薄煤層綜采機械化采煤技術分析

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（山西焦煤集團臨汾宏大礦業有限責任公司 山西 041000）

引言

我國是一個擁有九百六十萬平方公里土地面積的國家，這使得煤炭資源被廣泛分布于我國的各個地區，當然，我國在開采煤炭資源過程中，因不同地域氣候環境及地質條件的不同，使得煤炭資源的開采工作往往存在較大難度，特別是薄煤層開采作業，更是需要克服重重技術難點，以確保煤炭資源從薄煤層中順利開采出來。在具有薄煤層的區域中，其煤層厚度各有不同，一直以來人們在開采薄煤層時，因開采環境非常復雜，再加上開采面空間過于狹窄，在放置開采設備以后，開采人員只能在狹窄的空間中工作，這不僅造成開采難度較大，同時開采作業也會存在很大的安全風險。特別是對于深井薄煤層來說，其擁有非常復雜的地質構造，內部存在許多斷層，而且礦壓較大，這使其相比于其他類型的煤層有著更高的開采難度。正是因為薄煤層的開采難度更高，使得煤礦企業大多只是開采厚度適中或更厚的煤層，而對薄煤層的開采則置之不理，但隨著中厚煤層的逐步開采完畢，使得煤礦企業正面臨無礦可采的境地，因此對薄煤層進行開采也將成為重點對象。本文便對薄煤層綜采機械化采煤技術進行深入的分析，以此提高我國煤礦企業對薄煤層的開采水平，進一步推動我國煤炭產業的可持續發展。

1.我國針對薄煤層綜采機械化采煤技術的研發情況及面臨的問題

從世界范圍來看，薄煤層在全球煤炭總量中占據著非常大的比例，而且大多數薄煤層都有著非常悠久的形成時期，這使得這些薄煤層中的煤炭質量非常好，為了開采薄煤層中的煤炭，許多發達國家都非常關注薄煤層開采技術發展，并投入了大量的經費與精力來開展關于薄煤層采煤技術及其設備研發，這也使得國外發達國家在薄煤層綜采機械化采煤技術水平上要明顯高于我國，許多先進的薄煤層采煤技術已逐漸被引入至我國。而從我國對薄煤層綜采機械化采煤技術的發展情況來看，我國要比國外發達國家的技術研發時間晚得多，無論是在研發力度，還是在精力投入方面都不如國外發達國家，究其原因在于我國煤炭資源相對雄厚，中厚或厚煤層的分布也比較廣泛，這使得我國在很長的一段時間內都只是致力于開采中厚或厚煤層。當然，正是因為我國對薄煤層綜采機械化采煤技術的研發力度不夠，使得我國和國外發達國家在薄煤層綜采機械化采煤技術上的發展差距非常明顯，而且國外發達國家對這方面的技術研究成果也只限于在本國使用，嚴格禁止流入到國外。由此可見，種種原因都導致我國薄煤層綜采機械化采煤技術的發展處于比較落后的狀態。就目前來看，我國對薄煤層進行綜采機械化采煤過程中主要面臨以下問題：

其一，由于薄煤層的厚度較小，這使其開采空間要更加狹小，開采人員在開采面中的活動顯得非常局促，而且采區高度也非常低；

其二，許多薄煤層中的煤炭硬度較高，而且煤層中還夾雜著高硬度的矸石；

其三，薄煤層在開采過程中，其厚度并不是一成不變的，而是呈現出比較大的厚度起伏狀態，煤層走向及傾角變化也不穩定，并且薄煤層中有著諸多斷層，而這便對煤礦開采機械的選擇提出了很高的要求，在市面中很難找到能夠滿足采區條件的煤礦開采機械及其配套設備；

其四，開采人員在對薄煤層進行開采過程中常常要進行人工開采，這使其勞動強度非常大，開采作業難度也較大。

2.薄煤層綜采機械化采煤技術分析

對于薄煤層來說，其煤層厚度通常只有0.8-1.3m，這使得開采人員在如此高度下對薄煤層進行開采時，會給其開采工作造成很大不便，所以針對開采條件差異巨大的薄煤層，需要開采人員在選擇相應的采煤機械、設備及開采技術方案時，能夠充分考慮到薄煤層所具有的地質特點。

(1)滾筒采煤機采煤技術

在薄煤層開采作業中，需要應用到滾筒采煤機，滾筒采煤機在運行過程中需要借助于許多關鍵的配套設備才能發揮其功能。滾筒采煤機的構造主要分為三部分，分別是刮板輸送機、滾筒和液壓裝置。滾筒采煤機主要是利用電牽引方式，并綜合利用了自動化控制技術、故障檢測技術、設備自檢技術等多種現代化技術手段，同時結合電液混合驅動，以此實現對滾筒采煤機的高效運行，確保滾筒采煤機械具備較高的智能化控制水平。現階段，滾筒采煤機已經成為我國對薄煤層進行開采作業的重要機械設備之一。相比于中厚或厚煤層來說，作業人員在操作滾筒式采煤機進行開采時，無論是其操作方式，還是機械的運行原理差異都并不明顯，在具體操作時，采煤機會沿著采煤作業面兩端進行連續切入，以使作業面上形成一個連續的采煤口，然后全面切割采區面，在此過程中滾筒采煤機需持續向前推進進行割煤作業，然后拉架推溜，由此便使得獨立的采煤作業循環完成。薄煤層中的煤炭質地較硬，而且煤層厚度也遠不如中厚煤層與厚煤層，通常薄煤層的厚度還不到1m。考慮到上述情況，煤礦開采人員在操作滾筒采煤機時，應從以下方面做出改進：

由于薄煤層的采區采高較低且波動較大，因此需要重新設計采煤機截割部位、機體部位的外形尺寸及結構，以確保滾筒采煤機能夠在狹窄的薄煤層空間中穩定運行。在改造滾筒采煤機時，需要對其結構長度進行減小，然后強化其牽引部位與截割部位的強度，這樣可確保滾筒采煤機在薄煤層具有的復雜環境下穩定、可靠的使用，從而使煤礦開采人員能夠使用滾筒采煤機來開采更多的煤炭資源。

通過結合薄煤層所具有的煤層特點，還需要對滾筒采煤機中的刮板輸送機部分進行改造，通過優化其中部槽結構，使結構形式能夠與薄煤層開采環境相符，這樣中部槽高度便可和薄煤層的采區高度保持一致。對于滾筒采煤機來說，其開采方式能夠更好適應薄煤層的地質環境，即使薄煤層中的煤層厚度出現很大變化、斷層眾多且煤層走向多變，也能很好的應用滾筒采煤機來進行開采。更重要的是，通過應用滾筒采煤機來進行煤礦開采作業，能夠采用更加科學的支護形式，以此保證巷道穩固安全，從而為采煤作業的持續推進提供安全保障，所以，相比于其他類型的煤礦開采作業方式來說，刨煤機采煤作業方式無論是在煤炭資源開采質量，還是煤礦開采效率都具有很明顯的應用優勢。在對某個區域的薄煤層進行開采之前，如果有多種采煤技術可以選用，建議優先采用滾筒采煤機來進行煤炭開采，這是因為滾筒采煤機能夠更好適應薄煤層的開采特點。

(2)刨煤機采煤技術

在薄煤層開采作業中，刨煤機也同樣是一種常用的采煤技術。在科學技術的推動下，開采人員可利用傳感器來感知推溜距離，以此實現定程推溜，同時通過電液一體化控制技術的應用，能夠使開采機械在井下運行中不需進行人工值守，從而真正實現煤炭資源的井下自動化開采。現階段，刨煤機已被廣泛推廣至薄煤層開采工作中，而且利用刨煤機進行薄煤層開采的技術手段正變得愈發成熟化。依據其功能結構，可將刨煤機劃分成兩個功能部分，分別是溜刨功能部分和拖鉤刨功能部分。刨煤機在運行過程中，開采人員可以在系統中輸入推溜數據，這樣刨煤機便可按照推溜數據要求利用傳感器裝置來對推溜距離進行感知，從而實現定程推溜與固定刨深。刨煤機在運行過程中，具體運行步驟如下：第一步是刨煤機刨煤，第二步是定程推溜，第三步是刨煤，第四步是定程推溜達到60cm，第五步是拉架。

(3)螺旋鉆機采煤技術

在薄煤層綜采機械采煤技術中，螺旋鉆機也是常用的一種采煤機械，相比于滾筒式采煤機與刨煤機這兩種采煤技術，螺旋鉆機有著明顯的不同，開采人員在使用螺旋鉆機過程中并不需要安裝配套設備，只需利用螺旋鉆機即可獨立完成煤炭的開采、裝卸與運輸，而且可以在巷道中實現對螺旋鉆機的維修與養護。如果薄煤層的煤層厚度為0.4m至0.7m時，便非常適合采用螺旋鉆機來進行采煤，其不僅具有良好的巷道支護，而且采煤作業非常安全，不需要對薄煤層進行回采，螺旋鉆機所需的操作人員也較少。

3.結語

總而言之，薄煤層的煤層地質條件是極為特殊的，正是因其特殊性，使得薄煤層開采難度變得非常大。因此，對于煤礦企業來說，要遵循因地制宜的原則，開采人員必須充分結合薄煤層的地質特點，選擇合適的薄煤層綜采機械化采煤技術，通過計算機技術的應用實現對井下采煤設備的自動化監測與控制，確保薄煤層的開采安全。在此過程中，我國對薄煤層綜采機械化采煤技術的研究也要向著采、支、運工序一體化、自動化的方向發展，使薄煤層開采作業真正實現無人化值守，通過不斷鉆研薄煤層綜采機械化采煤技術，研發出更多先進的采煤機械，爭取盡快縮短我國與國外發達國家在薄煤層開采方面的技術差距。