楊庚慧
摘 要 煤炭資源是我國重要的能源之一,我國煤炭資源分布廣泛,形式多樣,對煤炭采掘技術(shù)有著不小的要求。薄煤層是我國煤炭資源分布的一種重要形式,賦存豐富,采掘簡單。但是,以往的采煤技術(shù)機(jī)械化程度較低,導(dǎo)致薄煤層的開采并不完全,煤層下部資源的開采度還有待提升。在這一背景下,機(jī)械化采煤技術(shù)得以提出,并且在薄煤層開采中得到了迅速推廣應(yīng)用。本文針對機(jī)械化采煤技術(shù)做了簡單論述,分析了當(dāng)前薄煤層開采存在的問題,深入探究了機(jī)械化采煤技術(shù)在薄煤層開采中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 薄煤層;機(jī)械化采煤;應(yīng)用
中圖分類號 TH6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363(2015)09-0066-02
根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計資料顯示,我國煤礦開采的事故率高于國際平均水平,這說明我國采煤技術(shù)急需提高。采煤作業(yè)是高危行業(yè)之一,如何創(chuàng)新升級采煤技術(shù),降低采煤作業(yè)的危險指數(shù),對于整個煤炭行業(yè)發(fā)展都具有十分重要的作用。
1 機(jī)械化采煤概述
機(jī)械化采煤,就是實(shí)現(xiàn)采煤作業(yè)的機(jī)械化,最大程度使用采煤機(jī)械進(jìn)行采煤作業(yè),減少人力投入,提升采煤作業(yè)的安全性和可靠性。實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤作業(yè)的意義不僅在于可以提升煤礦生產(chǎn)的安全,更重要的是可以強(qiáng)化煤礦生產(chǎn)過程中的效率和質(zhì)量,顯著提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
對于薄煤層而言,由于其煤層厚度較低,開采難度較小,導(dǎo)致在過去很長一段時間內(nèi)機(jī)械化進(jìn)程緩慢,沒有取得預(yù)期成果。這也導(dǎo)致薄煤層的開采效率和質(zhì)量都不高,采煤工作面的交替也存在不少問題,甚至出現(xiàn)了放棄部分煤層資源的情況。到上世紀(jì)90年代,適用于薄煤層的采煤機(jī)械逐步出現(xiàn),但是由于適應(yīng)性較差,在薄煤層開采中并沒有得到深入應(yīng)用。直到相關(guān)技術(shù)不斷進(jìn)步,薄煤層的采煤機(jī)械不斷升級進(jìn)步,進(jìn)而出現(xiàn)了以MG100/238-BWD型為首的多種薄煤層采煤機(jī)械,推動了薄煤層采煤作業(yè)工作進(jìn)步。
根據(jù)薄煤層采煤機(jī)械的實(shí)際使用結(jié)果來看,其表現(xiàn)出了多個方面的特點(diǎn)。一是薄煤層采煤機(jī)械適用于0.85m到1.55m厚度的薄煤層采煤作業(yè);二是采煤機(jī)械運(yùn)用了液壓系統(tǒng),通過液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速,利用齒輪銷軌行走;三是保護(hù)功能比較齊全,能夠?qū)崿F(xiàn)過熱、過載等多種保護(hù)功能;四是采煤機(jī)械可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)操作,使用流程十分方便;五是采煤機(jī)械的尺寸較小、功率較大,具有很強(qiáng)的適應(yīng)性;六是采煤機(jī)械使用了整體箱體結(jié)構(gòu),具有很高的強(qiáng)度,可以有效抵御外界沖擊;七是采煤機(jī)械的傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)具有較高的裕度,具有很高的可靠性;八是優(yōu)化設(shè)計了采煤機(jī)械的截割部,裝煤效果顯著提高;就是在截割部加裝了彈性扭矩軸和離合裝置,大大增強(qiáng)了采煤機(jī)械的安全性。
2 薄煤層采煤存在的問題分析
1)安全隱患較多。安全隱患是制約煤礦生產(chǎn)作業(yè)的關(guān)鍵因素,在薄煤層的采煤作業(yè)過程中,安全隱患較多。尤其是在機(jī)械化程度較低的情況下,各種人為因素都可能成為安全隱患,對采煤作業(yè)生產(chǎn)形成重大打擊。薄煤層的可作業(yè)空間并不大,這就要求采煤機(jī)械的尺寸要足夠小,作業(yè)人員的操作要足夠精細(xì),這大幅增加了采煤作業(yè)的難度。不僅如此,由于薄煤層的空間較小,瓦斯、粉塵等不能得到有效排放和控制,增大了采煤作業(yè)的風(fēng)險。
2)采煤作業(yè)進(jìn)度過快。薄煤層的特點(diǎn)之一就是煤層厚度很薄,雖然在作業(yè)空間上存在一定困難,但是相對于厚煤層來說,薄煤層的采煤作業(yè)難度是比較小的。因此,就直接導(dǎo)致薄煤層的采煤作業(yè)速率出現(xiàn)了提升,相關(guān)采煤作業(yè)機(jī)械設(shè)備的工作周期相應(yīng)縮減。在工作總量不變的情況下,工作周期縮減,就會使工作頻率升高。工作頻率升高,就導(dǎo)致薄煤層采煤作業(yè)進(jìn)度加快。雖然進(jìn)度加快可以提高煤層的開采效率,但是,也是導(dǎo)致作業(yè)機(jī)械的檢修養(yǎng)護(hù)不足、后期工作規(guī)劃不全等問題出現(xiàn),可能引發(fā)重大的安全事故。
3)資金投入較多。與厚煤層采煤作業(yè)相比,對于單位產(chǎn)出量而言,薄煤層的資金投入很高。雖然資金投入較多會導(dǎo)致企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益下降,但是其可以在其他方面發(fā)揮出顯著效用。比如,薄煤層的頂板位移小,能夠進(jìn)行方便有效的控制,而且在采煤完成后不容易出現(xiàn)地面大面積塌方,采煤作業(yè)對周邊環(huán)境的影響較小。雖然在經(jīng)濟(jì)效益方面所有損失,但是可以在安全方面贏得積極評價。因此,煤礦企業(yè)可以對采煤技術(shù)進(jìn)行升級創(chuàng)新,降低資金投入,提升采煤安全。
4)產(chǎn)出較低。相對于厚煤層而言,薄煤層的產(chǎn)出是比較低的。不僅如此,由于存在采煤不完全的情況,就大大深化了產(chǎn)出較低這一問題。導(dǎo)致薄煤層產(chǎn)出較低這一問題的原因是多方面的,從煤層環(huán)境方面來說,由于地質(zhì)地理環(huán)境比較復(fù)雜,很難對薄煤層做到全采全掘,出現(xiàn)采煤不完全的情況是難以避免的。從采煤技術(shù)方面來說,由于機(jī)械化程度較低、采煤作業(yè)技術(shù)水平有限,導(dǎo)致采煤作業(yè)不完全。從相關(guān)統(tǒng)計資料得知,薄煤層的產(chǎn)出平均只占厚煤層的33%。
3 薄煤層中機(jī)械化采煤技術(shù)的應(yīng)用探究
1)螺旋鉆機(jī)。在薄煤層采煤作業(yè)中,螺旋鉆機(jī)是目前使用較為普遍的一類采煤機(jī)械,其主要適用于0.4m到0.8m厚度的薄煤層。利用螺旋鉆機(jī)進(jìn)行薄煤層采煤作業(yè),可以實(shí)現(xiàn)無人作業(yè)這一目標(biāo),大大提升采煤作業(yè)的可靠性和安全性。采煤作業(yè)人員可以在巷道內(nèi)對螺旋鉆機(jī)進(jìn)行操作控制,并且根據(jù)實(shí)際采煤情況對螺旋鉆機(jī)的速度和功率進(jìn)行控制調(diào)整,使其能夠符合采煤作業(yè)實(shí)際需求。由于螺旋鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)分離,能夠大幅降低人為因素在采煤作業(yè)過程中出現(xiàn)的不安全行為,提升采煤作業(yè)的安全性。螺旋鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、安全可靠、易于維護(hù),在薄煤層采煤作業(yè)中表現(xiàn)出了良好的適用性。
2)刨煤機(jī)。刨煤機(jī)是另一種使用廣泛的薄煤層采煤機(jī)械,其不僅可以提升薄煤層采煤作業(yè)的效率,更能提升采煤作業(yè)的質(zhì)量。刨煤機(jī)適用于硬度低于25MPa,煤層傾斜角不超過25°的薄煤層。不僅如此,在使用刨煤機(jī)時,還要求煤層地質(zhì)條件穩(wěn)定,底板硬度較高。一般來說,刨煤機(jī)的行進(jìn)速率不超過3m/s,切割深度保持在0.25m左右,切割功率需要大于400kW。刨煤機(jī)可以實(shí)現(xiàn)落煤、裝煤和運(yùn)煤的一體化,無需進(jìn)行跟機(jī)工作,有效提升了采煤作業(yè)的安全。
刨煤機(jī)是實(shí)現(xiàn)薄煤層機(jī)械化采煤的重要設(shè)備之一,其優(yōu)點(diǎn)十分明顯。首先,刨煤機(jī)可以在薄煤層中實(shí)現(xiàn)自動化采煤作業(yè),利于構(gòu)建綜合機(jī)械化采煤作業(yè)體系。其次,刨煤機(jī)可以進(jìn)行連續(xù)作業(yè),而且可以保持較高的采煤效率,對于提升薄煤層采煤作業(yè)質(zhì)量具有積極作用。最后,刨煤機(jī)的機(jī)構(gòu)簡單,可能出現(xiàn)的問題故障較少,維修養(yǎng)護(hù)也比較方便。
3)采煤機(jī)。采煤機(jī)是一種較大型的采煤作業(yè)機(jī)械,和螺旋鉆機(jī)、刨煤機(jī)都存在一定的區(qū)別。采煤機(jī)在進(jìn)行采煤作業(yè)時,不僅需要較大的作業(yè)空間,還需要較大的運(yùn)轉(zhuǎn)功率,同時還兼具了刨煤機(jī)的主要功能。從薄煤層采煤作業(yè)實(shí)際情況來看,在使用采煤機(jī)時,主要是通過騎輸送機(jī)式和爬底板式兩種形式來展開采煤作業(yè)的。騎輸送機(jī)的作業(yè)方式,主要是利用傳輸鏈對采煤機(jī)進(jìn)行牽引展開采煤作業(yè)。爬底板的作業(yè)方式主要是將采煤機(jī)的機(jī)身設(shè)置在機(jī)道內(nèi)進(jìn)行采煤作業(yè)。爬底板式采煤作業(yè)對作業(yè)空間要求比較高,不僅對增大采煤機(jī)功率,還會增大通風(fēng)截面,可以有效提升薄煤層采煤作業(yè)的安全。
不論是螺旋鉆機(jī),還是刨煤機(jī),或者是采煤機(jī),在薄煤層采煤作業(yè)中,都可以發(fā)揮出切實(shí)作用。因此,在進(jìn)行薄煤層采煤時,應(yīng)該根據(jù)煤層實(shí)際,選擇合理的采煤機(jī)械展開采煤作業(yè),促進(jìn)薄煤層機(jī)械化采煤發(fā)展。
4 結(jié)論
機(jī)械化是薄煤層采煤發(fā)展的趨勢,實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤,也有利于彌補(bǔ)薄煤層采煤存在的一系列問題,強(qiáng)化采煤效率和質(zhì)量。螺旋鉆機(jī)、刨煤機(jī)和采煤機(jī)都是適用于薄煤層的采煤機(jī)械,對于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤具有積極
作用。
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