極薄煤層采煤工藝技術(shù)探析

段軍

【摘 要】本文對(duì)極薄煤層采煤工藝的現(xiàn)狀及特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述，以期能夠?yàn)槊禾科髽I(yè)提供一點(diǎn)技術(shù)借鑒。

【關(guān)鍵詞】極薄煤層；特點(diǎn)；采煤工藝；優(yōu)化

我國(guó)是個(gè)煤炭大國(guó)，我國(guó)薄煤層儲(chǔ)量占煤炭總儲(chǔ)量的20%，而產(chǎn)量?jī)H占總產(chǎn)量的10%左右。長(zhǎng)期以來，由于薄煤層開采困難、效率低、成本高、工作環(huán)境差，所以薄煤層尤其是極薄煤層的開采技術(shù)問題一直未能得到很好地解決。因此，探索試驗(yàn)薄及極薄煤層開采新工藝、新方法和新設(shè)備，最大限度地回收有限的煤炭資源，顯得越來越重要。

一、極薄煤層資源的開采現(xiàn)狀及特點(diǎn)

所謂的極薄煤層主要是指煤層厚度在0.6m到0.8m之間，極薄煤層一直以來都是煤炭開采當(dāng)中的難點(diǎn)，一些煤礦由于技術(shù)和設(shè)備的限制沒有極薄煤層的開采能力，導(dǎo)致很多極薄煤層在發(fā)現(xiàn)以后被閑置和浪費(fèi)。在上世紀(jì)90年代，受到技術(shù)和設(shè)備的限制我國(guó)極薄煤層開采的極少，多數(shù)煤炭企業(yè)將開采的重心放在了厚煤層和中煤層上，只有極少數(shù)的企業(yè)具備極薄煤層開采條件。但是隨著最近幾年，煤炭資源的逐漸枯竭，煤炭企業(yè)對(duì)極薄煤層的開采愈發(fā)重視，技術(shù)和設(shè)備有了不同程度的進(jìn)步和發(fā)展。極薄煤層與厚煤層、中煤層相比，也有自身明顯的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，在開采的過程中礦工只能在工作面上爬行或者臥姿開采；第二，開采的條件非常差，設(shè)備移動(dòng)比較困難；第三，工作面的接替工作相對(duì)較難，掘進(jìn)效率比之其他煤層相對(duì)較高；第四，投入和產(chǎn)出比較低。

二、極薄煤層采煤工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）長(zhǎng)壁采煤工藝。長(zhǎng)壁采煤工藝在極薄煤層的開采過程中可以使用普采和綜采兩種方法，也可以使用滾筒采煤機(jī)和刨煤機(jī)，但是這些工藝和機(jī)械在使用的過程中不可避免地要受到極薄煤層厚度的限制。其中滾筒采煤機(jī)是一種破煤能力很強(qiáng)的工藝，目前在我國(guó)煤礦生產(chǎn)當(dāng)中大概有二十多種滾筒采煤機(jī)，但是只有爬底板式適用于極薄煤層的采集，其他的并不適合，其他的主要用于薄煤層的開采。刨煤機(jī)是長(zhǎng)壁采煤工藝當(dāng)中另一種重要的機(jī)械，這種機(jī)械是用沿煤層切削的刨刀刨落煤炭，而被刨下的煤是靠犁形板裝入刮板運(yùn)輸機(jī)當(dāng)中，這種運(yùn)輸機(jī)械的動(dòng)力裝飾一般在面端部的平巷內(nèi)。刨煤機(jī)相對(duì)滾筒采煤機(jī)，它具有能耗少、效率高、粉塵少、產(chǎn)量高的特點(diǎn)，這種機(jī)械本身的造價(jià)和檢修成本就比較低，目前在極薄煤層采集當(dāng)中應(yīng)用的非常廣泛。長(zhǎng)壁采煤技術(shù)隨著應(yīng)用最近幾年得到良好的改進(jìn)，比如說在現(xiàn)在普遍應(yīng)用的用點(diǎn)柱或帶冒點(diǎn)柱，同時(shí)增大了支柱的間排距，液壓支架一般是薄頂面，這就為挖掘創(chuàng)造了更多的作業(yè)空間。此外，在這種開采工藝使用過程中，為了提高掘進(jìn)效率，一般采用對(duì)拉工作面布置和沿空留巷。（2）螺旋鉆機(jī)采煤工藝。螺旋鉆機(jī)采煤是一種最簡(jiǎn)單的極薄煤層采煤工藝。這種極薄煤層的開采工藝，需要先在極薄煤層當(dāng)中開掘出平巷，然后再用螺旋鉆機(jī)向巷道兩側(cè)的煤層中鉆進(jìn)，在掘進(jìn)的時(shí)候螺旋鉆進(jìn)的鉆頭一般裝有截齒，在掘進(jìn)的時(shí)候一般起到的是鉆進(jìn)和截割，螺旋鉆桿鉆入煤體。這種采煤工藝最重要的是根據(jù)煤層及地質(zhì)構(gòu)造需要選擇合適的螺旋鉆頭，一般來說煤層厚度和賦存穩(wěn)定性決定鉆頭的大小，只要鉆頭比煤層厚度小5cm～l0cm，一般就能滿足極薄煤層的采煤要求。這種技術(shù)是利用螺旋葉片將開采的煤帶出來，然后將裝進(jìn)順槽運(yùn)輸機(jī)內(nèi)，運(yùn)到地面存儲(chǔ)地點(diǎn)。（3）連續(xù)采煤機(jī)房柱式采煤工藝。從上世紀(jì)末開始，國(guó)內(nèi)從美國(guó)引進(jìn)連續(xù)采煤機(jī)房柱式采煤工藝技術(shù)，這種技術(shù)主要適用于0.7m～0.8m的極薄煤層，其成本、效率等方面都比較高，對(duì)于各種地質(zhì)環(huán)境的適應(yīng)性也比較強(qiáng)。這種采煤工藝的最突出的特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了采掘合一、邊掘邊采，同時(shí)在采煤的過程中能夠充分利用煤柱作為臨時(shí)或者永久支撐頂板來保證采煤過程中作業(yè)面的穩(wěn)定與安全。并且在采煤結(jié)束以后所有的煤柱能夠全部回收，提高煤炭資源的利用率。主要設(shè)備有采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)和錨桿機(jī)等。（4）急傾斜煤層鋼絲繩鋸采煤工藝。急傾斜煤層鋼絲繩鋸采煤工藝主要用于1.2m，傾角在85°的急傾斜薄煤層的采煤中，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，這種技術(shù)在最近幾年也開始應(yīng)用到極薄煤層采煤中。這種采煤工藝工作面單產(chǎn)1600t/M，直接工效8t/I。這種采煤工藝的工作面是走向布置，一般來說是斜長(zhǎng)l0m，走向長(zhǎng)度150m，電機(jī)、絞車、對(duì)輪、導(dǎo)向輪和手動(dòng)葫蘆等施工機(jī)械是布置在工作面下巷上的，采煤作業(yè)及運(yùn)煤都是依靠牽引機(jī)械作業(yè)的，利用鋸齒在煤壁上拉出兩條煤溝槽。利用礦山本身的壓力作用使其自行脫落下來。這種采煤工藝在采過后一般那不需要進(jìn)行支護(hù)，而是每隔15m左右留2m左右的煤柱來支撐頂板。主要用于頂?shù)装鍒?jiān)硬、完整、穩(wěn)定性好，煤質(zhì)松軟、不粘頂、不含夾石層的極薄急傾斜煤層開采工作，具有開采效率高、開采能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

極薄煤層的開采對(duì)采煤工藝、技術(shù)和機(jī)械提出了更高的要求，隨著科研投入的增加，長(zhǎng)壁采煤等采煤工藝也得到了進(jìn)一步發(fā)展和提高，在降低作業(yè)成本的基礎(chǔ)上大大提高了采煤效率和作業(yè)安全，有效的滿足了極薄煤層的開采需要。工前預(yù)想是應(yīng)用現(xiàn)代安全管理技術(shù)和方法，對(duì)生產(chǎn)作業(yè)過程全面地進(jìn)行事前分析，找出各種危險(xiǎn)因素，并對(duì)可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)因素給予科學(xué)的論證和預(yù)測(cè)，制定最佳的預(yù)防措施，有效防止事故發(fā)生。