薄煤层开采现状及发展趋势.pdf

煤炭工程 2 0 0 9年第 3期 薄煤层开采现状及发展趋势 温庆华 中国神华集团神东煤炭分公司 哈拉沟煤矿，陕西 神木7 1 9 3 1 5 摘要我 国煤层赋存条件比较复杂，煤炭资源分布地域辽阔，地质条件复杂多样。经过多 年开采，不少矿井中厚煤层已近枯竭，薄煤层的开采正规模化地进行，发展薄煤层机械化开采对 于开发利用煤炭资源，延长矿井开采年限和实现高效开采都具有十分重要的意义。论文从薄煤层 开采中存在的问题出发，分析了目 前薄煤层开采主要机械化设备的技术特点，指出了薄煤层开采 的发展趋势。 关键词薄煤层；长壁采煤法；综合机械化采煤；滚筒采煤机；刨煤机；螺旋钻采煤机 中图分类号T D 8 2 3 ． 2 5 1 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 0 9 0 3 - 0 0 6 0 - 0 2 我国煤层赋存条件比较复杂，煤炭资源分布地域辽阔， 地质条件复杂多样。其中薄煤层可采储量约占全国煤炭总 储量的1 8 ％，而产量只 占总产量的 7 ． 3 ％，远远低于储量 所占的比例，并且这个比例还有进一步下降的趋势。薄煤 层在我国分布较广，有些地 区的煤质也 比较好。经过多年 开采，不少矿井中厚煤层已近枯竭，薄煤层的开采正规模 化地进行，而且也得到了充分重视。就当前的资源情况看， 发展薄煤层机械化开采对于开发利用煤炭资源，延长矿井 开采年限和实现高效开采都具有十分重要的意义。 1 薄煤层开采中存在 的问题 我国薄煤层开采主要采用长壁采煤法 ，但 由于开采煤 层厚度小 小于 1 ． 3 m ，与中厚及厚煤层相比，薄煤层机械 化长壁工作面主要有以下问题 1 采高低，工作条件差，设备移动困难。特别是薄煤 层综采工作面，当最小采高降到 1 ． 0 m以下时，人员出入工 作面或在工作面内作业都非常困难。而且薄煤层采煤机械 瓦斯赋存特征进行了分析研究，指出地质构造复杂、煤层 埋藏深度大、围岩条件变化和水文地质条件复杂是影响寺 河矿煤层瓦斯赋存规律的主要因素。 2 初步总结了寺河井田的瓦斯地质规律，为寺河矿瓦 斯治理工作的顺利开展提供了依据，对寺河矿的安全生产 具有重要的指导意义。 参考文献 [ 1 ] 牛树银，陈路，等．太行山区地壳演化及成矿规律 [ M] ． 北京 地震出版社 ，1 9 9 4 ． 和液压支架受空间尺寸限制，设计难度大。液压支架立柱 通常要双伸缩甚至三伸缩，增加了制造成本。 2 采掘比大、掘进率高，采煤工作面接替困难。随着 长壁机械化采煤技术 的发展，工作面推进速度大大加快， 但由于薄煤层工作面回采巷道为半煤岩巷，巷道掘进手段 没有多大的变化，仍以打眼放炮、人工装煤为主，掘进速 度很慢，造成薄煤层综采工作面接替紧张。 3 煤层厚度变化、断层等地质构造对薄煤层长壁工作 面生产影响比开采中厚及厚煤层工作面大，造成薄煤层长 壁综采或机采工作面布置困难。 4 薄煤层长壁机械化采煤工作面的投入产出比高，经 济效益不如开采厚及 中厚煤层工作面。一个薄煤层综采工 作面的设备投资不 比设备装机功率、支架工作阻力相当的 中厚煤层综采工作面少，但薄煤层综采工作面的单产和效 率一般只有中厚煤层综采工作面一半 ，甚至更低。 可见，发展机械化、实现综合机械化采煤，是实现薄 煤层开采高产高效的唯一出路 ， 我国在这方面一直在不断 [ 2] 张子 敏 ，张玉贵． 瓦斯 地质规 律与瓦斯 预测 [ M] ．北京 煤炭工业出版社 ，2 0 0 5 ． [ 3 ] 张子敏 ，张玉贵．三级瓦斯 地质 图与 瓦斯治 理 [ J ] ．煤炭 学报 ，2 0 0 5，3 0 4 4 9～ 5 2 ． [ 4] 俞启香．矿井瓦斯防治 [ M] ．徐州 中国矿业大学出版社 ， 1 9 9 2 ． [ 5 ] 王大 曾．瓦斯地质 [ M] ．北京 煤炭工业 出版社 ，1 9 9 2 ． [ 6 ] 周世宁，林柏泉．煤层瓦斯赋存与流动理论 [ M] ．北京 煤炭工业出版社 ，1 9 9 9 ． 责任编辑马光辉 收稿 日期 2 0 0 8 1 1 1 8 作者简介温庆华 1 9 7 2一 ，男，广东阳春人，工程师，内蒙古科技大学机械设计与制造专业毕业 ，现任神华神东煤 炭分公司哈拉沟煤矿矿长助理。 2 0 0 9年第 3期 煤炭工程 努力。 2 薄煤层开采综合机械化技术现状 目前 ，我国薄煤层开采综合机械化有许多种，大致分 为①滚筒采煤机；②刨煤机；③螺旋钻采煤机。 2 ． 1 滚筒采煤机 现在使用的滚筒式采煤机是传统的采煤设备 ，其应用 十分广泛，发展速度也比较快。随着缓倾斜中厚煤层至厚 煤层综合机械化成套技术的逐渐成熟，“ 三软”和大倾角煤 层等困难条件下综采配套技术也得到了应用。以电牵引、 故障自动诊断、支架电液控制等为核心的技术也应用到了 滚筒式薄煤层综合机械化设备上，这种采煤技术也正趋于 成熟。薄煤层综合机械化采煤经过多年的试验，已经取得 了显著的开采效果。 滚筒采煤机 由于适应性强、效率高、便于实现综合机 械化作业，因而发展迅速。它的整体结构、性能参数、适 应能力、可靠性等诸方面，都有了较大创新和提高。薄煤 层滚筒采煤机是在中厚煤层滚筒采煤机的基础上发展起来 的，它也具有许多优点 ①积木式无底托架结构、液压螺 母紧固、多台截割电动机横向布置、抽屉式部件安装等技 术的应用，使得薄煤层滚筒采煤机结构更加简单，安装更 为轻便；②整体结构和传动方式的改进 ，使得滚筒采煤机 的机身变得更窄、更低；③采煤机功率的不断加大，以及 电气调速行走和远程无线控制技术的应用，使得薄煤层滚 筒式采煤机更能适应较复杂的开采地质条件；④薄煤层采 煤机比较适合小型煤矿的综合机械化开采。 2 ． 2刨煤机 刨煤机采煤 自2 0世纪 4 o年代在德国问世以来，很快 就得到推广和发展，成为薄煤层采煤机械化的强大支柱。 原欧洲的主要产煤国德国、俄罗斯、法国等 ，使用刨煤机 开采的煤炭产量占总产量的5 0 ％以上，刨煤机的日产量可 达到 5 0 0 0 t 以上。 刨煤机的主要优点①能实现极薄煤层的综合机械化 开采，便于实现开采过程中的 自动化；②采煤过程连续进 行，工作时间利用率高；③采出的块煤率高，工作面煤尘 量少；④结构简单 ，维护方便。 2 0 0 0年铁法小青矿采取国内配套 的方式引进一套德国 D B T公司全自动化刨煤 机系统，于 2 0 o 1年 1月开始试生 产 ，到 2 0 0 2年4月，除去倒面检修时间，共生产 2 7 1 d ，生 产煤炭 l 0 6万 t ，最高 日产量 6 4 8 0 t ，小青矿全 自动化刨煤 机开采技术的成功极大地提高了国内煤炭行业使用刨煤机 的积极性 。 2 ． 3 螺旋钻采煤机 螺旋钻采煤是前苏联顿巴斯矿区顿涅茨克矿业研究院 开发的一种开采薄煤层的采煤方法。于 1 9 7 9年在顿巴斯矿 区马斯宾斯克矿试验成功，并推广应用。该采煤法是一种 新型的无人工作面采煤方法 ，也是一种开采缓倾斜薄煤层 的新型采煤方法，可将煤层可采厚度 由0 ． 60 ． 8 m下延到 0 ． 4 m，对开采松软煤层有极高的推广应用价值。 螺旋钻采煤法的主要优点①投资较低；②人员和机 组设备全部在工作巷内，人员在宽敞支护良好的巷道 内就 可将煤采出，安全状况 良好；③煤的可采范围达总面积的 9 5 ％以上，可以多出煤 ，并充分释放瓦斯。 螺旋钻采煤法主要存在的问题 ①留设钻孔间煤柱和 钻孔组间煤柱，降低了采出率；②接长和缩短钻杆所用的 时间占工作总时间的比重较大。 我国近几年引进了一些螺旋钻采煤机 ，取得了较好的 经济效益。新汶矿业集团2 0 o 3年从乌克兰引进的 2台薄煤 层螺旋钻采煤机 适用于 0 ． 6～ 0 ． 9 m的薄煤层 ，分别在潘 西矿和南冶矿进行了前进式和后退式采煤工艺试验获得成 功，单面单台钻机月产达到 5 8 0 o t 。2 0 0 4年 6月 2 0日，国 家发改委调研组在新汶矿区调研时得出如下结论“ 潘西煤 矿螺旋钻采煤工艺的应用，效率高、安全系数高、资源开 采率高，适应于目前我国传统的开采方法无法开采的薄煤 层 ，该技术值得在全国推广应用” 。 3 薄煤层开采发展趋势 薄煤层开采高度小、顶板压力小的特点，决定了薄煤 层高产高效采煤方法的发展方向主要是提高长壁工作面 自 动化程度。由于薄煤层工作面内作业 困难 ，所以应提高薄 煤层工作面采、支、运工序的自动化程度，减少工作面内 的操作人员。薄煤层工作面刨煤机落煤、螺旋钻采煤 比采 煤机落煤易于实现 自动化 ，由计算机控制的定量割煤刨煤 机与螺旋钻采煤，是实现薄煤层工作面 自动化开采重要的 发展方向之一。根据国内外实践，工作面年产量可达 1 ． 0 1 ． 8 Mt 。 4 结语 对于我国资源储量比较大的薄煤层来说 ，随着国内外 采矿设备制造水平的提高 ，在采用大功率、高可靠性工作 面设备的基础上，根据当地的煤层赋存情况，因地制宜地 选择采煤机械，采用上述采煤方法均可以实现薄煤层高产 高效开采。 参考文献 [ 1 ] 盛国军，孙启生，宋华岭．薄煤层综采的综合创新技术 [ J ] ．煤炭学报，2 0 o 7 ， 3 ． [ 2 ] 吕玉龙．薄煤层机械化开采设备在国内的发展简况 [ J ] ． 江西能源，2 0 0 8 ， 2 7～ 9 ． 责任编辑马光辉 61