破碎頂板條件下的薄煤層開采技術探討

龍平

摘 要：由于受地質條件的影響，我國很多地區煤礦的煤層較薄，因此，在開采的過程中需進行特殊處理。而在破碎頂板的條件下，薄煤層的開采難度進一步加大，因此，介紹了一些專門針對破碎頂板條件下的薄煤層開采技術，希望對煤炭的開采起到一定的幫助。

關鍵詞：破碎頂板；薄煤層；螺旋鉆機；鋼絲繩鋸

中圖分類號：TD823.8 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.148

近年來，隨著煤礦開采規模和范圍的不斷擴大，加之各種開采技術的進步和應用，很多厚煤層的儲量急劇降低，部分礦山薄煤層或極薄煤層的開采成為主要趨勢。現階段，加快研究薄煤層的開采技術已成為煤礦生產企業的重中之重。只有不斷提高自身的技術水平，才能真正為新形勢下薄煤層的開采奠定堅實的基礎。

1 破碎頂板和薄煤層

破碎頂板即巖層節理裂隙十分發育、整體強度較差和自穩能力低的頂板，它在我國當前的礦山開采中十分常見，在一定程度上加大了煤炭開采的難度；薄煤層是指地下開采厚度較薄的煤層，通常指地下開采厚度在1.3 m以下的、露天開采厚度在3.5 m以下的煤層。目前，大部分落后貧煤區為薄煤層，且地質條件復雜。由此可見，破碎頂板條件下的薄煤層開采屬于“雪上加霜”，對于煤礦開采而言是一項巨大的挑戰。

2 薄煤層的開采特點

與厚煤層或中厚煤層的開采相比，薄煤層開采的機械化水平相對較低，且開采人員的勞動強度大，其最特殊的部分在于：賦存十分復雜，開采高度低，作業難度大；開采設備的安裝、維護、移動和操作難度大，十分方不便；薄煤層工作面推進速度快，接替十分緊張；掘進率較高，投入與產出的比較低，單產、工效和經濟效益普遍偏低；對長壁機械化工作面設備的選型和配套要求較高，甚至十分嚴格；高瓦斯礦井的瓦斯排放問題較難解決。這些因素導致薄煤層的開采難度比普通煤層更大。

3 開采技術和方法

3.1 長壁后退式綜合機械化開采法

事實上，在破碎頂板條件下的薄煤層開采中，對破碎頂板的管理是薄煤層開采的工作重心。通常情況下，會遇到厚、薄煤層交替的情形。此時，在厚煤層區域可采用托煤頂的方法控制；當轉變為薄煤層時，可采用追機移架的方法控制頂板，這就要求機械操作人員嚴格控制采高，并全面或局部掛網控制頂板，同時，采用鄰架操作，及時進行支護處理。

在回采工作面，通常可采用自然垮落法控制頂板，使采煤機以端部斜切的方式進刀，采取雙向割煤的方式，往返一次割兩刀。同時，要注意工作面輸送機機頭和機尾的長度，確保采煤機的滾筒能完全割透煤壁。在采煤機完成割煤工作后，應先移開支架，再移開輸送機。在此過程中需特別注意，移動支架的速度與采煤機割煤的速度需基本保持一致。

3.2 螺旋鉆機開采法

相比而言，使用螺旋鉆機開采薄煤層較為簡單，其操作方法為：開掘平巷，在開掘過程中，需安裝與煤層厚度相適應的鉆頭，并向巷道兩邊的煤層勻速鉆進。鉆頭上通常裝有截齒，因此，在鉆進時，截齒截割掉的煤塊會隨著螺旋葉片的旋轉被帶出鉆孔，落在平巷中的運輸設備上向外運出。需要注意的是，鉆孔深度一般保持在30～40 m的范圍內即可，且多個鉆孔中間應留設支撐煤柱支護頂板；根據礦井現場的實際情況選擇適當的煤柱，并留有一定的距離即可達到支護的目的。使用螺旋鉆機開采的優勢在于，開采人員不進入工作面便可操作，極大地改善了作業環境，降低了工作面作業的風險。

3.3 鋼絲繩鋸開采法

鋼絲繩鋸開采的方法比較適用于傾角較大的薄煤層。由于很多礦井的工作面都是呈走向布置的，其上、下平巷中通常會布置絞車等牽引設備和裝置，絞車上安裝有與煤壁直接接觸的鋸繩。這些鋸繩上面安裝有截齒，截齒會在鋸繩的牽引下做往復運動，進而在煤壁上形成很多溝槽。一般而言，每次鋸深都在20 cm左右，且隨著溝槽的不斷加深，煤塊在礦山壓力的作用下會自行破碎、脫落，進而有序地沿著工作面下落，經溜煤眼滑落至下部平巷的運輸裝置上，最終被運輸出去。此時，可根據煤層的實際情況留設一些煤柱，以支撐破碎的頂板，以免因下滑影響煤塊的運輸。在該開采技術中，不需要開采人員進入工作面，只需在上、下平巷中立設一些支柱、認真操作絞車和拉緊鋸繩即可，大大降低了開采人員的勞動強度，有效提高了開采效率。

3.4 頂板支護開采法

在破碎頂板條件下的薄煤層開采中，頂板支護技術的選擇尤為重要，頂板支護包括帶帽點柱的支護、棚子的支護和密集叢柱的支護、鉸接梁排柱的支護等方式，應根據頂板的壓力情況選擇恰當的單體液壓支柱。采取該技術前需對具體的頂板條件進行分析。只有選擇了恰當的支護方式，才能防止各種局部冒頂事故的發生。需要注意的是，現有一種比較新穎的支護方式——超前支護，即在采煤機未割媒時，在易冒頂的區域采取超前支護措施。具體可先在煤層頂板處打500 mm深的煤孔，然后用大錘將圓鋼或廢釬子打入，接著在溜子道一側用單體液壓支柱支好后保持原支護不變，背好木板，這樣能有效避免冒頂現象，加快了回采速度。

4 結束語

綜上所述，破碎頂板條件下薄煤層的開采因頂板破碎、操作空間小而不利于操作，因此，其開采有別于其他煤層。筆者認為，在當下嚴峻的煤礦開采形勢下，有必要大量研究和試用一些新型的開采技術，不斷克服煤炭開采難題，探索出一套快速、安全、可靠的開采方案，這樣不僅能適應現階段我國煤炭開采的客觀需要，還能大大提高綜采工作面的效率，確保礦井的高效和安全生產。

參考文獻

[1]丁國利.破碎頂板條件下回采巷道圍巖破壞機理及錨注支護技術研究[D].太原：太原理工大學，2014.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： Due to the influence of geological conditions， the coal seam is thin in many areas of our country， so special treatment is needed in the process of mining. Under the condition of broken roof， thin seam mining to further increase the difficulty. Therefore， this paper introduces the some special for broken roof condition of thin seam mining technology， in the hope that a certain help to the coal mining.

Key words： broken roof； thin coal seam； screw drill； wire rope saw