探讨薄煤层采煤技术及开采过程中出现的问题

郝志会

冀中能源峰峰集团新屯矿 河北邯郸 056201

1 薄煤层与极薄煤层的几种开采方式

1.1 滚筒式采煤机的开采方式

滚筒式采煤机有很多的优点，首先，它的结构是积木式的无底托架，电动机采用的是横向布置，在开采煤矿时，它移动较为方便，能够适应不同的复杂恶劣的地质环境，开采效率高，而且能够保证足够的开采动力，在一些规模较小的开采中较为适用[1]。

1.2 刨煤机采煤的开采方式

刨煤机由德国科研人员于1940年发明，问世之后，它很快得到了大范围推广。刨煤机主要由刨头，无极牵引链以及刨头导轨和驱动装置组成，它是薄煤层开采中的主要动力设备。针对不同煤矿的厚度，刨煤机可以调整自身的截深，它特别依赖于煤的方向特性和节理。总体来说，刨煤机还是比较实用的一种开采方式。

2 薄煤层开采过程中常见技术问题分析

2.1 地质构造问题

受地质构造活动的影响，在薄煤层开采过程中有可能产生煤层厚度变化、遇到断层等问题，对于长壁综采工作面、机采工作面产生较大影响，增大工作面布置的难度，削弱开采工作效率。

2.2 采高较低

由于薄煤层厚度较小、采高较低，在开采过程中增大了机械设备的移动难度，无法创设良好的开采工作条件，当最小采高降至不足1m时，将严重影响到开采过程中工作面上的人员进出与作业效率，造成移动困难问题、提高作业难度。通常在薄煤层开采过程中需运用到机械设备与液压支架，机械设备往往尺寸较大、需占据一定空间，而在采高较低的条件下将无法承载大型机械设备，影响到机械设备的正常使用，并且需将支架设为两伸缩或三伸缩等形式，一定程度上增大设计的繁琐性、提高支架立柱的制造成本[2]。

2.3 综采工作面接替困难

薄煤层的采掘比、掘进率相对高于中厚煤层，将增大采煤工作面上的接替难度。当前我国在薄煤层开采上普遍采用长壁机械化开采技术，致力于持续加快工作面推进速度，而薄煤层工作面为半煤岩巷回采巷道，倘若沿用传统人工装煤、打眼放炮等作业形式，将使掘进速度进一步下降，影响到采煤工作面上的接替效率与流畅度，无法实现高效开采目标。

3 综合机械化采煤技术在薄煤层开采中的具体应用探讨

3.1 悬臂式滚筒机采煤技术

悬臂式滚筒采煤机主要运用无底托架结构积木式安装技术，沿横向进行多台截割电动机的布置，并采用抽屉式部件安装技术，具有结构简单、易于安装等性能优势，便于提高机械化作业效率。同时悬臂式滚筒采煤机在结构设计上做出了一定的改进，设备在外形尺寸上偏窄、偏低，可有效适应薄煤层采高较低的问题，保障设备的实际应用价值。此外，悬臂式滚筒采煤机的功率显著增大，基于电气调速行走、远程无线控制等技术手段满足自动化控制要求，适应于复杂开采条件下的作业要求，可实现薄煤层的高效开采。

3.2 刨煤机采煤技术

（1）刨煤部分，由牵引刨链、导护链、挡煤板、刮板输送、防滑梁、推移梁等等部分组成，是整体机组的核心机构；（2）运煤部分，主要由刮板输送机承担运煤功能；（3）推进部分，由供油、千斤顶组成；（4）电气控制部分，用于控制整体机组的启停动作，针对刮板输送机及整体刨煤机组的运行状态进行监测。

将刨煤机应用于薄煤层开采作业中，由刨链带动刨头沿导护链装置做往复式运动，带动刨煤机完成刨煤、落煤、装煤、运煤作业。在开采作业过程中，以工作面上方切口处为基准，使刨头沿下行方向执行刨煤操作，需将刨头截深控制在50～200mm范围内，依靠刨链提供牵引作用力；在刨头执行切煤作业时，刮板输送机应始终位于刨头后方，随刨头动作保持对应推移运动；待刨头运行到切口后，需沿反向进行动作；在控制推移千斤顶推进的过程中，通常在收缸影响下将使千斤顶支撑装置向前移动，以此获取到支撑作用力推动输送机运动，保障刨头持续保持刨煤作业。

3.3 螺旋钻机采煤技术

螺旋钻采煤机由钻杆、通风管、轴承底座、钻头、变速箱、控制器等部件组成，配备刮板输送机、皮带输送机、回柱绞车、降尘管路等配套设备，主要布置在钻采平巷，依靠电机提供传动力。将其应用于薄煤层开采作业中，依靠电机驱动钻机钻头前进割煤，通过钻杆旋转生成的离心力实现出煤，利用刮板输送机承接钻孔内产出的煤炭并将其运走，避免作业人员直接进入钻采工作面，可依靠远程作业方式操控机器执行作业，并且配备有通风、供水、除尘等综合系统，具有劳动强度低、安全系数高等特征[3]。

在使用螺旋钻采煤机时，需结合实际地质条件与现场工作面情况进行设备选型，适用于煤层倾角为±14°的条件下，需结合钻采长度进行极限角度的把控，避免极限角度过大导致机器损坏、影响到工作效率。螺旋钻采煤机的开采厚度控制在0.4～1.3m之间，适用于开采边角煤、回收煤柱，不适用于无烟煤开采作业；在考虑到电机动力、钻杆材质的影响下，应将其切割阻力控制在250kN/m以内；针对煤层顶底板起伏较大的巷道中缺乏良好的使用价值，对螺旋钻机开采作业产生一定的限制工作，因此需加强对顶底板性能的关注，保障不会出现顶板垮落问题。

将螺旋钻采煤机应用于钻采平巷中，作业人员仅需操纵机器即可执行作业，无需进入到钻采空区，有效降低劳动强度、保障作业安全；机械化作业方式能够显著提升煤炭资源的回收利用率，促使矿井服务年限得到有效延长；螺旋钻机集成了破、装、运、支、处等多道工序，具有较强的实用价值；利用火花型钻头与喷雾防尘装置可有效降低瓦斯爆炸、煤尘爆炸事故的发生概率，保障作业安全；还可将钻采过程中生成的矸石废料直接充填采空区，既能够减少开采过程中运送废料的工序与矸石运出量，实现煤炭开采作业的清洁环保，同时也能够改善地表沉陷问题，且易于维修保养，具备良好的可持续利用价值。

4 结语

薄煤层与极薄煤层的特点与中煤层有所不同，在开采时难度较大，而且矿难事故也无法控制，我国目前对于薄煤层的开采技术还不是特别完善，采煤工艺还需要进一步提高，我们要不断加大对薄煤层开采技术的研究，提高开采效率。