薄煤层综合机械化开采实践研究分析

苏宗庆

摘 要：煤矿开采行业是我国经济建设发展的重要支撑，也是我国实现全球一体化发展目标的必备条件。近年来，随着我国高科技产业的发展，综合机械化开采被越来越广泛地应用到了薄煤层开采工作中。下面，就一起跟随本文对薄煤层综合机械化开采实践研究进行一个简单的分析与探讨。

关键词：薄煤层;综合机械化;开采

近几年来，在我国经济发展强力的带动下，煤矿开采行业也进行着不断的改革与发展。在煤矿开采中，薄煤层的开采工艺及技术是较为复杂的。因此，如何利用综合机械化对薄煤层进行开采是当前煤矿行业所最为关心的事情。

1.什么是薄煤层

根据煤矿的地理位置及地质情况不同，煤层可以分为极薄煤层、薄煤层、中煤层以及厚煤层四种形式。所谓的薄煤层主要是指地下开采部分厚度小于1.5米、露天开采厚度小于3米的煤层形态。因薄煤层厚度较于中煤层和厚煤层要薄弱得多，因此在开采中也增加了许多的困难。

2.薄煤层综合机械化开采现状

我国自古以来都是煤碳大国，地下煤矿总储存量位居世界首位。而单薄煤层的储存量就高达65亿吨左右，约占总储存量的百分之二十。但就目前来看，我国实际对薄煤层的开采量还不足百分之十，并且逐年呈下降趋势发展。

我国的薄煤层开采工艺起步于20世纪50、60年代。随着煤矿行业的发展，至20世纪70年代，在薄煤层的开采中逐渐采用了机组化工艺，最初用于薄煤层开采的机械称之为刨煤机，但此机械所产出的煤碳总量十分低。据相关资料显示，目前我国许多地区在薄煤层开采中仍采用传统的刨煤机进行作业，使薄煤层得不到大量的开发。同时，由于我国薄煤层开采工艺起步较晚，在某些机械化程度上还处于发展中阶段，因此事故多、煤碳产量低、施工人员工作环境恶劣等是目前国内煤矿行业开采作业中普遍存在的问题。另外，在采用机械化对薄煤层开采中，由于受各种因素的制约，对于80厘米以下的薄煤层机械设备是无法对其实行开采作业的。除此之外，由于薄煤层多为较为复杂且坚硬的煤层结构，因此机械设备在作业时很容易出现损坏问题，以至于机械设备整个开采过程中都必须由机械专业检修人员跟随作业，给人员及煤碳开采工作带来诸多的不便。

3.薄煤层综合机械化开采的制约因素

薄煤层在我国的煤碳储存量是十分丰富的，但由于综合机械化问题，使煤碳产量逐年下降。其主要制约因素有以下几点：

首先，综合机械化设备能力低下是造成产煤量少的最直接因素。一般来讲，薄煤层受地理原因及地质因素影响，使开采工作面的空间相较于其它煤层狭小得多，同时由于该煤层处于离地面部分最短的距离内，因此工作环境相对较为恶劣。从而给综合机械化设备工作及地下开采工作带来很大的困难。

其次，由于薄煤层厚度的不规律变化及断层部分的结构因素，使煤碳生产率十分低下。同时，由于该处煤层的特殊性地质环境，许多开采设备无法真正接触到薄煤层部分，从而制约了开采事业的发展。据相关调查数据显示，薄煤层与中煤层所储存的煤碳部量基本持平，而在开采中薄煤层的生产率只达到了中煤层的三分之一。由此可以见得，断层的结构因素对薄煤层的开采是有着很大的不良影响的。

最后，在实际开采工作中，薄煤层的投入成本远比所得成本高很多。其主要的原因在于传统的刨煤机开采效率十分低，并且在掘进过程中无论从成本或是其它方面的支出成本都较高，而所产出的煤碳量则较低，这就造成了经济利益方面的制约。

4.薄煤层机械化开采实践

薄煤层的开采是整个矿井中最为复杂的一个。因此，提高薄煤层的产煤量是目前煤矿行业必须要实现的目标。本段就以某煤矿开采企业为例，进行一个详细的分析与说明：

4.1 实例说明

某煤矿开采企业常年对薄煤层进行施工开采作业。2013年底，企业对某矿区进行开采，该矿区薄煤层内含有硬度较高的硬度硫化铁结核，并且薄煤层的平均厚度只有1.5米，煤层之间的夹角仅为20度。另外，该煤矿区域内的地质环境较为复杂，伪顶岩质泥岩的厚度只有0.7米，且直接顶部为砂质泥岩结构。同时经企业专业人员对该矿井过行考查后发现，该处矿井的瓦斯涌出量是较大的，属于极易自燃的煤层性质。因此，该企业施工人员在对薄煤层进行开采前，首先利用单体柱配TT型梁进行工作面的支护，并采用炮采工艺。在经过了一段时间的开采后企业负责人发现，该种开采形式使施工人员的劳动强度大大增加，且煤碳的生产率要比预期的产值低很多，因此在很大程度上制约了经济效益的提升。另外，由于该工程经济效益较低，导致施工人员的工资也相对偏低，且在施工中人员的安全无法得以确实的保障，因而导致了施工人员大量流动的现象，影响着整个企业开采工作的进行。

4.2 薄煤层开采的综合机械化配套设备

至2014年初，该企业负责人针对以往在对薄煤层开采中所出现的问题进行了改革，并重新规划综合机械化开采实践任务目标。首先，该开采施工队将以往所使用的刨煤机改为250型号及420型号的电牵引采煤机进行作业，并且选用ZY4000-10/20型号两柱掩护式液压支架以及SGZ764/500型号输送机综合机械化共同实现开采利益最大化的目标。如图所示：

4.3 薄煤层的综合机械化开采实践

该企业施工人员在利用ZY4000-10/20型号两柱掩护式液压支架以及SGZ764/500型号输送机综合机械化进行施工时，由于煤层厚度及夹角坡度有不规律变化，必须在开采作业前确定最低的采高点。例如：如果当煤层厚度及坡度夹角变化较大时，则需要后退卧底或是调顶工序的支撑，因为如果采高点较低的话，就会在综合机械化设备工作时遇到坡度夹角两头翘的现象，会直接影响到设备的通行能力。因此，该企业开采施工人员采用测量滚筒直径、支架的支护性能以及采煤设备高度、采煤设备距离支护架距离的方式来综合性确定最低采煤点的高度，从而保证了综合机械化设备的工作效率以及保障了施工人员的安全。

其次，针对于薄煤层的空间小，综合机械设备无法更换零件等问题，该企业施工人员制定出了具体的规划，即每天不少于4个小时对综合机械化设备进行检修，同时在每天开采工作前要对施工中所需综合机械化设备进行空转、自检等特殊方法的检修护与保养，从而减少设备的损坏率及设备的零件更换次数，并且可以有效提高设备的运行能力。

最后，综合机械化采煤机主要用于薄煤层的开采中，但是在遇到较坚硬的岩石层时很容易造成采煤机的损坏。因此，该企业开采施工人员制定出具体的方案。即薄煤层低于1.5米时，为了最大限度保证采煤机不受损伤，要首先采用刨煤机对1.5米以下较为坚硬的岩石层进行破碎处理，并同时采用防崩坏主柱、其它综合机械化设备以及电缆等对其进行处理。从而在保证采煤机不受损坏的情况下完成薄煤层的开采任务。

4.4 成效分析

在该企业更换综合机械化设备后，第一个月的煤碳生产量就已经达到了4万吨，而第三个月在实行全面开采后，生产量提升为10吨。这种业绩开创了该企业薄煤层开采中的最高纪录，如图所示：

由上图可以看出，传统的刨煤机每吨的成本支出为32元，而采用综合机械化设备后每吨的成本支出仅有8元。如果在计算中按照每月10万吨的产量来算的话，采用综合机械化设备要比刨煤机设备每月多收益300万元。同时，如果按照每吨煤的出售价格为280元计算，该企业每吨煤所得的净利益为190元。因此，以这种方式计算的话，全年该企业的煤碳总产量及总收入都会是刨煤机时代的几倍甚至是几十倍之多。

5.结语

综上所述可知，薄煤层综合机械化开采可以大大提升薄煤层的煤碳生产率，同时可以提高企业的经济效益。因此，在薄煤层开采中，要针对不同的地理环境及地质情况选用不同的综合机械化设备进行施工，在保证施工人员安全的前提下提高煤碳的生产率，从而促进企业的发展。

参考文献：

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