极薄煤层和薄煤层的采煤工艺.pdf

工 业 技术 I ■ C h in a s c i e n c e an d T e c h n o l o g y R e v ie w 极薄煤层和薄煤层的采煤工艺 王义 田 龙煤矿业集团股份有限责任公司七台河分公司新建矿黑龙江七台河1 5 4 6 0 0 [ 摘要】 薄煤层开采的特殊性造成薄煤层长壁机械化开采发展缓慢。 目前主要以炮采和机采为主。 国内外薄煤层机械化开采较成熟的工艺主要有长壁式 开采 、 螺旋钻机开采、 连续采煤机房柱式开采及急倾斜煤层钢丝锯开采。 【 关键词] 难采煤层极薄煤层薄煤层采煤工艺 中图分类号 T D8 2 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 l 4 X 2 O l 2 o 4 0 0 4 8 0 1 前曹 难采煤层是指由于特殊赋存条件， 若不采取相应的措施， 难以有效地开采 的煤层 ， 薄和极薄煤层属于难采煤层。 极薄煤层和薄煤层的赋存特点给开采工 作带来的困难。 应根据具体条件和矿区的当前开采技术水平、 装备和工艺观 状、 工人素质以及采取措施后可能带来的技术经济效果， 合理地选择有针对眭 的开采技术措施 ， 解决难采的问题。 为保护生产人虽开采的积极性应制定不同 的生产指标和政策， 以真实地反映生产人员的实际工作贡献。 1薄煤层资濠及开采状况与特点 一 般认为 ， 厚度小于 1 ． 3 m的煤层为薄煤层 ， 厚度小于0 ． 8 m的煤层属 极薄煤层 ． 我 国在近8 O 个矿区中的4 0 0 多个矿井中， 赋存着7 5 0 多层薄煤层， 保有工业储量 9 8 ．3 亿 t ， 可采储量 6 1 ． 5 亿 t ， 约 占总可采储量的l 9 ％， 其中 厚度在 0 ．8 -1 ．3 I l l 的占8 6 ．0 2 ％． 厚度小于0 ．8 m的占 1 3 ．9 8 ％。 2 O 世纪9 0 年代， 我国薄煤层的产量只占总产盘的8 ％-1 0 ％。 极薄煤层产 量所占的比例更少。 与厚煤层和中厚煤层相比， 相应的采煤机械化程度要低得 多。 极薄煤层只有在 以下条件下才可能开采 1 屑特殊需要的优质煤； 2 相邻 的主采煤层有冲击地压危险或有煤与瓦斯突出危险， 极薄煤层可作为解放层； 3 井或采区尚未报废。 剩余的储量为极薄煤层。 与厚和中厚煤层相比， 极薄和薄煤层开采存在以下特点 1 采高低， 人员在 工作面只能爬行， 甚至以卧姿作业 I 2 工作条件差， 设备移动困难 3 掘进率高， 工作面接替困难 ； 4 长壁机械化工作面投入产出比高。 单产、 工效及经济效益 低。 由于薄煤层开采的特殊性， 造成薄煤层长壁机械化开采发展缓慢， 目前主 要以炮采和机采为主 。 国内外薄煤层机械化开采较成熟的工艺主要有长壁式 开采、 螺旋钻机开采、 连续采煤机房柱式开采及急倾斜煤层钢丝锯开采。 2长壁采煤工艺 对于赋存稳定、 地质构造简单的薄煤层可采用长壁机械化采煤。 无论采 用综采工艺还是普采工艺 ， 与厚和中厚煤层开采相比， 薄煤层开采所不同的是 破煤设备除了滚筒采煤机以外还可以采用刨煤机． 两种破煤设备的空间高度都 受煤层厚度的限制。 滚筒采煤机具有较高的破煤能力。 目前， 我国研制使用的薄煤层滚筒采煤 机已有近2 O 种。 这些采煤机大致可分为骑溜式和爬底式两种， 当采高大于0 ． 8 - 0 ．9 m时， 采用骑溜式采煤机； 当采高小于0 ．8 m时， 一般采用沿底板运 行的爬底板式采煤机。 目前， 我国使用最多的是B M l 0 0 型薄煤层骑溜式滚筒采煤机， 该采煤 机适应于采高0 ． 8 -1 ． 3 m， 煤的坚固性系数r 2 ． 5 ， 顶板中等稳定的薄煤层。 矿用刮板输送机的溜槽最小高度为1 5 0 - 2 0 0 mm， 直接在底板上运行的爬底 式滚筒采煤机空问高度可以减去溜槽的高度， 这大大降低了对采煤机采煤空间 的高度要求。 煤层开采的另外一种破煤设备是刨煤机。 刨煤机用沿煤层切削 的刨刀刨落煤炭， 刨下的煤靠犁形板装入刮板输送机， 其驱动装置设于工作面 端部的平巷。刨煤机在生产中具有破煤能耗少、 煤的块度大、粉尘少、 产量 和效率较高、 劳动强度低等优点 ； 另外， 刨煤机本身还具有结构简单 、 造价低、 检修方便等优点。 七台河和双鸭山等薄煤层矿区， 用刨煤机开采薄煤层取得了较好的效果。 在薄煤层中曾使用过截煤机， 滚筒采煤机 ， 刨煤机和炮采等几种采煤工艺， 其 中以刨煤机采煤的经济效益最好 。 由于采高小， 薄煤层和极薄煤层工作面矿压显现较轻， 普采工作面支护多 采用点柱或带帽点柱， 支柱的间排距可适当增大。 采用液压支架支护时 ， 液压 支架的顶梁多为薄顶梁。 除了液压 支架、 单体液压支柱外， 薄煤层工作面还可以采用气垛支架支 护。 它是专为薄煤层工作面支护而设计的 ， 在薄煤层工作面推广使用 后来我 国又研制 了薄煤层 自移式气垛支架。 我国大倾角煤层采用伪斜密集与分段密集两种方法布置气垛， 形成伪斜工 作面气垛采煤法， 气垛作为支撑工作空间和隔离采空区的基本支架。 薄煤层半煤岩回采巷道维护容易， 掘进困难， 采用沿空留巷可以部分解决 4 8 l 科技博览 掘巷困难的问题。 为提高工作面产量， 减少回采巷道掘进量， 缓解工作面接替 紧张， 对拉工作面布置在薄煤层中应用较广。 3螺旋钻机采煤 螺旋钻机采煤是2 0 世纪6 0 年代发展起来的采煤方法。 美国首先将它用 于地下开采， 原苏联、 英国， 德国、 法国都对此项技术的应用做过许多研究 ， 我国7 0 世纪9 0 年代开始引进和研制用于薄煤层和极薄煤层开采的螺旋钻机 。 螺旋钻机采煤是一种最简单的薄煤层或极薄煤层开采方法。 从已开掘的平巷中， 用螺旋钻机向巷道两侧的煤层中钻进， 螺旋钻机的钻 头上装有截齿， 依靠截齿的钻进与截割， 螺旋钻杆钻人煤体。 螺旋钻头的直径视煤层厚度和赋存稳定性而定， 一般约比煤层厚度小5 o - _ 1 0 0 mm， 原苏联研制的 B r A一 2 M型螺旋钻机的钻头有 巾5 0 0 mm， 6 3 0 mm， 由7 5 0 mm， 由8 5 0 mm四个系列。 在钻进过程中螺旋叶片将煤带 出钻 L ， 装入顺槽运输机向外运出。 从回采巷道向两侧钻孔的深度一般在3 0 “ 4 0 m， 为防止钻孔过程中顶板垮落， 若干钻孔之间留有一定宽度的支撵煤柱。 用螺旋钻机采煤 ， 生产人员在平巷内作业， 改善了安全条件和作业环境， 机 械化程度高 。 回采工效较高， 愿苏联采煤工效达到1 5 ， 1 7 t ／T。 螺旋钻机采煤主要存在的问题是 留 设钻孔问 煤柱和钻孔组间煤柱， 降低 了采出率艘 长和缩短钻杆所用的时间占工作总时间的比重较大。 螺旋钻机采 煤具有其它方法难以替代的优点 ， 被称为解决极薄煤层开采的可能出路之一。 4连续采豢机房柱式采攥 我国某煤矿引进美国连续采煤机设备 ， 开采厚度为0 ， 7 I ． 3 m的薄煤层， 取得较好的经济效益。 连续采煤机房柱式开采的特点是采掘合一， 边掘边采， 利用煤柱作为临时或永久支护支撑顶板， 煤柱在回采过程中可以部分或全部回 收。 采厚较大的薄煤层房柱式工作面， 主要设备有采煤机、 转载机 、 带式输送 机和锚杆机。 房柱式开采采用的是连续采煤机输送机工艺系统 ， 在薄煤层 中采用的是纵螺旋连续采煤机割煤方式。 国外在极薄煤层中已试验了可遥控的连续采煤机， 作业人员在煤房外遥控 连续采煤机， 煤房间留有支撑煤柱， 煤房内不支护， 采出的煤 由随机延伸的输送 机运出煤房。 许多学者认为遥控连续采煤机房柱式开采是解决极薄煤层开采 的可能技术发展方向之一 。 5 息馕斜纛墓m t 缀露采煤 某矿采用钢丝锯采煤法开采厚 1 ． 2 m， 倾角8 5 。的急倾斜薄煤层 ， 工作面 单产 1 6 0 0 t／M， 直接工效 8 t ／工 。 工作面呈走向布置 ， 斜长 1 0 m， 走向长度1 5 0 m， 工作面下巷布置 电机、 绞 车、 对轮、 导 向轮和手动葫芦 ， 工作面上巷布置尾轮、 导向轮和手动葫芦。 绞 车牵引的钢丝绳分两段， 与煤壁接触段称锯绳段． 锯绳上安装截齿， 在上下两巷 中运行的钢丝绳称牵引绳， 锯绳在绞车牵引下沿工作面煤壁做往复运动， 锯齿 在煤壁上拉出两条沟槽 ， 一次锯深约0 ． 2 m。 随着沟槽加深 ， 沟槽两帮的煤在 矿山压力作用下 自行破碎脱落 ， 并沿工作面下滑 ， 经溜煤眼滑到运输平巷的运 输机上外运。采过后的空间不支护， 工作面沿走向每推进 1 5 m， 留2 3 m宽 的煤柱支撑顶板， 并将正在工作的空间同采空区隔开。 因此， 在工作面前方每 隔l 5 m预先要掘好一个切割眼。 采用此种采煤法， 工人不进人工作面， 在乎巷中操纵绞车 ， 支移立柱， 通过 手动葫芦移动绞车、 尾轮和拉紧锯绳等； 因此， 减轻了工人的劳动强度， 节约了 坑木， 提高 了劳动效率 。 该采煤方法适用予顶底板坚硬 、 完整、 稳定性好 ， 煤 质松软、不粘顶、 不含夹石层的急倾斜煤层。 结语 极薄煤层和薄煤层开采与中厚煤层相比。 采煤机械化程度要低得多， 具有 采高低、 工作面条件差 、 设备移动困难、 掘进率高、 工作面接替困难等特点。 长壁机械化工作面投入产出比高． 单产 、 工效经济效益低， 主要以炮采和机采 为主。 薄煤层机械化开采的工艺主要有 长壁式开采 、 螺旋钻开采 、 连续采煤 机房柱式开采、 急倾斜煤层钢丝锯开采等方式。