薄煤层开采技术的研究与分析

王善杰

(西山煤电(集团)公司 东曲矿，山西 古交 030200)

煤炭资源在我国分布广泛、储存丰富且赋予多样化，其中薄煤层的可采储量约为60 多亿t，在全国煤炭总储量中所占的比例相对较大。薄煤层开采技术在历经数个阶段的不断研究、发展之后，从最初简单炮采工艺到如今的各式各样采煤机械的选用，不仅能够更好地适应不同结构的地理环境，还提高了煤炭资源的回采率和利用率。

1 我国薄煤层的分布状况

1.1 薄煤层概述

我国煤炭总体资源十分丰富、储存量大且形式多样，根据煤层厚度划分，厚度0.8 ～1.3 m 属于薄煤层，＜0.8 m 的属于极薄煤层。目前，一般的国有煤矿的最小开采厚度为0.8 m，一些地方小矿的最小开采厚度为0.5 m。

1.2 我国薄煤层的分布

据统计，全国薄煤层的储量占全部可采储量的20%，在近80 个矿区中的400 多个矿井中就有750多层为薄煤层。其中，厚度在0.8 ～1. 3 m 的共占86.02%，＜0.8 m 的占13.98%，0.8 ～1.3 m 的缓倾斜煤层占73.4%，开采条件相对较好。一些地区薄煤层储量比重很大，贵州省占37%，山西省占52%，四川省占60%。尽管有较好的储存条件，但由于受“劳动强度大、机械化程度低、安全系数低、工作效率低”的影响，每年从薄煤层中采出的煤量仅占全国总储量的10.4%，而且还有继续下降的趋势，产量与储量的比例严重失调，造成国家资源的浪费，矿井服务年限缩短。

2 薄煤层开采技术简介

2.1 薄煤层开采技术现状

我国薄煤层开采技术经历了几个主要发展阶段:

20 世纪50 年代主要使用炮采工艺;20 世纪60年代开始使用深截煤机掏槽、爆破落煤、平面环形式薄煤层输送机运煤、人工装煤、木支护顶板、回柱绞车放顶;20 世纪70 年代以来薄煤层机组得到了较大的发展，分别研制出不同类型的刨煤机，包括钢丝绳牵引刨煤机、全液压驱动刨煤机和刮斗刨煤机等;20 世纪80—90 年代，我国研制了多种型号的刨煤机(包括滑型刨煤机和拖钩刨煤机)，解决薄煤层的开采问题，并在使用过程中取得了较好的成绩;近年来，刨煤机技术的开发取得了较大的进展，国产刨煤机成功使用并采用德国DBT 公司生产的刨煤机主机与国内设备配套使用，在我国西山、晋城、铁法等地取得了成功试验，使国内同行对刨煤机开采薄煤层有了进一步的了解和认识。

2.2 薄煤层开采条件

20 世纪90 年代，我国薄煤层的产量所占的比例相对较少，与中厚煤层相比，相应的采煤机械化程度也低的多。极薄煤层只有在以下条件下才可能被开采:属特殊需要的优质煤;相邻的主采煤层有冲击地压危险或有煤与瓦斯突出危险，极薄煤层可作为解放层。

2.3 薄煤层开采特点

采高低，人员在工作面的行动和设备的移动都很困难;掘进率高，工作面接替紧张;长壁机械化工作面投入产出比高;由于薄煤层开采的特殊性，造成薄煤层长壁机械化发展缓慢，目前，薄煤层机械化开采的工艺主要有长壁式开采、螺旋钻机开采、连续采煤机房柱式开采、急倾斜煤层钢丝锯开采。

2.4 薄煤层开采工艺

2.4.1 薄煤层炮采

炮采的采煤工艺主要包括:打眼、爆破、装煤、运煤。回采工艺简单、适应性强、设备投入少，但安全性差、效率低，难以实现高产高效。

2.4.2 薄煤层综合机械化开采

对于赋存稳定、地质构造简单的薄煤层可采用薄煤层综采，是以采煤机为中心配合其他工序完成割煤、装煤、运煤和顶板支护等整个开采过程的开采方式。其主要配套设备:滚筒采煤机、液压支架、刮板输送机、液压泵站等。

2.4.3 薄煤层刨煤机开采

用刨煤机沿煤层切削的刨刀刨落煤炭，抛下的煤靠犁形板装入刮板输送机，其驱动装置设于工作面端部的平巷。刨煤机在生产中具有破煤能耗低、煤块大粉尘少、产量效率较高、劳动强度低等优点，另外刨煤机本身也构造简单、造价低、检修方便。其主要配套设备:刨煤机、工作面可弯曲刮板输送机、转载机与破碎机、液压支架、乳化液泵等。

2.4.4 薄煤层螺旋钻开采

螺旋钻采煤是利用螺旋钻杆钻入煤层采煤，并通过钻杆将采落的煤运出，是最为简单的一种薄煤层开采方式。其主要设备:螺旋钻机、刮板输送机、转载机、皮带输送机等。

3 东曲矿12507 工作面薄煤层开采技术

3.1 12507 工作面概述

西山煤电集团东曲矿12507 工作面煤层结构简单，赋存较稳定。煤层厚度在0.90 ～2.30 m，平均厚度1.83 m，容重1.37 t/m3，局部煤层夹1 层0.08 ～0.15 m 的泥岩，煤层厚度变化较大;煤层倾角20° ～60°，平均倾角40°。工作面工业储量75.04 万t，可采储量71.29 万t，回采率95%。

12507 工作面由皮带顺槽、轨道顺槽、工作面切眼组成，皮带顺槽、轨道顺槽原支护形式为金属网、钢带、锚杆和锚索混合支护。该工作面轨道顺槽长1 830 m，皮带顺槽长1 855 m，切眼长199 m。该工作面内有1 条中切割、1 条补轨顺，对回采有一定影响，回采时应及时编制过空巷、补巷安全技术措施。皮带顺槽经西翼胶带巷到西翼煤仓形成运煤系统;轨道顺槽经西翼轨道巷与西翼1#暗斜井形成运料系统。

3.2 12507 工作面采煤方法

3.2.1 采煤方法

12507 工作面采用倾斜长壁后退式全部垮落综合机械化采煤方法，倾斜长壁采煤法的回采工作面沿走向布置、沿倾斜方向推进。

3.2.2 回采工艺

主要工艺流程:双滚筒采煤机割煤(装煤)→刮板输送机运煤→拉移液压支架支护顶板→推移刮板输送机→采空区处理。

3.3 提高回采率措施

1)采煤机司机要时刻注意顶底板情况，不得随意留顶留底，保证采高。2)每个班每个循环工作面设专人清扫干净浮煤。3)每天由检修班将转载机身洒下的浮煤清理到皮带上运往煤仓。4)工作面收尾时，必须按规定采界停采，不得提前进行收尾。

3.4 顶板管理及支护

3.4.1 顶板管理方法

工作面采用ZY3600/1.1/2.5 型支架支护顶板，工作面液压支架共135 架，支架按标准依次编号，采空区采用全部垮落法管理。

3.4.2 工作面机头、机尾的切顶支护、端头支护

1)机头、机尾的切顶支护。切顶支护采用戴帽点柱支护，支柱采用单体支柱，柱帽采用铁质柱帽，规格为600 mm 长7#“π”型梁，其长边垂直于工作面布置，铁质柱帽必须与单体进行可靠的连接，防止柱帽脱落伤人。当顶板破碎时，采用木质柱帽。

机头、机尾切顶支护形式:机头、机尾端头架距煤柱帮＜0.3 m 时，不打切顶支柱;＞0.3 m 时，机头、机尾端头架与煤柱帮之间沿切顶线打两排戴帽点柱，作为端头的切顶支护。第一排点柱与切顶线对齐进行打设，柱距300 mm;第二排柱距600 mm，与第一排间的排距为800 mm。在机头、机尾返刀，拉端头支架前，沿推进方向距第二排切顶支柱800 mm 处，以600 mm 的柱距打一排单体支柱，拉出支架后及时回撤采空区侧第一排密集单体支柱，将端头切顶原第二排(柱距为600 mm)单体支柱按柱距300 mm 支护成密集，随工作面的推进循环支护，且空顶面积不大于1 m2，严禁提前回撤。

2)端头支护。当刮板输送机机头、机尾端头架距煤柱帮的距离＜1.3 m 时，在第二排密集支柱至超前维护之间，距煤柱帮300 mm 平行巷道打设一排戴帽单体支柱，柱距1 000 mm;当刮板输送机机头、机尾端头架距煤帮的距离≥1.3 m 时，在第二排密集支柱至超前维护之间，距煤柱帮单体800 mm 平行巷道再打设一排戴帽单体支柱，柱距为1 000 mm，随工作面的推进循环进行支护，且空顶面积不大于1 m2。

4 结 语

薄煤层开采技术的发展和综采设备的不断更新，使我国薄煤层的开采不断趋向安全稳定、高产高效。从最初的传统回采工艺到如今的机械化开采，薄煤层开采技术的发展应用为煤矿的可持续发展提供了保障，为今后实现全面机械化奠定了坚实的基础。