薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)分析

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（山西焦煤集團臨汾宏大礦業(yè)有限責任公司 山西 041000）

引言

我國是一個擁有九百六十萬平方公里土地面積的國家，這使得煤炭資源被廣泛分布于我國的各個地區(qū)，當然，我國在開采煤炭資源過程中，因不同地域氣候環(huán)境及地質(zhì)條件的不同，使得煤炭資源的開采工作往往存在較大難度，特別是薄煤層開采作業(yè)，更是需要克服重重技術(shù)難點，以確保煤炭資源從薄煤層中順利開采出來。在具有薄煤層的區(qū)域中，其煤層厚度各有不同，一直以來人們在開采薄煤層時，因開采環(huán)境非常復(fù)雜，再加上開采面空間過于狹窄，在放置開采設(shè)備以后，開采人員只能在狹窄的空間中工作，這不僅造成開采難度較大，同時開采作業(yè)也會存在很大的安全風(fēng)險。特別是對于深井薄煤層來說，其擁有非常復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，內(nèi)部存在許多斷層，而且礦壓較大，這使其相比于其他類型的煤層有著更高的開采難度。正是因為薄煤層的開采難度更高，使得煤礦企業(yè)大多只是開采厚度適中或更厚的煤層，而對薄煤層的開采則置之不理，但隨著中厚煤層的逐步開采完畢，使得煤礦企業(yè)正面臨無礦可采的境地，因此對薄煤層進行開采也將成為重點對象。本文便對薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)進行深入的分析，以此提高我國煤礦企業(yè)對薄煤層的開采水平，進一步推動我國煤炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.我國針對薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)的研發(fā)情況及面臨的問題

從世界范圍來看，薄煤層在全球煤炭總量中占據(jù)著非常大的比例，而且大多數(shù)薄煤層都有著非常悠久的形成時期，這使得這些薄煤層中的煤炭質(zhì)量非常好，為了開采薄煤層中的煤炭，許多發(fā)達國家都非常關(guān)注薄煤層開采技術(shù)發(fā)展，并投入了大量的經(jīng)費與精力來開展關(guān)于薄煤層采煤技術(shù)及其設(shè)備研發(fā)，這也使得國外發(fā)達國家在薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)水平上要明顯高于我國，許多先進的薄煤層采煤技術(shù)已逐漸被引入至我國。而從我國對薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)的發(fā)展情況來看，我國要比國外發(fā)達國家的技術(shù)研發(fā)時間晚得多，無論是在研發(fā)力度，還是在精力投入方面都不如國外發(fā)達國家，究其原因在于我國煤炭資源相對雄厚，中厚或厚煤層的分布也比較廣泛，這使得我國在很長的一段時間內(nèi)都只是致力于開采中厚或厚煤層。當然，正是因為我國對薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)的研發(fā)力度不夠，使得我國和國外發(fā)達國家在薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)上的發(fā)展差距非常明顯，而且國外發(fā)達國家對這方面的技術(shù)研究成果也只限于在本國使用，嚴格禁止流入到國外。由此可見，種種原因都導(dǎo)致我國薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)的發(fā)展處于比較落后的狀態(tài)。就目前來看，我國對薄煤層進行綜采機械化采煤過程中主要面臨以下問題：

其一，由于薄煤層的厚度較小，這使其開采空間要更加狹小，開采人員在開采面中的活動顯得非常局促，而且采區(qū)高度也非常低；

其二，許多薄煤層中的煤炭硬度較高，而且煤層中還夾雜著高硬度的矸石；

其三，薄煤層在開采過程中，其厚度并不是一成不變的，而是呈現(xiàn)出比較大的厚度起伏狀態(tài)，煤層走向及傾角變化也不穩(wěn)定，并且薄煤層中有著諸多斷層，而這便對煤礦開采機械的選擇提出了很高的要求，在市面中很難找到能夠滿足采區(qū)條件的煤礦開采機械及其配套設(shè)備；

其四，開采人員在對薄煤層進行開采過程中常常要進行人工開采，這使其勞動強度非常大，開采作業(yè)難度也較大。

2.薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)分析

對于薄煤層來說，其煤層厚度通常只有0.8-1.3m，這使得開采人員在如此高度下對薄煤層進行開采時，會給其開采工作造成很大不便，所以針對開采條件差異巨大的薄煤層，需要開采人員在選擇相應(yīng)的采煤機械、設(shè)備及開采技術(shù)方案時，能夠充分考慮到薄煤層所具有的地質(zhì)特點。

(1)滾筒采煤機采煤技術(shù)

在薄煤層開采作業(yè)中，需要應(yīng)用到滾筒采煤機，滾筒采煤機在運行過程中需要借助于許多關(guān)鍵的配套設(shè)備才能發(fā)揮其功能。滾筒采煤機的構(gòu)造主要分為三部分，分別是刮板輸送機、滾筒和液壓裝置。滾筒采煤機主要是利用電牽引方式，并綜合利用了自動化控制技術(shù)、故障檢測技術(shù)、設(shè)備自檢技術(shù)等多種現(xiàn)代化技術(shù)手段，同時結(jié)合電液混合驅(qū)動，以此實現(xiàn)對滾筒采煤機的高效運行，確保滾筒采煤機械具備較高的智能化控制水平。現(xiàn)階段，滾筒采煤機已經(jīng)成為我國對薄煤層進行開采作業(yè)的重要機械設(shè)備之一。相比于中厚或厚煤層來說，作業(yè)人員在操作滾筒式采煤機進行開采時，無論是其操作方式，還是機械的運行原理差異都并不明顯，在具體操作時，采煤機會沿著采煤作業(yè)面兩端進行連續(xù)切入，以使作業(yè)面上形成一個連續(xù)的采煤口，然后全面切割采區(qū)面，在此過程中滾筒采煤機需持續(xù)向前推進進行割煤作業(yè)，然后拉架推溜，由此便使得獨立的采煤作業(yè)循環(huán)完成。薄煤層中的煤炭質(zhì)地較硬，而且煤層厚度也遠不如中厚煤層與厚煤層，通常薄煤層的厚度還不到1m?？紤]到上述情況，煤礦開采人員在操作滾筒采煤機時，應(yīng)從以下方面做出改進：

由于薄煤層的采區(qū)采高較低且波動較大，因此需要重新設(shè)計采煤機截割部位、機體部位的外形尺寸及結(jié)構(gòu)，以確保滾筒采煤機能夠在狹窄的薄煤層空間中穩(wěn)定運行。在改造滾筒采煤機時，需要對其結(jié)構(gòu)長度進行減小，然后強化其牽引部位與截割部位的強度，這樣可確保滾筒采煤機在薄煤層具有的復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定、可靠的使用，從而使煤礦開采人員能夠使用滾筒采煤機來開采更多的煤炭資源。

通過結(jié)合薄煤層所具有的煤層特點，還需要對滾筒采煤機中的刮板輸送機部分進行改造，通過優(yōu)化其中部槽結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)形式能夠與薄煤層開采環(huán)境相符，這樣中部槽高度便可和薄煤層的采區(qū)高度保持一致。對于滾筒采煤機來說，其開采方式能夠更好適應(yīng)薄煤層的地質(zhì)環(huán)境，即使薄煤層中的煤層厚度出現(xiàn)很大變化、斷層眾多且煤層走向多變，也能很好的應(yīng)用滾筒采煤機來進行開采。更重要的是，通過應(yīng)用滾筒采煤機來進行煤礦開采作業(yè)，能夠采用更加科學(xué)的支護形式，以此保證巷道穩(wěn)固安全，從而為采煤作業(yè)的持續(xù)推進提供安全保障，所以，相比于其他類型的煤礦開采作業(yè)方式來說，刨煤機采煤作業(yè)方式無論是在煤炭資源開采質(zhì)量，還是煤礦開采效率都具有很明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。在對某個區(qū)域的薄煤層進行開采之前，如果有多種采煤技術(shù)可以選用，建議優(yōu)先采用滾筒采煤機來進行煤炭開采，這是因為滾筒采煤機能夠更好適應(yīng)薄煤層的開采特點。

(2)刨煤機采煤技術(shù)

在薄煤層開采作業(yè)中，刨煤機也同樣是一種常用的采煤技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)的推動下，開采人員可利用傳感器來感知推溜距離，以此實現(xiàn)定程推溜，同時通過電液一體化控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠使開采機械在井下運行中不需進行人工值守，從而真正實現(xiàn)煤炭資源的井下自動化開采。現(xiàn)階段，刨煤機已被廣泛推廣至薄煤層開采工作中，而且利用刨煤機進行薄煤層開采的技術(shù)手段正變得愈發(fā)成熟化。依據(jù)其功能結(jié)構(gòu)，可將刨煤機劃分成兩個功能部分，分別是溜刨功能部分和拖鉤刨功能部分。刨煤機在運行過程中，開采人員可以在系統(tǒng)中輸入推溜數(shù)據(jù)，這樣刨煤機便可按照推溜數(shù)據(jù)要求利用傳感器裝置來對推溜距離進行感知，從而實現(xiàn)定程推溜與固定刨深。刨煤機在運行過程中，具體運行步驟如下：第一步是刨煤機刨煤，第二步是定程推溜，第三步是刨煤，第四步是定程推溜達到60cm，第五步是拉架。

(3)螺旋鉆機采煤技術(shù)

在薄煤層綜采機械采煤技術(shù)中，螺旋鉆機也是常用的一種采煤機械，相比于滾筒式采煤機與刨煤機這兩種采煤技術(shù)，螺旋鉆機有著明顯的不同，開采人員在使用螺旋鉆機過程中并不需要安裝配套設(shè)備，只需利用螺旋鉆機即可獨立完成煤炭的開采、裝卸與運輸，而且可以在巷道中實現(xiàn)對螺旋鉆機的維修與養(yǎng)護。如果薄煤層的煤層厚度為0.4m至0.7m時，便非常適合采用螺旋鉆機來進行采煤，其不僅具有良好的巷道支護，而且采煤作業(yè)非常安全，不需要對薄煤層進行回采，螺旋鉆機所需的操作人員也較少。

3.結(jié)語

總而言之，薄煤層的煤層地質(zhì)條件是極為特殊的，正是因其特殊性，使得薄煤層開采難度變得非常大。因此，對于煤礦企業(yè)來說，要遵循因地制宜的原則，開采人員必須充分結(jié)合薄煤層的地質(zhì)特點，選擇合適的薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)，通過計算機技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)對井下采煤設(shè)備的自動化監(jiān)測與控制，確保薄煤層的開采安全。在此過程中，我國對薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)的研究也要向著采、支、運工序一體化、自動化的方向發(fā)展，使薄煤層開采作業(yè)真正實現(xiàn)無人化值守，通過不斷鉆研薄煤層綜采機械化采煤技術(shù)，研發(fā)出更多先進的采煤機械，爭取盡快縮短我國與國外發(fā)達國家在薄煤層開采方面的技術(shù)差距。