制約薄煤層開采的主要因素與技術(shù)對(duì)策

崔學(xué)軍

(陜西延長(zhǎng)石油礦業(yè)公司,陜西西安 710000)

制約薄煤層開采的主要因素與技術(shù)對(duì)策

崔學(xué)軍

(陜西延長(zhǎng)石油礦業(yè)公司,陜西西安 710000)

我國(guó)薄煤層分布廣泛,在煤炭資源中所占比例重大,并且質(zhì)量較好。但由于其厚度較薄,在開采時(shí)通常遇到技術(shù)因素的困擾和限制。本文就制約薄煤層開采的主要因素與技術(shù)進(jìn)行探討,以提高薄煤層開采的效率。

薄煤層 制約因素 技術(shù)對(duì)策

我國(guó)薄煤層資源豐富,儲(chǔ)藏量較大,約占總煤炭的20%,在400多個(gè)礦井中有750層為薄煤層,厚度在0.8-1.3m共占86.2%,小于0.8的占13.98%。薄煤層還廣泛分布在我國(guó)的很多地方,如四川省占60%,山東省占52%,貴州省占37%,其他地區(qū)的儲(chǔ)藏量目前還在考察之中。薄煤層雖然儲(chǔ)藏量大,但目前的開采量?jī)H占全國(guó)總儲(chǔ)量的10.4%。據(jù)此,本文就制約薄煤層開采的主要因素與技術(shù)對(duì)策進(jìn)行如下分析。

1 我國(guó)目前的回采技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 刨煤機(jī)配液壓支架綜合機(jī)械化開采方法

該回采法中的核心部件是刨煤機(jī),主要適用于工作坡面較穩(wěn)定,煤層傾角小于25度,煤硬度較小的煤層。此外,該技術(shù)采煤率較高,開采時(shí)煤塵較少,并且穩(wěn)定可靠,工作效率較高。刨煤機(jī)可開采的厚度只相當(dāng)于滾筒采煤機(jī)的60%,相對(duì)于其他設(shè)備來說具有較大的優(yōu)勢(shì)。目前已被許多發(fā)達(dá)國(guó)家所采用。但也存在著明顯的不足,如開采范圍受到地質(zhì)條件的限制,開采功率偏小,使用壽命較短,刨頭和輸送機(jī)間的摩擦阻力大,電動(dòng)機(jī)功率利用率較低。

1.2 滾筒采煤機(jī)配液壓支架綜合機(jī)械化開采方法

該開采方法的核心部件是滾筒采煤機(jī),適用于厚度變化較大的煤層,對(duì)煤層地板變化的適應(yīng)性較強(qiáng),對(duì)含有夾矸煤層的回采效果良好。并且適應(yīng)性較強(qiáng),運(yùn)作效率高,便于機(jī)械化管理。但同時(shí)也存在著不足如留設(shè)鉆孔間煤柱和鉆孔組間煤柱,從而降低了采出率;接長(zhǎng)和縮短鉆桿所用的時(shí)間占工作總時(shí)間的比重較大。

1.3 炮采

該采煤方式的工藝流程主要有四步驟,首先是破煤,由炸藥來完成;其次是裝煤,有人力裝煤和爆破裝煤兩種;再次是運(yùn)煤,由刮板輸送機(jī)來完成;第四就是支護(hù)與放頂工序的人工操作。該采煤方式的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng),在各種條件下采煤工作面均可應(yīng)用。缺點(diǎn)是作業(yè)不夠安全,頂板事故多,產(chǎn)量及效率低下,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等。

2 提高薄煤層開采效率的措施

2.1 對(duì)采區(qū)進(jìn)行合理的規(guī)劃劃分

目前采區(qū)規(guī)劃劃分向著大走向、大采長(zhǎng)的方向發(fā)展。該規(guī)劃具有生產(chǎn)能力強(qiáng),搬家倒面次數(shù)較少及萬(wàn)噸掘進(jìn)率較低等特點(diǎn)。在薄層煤炭的開采中,如果應(yīng)用這種規(guī)劃,對(duì)于其工作效率的提高具有重要的意義。

2.2 對(duì)采礦設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化

采煤設(shè)備選型是否合理,直接影響到采煤效率,所以,在薄層煤開采時(shí),應(yīng)對(duì)相應(yīng)的設(shè)備類型給予重視。具體方法如下:

(1)采煤支架進(jìn)行優(yōu)化。在采煤時(shí),應(yīng)根據(jù)煤層的具體構(gòu)造及周圍的環(huán)境,合理選擇合適的支架類型。一般情況下,中等或中等以下的頂板適宜用掩護(hù)式支架,而其它的頂板則適宜用支撐式支架。在確定支架的高度時(shí),應(yīng)考慮到支架的最大高度及采煤時(shí)的最大高度,一般前者比后者高出0.1m以上,支架最小高度應(yīng)小于采高0.3m以上,方才合格。此外,還得注意支架的頂?shù)装灞葔褐凳欠穹弦?一般情況下,支架支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)大于頂板壓力,且支架對(duì)底板的比壓應(yīng)小于實(shí)測(cè)底板比壓。這樣,才能確保薄煤層開采作業(yè)的穩(wěn)定進(jìn)行。

(2)對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。在進(jìn)行薄煤層煤炭開采時(shí),要根據(jù)煤區(qū)的采高、傾角、以及煤層硬度等選擇合適的采煤機(jī)。由于薄層煤厚度較薄煤質(zhì)堅(jiān)硬等特性,在實(shí)際操作中,應(yīng)當(dāng)采用電牽引滾筒采煤機(jī)。該機(jī)器具有截割效率高、破煤能力較強(qiáng)等特性,已成為薄層煤炭開采中主要使用的機(jī)器設(shè)備。還可以采用旋鉆機(jī),該機(jī)器適用于煤層厚度在0.4～0.8m的煤層。具有許多優(yōu)點(diǎn):①:實(shí)現(xiàn)工作面無人采煤,從而實(shí)現(xiàn)了才沒的安全性。②:采煤過程中,采煤人員不必進(jìn)入到工作面,只在巷道內(nèi)操作就能完成采煤作業(yè),從而提高了作業(yè)環(huán)境,還減少了自然災(zāi)害如頂板事故、瓦斯爆炸、自然引火等的發(fā)生。③:該機(jī)器構(gòu)造簡(jiǎn)單,容易維護(hù)和操作,從而為開采安全提供了保障。

(3)對(duì)運(yùn)輸機(jī)等進(jìn)行優(yōu)化。依照三機(jī)配套原則,當(dāng)支架和采煤機(jī)選擇好之后,就要對(duì)運(yùn)輸機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)行優(yōu)化選擇。根據(jù)薄層煤的特殊性,所以在選擇運(yùn)輸機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)是,要考慮到三機(jī)具有良好配套的情況。一般情況下,應(yīng)選擇運(yùn)輸能力大于綜采工作面最大生產(chǎn)能力的轉(zhuǎn)載機(jī)和運(yùn)輸機(jī),以確保薄層煤作業(yè)時(shí)三機(jī)具有良好的配合性能。

2.3 對(duì)采煤工藝進(jìn)行優(yōu)化

目前我國(guó)在薄層煤開采中,一般采用壁式采煤法。而國(guó)外采用柱式采煤法,但該法在我國(guó)的薄層煤的開采中使用的不多。壁式采煤法根據(jù)性質(zhì)分為前進(jìn)式和后退式兩種。前者適合于地質(zhì)條件優(yōu)越、采掘接替時(shí)間較充足及規(guī)模較大的煤區(qū),如我國(guó)陜北地區(qū)的礦區(qū)等,都可以采用這種采煤方式。后者則適用于地質(zhì)條件較為復(fù)雜多變、采掘接替時(shí)間較緊張、斷層較多及通風(fēng)性能較好的煤區(qū)。

2.4 對(duì)回采工藝進(jìn)行優(yōu)化

薄煤層中使用的回采作業(yè),其工藝應(yīng)根據(jù)頂板類型進(jìn)行合理確定,并且和工作面的走向及走長(zhǎng)也要相匹配。對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)于薄層煤開采效率的提高有著重要意義。其優(yōu)化流程為:采煤機(jī)的切割方式應(yīng)采用斜切方式;在推溜和移架時(shí),遇到工作面出現(xiàn)頂板破損等不利情況時(shí),應(yīng)先拉前架,便會(huì)提高薄層煤的綜合開采效率。

2.5 加強(qiáng)對(duì)機(jī)器設(shè)備的維護(hù)

煤礦單位應(yīng)根據(jù)薄層煤的實(shí)際操作情況,制訂合適的機(jī)器設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理?xiàng)l例,并定期舉行設(shè)備的技能培訓(xùn)及技術(shù)教授課程。這有利于提高單位員工安全作業(yè)的意識(shí)。另外,制訂健全的機(jī)器設(shè)備的維修制度,使每一個(gè)使用設(shè)備的人員加強(qiáng)責(zé)任意識(shí),并能使設(shè)備和使用人員聯(lián)系在一起,當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)故障后能夠及時(shí)找到對(duì)應(yīng)的人員。這將確保了機(jī)器的使用壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

綜采技術(shù)是目前我國(guó)許多大型煤礦企業(yè)采用的主要方式,其具有生產(chǎn)能力強(qiáng)、安全系數(shù)高、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì),已給我國(guó)的煤炭生產(chǎn)發(fā)揮了重大作用。但其并不適合我國(guó)薄層煤的生產(chǎn)作業(yè),從而使我國(guó)薄層煤的生產(chǎn)效率及作業(yè)規(guī)模一直上不去。本文針對(duì)這種情況,就制約薄煤層開采的主要因素與技術(shù)對(duì)策進(jìn)行了探討,希望有參考價(jià)值。

[1] 明小銳.提高薄煤層綜采工作面單產(chǎn)量的技術(shù)措施探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2013,12(3):171.

[2] 呂文玉.國(guó)內(nèi)外薄煤層開采技術(shù)和設(shè)備的現(xiàn)狀及其發(fā)展[J].中國(guó)礦業(yè),2009,18(11):60-62.