淺談螺旋鉆采煤工藝

摘要：我國煤層賦存條件比較復雜，經過多年開采，不少礦井中厚煤層已近枯竭，薄煤層開采成為一個發展趨勢。本文從薄煤層機械化開采的重要性出發，對螺旋鉆機開采作了介紹，并提出了幾種能提高薄煤層螺旋鉆采煤回采率的技術。

關鍵詞：薄煤層;螺旋鉆;回采率

我國煤炭儲量大且賦存多樣化，全國97個統配局(礦，現國有重點煤礦)中，有77個局賦存765個薄煤層，保有工業儲量98.3億t，薄煤層可采儲量約占總可采儲量的19％，而產量只占總產量的10.4％，遠遠低于儲量所占的比例，并且產量的比重還有進一步下降的趨勢。薄煤層在我國分布較廣，有些地區的煤質也比較好。經過多年開采，不少礦井中厚煤層已近枯竭，薄煤層的開采正規模化地進行，而且也得到了充分重視［1］。就當前的資源情況看，發展薄煤層機械化開采對于開發利用煤炭資源，延長礦井開采年限和實現高效開采都具有十分重要的意義。

1 薄煤層螺旋鉆采煤工藝概述

1.1 螺旋鉆采煤概述。螺旋鉆機采煤是20世紀60年代發展起來的一種最簡單的薄煤層或極薄煤層采煤方法。美國首先將它用于地下開采，原蘇聯、英國、德國、法國都對此項技術的應用做過許多研究。我國20世紀90年代開始引進和研制用于薄煤層和極薄煤層開采的螺旋鉆機。我國新汶礦區為解決1.0m左右的薄煤層采用傳統的炮采和普采工藝存在工序復雜、勞動強度大、效率低、經濟效益差和頂板管理難度大的問題，從烏克蘭引進BSHK-2DM型螺旋鉆采煤機組，首先成功地應用在南冶煤礦和潘西煤礦，實現了1m以下煤層的機械化開采，取得了平均日產185t，月產5550t，工效6.17t/工，原煤回收率69%的效果并逐漸向其他煤礦進行推廣。

1.2 螺旋鉆回采工藝概述。螺旋鉆采煤工藝是在巷道布置1臺或多臺鉆機，由鉆頭旋轉落煤，螺旋葉片旋轉將落煤導入刮板輸送機運出。螺旋鉆采煤機組采用電機主傳動，液壓驅動的工作方式，并由主機、鉆具、多功能操作臺、單軌吊、液壓支撐千斤頂、鉆機行走履帶、接長和拆卸鉆桿裝置、液壓泵站和風機等組成。螺旋鉆回采工藝單一，具備潔凈開采、工作面無人、機械化開采、勞動生產率高、輔助用人少等技術特點，提高了礦井安全生產程度，可廣泛應用于開采圍巖較穩定的薄煤層和極薄煤層開采。但是，在螺旋鉆采煤機采煤的過程中需要留設鉆孔間煤柱和鉆孔組間煤柱，因此對煤炭資源造成了一定的浪費。

1.3 螺旋鉆采煤法的產量。螺旋鉆采煤機的鉆頭直徑為525 ～ 750mm，按700mm計算，鉆孔寬度按2.0m，煤密度1.4t / m3，鉆孔深度70m 計，則一個鉆孔的產量約為137t。螺旋鉆采煤機鉆進速度為0.5 ～ 4.5m/ min，按1.5m/min 計；退鉆速度為3.00 ～ 6.42m/ min，按4m/ min計。鉆進70m 需用約50min，退鉆為17.5min，考慮到接鉆桿和拆鉆桿時間，鉆進一個孔按1.5h 計，退鉆桿按1.0h 計，移設按1.0h 計，每鉆采一個孔約用3.5h。如按1d 3 班，每班回采兩個70m 的鉆孔計算，每班1 臺設備可產275t 煤，1d 可產825t，年產約25 萬t。采用集約化生產的方法，在兩條巷道中用4 臺螺旋鉆采煤機同時生產，年產可達100萬t。

1.4 存在的問題。螺旋鉆采煤法同其它采煤方法一樣，都有其適用條件及由不成熟到成熟的發展過程。螺旋鉆采煤機是從回采煤柱開始的，用于采煤工作面的時間不長，所以還存在一些問題：

（1）要求巷道凈斷面大于9m2，掘進時需要挑頂、臥底才能滿足螺旋鉆采煤機的回采工藝要求，因而巖石工程量較大，存在采掘比例失調的問題。

（2）雖然對鉆孔偏斜問題采取許多的措施，但是鉆孔一旦偏斜，很難立即發現，等發現時已經出現較大的問題。

（3）在裝卸鉆桿時勞動強度大，需要較長的時間，影響該設備的效率。應針對不同條件選用不同的機械化生產，實現技術密集型，不斷降低工人勞動強度和減少勞動力，是薄煤層開采適應市場經濟的基本途徑。而螺旋鉆采煤法則是開采薄及極薄煤層較為理想和較新的開采方法，既能實現無人工作面開采，又能極大地提高勞動生產率，從而提高企業經濟效益。

2 提高螺旋鉆采煤機回采率的技術

2.1 充填鉆孔法。由于螺旋鉆機采煤在采煤過程中需要留設一定的煤柱來支撐頂板，因此對煤炭資源造成一定煤量損失。實踐證明，解決好螺旋鉆孔的充填問題不僅有利于實現低強度頂板下煤層的開采，而且可以大大提高煤炭的開采量和回采率。可以用巷道掘進時的矸石充填采空區（即鉆孔）。

2.2 擴孔鉆法。為了提高煤炭資源回收率、降低煤炭損失，采用了沿煤層厚度和沿煤層層面擴孔的技術。擴孔鉆一般是在鉆機采煤后，鉆桿回撤時進行的。它通過搖控裝置使鉆頭在鉆孔內偏轉一定的角度，在回撒時使鉆頭可繼續落煤。在生產過程中可以通過以下方法擴鉆孔。①當鉆頭冒出另一巷道后，換上回撤擴孔鉆頭，鉆桿回撤時擴孔，或者是撤出鉆桿后，換上大直徑鉆頭擴孔；②用一臺小直徑鉆機鉆基本孔，另一臺鉆機專用于擴孔。

2.3 多機械聯合采煤。為了克服螺旋鉆機丟煤的缺點，在緩傾斜薄和極薄煤層中可以采用螺旋鉆機刨煤機聯合無人采煤工藝。在回風平巷和運輸平巷內，分別安裝螺旋鉆機相向采煤；為了避免相互影響，運輸平巷的鉆機應稍滯后于回風平巷的鉆機；螺旋鉆機采煤10～15m以后，從開切眼開始用刨煤機采煤，刨煤機后的采空區不支護，讓頂板緩慢下沉。螺旋鉆機的主要任務不僅僅是采煤，而且要使煤體松動。鉆孔間的煤柱代替工作面支架，既支撐頂板，又可在頂板壓力作用下緩慢下沉，使煤柱被壓酥后的煤填充在鉆孔中。煤柱尺寸應保證使頂板緩慢下沉而又不致使煤柱整體破碎；當頂板下沉量達煤厚的35%～40%時，刨煤機應高效率地采出鉆孔之間的煤柱（此時以刮斗刨煤機為宜）；煤柱尺寸和刨煤機滯后螺旋鉆機的距離應隨煤層和頂板條件的不同而存在差異。

3 結論

世界擁有豐富的薄煤層資源，薄煤層開采也是今后的一個發展趨勢。雖然薄煤層螺旋鉆開采有利于提高薄煤層采煤工作面的回采率，但是薄煤層螺旋鉆開采是機械化開采的新成員，其回采工藝和設備的配套還有待于進一步發展和提高。

參考文獻

［1］ 溫慶華.薄煤層開采現狀及發展趨勢［J］.煤炭工程，2009（3）：60-61

［2］ 劉法根，謝康興.薄煤層機械化開采新技術［J］.煤炭技術，2010，29（11）：50-51

［3］ 呂文玉.國內外薄煤層開采技術和設備的現狀及其發展［J］.中國礦業，2009，18（11）：62

［4］ 李紀青.螺旋鉆采煤法［J］.煤礦開采，