中厚较薄煤层提质提效配套开采技术研究

常建良

摘 要：我国中厚较薄煤层的开发技术始终落后于厚煤层开发利用技术的研发，中厚较薄煤层的开采受地质构造影响大、矸石混入比例高且开采效率低，这些情况都制约着煤炭资源利用率的提升。范各庄矿作为年产480万吨的大型矿井，随着开采时间的增加，煤炭资源的赋存情况愈发复杂，对于中厚较薄煤层的开发成本将关系到企业未来的发展空间，因此该文基于中厚较薄煤层的开发特点，结合范各庄矿实际情况，对中厚较薄煤层提质提效配套开发技术进行了研究，并在2016年煤炭资源开发过程中应用。

关键词：中厚较薄煤层 提质提效 技术研究 应用情况

中图分类号：TD823.25 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（b）-0160-02

当前煤矿经营形势不断恶化，成本控制直接关系到煤炭企业的生死存亡，开滦股份范各庄矿业分公司为了节约煤炭开采、运输和洗选成本，减少矸石混入和提高薄煤层利用率，2015年范矿以3090-2工作面为试点提升煤质，1～10月份减少原煤中混入的矸石30万吨，每吨按洗选成本26元计，节省了成本840万元。在2016年要求把煤质管理措施落到实处，做到人人想煤质、人人管煤质，人人为煤质，从源头做好煤质管理工作，提高原煤质量，从而减少洗选成本。直接利用目前现有设备进行薄煤层开采，由于没有相适应的配套设备，采高不能适应煤层变化，开采过程中采煤机割矸量大，造成煤质灰分偏高，薄煤层平均灰分达到50%以上，给整个矿井提升、运输、洗选造成很大压力，并且造成公司成本增加。因此有必要探索中厚较薄煤层的配套开采技术优化途径，以此来降低矿山中厚较薄煤层的开采成本，提高企业的市场竞争力。

1 中厚较薄煤层开采概述

中厚较薄煤层由于其开采厚度较小，与厚煤层相比，开采主要存在以下特点：煤层较薄、采高低、煤质硬、劳动效益低，煤层厚度多在1.3～3.5 m之间甚至1.3 m以下，并且煤层硬度多大于3～4，使得人员进入或在工作面内作业以及设备移动都十分困难。采掘比例大、掘进率高，采掘接替紧张随着刨煤机、螺旋钻机等设备的投入，工作面推进加快，而回采巷道多为半煤岩巷，综掘设备难以投入。煤层的厚度、角度变化，褶曲、断层等构造对采煤方法影响很大。

目前我国针对中厚较薄煤层开采技术的研究和应用还不是很好。主要存在着以下问题：首先是机械化程度低，由于薄煤层采煤工作面空间非常狭小，工作条件也比较差，这样就给设备的设计制造和井下移动带来诸多困难；其次是生产效率低下，薄煤层由于煤层厚度变化、断层等地质构造，对煤层开采有很大影响，生产能力低，一般中厚较薄煤层单产只为厚煤层的1/3或更少。最后是投入产出比高，由于效率低，掘进率高，其开采成本明显高于厚煤层，而经济效益则不如厚煤层。可见，发展机械化、实现综合机械化采煤，充分挖掘配套的提质提效配套开发技术是实现中厚较薄煤层开采高产高效的唯一出路，我国在这方面一直在不断努力。

2 国内外发展现状及趋势

薄煤层开采综合机械化技术现状，目前，我国薄煤层开采综合机械化大致分为滚筒采煤机、刨煤机、螺旋钻采煤机三种。现在使用的滚筒式采煤机是传统的采煤设备，其应用十分广泛，发展速度也比较快。随着缓倾斜中厚煤层至厚煤层综合机械化成套技术的逐渐成熟，“三软”和大倾角煤层等困难条件下综采配套技术也得到了应用。以电牵引、故障自动诊断、支架电液控制等为核心的技术也应用到了滚筒式薄煤层综合机械化设备上，这种采煤技术也正趋于成熟。

薄煤层开采技术难度大，效率低。为了提高薄煤层工作面的煤炭采出率，采用机械化程度高、成本低、耗材少、安全可靠的方法是今后薄煤层开采工作的首要内容。由于炮采的采出率及生产率低，刨煤机开采的适应范围较窄，我国应大力发展滚筒采煤机综合机械化开采，未来应在以下几个方面加大攻关力度。

第一要在不增加采高的前提下提高采煤机的功率，提高其割煤过程中对于坚硬岩层或者是构造破碎带的通过能力，避免因各类地质构造导致的割煤作业不连续的情况出现；第二是要研制无链交流电牵引滚筒采煤机，增大牵引力，提高输送机对弯曲的适应能力，克服液压牵引系统抗污染性低、工作可靠性差的缺点，使采煤机的性能更加完善，扩大采煤机在大倾角煤层的适用范围；第三是研究多电机驱动、电机横向布置技术，解决功率加大带来的外形尺寸增加的问题，增强采煤机对煤层起伏的适应性；第四是研发以液压支架电液控制系统为基础工作面自动化监测监控系统，实现主要生产环节的自动化监测监控和控制；第五要研发连续采煤机房柱式开采薄煤层技术与装备，提高薄煤层开采采出率。

3 中厚较薄煤层提质提效配套开采技术研究方法——以范各庄矿为例

3.1 研究方法及思路

对以往薄煤层（平均厚度1.3～1.8 m）工作面开采情况详细分析，存有煤层赋存不稳定，厚度差异大，回采中割顶破底与丢煤等现象。通过整个井田煤层厚度赋存情况进行统计，结合矿井中长远规划衔接，薄煤层比重分析，从设备合理配套、实现自动化、降低采高等因素考虑，选取满足适应矿井地质条件变化的薄煤层配套设备。

创新点及技术关键：电压控高强度液压支架，小采高；小采高大功率采煤机和配套骑跨式刮板运输机。

3.2 研究成果

技术指标：工作面采高严格控制在2.1 m以下，减少扫顶产生的矸石量。

经济指标：以3283S工作面为例，走向长度510 m，倾斜长度150 m，采高由2.4m降至2.1m后，容重按2.4吨计，每吨洗煤成本为26元，则可节省费用143.2万元（510×150×0.3×2.4×26=143.2万）。

社会效益：减少了矸石的采出率，有利于矿山环境的建设。

3.3 应用情况

2016年该公司生产工作面有三条线是中厚较薄煤层，尤其3283S、3553、2120-3、2325SX工作面，矸石含量高，严重制约着精煤回收率。回采线将严格控制中厚较薄煤层工作面采高，对于中厚煤层工作面严格控制顶板事故，过断层等地质构造时，制定专项煤质措施，另外，通过设立矸石窖，利用检修班把大块的矸石装入窖内，减少了原煤的矸石混入，在提升和运输能力一定的情况下，提高精煤产量。

4 结语

综上所述，中厚较薄煤层的开发直接关系到企业在资源日益匮乏的情况是否能够保证低成本、高效率的煤炭资源开发，范各庄矿作为开采时间长达52年的矿井，煤炭资源及地质情况日益复杂，加之煤炭价格不断下行，企业在经济压力和资源压力的双重压迫下，必须高度重视中厚较薄薄煤层提质提效配套开采技术的研究，以此来降低企业运营成本，提高企业的市场竞争力。

参考文献

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