淺談薄煤層采煤方法研究

段守文 朱偉

摘 要：采煤機是薄煤層開采的主要設備之一，它集機械、電氣、液壓以及控制系統為一身，具有控制、操作可靠方便、牽引功率大、自動化程度高、塊煤產出率高、節能降耗、環保等特點被廣泛應用于國內外薄煤層開采作業中。本文就薄煤層采煤方法進行研究，提高采煤機的生產能力，加大過煤空間。

關鍵詞：薄煤層；采煤機；螺旋滾筒

世界上有著儲量豐富的薄煤層，但是采儲量卻特別少。尤其是在我國，薄煤層的資源數量較多，且分布廣泛，煤質也較好。但是，我國薄煤層的產量卻不到全國煤炭總產量的 10%。隨著采煤量不斷增大，中厚煤層和厚煤層的資源極大縮減，因此，對于薄煤層的開采將是以后的發展重點。

一、我國薄煤層的資源現狀及開采特點

煤炭是世界重要能源之一，對煤炭的開發程度能促進一個國家的經濟建設和社會發展，而且也能提升國家的國際地位，達到社會團結和穩定國家秩序的目的。其中，當煤層厚度范圍在0.8～1.3 m時，稱之為薄煤層；而煤層厚度范圍小于0.8 m時，稱之為極薄煤層。我國薄煤層的采儲量在 60 億 t 左右，占全國煤炭總量的20%。但是其產量卻不到全國總產量的 10%。與國外相比，我國薄煤層的開采量相當低，而且在薄煤層采煤上，我國的機械化程度較低，導致采煤效率始終上不去。

目前，在中國，涉及到薄煤層的煤炭企業大概有700 多家，但絕大多數的開采效率卻很低，開采過程較為艱難。與中厚煤層或厚煤層相比，薄煤層之所以開采困難主要存在以下幾方面特點：

1、煤層賦存條件差，開采技術條件和地質條件也相對復雜，導致機械化設備的使用難度較大，生產效率較低，產煤量上不去。

2、薄煤層厚度不到 1.3 m，導致采高特別低，開采人員作業困難，只能爬行作業或臥姿作業，這既存在極大的安全隱患，也不利于開采工作的順利完成。

3、開采掘進率較高，且各工作面間的接替比較困難，影響開采效率。

4、開采工作條件極差，大型機械化設備移動困難，很多地方需要人工開采，影響開采進度的同時，易發生安全事故。

二、無人工作面開采方法的含義及工序

薄煤層井工巷幫無人工作面采煤方法是一種新型無人工作面采煤方法。具有：“三無、五少、二高”的工藝特點。即：工作面無人，無固定設備，無支護材料；系統環節少，用人少，掘進巷道少，設備配置少，材料消耗少；安全系數高，經濟效益高。該方法可用于周圍空氣中甲烷、煤塵不超過《煤礦安全規程》中的安全含量的礦井，尤其適用于井工煤礦薄和極薄煤層無人工作面采煤。

但不能用于有瓦斯突出的煤層采煤。其特征是：在已掘出巷道的兩幫采用薄煤層自適應截割鉆進滾筒式采煤機巷柱式方法開采，通過留設煤柱來保障采煤工作面安全、支撐上覆巖層載荷，如同連續采煤機在井工礦的掘進作業，只是這種方式設備操作人員全部工作在支護好的巷道中完成，設備操作人員無需進入工作面。

工序流程為：

1、將井工煤礦煤田劃分為若干采區，開拓采區回風巷 1，膠帶運輸巷 2，軌道運輸巷 3，構成采區通風、運輸系統；如圖 1 所示。

2、沿煤層走向掘進膠帶運輸巷 5 和軌道巷 6，構成獨立回風系統，在膠帶運輸巷 5 內安裝巷幫采煤機 7、可彎曲刮板輸送機 8，可伸縮膠帶輸送機 9，并通過工作面溜煤眼和采區膠帶輸送機 10 形成運煤系統，如圖 1 所示。

3、開采前首先將泵站液壓泵的手動閥工作狀態轉換至“定位”位置，通過操縱多路閥手柄，移動巷幫采煤機 7 到巷道內需要的采煤位置。

4、移動巷幫采煤機到巷道內需要的采煤位置后，一般與上一鉆采孔留 0.2～0.5m 煤柱，（煤柱具體寬度根據礦方地質條件定），操作升降油缸、調斜油缸，調整機架的高度和傾斜度與所采的煤層傾角基本一致，然后操作支撐油缸伸出支撐在巷道的兩幫，這樣巷幫采煤機 7 即完成了定向和固定，下一步即可以進行鉆煤作業。

5、鉆煤作業前，首先將開采范圍內的錨在煤層中的鋼錨桿全部拔出，清理防護網等其它設施至不影響井工巷幫自適應截割滾筒式采煤機的旋轉和推進。檢查電纜與防塵水管的敷設情況，檢查內外噴霧的完好情況，一切正常后，開啟巷幫采煤機 7內外噴霧，進行鉆采工作。開采初期，電動截割頭模塊尾端延伸到車架總成的中央位置，通過液壓裝置推動電動截割頭沿著煤層進行切割。在靠近采煤主機截割頭模塊的中間部分，安設有一對平行的直徑為 43cm 的雙螺旋輸送機，通過雙螺旋輸送機將煤運出。

雙螺旋輸送機運出的煤直接落在順槽左右兩側的轉載刮板機 8 上，轉載刮板機 8 和順槽中的可伸縮皮帶機 9 連接，把煤運出。實現薄及極薄煤層的工作面無人安全開采。如圖 1 所示。

三、采煤機螺旋滾筒的主要結構參數

影響薄煤層采煤機生產能力、螺旋滾筒截割性能以及裝煤效果的因素與所截割的煤巖性質、運動學參數有關，但也與螺旋滾筒的結構密切相關。薄煤層采煤機螺旋滾筒主要由截齒、齒座、葉片、端盤筒轂、尾塊等機構組成，螺旋葉片以分段滾壓或金屬板分片搭接等形式焊接在筒轂上，將截齒插入齒座并沿螺旋葉片方向按截線距進行焊接形成滾筒組件，如圖 2 所示。

薄煤層采煤機滾筒結構參數是滾筒設計的重要參數，其選取及設計合適與否將會直接影響到滾筒截割性能、裝煤效果，也會對采煤機的生產能力產生影響。其主要設計參數包括：滾筒直徑、滾筒寬度、螺旋葉片參數及截齒排列參數。

四、結束語

采煤機是薄煤層開采的主要設備之一，它集機械、電氣、液壓以及控制系統為一身，具有控制、操作可靠方便、牽引功率大、自動化程度高、塊煤產出率高、節能降耗、環保等特點被廣泛應用于國內外薄煤層開采作業中。

因此如何提高采煤機的生產能力，加大過煤空間，提高螺旋滾筒的裝煤效果，改善螺旋滾筒的截割性能，提高采煤機對工作面的適應性，成為了薄煤層采煤機需要解決的首要課題。

參考文獻

[1]袁樹來，等.薄煤層高產高效開采技術[M]；北京：煤炭工業出版社，2011.

[2]張艷秋，王憲軍. 采煤機滾筒直徑及螺旋升角對裝煤效果的影響[J].礦山機械，1995（3）：29-31.