浅谈极薄煤层螺旋钻机采煤

摘要：进入21世纪，现代采煤应以加强机械化程度为主，坚持稳步发展煤炭主业，积极推进“科技兴矿”的发展战略，优化完善矿井通、压、排、提等各系统，推广应用综掘、综采等生产工艺。螺旋钻采煤机的引进，使得矿区生产机械化程度达到95%以上。例如山东省新汶矿业集团潘西矿，其加大了科技创新力度，获得全国煤炭行业十大科技成果称号。

关键词：螺旋钻机 综采面 独头钻采煤法

1.采煤工艺的设计

1.1采煤工艺概述

钻采工作面采用前进式独头钻采采煤法。采用乌克兰新型BSHK-2DM型螺旋钻机钻采，它是三轴螺旋钻式薄煤层采煤机。该机先在巷道下帮沿煤层倾向向下进行钻采，钻采完后再退回调头在巷道上帮沿煤层倾向向上进行钻采。

1.2落煤方法

螺旋钻采煤机布置在运输巷中，沿煤层倾向钻采，钻头割煤，螺旋钻杆掏煤，煤直接落在运输巷的刮板机上运出。该机一次采宽1.905m，三轴联动钻杆1.54m一节，钻机钻采一节钻杆深度后，把煤甩干净，停止主机运转，开始接钻杆。接完后，开机进钻，每五节要接一节带有联接筒的钻杆。钻采到设计深度或遇到断层时，退出钻杆，螺旋钻机整体前移，预留出0.5米煤柱后开始下一循环的钻采。螺旋钻机正常钻进：设计钻采长度，上山方向40～80米，下山方向40m，螺旋钻机以1.0m/min的速度钻煤，直至达到设计深度。

1.3螺旋钻采工作面正规循环生产能力

工作面每班钻进30m，每天钻进深度为90m，钻孔高度为0.65m，钻孔宽度为2.0m，钻煤时的出采率0.95，则：

2.巷道顶板控制

2.1工作面顶板控制

围岩单向抗压强度

（1）正常工作时期顶板支护方式

工作面钻孔钻采完毕后，在钻孔口以里0.3m处，直射3棵

Φ×H =180mm ×650mm 的优质木点柱，上方戴规格为长×宽×高= 400mm×200mm×40mm的木柱帽（柱帽沿倾斜使用）并用木栅加紧打牢，软底处加穿规格为150mm×250mm×40mm的大木鞋。木点柱严禁支在浮煤、浮矸上。

（2）特殊时期顶板控制

随着螺旋钻采煤机不断向前移动采煤，要随时观测运输巷的围岩变形情况。当巷道压力变大，变形严重时，及时打锚索加强支护，锚索间排3.0m，长度为6.0m，安设在巷道拱顶，防止冒顶或影响钻采工作的正常进行。

2.2运输巷顶板控制方法

（1）运输巷道的支护方式

采用锚网作永久支护。拱部采用8根Φ18-2200mm的全螺纹钢等强锚杆，锚盘压实网，顶板锚杆的间排距离为800mm×800mm。两帮锚杆采用4根Φ18-2200mm的全螺纹钢等强锚杆配铁托盘压网，间、排距离为800mm×800mm，每根锚杆均采用2支MSK28/50型树脂锚固剂进行锚固；金属网采用10号以上镀锌铁丝编结的菱形金属网，规格为长×宽=7.0m×0.9m，其网孔规格为50mm×50mm，网片之间采用专用串簧连网。永久支护到迎头的距离不得超过0.8m，超过0.8m时必须及时的进行打安锚杆。

（2）钻孔口支护方式

在钻孔口以上或以下0.3m处设3棵Φ18-2200mm的优质木点柱支护此处顶板。

2.3矿山压力的有效观测

在钻采工艺施工的过程中，工作面、运输巷道的顶板得到有效控制的同时，矿山压力的及时观测是及时改修巷道支护的重要依据。

（1）矿山压力的观测内容

钻采工作面的矿压观测内容主要有：巷道围岩变形观测、巷道围岩表面位移观测。

根据观测的结果对运输巷及钻采孔顶板活动规律、来压特征，巷道围岩变形影响范围和分布特点，顶板、煤层稳定性等进行定期分析，并进一步了解煤、岩体力学参数等基础数据。

（2）矿山压力具体观测方法

运输巷道围岩变形观测，是利用了移动观测站观测。观测站在运输巷随着钻采位置移动，间隔6米安置4台顶板动态观测仪，检测运输巷道顶底板相对移近量，用来推断顶板的动态运动过程和状态。动态观测仪的编号依次为1号、2号、3号、4号，当1号动态仪距钻采距离超过6米时，再安设一台，依次类推，依次布设。当1号距离钻采距离超过24米时，需将其撤回，并重新支射在原4号动态仪的前面，同时调整各动态仪的编号。在钻采地点前方设置5号、6号动态仪，间距6米，当5号动态仪距离钻采地点不足6米时需要将其撤回，并重新支射在原5号动态仪的前面，同时调整各动态仪的编号，各动态仪的间距，动态仪至钻孔地点的距离，在观测时必须作好记录。用测尺测量巷道受采动影响过程中的两帮移近量，并且每天观测一次。

围岩变形观测，一般1～2h观测一次。当巷道围岩变形明显时，可视变化情况每10～30min观测一次，观测时必须记录观测时间。

（3）支护质量的及时检测

矿山压力的有效观测是尤其重要的。但支护质量的保证对于安全施工、安全生产更加重要。对于巷道支护质量的检验，应每旬由质量标准化办公室不定期对运输巷支护质量动态检查2次，对于存在的问题，由施工单位立即整改。检测内容要包括：煤壁片帮情况、运输巷道顶板冒落变形情况等。

3.运输、供电等生产系统情况简述

对于运输系统，工作面需要的材料、设备等物资，采用1.0t矿车、平盘车、花车等，通过CDXT-2.5型电瓶车牵引运到七层一采上山上车场，采用25kw绞车运至七层一采煤运输上山下车场，人工托运至工作面。

对于供电系统，钻采工作面的设备的供电变压器可采用KBSGZY-500/6型移动变压站，选用70mm2的软橡套电缆作为主供电线路。移动变压站根据现场实际以及工作面的负载情况，分两路给工作面设备供电。一路选用70mm2橡套电缆专供螺旋钻采煤机使用，一路选用70mm2软橡套电缆专供输送机。移动变电站设在距离工作面250米处。移动变压器将6Kv高压变为660v电压，给螺旋钻采煤机、前部转载机、后部转载机、通风机、油泵机、单轨吊等设备供电。各个电机由磁力启动器控制。

总之，采用螺旋钻采煤工艺解决了我矿3煤长期以来无法回采的难题，我矿3煤可采储量共148.8万吨，经济效益十分可观。该采煤工艺用人少，效益好，能多回收煤炭资源，延长了矿井服务年限。

参考文献：

[1]周学斌，贺学.螺旋钻采煤技术在极薄煤层开采中的应用，2010.

[2]梁和平.开滦矿区薄煤层开采技术发展与实践，2009.

[3]郭玉辉.浅谈薄煤层开采技术现状与发展趋势，2012.