薄煤层开采综合机械化技术现状及发展分析_任健.pdf

201917 行业动态9 Modern Chemical Research 当代化工研究 薄煤层开采综合机械化技术现状及发展分析 ＊任 健 （山煤集团左云草垛沟煤业有限公司 山西 037102） 摘要由于薄煤层本身开采空间有限，开采的难度较大，导致开采效率低，并且存在比较大的安全隐患。因此，利用综合机械化技术对 薄煤层进行开采，能够保障煤层开采安全性的同时提高开采效率，有效补充了煤矿开采行业的一个短板。本文分析研究了薄煤层开采的综 合机械化技术特征，结合技术应用现状，提出了相应的技术措施以提高薄煤层开采综合机械化技术的利用效率。 关键词薄煤层开采；综合机械化；技术现状；发展分析 中图分类号T 文献标识码A Analysis on the Status Quo and Development of Comprehensive Mechanization Technology for Thin Coal Seam Mining Ren Jian Shanmei Group Zuoyun Caoduogou Coal Industry Co., Ltd., Shanxi, 037102 AbstractDue to the limited mining space of thin coal seams, it is difficult to mine, resulting in low mining efficiency and relatively large safety hazards. Therefore, the use of comprehensive mechanization technology to mine thin coal seams can ensure the safety of coal seam mining while improving mining efficiency, effectively complementing a short board of coal mining industry. This paper analyzes and studies the comprehensive mechanization technical characteristics of thin coal seam mining, and puts forward corresponding technical measures to improve the utilization efficiency of comprehensive mechanization technology in thin coal seam mining. Key wordsthin coal seam mining；comprehensive mechanization；technical status；development analysis 煤炭资源是现代能源的重要组成部分，如何提高煤炭 资源的开采效率，降低资源损耗对我国能源发展和能源结构 优化具有重要意义。薄煤层在目前可开采煤矿中的含量比较 多，开采难度比较大，效率低，是煤炭开采行业的技术难 题。目前，随着机械化技术在煤炭开采方面的应用，煤层开 采的机械化和自动化程度越来越高，但针对薄煤层的开采依 旧存在很多问题，机械化利用率比较低，煤层开采效率不 高。 1.薄煤层开采综合机械化技术概况 1采用综合机械化技术开采薄煤层的意义 煤炭属于一次能源，最大的特点是不可再生并且储量有 限，而且又是现代社会发展和建设不可或缺的重要资源。为 了适应社会快速发展的需求，通常会将开采和技术应用重点 放在中厚煤层上，而对于薄煤层的开采则缺乏足够的重视， 技术应用不到位。随着煤炭资源的短缺，人们不得不面临开 采难度相对较大的薄煤层的开发和利用。但薄煤层开采过程 中，无法应用大型的机械化设备，这就导致开采效率低，安 全措施不到位存在众多的安全隐患，无法复制传统的厚煤层 的开采方式，增加了技术成本和设备成本，使企业的经济效 益降低。因此，采用综合机械化技术对薄煤层进行开采，能 够有效解决相应的难题，不仅可以解决煤矿开采过程中所需 要面对的问题，而且也可以提高煤炭开采效率，有效降低成 本和建设资源浪费。 2综合机械化采煤技术设备 在利用综合机械化技术采煤过程中，配套设备包含了采 煤机、输煤机、支架以及其他的安全设施。其中常用的采煤 机分别是滚筒采煤机和刨煤机，滚筒采煤机是由电动机、牵 引机、截割部和相应的附属装置组成的综合机械设备，可根 据具体的开采环境和需求进行自由组合，通常可分为普通开 采机械和综合开采机械。当利用综合开采机械进行开采时， 通常需要与相应的运输设备和支架进行配合，可在保障工作 安全性的同时提高开采效率。刨煤机的结构相对简单，工作 方式是利用刨削装置进行煤层的切割，然后利用刨煤的梨面 将落煤装入输煤机里面运输出去。单一的刨煤机无法独立工 作，必须与输煤机进行配合使用，虽然具有较高的工作效 率，但由于其独特的工作方式对地质要求较高，通常是针对 特殊地质的煤层开采。为了提高薄煤层开采效率，必须结合 具体的地质状况和开采条件选择合适的设备进行综合开采。 2.薄煤层综合开采技术现状 1长壁综合机械化开采技术 根据采用的机械设备不同可将长臂综合机械化开采方式 分为滚筒采煤机机组和刨煤机组两种不同的技术形式。两种 不同的采煤技术形式都能够达到预期的效果，由于滚筒采煤 机和刨煤机的工作原理不同，所以两种技术形式的适应环境 也不同。二者比较，滚筒采煤机组的适应面更为广泛，地质 适应性比较高，通常应用在硬煤层和煤层厚度不均匀的薄煤 层。目前，我国的煤矿开采环境复杂，对于薄煤层而言煤层 顶板条件不足，适合采用滚筒采煤机的技术形式进行煤层的 开采。 2螺旋转机开采技术 螺旋转机是上世纪六十年代首先由美国采用和发展起来 的采煤设备，我国应用比较晚，主要是针对薄煤层或者超薄 煤层的开采。但目前该技术对巷道截面有一定的要求，对于 一些半煤岩巷道则无法进行很好的开采。而且，煤炭采出率 比较低，实际开采时间占工作总时间比例比较小，效率低， 所以该开采技术并没有得到广泛的应用和推广。 ChaoXing 201917 行业动态 10Modern Chemical Research 当代化工研究 3连续采煤机房柱式开采技术 连续采煤机房柱式开采技术通常采用边掘边采的开采 方式，将煤柱作为临时支持顶板，当采煤机回采过程中再对 其进行回收。利用连续采煤机进行采煤可以实现对薄煤层开 采过程的自动控制，使工作完全由机械设备代替，工作人员 只需要进行远程操控，机械自动化水平较高。目前由于我国 的薄煤层开采技术开发比较迟，这种开采技术应用比较少。 4急倾斜薄煤层综合开采技术 在薄煤层开采领域急倾斜薄煤层的开采由于其特殊的 煤层结构导致开采存在较大难度，国内外针对这一特殊的开 采需求缺乏实际的技术支持，很多新的技术仍然处于试验阶 段，技术实用性不高。 3.薄煤层开采综合机械化技术应用与发展 1开采环境的测评和考察 利用综合机械化开采技术对薄煤层进行开采需要对实际 的现场环境进行考察和测评，只有提前了解和掌握煤层所在 的地质条件和开采环境，才能够实现技术的优化。薄煤层周 边的地质环境通常为砂质环境，地质不稳定，给煤层开采带 来较大的困难。所以，必须结合这一特征选择合适的开采方 式和开采设备，通常滚筒式采煤机组具有较强的适应能力， 能够满足这种地质条件下薄煤层的开采要求。 2合理选择作业方式 在薄煤层开采过程中，所采用的采煤机种类不同，对应 的作业方式也不同，应该结合具体的作业需求和选择的采煤 设备选择科学的作业方法。薄煤层不同于其他煤层，开采空 间有限，这就要求工作人员采用双向割煤的方式来提高工作 效率，避免多次往返而造成开采时间的浪费。当使用螺旋转 机进行煤层开采时，可以充分发挥其机械化的优点，利用机 械代替人工操作，工作人员只需要在巷道中进行远程操控作 业即可。这样即可以提高煤层开采效率，而且也能够有效保 障开采人员的人身安全，实现高效化和安全化的生产目的。 3合理选择采煤设备 采煤设备是综合机械化开采技术的核心内容，如果科学 合理的选择采煤设备对薄煤层的开采效率和安全性具有决定 性的作用。首先，应该结合具体的煤层环境和开采需求确定 开采形式，然后根据开采形式来选择合适的开采设备。爬底 式采煤是常用的一种采煤机使用形式，特别是对于薄煤层的 开采，通风性能高，但对采煤空间的要求比较高。骑输送式 是通过利用传输链来牵引采煤机进行采煤作业，对空间要求 比较低。其次，根据煤层的具体情况选择合适型号的采煤设 备，其中采煤机采高、截深等参数，应该根据煤层的具体厚 度进行选择。采煤设备的牵引力的大小以及牵引速度需要结 合具体的煤层硬度和坡度决定。最后，需要根据煤层所在的 地质环境选择合适的采煤设备，目前常用的薄煤层采煤机为 滚筒式采煤机，而对于其他种类的采煤设备，由于具有一定 的局限性则选择比较少。 4选择合适的辅助设备 在采煤机组中包含了采煤机和其对应的辅助设备，其中 液压支架和刮板输送机就是其中重要的输送设备，需要结合 具体的开采条件和要求选择合适的型号，以确保煤层的高效 开采。在对支架型号和架型选择过程中，需要结合实际的现 场条件进行选择。常用的有4柱直立支撑和2柱斜撑，二者相 比较而言，前者虽然具有较好的稳定性但无法灵活调高，后 者的调高更加灵活。另外，在选择相对应的机组配套设施时 需要结合具体设备工序的组合顺序，根据顶板稳定性选择即 时支护或者滞后支护，通过对各配套设备平衡能力的计算合 理选择采煤机的配套设备，保障机械设备的顺利运转。 4.总结 采用综合机械化技术对薄煤层进行开采，需要对具体现 场情况和煤层地质环境的考察，结合具体开采要求选择合适 的开采方式和采煤机型号及其辅助设施，从而使综合机械化 开采技术的优点得到充分发挥，确保薄煤层的安全、高效开 采，提高综合机械化技术应用效率。 【参考文献】 [1]李战军,李小波.薄煤层综合机械化采煤技术的研究与实践 [J].中国煤炭,2016167-70. [2]郑兰矿.薄煤层综合机械化采煤技术的研究[J].建筑工程 技术与设计,2017174045-4045. [3]建信.我国首套急倾斜薄煤层综合机械化开采系统在逢春 煤矿应用成功[J].建井技术,2018143. [4]柴峰.薄煤层综采机械化开采与液压支架关键技术研究 [J].煤炭与化工,2016964-66. [5]沈建忠.公乌素煤业12薄煤层综合机械化开采与高档普采 采煤法应用比较[J].内蒙古煤炭经济,201410163-168. [6]张崇宏.兖州矿区含硫化铁硬结核体薄煤层工作面综合机 械化开采成套装备研究与应用[J].山东煤炭科技,20102144- 145. [7]马加振.薄煤层综合机械化采煤工艺技术科学利用的机理 透析[J].科协论坛,20131269-70. [8]张欣,张枢.薄煤层采煤机的发展状况及趋势[J].煤矿机 械,200206. [9]敬毅,邱亮亮,刘宁宁.关于薄煤层开采的现行经验及其发 展问题的探索[J].山东煤炭科技,200902. [10]吕文玉.国内外薄煤层开采技术和设备的现状及其发展 [J].中国矿业,200911. [11]李建平,杜长龙,张永忠.我国薄与极薄煤层开采设备的现 状和发展趋势[J].煤炭科学技术,200506. 【作者简介】 任健（1988-），男，汉族，山西朔州人，助理工程师，山煤 集团左云草垛沟煤业有限公司；研究方向地质、采矿。 ChaoXing