淺談極薄煤層采煤機在煤礦的應用

摘 要：與中厚煤層及厚煤層相比，極薄煤層的機械化開采不僅工作面環(huán)境條件差，不利于設備正常工作，而且煤層厚度變化大且多斷層，會直接影響到極薄煤層采煤設備的生產(chǎn)性能；此外，極薄煤層投資成本高，回收效益卻遠遠低于厚煤層或中厚煤層，因此針對極薄煤層開采技術的研究一直相對滯后。而在實際開采過程中，有些煤礦受地質條件等客觀因素的影響，其中厚煤層長期得不到及時開采，對后續(xù)工作面的正常交替產(chǎn)生直接影響，一些極薄煤層資源在不得已的情況下只能丟棄，由此可見，針對極薄煤層采煤技術的研究具有重要的現(xiàn)實意義。文章提出螺旋鉆式采煤機在實際煤礦開采中的應用，分析其應用價值。

關鍵詞：極薄煤層；螺旋鉆式采煤機；煤層開采

1 極薄煤層開采的特點

根據(jù)煤層厚度可將煤層分為極薄煤層、薄煤層、中厚煤層及厚煤層，其中極薄煤層的厚度通常在0.8m以下，薄煤層厚度在0.8-1.3m，中厚煤層在1.3-3.5m，厚度大于3.5以上的即為厚煤層。相比中厚煤層及厚煤層，極薄煤層的開采體現(xiàn)出以下幾個特點：首先，煤層薄，采高低、經(jīng)濟效益低。極薄煤層厚度不超過0.8m，且煤層硬度大，進入工作面作業(yè)時，無論是人員還是開采設備均移動不便，采煤機通常需要通過挑頂或割底才能進入工作面，惡劣的工作條件不僅導致開采勞動強度大，而且機電事故發(fā)生率也相對較高。并且極薄煤層煤質相對較硬，炸藥、截齒、刨刀等噸煤消耗量過大，增加了回采成本，降低了開采的經(jīng)濟效益。其次，回采率低。在煤炭開采過程中，煤層的地質構造會對開采方法產(chǎn)生直接影響，不同的厚度、角度、褶曲、斷層等均有可能影響到巷道的布置，縮小工作覆蓋面，直接影響到回采率。最后，采掘比例大，掘進率高。極薄煤層回采巷道多為半煤巖巷，多投入刨煤機、螺旋鉆機等進行采掘，隨著工作面的快速推進，綜掘設備進入工作面比較困難，爆破也無法實現(xiàn)一次性全斷面爆破，因此無法保證掘進速度，導致工作面接替緊張。

2 爬底板薄煤層采煤機存在的問題

我國賦存了大量的極薄煤層，空間條件限制導致機械化開采存在較大困難，目前應用的唯一可以開采極薄煤層的滾筒采煤機械即爬底板采煤機，其最大的優(yōu)勢在于較好的適應性，這種采煤機機身位于刮板輸送機與煤壁之間的底板上，采煤機及刮板輸送機橫向并排設置于液壓支架與煤壁之間，可較好地解決機面高度、機身厚度、過煤空間之間的矛盾。但是爬底板運行采煤機也存在一定問題，其應用限制條件也比較多，并且存在較多的安全隱患，具體表現(xiàn)如下：首先，回采過程中僅能布置單滾筒，且要求固定滾筒搖臂，無法自主調高，以更好的適應裝煤需要；開采時上下端頭需要人工開炮打開缺口；此外，爬底板運行采煤機無法較好的適應煤層厚度變化及傾角變化，割頂、底巖石量大。其次，爬底板運行采煤機需要設置鏈外牽引，如果煤層傾角較大，則制動困難，易發(fā)生斷鏈傷人事故，并且斷鏈后采煤機下滑可能會引發(fā)較大的安全事故。最后，采煤機爬底板運行還存在占用機道的問題，其空頂及控頂距較大，無法保證液壓支架頂梁前端的支護強度，支護效果差。由此可見，爬底板運行采煤機僅適用于傾角較小、厚度變化不變、頂?shù)装迤鸱淮?、構造簡單的極薄煤層。

3 螺旋鉆式采煤機在極薄煤層中的應用

螺旋鉆式采煤機的工作原理：

分析爬底板薄煤層采煤機存在的問題可知，極薄煤層采煤機要求整體結構緊湊，機身長度不可過長，截割電動機采用橫向布置在搖臂上，滾筒直徑小，機身重量不可過重；搖臂上需要設置擋煤裝置，以保證更好的采煤效果。螺旋鉆式采煤機中，其螺旋鉆包括2節(jié)鉆桿，一個左旋一個右旋，中間由風管連接，鉆頭的切割部分包括3個鉆頭，其屬于鉆機組的執(zhí)行機構。螺旋鉆式采煤機主要設置于鉆采巷中，向煤層上方打鉆，螺旋鉆采煤機組向螺旋鉆傳遞扭矩及鉆壓，鉆頭割煤、螺旋鉆桿掏煤，開采下來的煤可直接掉落在鉆采巷的刮板輸送機上，再由輸送機運出。螺旋鉆式采煤機一次采寬在1.1m左右，三軸聯(lián)動鉆桿1.27m左右，鉆機本身通過人工操作液壓系統(tǒng)自動連接鉆桿，達到設計采深或遇到其他地質構造帶時，退出鉆桿，螺旋鉆機整體前移，預留0.5-1.5m煤柱后再進行下個循環(huán)的開采。

煤層開采過程中要做好鉆孔內的通風防塵工作。通過風管可不斷向工作面通風，首節(jié)鉆桿控制箱內安裝一臺瓦斯傳感儀，其與鉆采機供電形成閉鎖，風管旁邊放置一根軟管，可向執(zhí)行機構噴頭供水，以起到降塵作用；鉆孔出口處可設置1組外噴霧裝置，可最大程度上保證降塵效果。螺旋鉆式采煤機使用前抱緊裝置鎖緊鉆桿，再實現(xiàn)鉆桿的連接與退出，鉆桿組的旋轉由2個單獨的傳動裝置來實現(xiàn)，前抱緊裝置鎖緊前需要調整離合器的位置，離合器帶有凸輪，其主要連接鉆桿，利用鉆機的鉆桿微調裝置將其調整至合適的位置。鉆采機上的龍門吊、巷道內的專用平板車等可完成鉆桿的安裝、拆卸、儲存等。螺旋鉆式采煤機下面設有支撐在巷道底板上的滑板，利用巷道內的JH-14T絞車牽引鉆采機、乳化泵站、開關等實現(xiàn)在巷道內的移動。機組開采下來的煤再通過靠放在巷道內的刮板運輸機運至帶式輸送機上，最后運至采區(qū)煤倉。

綜上所述，在我國部分煤礦企業(yè)在極薄煤層開采方面的機械化程度還很低，尤其是一些中小型煤礦企業(yè)，大多數(shù)還采用手工炮采，不僅作業(yè)環(huán)境惡劣，設備維修操作不便，而且產(chǎn)量低、事故多，經(jīng)濟效益差。隨著煤礦技術的進一步發(fā)展，結合煤礦的實際情況采用螺旋鉆式采煤機可實現(xiàn)煤炭資源的有效回收，降低煤礦安全事故發(fā)生率；并且可降低員工的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，且操作簡單，具有較強的適應性，大大提高了極薄煤層的經(jīng)濟效益，具有較高的推廣應用價值。

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