段永杰

（貴州恒姑煤業(yè)有限公司，貴州 黔南州 558400）

引言

目前，我國(guó)煤礦開(kāi)采主要集中在中煤層，而對(duì)薄煤層、超薄煤層的開(kāi)采比重較低，而中煤層的開(kāi)發(fā)力度不斷提高，使得煤礦資源日益匱乏，而薄煤層蘊(yùn)藏著大量的煤礦資源，目前開(kāi)發(fā)前景非常好。根據(jù)調(diào)查，我國(guó)薄煤層的儲(chǔ)量約為670 億t，其儲(chǔ)量已接近中、厚煤層，但其主要問(wèn)題在于其空間狹窄，無(wú)法架設(shè)各類(lèi)采礦設(shè)備并安裝維修設(shè)備。為此，必須對(duì)礦區(qū)周邊環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)地形情況，合理安排采礦計(jì)劃，并根據(jù)目前國(guó)內(nèi)煤礦開(kāi)采中存在的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的改善措施。

1 薄煤層的概述及開(kāi)采特點(diǎn)

1.1 薄煤層的概述

我國(guó)薄煤層煤礦儲(chǔ)存量相對(duì)豐富，是我國(guó)煤礦資源的重要組成部分，但是開(kāi)發(fā)利用的程度不高，主要是因?yàn)楸∶簩拥拈_(kāi)采技術(shù)相比于厚煤層要求較高，環(huán)境復(fù)雜，所以對(duì)薄煤層的開(kāi)采技術(shù)相比于厚煤層要求較高，環(huán)境復(fù)雜，所以對(duì)薄煤層煤礦資源的開(kāi)采研究非常有意義[1]。

1.2 薄煤層開(kāi)采的特點(diǎn)

1）采掘水平低。薄煤層的厚度往往比較薄，而且高度也比較低，所以開(kāi)采的空間非常狹窄，工人們不能在里面自由活動(dòng)，必須彎腰走路，或者是仰臥，工作條件惡劣，這就導(dǎo)致了他們的工作效率下降[2]。

2）采掘投入與采掘的比重不平衡；薄煤層的開(kāi)發(fā)，不僅要耗費(fèi)人力物力，還要耗費(fèi)大量的人力物力，還要有更高的采掘機(jī)械，不能在地底挪動(dòng)，地質(zhì)條件復(fù)雜，最后只能開(kāi)采少量，效益并不好，投資也不多。

2 我國(guó)薄煤層采煤工藝的特征

目前，國(guó)內(nèi)在薄煤層開(kāi)采中，采用的是滾筒采煤機(jī)械（如下頁(yè)圖1 所示）。薄煤層滾筒式采煤機(jī)具有三個(gè)主要特征：一是工作面長(zhǎng)度不高，二是對(duì)煤層厚度變化有很好的適應(yīng)性，三是具有很高的破巖和穿越斷裂能力。薄煤層圓筒式采煤機(jī)存在著一些矛盾，薄煤層斷層中夾矸多，為了減少對(duì)硬矸石的振動(dòng)和沖擊，必須對(duì)整個(gè)采煤機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)有鏈牽引的無(wú)鏈?zhǔn)胶碗娏恳?，未?lái)的薄煤層卷筒采煤機(jī)必須實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制。在1 m 以下的薄煤層中，采用自動(dòng)、遙控式的刨煤機(jī)，具有最小的設(shè)備投資，最大的經(jīng)濟(jì)效益。該刨煤機(jī)無(wú)需人工控制，自動(dòng)設(shè)置參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)開(kāi)采，刨煤、裝煤等工作效率極高，同時(shí)，在工作面開(kāi)采過(guò)程中，由于牽刨鏈?zhǔn)敲荛]的，可以保證工作人員的安全。由于是以切割的方式進(jìn)行的，所以出塊率很高。刨刀作業(yè)面無(wú)需安裝電纜和管道，便于管理。目前，普通的刨煤機(jī)只適用于較薄或中等厚度的偏下煤層，且對(duì)煤層的硬度、地質(zhì)條件有較高的要求，在實(shí)際應(yīng)用中不方便。因此，今后刨煤機(jī)的發(fā)展需要：提高刨煤機(jī)的強(qiáng)度，改善刨煤機(jī)的調(diào)速精度，而滑動(dòng)刨煤機(jī)和緊湊型刨煤機(jī)都滿(mǎn)足了上述要求。螺旋采煤機(jī)是一種在無(wú)人工作面上進(jìn)行煤礦開(kāi)采的新型采煤設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)薄煤層的開(kāi)采，并且具有很高的資源利用率。適用于更廣泛的采掘。今后的發(fā)展趨勢(shì)是：采用高速的鉆桿、高功率的設(shè)備、精確的鉆頭機(jī)械參數(shù)。

3 薄煤層與極薄煤層的幾種開(kāi)采方式

3.1 滾筒式采煤機(jī)的開(kāi)采方式。

滾筒式采煤機(jī)的優(yōu)勢(shì)有：結(jié)構(gòu)為積木式無(wú)底支架；電機(jī)采用水平排列，便于礦井采礦；可根據(jù)各種復(fù)雜、嚴(yán)酷的地質(zhì)條件，提高采礦效率；同時(shí)還能提供充足的電力，適合小型采礦。

3.2 刨煤機(jī)采煤的開(kāi)采方式。

德國(guó)的研究人員于1940 年發(fā)明了刨煤機(jī)，一出現(xiàn)就迅速普及開(kāi)來(lái)。刨煤機(jī)主要包括刨頭、無(wú)極拖鏈、刨刀導(dǎo)向和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。根據(jù)煤層的不同，刨煤機(jī)可以根據(jù)煤層的走向特征和節(jié)理進(jìn)行調(diào)節(jié)?？傊?，刨煤機(jī)是一種很好的采礦方法[3]。

3.3 螺旋鉆

正如其名，螺旋鉆機(jī)是將鉆頭插入煤層內(nèi)部進(jìn)行開(kāi)采，并使用煤桿將已開(kāi)采出來(lái)的煤礦運(yùn)輸出去。這樣的采煤方式比較簡(jiǎn)單，投資小，對(duì)礦工的要求也不高，開(kāi)采出來(lái)的煤不用人工就能運(yùn)輸出去，工人投入少，煤層下面不擠，這樣也能保證煤礦的安全。但是，目前我國(guó)煤礦生產(chǎn)中存在著許多問(wèn)題，如在設(shè)備上進(jìn)行鉆頭、鉆桿的安裝、施工進(jìn)度緩慢、工作效率低下等問(wèn)題，造成了生產(chǎn)效率的降低。

4 薄煤層的開(kāi)采現(xiàn)狀

目前，我國(guó)的薄煤層礦井技術(shù)水平尚不成熟，而薄煤層的開(kāi)采難度較大，且多數(shù)采用人工作業(yè)，機(jī)械化水平較低，采礦技術(shù)有待進(jìn)一步提高。在采煤時(shí)，必須由工作人員來(lái)操作，而在這種情況下，開(kāi)采時(shí)的安全系數(shù)會(huì)下降，如果出現(xiàn)事故，后果非常嚴(yán)重，采礦的危險(xiǎn)性也會(huì)大大提高。

5 薄煤層采煤技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

5.1 三種開(kāi)采煤礦的方式比較。

目前，國(guó)內(nèi)許多煤礦針對(duì)不同煤層的不同厚度，采用了多種采掘方法，而對(duì)于薄煤層，多數(shù)礦井仍是采用滾筒開(kāi)采。顧名思義，這種采礦方法就像是一個(gè)滾動(dòng)的圓筒，鉆進(jìn)了煤礦豐富的地層。同時(shí)具有很多優(yōu)點(diǎn)：可以忽略煤層的厚度；在開(kāi)采的時(shí)候，不會(huì)受到任何阻礙，也不會(huì)妨礙工作。

5.2 薄煤層開(kāi)采技術(shù)中自動(dòng)化智能化的應(yīng)用

與其它厚度較大的煤層相比，由于薄煤層的開(kāi)采高度受到限制，頂板壓力也比較低，因此其采煤能力要比其它的中煤層、厚煤層要高得多。綜合以上特點(diǎn)，采用最高效的機(jī)械化采煤工藝。不過(guò)，自動(dòng)化的推廣，對(duì)空間的需求很大，采礦、運(yùn)輸都要有足夠的空間來(lái)進(jìn)行，而要做到這一點(diǎn)，就必須要有人工智能，這就是技術(shù)人員和企業(yè)必須要做的事情。煤礦的生產(chǎn)并不是單純的機(jī)械化，而是智能化。所以，現(xiàn)在最流行的智能控制系統(tǒng)，就可以和煤礦的智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化進(jìn)行融合。

6 對(duì)采煤技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

6.1 加強(qiáng)薄煤層采煤工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)宣傳

要加快薄煤層采煤技術(shù)的優(yōu)化，必須要有國(guó)家的大力扶持，目前我國(guó)是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)國(guó)家，政府是市場(chǎng)調(diào)節(jié)的重要力量，而超薄煤層采煤技術(shù)的優(yōu)化則需要國(guó)家的引導(dǎo)和宣傳，可以利用各種媒體、社交平臺(tái)來(lái)推廣薄煤層采煤技術(shù)，確保整個(gè)社會(huì)都對(duì)煤礦的重視，在節(jié)約煤礦資源的同時(shí)，也要意識(shí)到對(duì)薄煤層采煤工藝進(jìn)行優(yōu)化的價(jià)值和關(guān)鍵性，主要是讓開(kāi)發(fā)商意識(shí)到薄煤層開(kāi)采的巨大商機(jī)，讓開(kāi)發(fā)商把目光集中在薄煤層的開(kāi)發(fā)上，要有一種為社會(huì)服務(wù)的責(zé)任感和使命感，才能確保中國(guó)的煤礦產(chǎn)業(yè)能夠快速的發(fā)展。

6.2 采煤工藝技術(shù)的具體設(shè)計(jì)

在不同的區(qū)域進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，都要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況來(lái)進(jìn)行分析和改進(jìn)。大力推廣長(zhǎng)臂采煤技術(shù)，目前，長(zhǎng)臂式采煤技術(shù)是目前最有效、最環(huán)保的采礦方法，采用輥式采煤機(jī)和刨煤機(jī)技術(shù)，利用輥式采煤機(jī)來(lái)進(jìn)行煤層的破碎和采礦，可以根據(jù)不同的條件進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用。長(zhǎng)臂式采煤技術(shù)的關(guān)鍵在于利用刨煤機(jī)將煤層剝落，并將煤層通過(guò)運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送到地表，兩者相輔相成，大大提升了采掘的效率。為了更好地推廣螺旋鉆機(jī)的采煤技術(shù)，在薄煤層開(kāi)采的時(shí)候，它的鉆頭非常的靈活，它的開(kāi)采方法和工作原理都比較簡(jiǎn)單，便于技術(shù)人員的維護(hù)和改進(jìn)，在使用的時(shí)候，只需要對(duì)鉆頭進(jìn)行一些改動(dòng)，就可以將不同的煤層都挖出來(lái)，而且安全、高效，而且還能降低成本。目前，最先進(jìn)的采煤技術(shù)是采用連續(xù)采煤法，相比于其它采煤方法，雖然成本高，但卻是最有效的，可以做到采掘一體化，雖然目前在我國(guó)的應(yīng)用還不多，但對(duì)于新的采礦方法，我們可以將現(xiàn)有的遙感技術(shù)與電腦技術(shù)結(jié)合起來(lái)，提高采礦的準(zhǔn)確度和效率。

6.3 提高投入

我們現(xiàn)在要提高薄煤層的開(kāi)發(fā)效率，就必須從國(guó)外吸取教訓(xùn)，把這些經(jīng)驗(yàn)和我們的實(shí)際開(kāi)采條件和困難結(jié)合起來(lái)，在現(xiàn)有的薄煤層開(kāi)采技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新和創(chuàng)新，建立一個(gè)專(zhuān)門(mén)的研究隊(duì)伍，提高公司的經(jīng)濟(jì)效益，從而促進(jìn)煤礦工業(yè)的發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)煤礦井下采煤機(jī)多采用滾筒，能根據(jù)薄煤層的特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行機(jī)械優(yōu)化。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)家實(shí)力的增強(qiáng)，薄煤層開(kāi)采的技術(shù)水平得到了極大的提升。薄煤層和超薄煤層的特征與中煤層不同，開(kāi)采困難，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的薄煤層開(kāi)采技術(shù)并不十分成熟，采煤技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)，要繼續(xù)加強(qiáng)薄煤層開(kāi)采技術(shù)，提高采收率，提高采煤的安全，從而促進(jìn)我國(guó)煤礦工業(yè)的發(fā)展，將會(huì)對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。