤层采煤机发展情况，其主要发展趋势是：

（1）装机功率越来越大，最大功率已达500kW以上。这使得采煤机强行通过各种不利地质条件（断层、夹矸、局部变窄、褶曲） 的能力也随之提高，有效地解决了空间有限的薄煤层安全高效开采问题。

（2）无链交流电牵引技术日益普及。无链交流电牵引克服了液压牵引系统抗污染性低、工作面可靠性差的缺点，使采煤机的性能更加完善。

（3）多电机驱动、电机横向布置日益增多。多电机横向布置，解决了功率加大带来的外形尺寸增加的问题，并且装拆、维护十分方便，增强了采煤机对起伏的适应性。

（4）自动化程度越来越高。目前新型薄煤层采煤机都采用微机控制系统，装有多种监控装置，便于及时发现并排除各种故障，保证机器可靠运行。

3 国内薄煤层开采技术现状

3.1 刨煤机配液压支架综合机械化开采方法

刨煤机是一种十分成功的薄煤层开采装备，能极大提高煤炭生产效率。刨煤机的切割速度可达到3m/s，切割功率超过2×200kW。根据煤的硬度，每刀截深可达到250mm。目前，工作面输送机和刨煤机均可采用智能驱动系统，加上可靠的支架控制系统，可使采煤工作面实现全部自动化。用刨煤机开采薄煤层有如下优点：

（1）机械化程度高，提高了开采效率，节约人力成本，实现了落煤、装煤、运煤的联合机械化。

（2）减少了工作面的空间占用，由于薄煤层的工作面有限，而刨煤机动力部分可安置在两侧巷道中，这样就减少了对工作面空间的占用。

（3）可开采有突出危险的煤层。沿工作面煤壁刨出一道深20～100mm的煤槽，使瓦斯自然释放，防止瓦斯聚集。

（4）同电液控制的液压支架配套后，可实现由井下计算机控制的无人工作面作业。

3.2 滚筒采煤机配液压支架综合机械化开采方法

薄煤层滚筒采煤机在我国研制已有30年历史，开发出多种机型，从液压驱动、钢丝绳或链牵引发展到目前电牵引采煤机。现在国产薄煤层滚筒采煤机基本可以满足煤层厚度0.8～1.8m，煤质中硬以下的缓倾斜薄煤层开采需求。

与刨煤机相比，滚筒采煤机的主要特点：

（1）适应于煤层厚度变化较大的工作面；

（2）对煤层顶底板起伏变化适应性强；

（3）适用于含有夹矸煤层的回采；

（4）过断层能力强；

（5）对工作面长度要求比刨煤机工作面短。

薄煤层滚筒采煤机基本可分为骑溜式和爬底板式两种。前者具有结构简单，牵引阻力低及空顶面积小等特点，但因采煤机骑溜运行，故通过空间和过顶空间大，需要有较高的空间。后者具有结构紧凑、机械强度高、滚筒拆卸方便、装煤效果好、易于制造和维修方便等特点，但因采煤机爬底板运行，故控顶距离较大。当采高在0.85m以下时宜采用爬底式采煤机；如采高在0.85m以上时，宜采用骑溜式采煤机。为实现无切口采煤，最好选用短机身双滚筒采煤机。鉴于采煤机司机跟机操作不方便，最好采用具有遥控功能的采煤机。

3.3 螺旋钻采煤法

螺旋钻采煤法是无人采煤工作面中较为成熟的一种方法。该采煤法广泛地用于开采围岩不稳定的薄煤层和极薄煤层，还可用于开采边角煤和回收各种煤柱。

螺旋钻采煤法的最大特点是不需回采工作面，及不需回撤工作面内的采煤机、输送机和支护设备， 仅在巷道中用螺旋钻采煤机就可将两侧各50～70m范围内的煤采出。工人在支护条件良好的巷道中工作，安全状况有了可靠的保障，彻底地改变了薄煤层回采工人在工作面内爬行的工作状况。螺旋钻采煤机适用于煤厚0.45～1.5m，倾角15°以下，切割阻力小于250～330kN/m的煤层。螺旋钻采煤法尽管巷道掘进率高，丢煤多，但用人少，效率高，同时还可使一些平衡表外的储量得到开采，相对提高了工业储量，延长了矿井的服务年限。随着螺旋钻采煤法的不断完善，此种采煤方法将有较好的发展前景。

4 总结与展望

综上所述，薄煤层的综合利用已经成为我国煤炭产业的重要发展方向，对薄煤层开采技术的研究也受到了越来越多的关注和重视，就薄煤层的机械化开采技术发展趋势来看，未来此领域的改进和创新存在以下几个方面：

（1）总装机功率得到进一步提高，总装机功率达到600～700kW，装机功率、机面高度与过煤空间三者之间的矛盾仍然是研制大功率薄煤层采煤机的主要技术难题， 除发展新型高效电机外，采用特殊的总体布置方式仍是一条有效途经。由于采煤机截割与牵引功率的增大， 采煤机可靠性的提高而具有更高的开机率。

（2）以发展交流变频调速电牵引技术为主，根据不同用户的需求，其他电牵引方式如开关磁组和电磁滑差调速也将得到发展。

（3）发展的机型主要以骑刮板输送机采煤机为主，爬底板采煤机虽然具有机面高度低，功率大等优点，但是由于这种机型对地质条件的适应性差，使用范围受到限制。

（4）简化采煤机结构，采用先进工艺与技术，提高采煤机的工作可靠性。

（5）改进截割机构，提高截割效率，降低工作面粉尘生成量。采用中高压喷雾降尘，改善工作面生产环境。增加滚筒截深，增大截深可提高每一循环产量，截深从目前的0.8m增到1m左右。

（6）开发能适应较大倾角薄煤层生产需要的薄煤层电牵引采煤机。

参考文献：

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