淺談薄煤層采煤方法研究

段守文 朱偉

【摘 ?要】采煤機(jī)是薄煤層開采的主要設(shè)備之一，它集機(jī)械、電氣、液壓以及控制系統(tǒng)為一身，具有控制、操作可靠方便、牽引功率大、自動(dòng)化程度高、塊煤產(chǎn)出率高、節(jié)能降耗、環(huán)保等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外薄煤層開采作業(yè)中。本文就薄煤層采煤方法進(jìn)行研究，提高采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，加大過煤空間。

【關(guān)鍵詞】薄煤層;采煤機(jī);螺旋滾筒

新建煤礦開拓煤量、準(zhǔn)備煤量、回采煤量充足，截止至2019年3月末新建煤礦開拓煤量746.82萬噸，可采期7.7年;準(zhǔn)備煤量595.52萬噸，可采期73.70月;回采煤量88.60萬噸，可采期10.97月。

截止到2018年末，新建煤礦保有儲(chǔ)量4610.5萬噸，可采儲(chǔ)量2192.9萬噸。

一、我國(guó)薄煤層的資源現(xiàn)狀及開采特點(diǎn)

煤炭是世界重要能源之一，對(duì)煤炭的開發(fā)程度能促進(jìn)一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展，而且也能提升國(guó)家的國(guó)際地位，達(dá)到社會(huì)團(tuán)結(jié)和穩(wěn)定國(guó)家秩序的目的。其中，當(dāng)煤層厚度范圍在0.8～1.3m時(shí)，稱之為薄煤層;而煤層厚度范圍小于0.8 m時(shí)，稱之為極薄煤層。我國(guó)薄煤層的采儲(chǔ)量在60億t左右，占全國(guó)煤炭總量的20%。但是其產(chǎn)量卻不到全國(guó)總產(chǎn)量的10%。與國(guó)外相比，我國(guó)薄煤層的開采量相當(dāng)?shù)停以诒∶簩硬擅荷希覈?guó)的機(jī)械化程度較低，導(dǎo)致采煤效率始終上不去。目前，在中國(guó)，涉及到薄煤層的煤炭企業(yè)大概有700多家，但絕大多數(shù)的開采效率卻很低，開采過程較為艱難。

隨著開采條件的變化，新建礦優(yōu)質(zhì)的厚煤層儲(chǔ)量所剩無幾，一采區(qū)回采的96、82、93等極薄煤層的儲(chǔ)量近270萬噸，這些煤層煤質(zhì)極好，但開采條件極為惡劣，在面對(duì)沖擊地壓、瓦斯涌出等治災(zāi)因素面前，如果采取炮采工藝，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全得不到保證，產(chǎn)量也很低，從而在96層使用了MG80/120-BW型機(jī)組，經(jīng)過一段時(shí)間使用后，出現(xiàn)了班班夾機(jī)組情況，月平均產(chǎn)量只有0.8萬噸，面對(duì)當(dāng)前的難題，新建煤礦技術(shù)人員在公司領(lǐng)導(dǎo)及各相關(guān)部室的指導(dǎo)下，拓新思維，轉(zhuǎn)變思想，樹立“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”的發(fā)展理念，超前設(shè)計(jì)、超前謀劃，針對(duì)我礦96、82、93等0.6米-0.65米極薄煤層的周密設(shè)計(jì)論證，對(duì)新建煤礦一采96層煤的賦存地質(zhì)條件及MG100-TP超薄機(jī)組性能進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，確定該采煤機(jī)適合該煤層生產(chǎn)條件。

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(diǎn)：

1、煤層賦存條件差，開采技術(shù)條件和地質(zhì)條件也相對(duì)復(fù)雜，導(dǎo)致機(jī)械化設(shè)備的使用難度較大，生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)煤量上不去。

2、薄煤層厚度不到1.3m，導(dǎo)致采高特別低，開采人員作業(yè)困難，只能爬行作業(yè)或臥姿作業(yè)，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(jìn)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(jī)械化設(shè)備移動(dòng)困難，很多地方需要人工開采，影響開采進(jìn)度的同時(shí)，易發(fā)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(diǎn)。即;工作面無人，無固定設(shè)備，無支護(hù)材料;系統(tǒng)環(huán)節(jié)少，用人少，掘進(jìn)巷道少，設(shè)備配置少，材料消耗少;安全系數(shù)高，經(jīng)濟(jì)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(guī)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(yīng)截割鉆進(jìn)滾筒式采煤機(jī)巷柱式方法開采，通過留設(shè)煤柱來保障采煤工作面安全、支撐上覆巖層載荷，如同連續(xù)采煤機(jī)在井工礦的掘進(jìn)作業(yè)，只是這種方式設(shè)備操作人員全部工作在支護(hù)好的巷道中完成，設(shè)備操作人員無需進(jìn)入工作面。

工序流程為：

1、將井工煤礦煤田劃分為若干采區(qū)，開拓采區(qū)回風(fēng)巷1，膠帶運(yùn)輸巷2，軌道運(yùn)輸巷3，構(gòu)成采區(qū)通風(fēng)、運(yùn)輸系統(tǒng);如圖1所示。

2、沿煤層走向掘進(jìn)膠帶運(yùn)輸巷5和軌道巷6，構(gòu)成獨(dú)立回風(fēng)系統(tǒng)，在膠帶運(yùn)輸巷5內(nèi)安裝巷幫采煤機(jī)7、可彎曲刮板輸送機(jī)8，可伸縮膠帶輸送機(jī)9，并通過工作面溜煤眼和采區(qū)膠帶輸送機(jī)10形成運(yùn)煤系統(tǒng)，如圖1所示。

3、開采前首先將泵站液壓泵的手動(dòng)閥工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換至“定位”位置，通過操縱多路閥手柄，移動(dòng)巷幫采煤機(jī)7到巷道內(nèi)需要的采煤位置。

4、移動(dòng)巷幫采煤機(jī)到巷道內(nèi)需要的采煤位置后，一般與上一鉆采孔留0.2～0.5m煤柱，操作升降油缸、調(diào)斜油缸，調(diào)整機(jī)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(jī)7即完成了定向和固定，下一步即可以進(jìn)行鉆煤作業(yè)。

5、鉆煤作業(yè)前，首先將開采范圍內(nèi)的錨在煤層中的鋼錨桿全部拔出，清理防護(hù)網(wǎng)等其它設(shè)施至不影響井工巷幫自適應(yīng)截割滾筒式采煤機(jī)的旋轉(zhuǎn)和推進(jìn)。檢查電纜與防塵水管的敷設(shè)情況，檢查內(nèi)外噴霧的完好情況，一切正常后，開啟巷幫采煤機(jī)7內(nèi)外噴霧，進(jìn)行鉆采工作。開采初期，電動(dòng)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(dòng)電動(dòng)截割頭沿著煤層進(jìn)行切割。在靠近采煤主機(jī)截割頭模塊的中間部分，安設(shè)有一對(duì)平行的直徑為43cm的雙螺旋輸送機(jī)，通過雙螺旋輸送機(jī)將煤運(yùn)出。

雙螺旋輸送機(jī)運(yùn)出的煤直接落在順槽左右兩側(cè)的轉(zhuǎn)載刮板機(jī)8上，轉(zhuǎn)載刮板機(jī)8和順槽中的可伸縮皮帶機(jī)9連接，把煤運(yùn)出。實(shí)現(xiàn)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(jī)螺旋滾筒的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

影響薄煤層采煤機(jī)生產(chǎn)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(zhì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)有關(guān)，但也與螺旋滾筒的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。薄煤層采煤機(jī)螺旋滾筒主要由截齒、齒座、葉片、端盤筒轂、尾塊等機(jī)構(gòu)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(jìn)行焊接形成滾筒組件。

薄煤層采煤機(jī)滾筒結(jié)構(gòu)參數(shù)是滾筒設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，其選取及設(shè)計(jì)合適與否將會(huì)直接影響到滾筒截割性能、裝煤效果，也會(huì)對(duì)采煤機(jī)的生產(chǎn)能力產(chǎn)生影響。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)包括：滾筒直徑、滾筒寬度、螺旋葉片參數(shù)及截齒排列參數(shù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

采煤機(jī)是薄煤層開采的主要設(shè)備之一，它集機(jī)械、電氣、液壓以及控制系統(tǒng)為一身，具有控制、操作可靠方便、牽引功率大、自動(dòng)化程度高、塊煤產(chǎn)出率高、節(jié)能降耗、環(huán)保等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外薄煤層開采作業(yè)中。

因此如何提高采煤機(jī)的生產(chǎn)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(jī)對(duì)工作面的適應(yīng)性，成為了薄煤層采煤機(jī)需要解決的首要課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁樹來，等.薄煤層高產(chǎn)高效開采技術(shù)[M];北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

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

（作者單位：龍煤集團(tuán)七臺(tái)河礦業(yè)公司新建煤礦）