浅谈极薄煤层采煤机在煤矿的应用

摘 要：与中厚煤层及厚煤层相比，极薄煤层的机械化开采不仅工作面环境条件差，不利于设备正常工作，而且煤层厚度变化大且多断层，会直接影响到极薄煤层采煤设备的生产性能；此外，极薄煤层投资成本高，回收效益却远远低于厚煤层或中厚煤层，因此针对极薄煤层开采技术的研究一直相对滞后。而在实际开采过程中，有些煤矿受地质条件等客观因素的影响，其中厚煤层长期得不到及时开采，对后续工作面的正常交替产生直接影响，一些极薄煤层资源在不得已的情况下只能丢弃，由此可见，针对极薄煤层采煤技术的研究具有重要的现实意义。文章提出螺旋钻式采煤机在实际煤矿开采中的应用，分析其应用价值。

关键词：极薄煤层；螺旋钻式采煤机；煤层开采

1 极薄煤层开采的特点

根据煤层厚度可将煤层分为极薄煤层、薄煤层、中厚煤层及厚煤层，其中极薄煤层的厚度通常在0.8m以下，薄煤层厚度在0.8-1.3m，中厚煤层在1.3-3.5m，厚度大于3.5以上的即为厚煤层。相比中厚煤层及厚煤层，极薄煤层的开采体现出以下几个特点：首先，煤层薄，采高低、经济效益低。极薄煤层厚度不超过0.8m，且煤层硬度大，进入工作面作业时，无论是人员还是开采设备均移动不便，采煤机通常需要通过挑顶或割底才能进入工作面，恶劣的工作条件不仅导致开采劳动强度大，而且机电事故发生率也相对较高。并且极薄煤层煤质相对较硬，炸药、截齿、刨刀等吨煤消耗量过大，增加了回采成本，降低了开采的经济效益。其次，回采率低。在煤炭开采过程中，煤层的地质构造会对开采方法产生直接影响，不同的厚度、角度、褶曲、断层等均有可能影响到巷道的布置，缩小工作覆盖面，直接影响到回采率。最后，采掘比例大，掘进率高。极薄煤层回采巷道多为半煤岩巷，多投入刨煤机、螺旋钻机等进行采掘，随着工作面的快速推进，综掘设备进入工作面比较困难，爆破也无法实现一次性全断面爆破，因此无法保证掘进速度，导致工作面接替紧张。

2 爬底板薄煤层采煤机存在的问题

我国赋存了大量的极薄煤层，空间条件限制导致机械化开采存在较大困难，目前应用的唯一可以开采极薄煤层的滚筒采煤机械即爬底板采煤机，其最大的优势在于较好的适应性，这种采煤机机身位于刮板输送机与煤壁之间的底板上，采煤机及刮板输送机横向并排设置于液压支架与煤壁之间，可较好地解决机面高度、机身厚度、过煤空间之间的矛盾。但是爬底板运行采煤机也存在一定问题，其应用限制条件也比较多，并且存在较多的安全隐患，具体表现如下：首先，回采过程中仅能布置单滚筒，且要求固定滚筒摇臂，无法自主调高，以更好的适应装煤需要；开采时上下端头需要人工开炮打开缺口；此外，爬底板运行采煤机无法较好的适应煤层厚度变化及倾角变化，割顶、底岩石量大。其次，爬底板运行采煤机需要设置链外牵引，如果煤层倾角较大，则制动困难，易发生断链伤人事故，并且断链后采煤机下滑可能会引发较大的安全事故。最后，采煤机爬底板运行还存在占用机道的问题，其空顶及控顶距较大，无法保证液压支架顶梁前端的支护强度，支护效果差。由此可见，爬底板运行采煤机仅适用于倾角较小、厚度变化不变、顶底板起伏不大、构造简单的极薄煤层。

3 螺旋钻式采煤机在极薄煤层中的应用

螺旋钻式采煤机的工作原理：

分析爬底板薄煤层采煤机存在的问题可知，极薄煤层采煤机要求整体结构紧凑，机身长度不可过长，截割电动机采用横向布置在摇臂上，滚筒直径小，机身重量不可过重；摇臂上需要设置挡煤装置，以保证更好的采煤效果。螺旋钻式采煤机中，其螺旋钻包括2节钻杆，一个左旋一个右旋，中间由风管连接，钻头的切割部分包括3个钻头，其属于钻机组的执行机构。螺旋钻式采煤机主要设置于钻采巷中，向煤层上方打钻，螺旋钻采煤机组向螺旋钻传递扭矩及钻压，钻头割煤、螺旋钻杆掏煤，开采下来的煤可直接掉落在钻采巷的刮板输送机上，再由输送机运出。螺旋钻式采煤机一次采宽在1.1m左右，三轴联动钻杆1.27m左右，钻机本身通过人工操作液压系统自动连接钻杆，达到设计采深或遇到其他地质构造带时，退出钻杆，螺旋钻机整体前移，预留0.5-1.5m煤柱后再进行下个循环的开采。

煤层开采过程中要做好钻孔内的通风防尘工作。通过风管可不断向工作面通风，首节钻杆控制箱内安装一台瓦斯传感仪，其与钻采机供电形成闭锁，风管旁边放置一根软管，可向执行机构喷头供水，以起到降尘作用；钻孔出口处可设置1组外喷雾装置，可最大程度上保证降尘效果。螺旋钻式采煤机使用前抱紧装置锁紧钻杆，再实现钻杆的连接与退出，钻杆组的旋转由2个单独的传动装置来实现，前抱紧装置锁紧前需要调整离合器的位置，离合器带有凸轮，其主要连接钻杆，利用钻机的钻杆微调装置将其调整至合适的位置。钻采机上的龙门吊、巷道内的专用平板车等可完成钻杆的安装、拆卸、储存等。螺旋钻式采煤机下面设有支撑在巷道底板上的滑板，利用巷道内的JH-14T绞车牵引钻采机、乳化泵站、开关等实现在巷道内的移动。机组开采下来的煤再通过靠放在巷道内的刮板运输机运至带式输送机上，最后运至采区煤仓。

综上所述，在我国部分煤矿企业在极薄煤层开采方面的机械化程度还很低，尤其是一些中小型煤矿企业，大多数还采用手工炮采，不仅作业环境恶劣，设备维修操作不便，而且产量低、事故多，经济效益差。随着煤矿技术的进一步发展，结合煤矿的实际情况采用螺旋钻式采煤机可实现煤炭资源的有效回收，降低煤矿安全事故发生率；并且可降低员工的劳动强度，提高生产效率，且操作简单，具有较强的适应性，大大提高了极薄煤层的经济效益，具有较高的推广应用价值。

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