论文部分内容阅读
[摘 要]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，应根据当地的煤层赋存情况，因地制宜地选择采煤机械，并采用合理的采煤方法，努力实现薄煤层的高产高效开采。本文将对薄煤层开采技术的现状发展进行探讨。论述了发展薄煤层对合理利用有限的煤炭资源、延长矿井开采年限和实现我国能源工业可持续发展的重要意义。
[关键词]薄煤层开采；特点；现状发展
中图分类号：TD421.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0221-01
我国把厚度小于1.3m的煤层划归为薄煤层，厚度小于0.811的煤层属于极薄煤层。我国薄煤层资源丰富，分布面广，而且煤质好。据统计，全国薄煤层的储量占全部可采储量的20%，在近80个矿区中的400多个矿井中就有750多层为薄煤层。其中，厚度在0.8m～l3m的共占86.02%，小于0.8m的占13.98%，0.8m～l3m的缓倾斜煤层占73.4%，开采条件相对较好。一些地区薄煤层储量比重很大。贵州省占37%，山西省占52%，四川省占60%。尽管有较好的储存条件，但由于受“劳动强度大、机械化程度低、安全系数低、工作效率低”的“一大三低”影响，每年从薄煤层中采出的煤量仅占全国总储量的10.4%，而且还有继续下降的趋势，产量与储量的比例严重失调，造成国家资源的浪费，矿井服务年限缩短。
1 薄煤层开采的特点
目前我国薄煤层多数采用普采，高档普采，效率低，经济效益差，一直制约着薄煤层资源的开采和利用。一些矿井虽然使用了综合采煤设备，但是三机装备配套性能不佳，生产效率低，工作面生产能力很低。薄煤层由于其开采厚度较小，与中厚及厚煤层相比，开采主要存在以下特点：煤层薄、采高低、煤质硬、劳动效益低煤层厚度多在1.3m以下，并且煤层硬度多大于3～4，使得人员进入或在工作面内作业以及设备移动都十分困难。采掘比例大、掘进率高，采掘接替紧张随着刨煤机、螺旋钻机等设备的投入，工作面推进加快，而回采巷道多为半煤岩巷，综掘设备难以投入。煤层的厚度、角度变化，褶曲、断层等构造对采煤方法影响很大。
目前我周薄煤层开采技术发展的还不是很好。
①机械化程度低。由于薄煤层采煤工作面空间非常狭小，工作条件也比较差，这样就给设备的设计制造和井下移动带来诸多困难。
②生产效率低下。薄煤层由于煤层厚度变化、断层等地质构造，对煤层开采有很大影响，生产能力低，一般薄煤层单产只为中厚煤层的l/3或更少。
③投入产比高。由于效率低，掘进率高，其开采成本明显高于中厚煤层，而经济效益则不如中厚煤层。
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努力。
2 薄煤层工作面设备选择与工艺分析
2.1 采煤设备及工艺的选择
高效高产的采煤的决定性因素之一就是是否合理的选择回采工艺，它与设备的选择、员工的综合素质、煤层倾角有关。尽管采煤机械化水平是煤矿高产高效的必由之路，但薄煤层地质复杂，遇构造难以通过，故应根据实际情况选择合理的采煤工艺及参数，否则会出现采煤机组不适应地质条件或不配套、劳动作业循环不容易组织等情况。对煤厚在1.01711～1.3m、赋存简单的缓倾斜或倾斜煤层，选择综合机械化开采是最佳选择，结合现国内薄煤层刨煤机开采的实践，应用刨煤机全自动化开采系统是实现薄煤层高产高效的有效途径。由于采煤机截深大，自重不足，且有时需要挑顶割底，截齿磨损严重，因此选用浅截深、速度快、适应性强的刨煤机综采工艺是13m以下煤层高产高效的首要选择。
2.2 确定合理的工艺参数
工作面合理工艺参数的确定，是综采配皴备实现工作面高产的基础。
（1）截深的选择。考虑采煤机功率、煤质硬度系数、煤层厚度及采高、顶板节理发育情况、支撑压力压酥煤壁深度、支架支护方式等因素来确定截深。通过认真分析工作面地质条件和设备配套情况，确定截深。当顶板节理发育、片帮严重时，每刀拘架时进行超前支护，以提高循环单产。
（2）支护与移架方式。采用邻架操作，及时支护。在采煤机割过后，先移支架撑住顶板，然后再移输送机。结合煤层厚度掌握加长杆伸缩范围，以便以合理架位及高度支护顶板。当顶板情况允许时，顺序移架与隔架移架相结合，保证移架速度满足采煤机割煤速度，以实现连续快速割煤的需要。
（3）采煤机进刀方式。在薄煤层的开采中，可采用采煤机落煤，单向采煤，中部斜切进刀。前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，自开缺口。
2.3 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，大致分以下几类：滚筒采煤机；刨煤机；连续采煤机（房柱式采煤）；螺旋钻采煤。滚筒采煤机我国薄煤层采煤机的研究始于20世纪60年代，主要用于改装、革新类机组。这类薄煤层滚筒采煤机主要有MLQ系列采煤机，如MLQ-64、MLQ-80、MLQ3-100型等采煤机，装机功率60-100kW。
3 薄煤层开采技术未来趋势
薄煤层高产高效采煤方法的发展方向是由于薄煤层开采顶板压力小、高度小的特点决定的，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。只有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，才能减少薄煤层工作面内作业困难。薄煤层工作面螺旋钻采煤、刨煤机落煤比采煤机落煤易于实现自动化，实现薄煤层工作面自动化开采重要的发展方向之一是由计算机控制的定量螺旋钻采煤与割煤刨煤机。根据国内外实践，工作面年产量可达1.0～1.8Mt。
只有实现了机械化，才能实现安全高效开采薄煤层，目前，对于中小矿井来说，设备和开采技术是很重要的，需要适合采煤机，运输机，薄煤层开采的液压支架等机配套设备，实现矿井增效增产的有效手段是控制和操纵自动化、重型化，大功率，高可靠性和小体积设备。
结束语
我国经过了几十年的发展的煤炭工业已日臻成熟，特别是巷道系统布置和中厚煤层开采技术，但是薄煤层的开采比起厚煤层、特厚煤层的开采技术是非常薄弱的，而且我国的煤层储量很大的是薄煤层，并且煤质也特别好，跟重要的薄煤层资源在我国分布很广泛。现在，开采成本日益增高的， 日益紧缺的煤炭资源，就需要研究出高效高产的开采薄煤层的技术。这要就可以利用延长矿井的开采寿命和保护煤炭资源，这样就可以让我圈在能源工业的发展上迈进了一大步，并具有很大的意义。
参考文献
[1] 张锦.大同矿区簿爆层开采实践及发展方向[JJ.科技情报开发与经济，2007.
[2] 江卫.薄煤层综采设备的研制及工艺参数优化[J].中国煤炭，2004.
[3] 冯利宁、周奕朝，邸志平.薄煤层综采工艺应用与安全高效技术.煤矿开采，2008，5.
[关键词]薄煤层开采；特点；现状发展
中图分类号：TD421.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0221-01
我国把厚度小于1.3m的煤层划归为薄煤层，厚度小于0.811的煤层属于极薄煤层。我国薄煤层资源丰富，分布面广，而且煤质好。据统计，全国薄煤层的储量占全部可采储量的20%，在近80个矿区中的400多个矿井中就有750多层为薄煤层。其中，厚度在0.8m～l3m的共占86.02%，小于0.8m的占13.98%，0.8m～l3m的缓倾斜煤层占73.4%，开采条件相对较好。一些地区薄煤层储量比重很大。贵州省占37%，山西省占52%，四川省占60%。尽管有较好的储存条件，但由于受“劳动强度大、机械化程度低、安全系数低、工作效率低”的“一大三低”影响，每年从薄煤层中采出的煤量仅占全国总储量的10.4%，而且还有继续下降的趋势，产量与储量的比例严重失调，造成国家资源的浪费，矿井服务年限缩短。
1 薄煤层开采的特点
目前我国薄煤层多数采用普采，高档普采，效率低，经济效益差，一直制约着薄煤层资源的开采和利用。一些矿井虽然使用了综合采煤设备，但是三机装备配套性能不佳，生产效率低，工作面生产能力很低。薄煤层由于其开采厚度较小，与中厚及厚煤层相比，开采主要存在以下特点：煤层薄、采高低、煤质硬、劳动效益低煤层厚度多在1.3m以下，并且煤层硬度多大于3～4，使得人员进入或在工作面内作业以及设备移动都十分困难。采掘比例大、掘进率高，采掘接替紧张随着刨煤机、螺旋钻机等设备的投入，工作面推进加快，而回采巷道多为半煤岩巷，综掘设备难以投入。煤层的厚度、角度变化，褶曲、断层等构造对采煤方法影响很大。
目前我周薄煤层开采技术发展的还不是很好。
①机械化程度低。由于薄煤层采煤工作面空间非常狭小，工作条件也比较差，这样就给设备的设计制造和井下移动带来诸多困难。
②生产效率低下。薄煤层由于煤层厚度变化、断层等地质构造，对煤层开采有很大影响，生产能力低，一般薄煤层单产只为中厚煤层的l/3或更少。
③投入产比高。由于效率低，掘进率高，其开采成本明显高于中厚煤层，而经济效益则不如中厚煤层。
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努力。
2 薄煤层工作面设备选择与工艺分析
2.1 采煤设备及工艺的选择
高效高产的采煤的决定性因素之一就是是否合理的选择回采工艺，它与设备的选择、员工的综合素质、煤层倾角有关。尽管采煤机械化水平是煤矿高产高效的必由之路，但薄煤层地质复杂，遇构造难以通过，故应根据实际情况选择合理的采煤工艺及参数，否则会出现采煤机组不适应地质条件或不配套、劳动作业循环不容易组织等情况。对煤厚在1.01711～1.3m、赋存简单的缓倾斜或倾斜煤层，选择综合机械化开采是最佳选择，结合现国内薄煤层刨煤机开采的实践，应用刨煤机全自动化开采系统是实现薄煤层高产高效的有效途径。由于采煤机截深大，自重不足，且有时需要挑顶割底，截齿磨损严重，因此选用浅截深、速度快、适应性强的刨煤机综采工艺是13m以下煤层高产高效的首要选择。
2.2 确定合理的工艺参数
工作面合理工艺参数的确定，是综采配皴备实现工作面高产的基础。
（1）截深的选择。考虑采煤机功率、煤质硬度系数、煤层厚度及采高、顶板节理发育情况、支撑压力压酥煤壁深度、支架支护方式等因素来确定截深。通过认真分析工作面地质条件和设备配套情况，确定截深。当顶板节理发育、片帮严重时，每刀拘架时进行超前支护，以提高循环单产。
（2）支护与移架方式。采用邻架操作，及时支护。在采煤机割过后，先移支架撑住顶板，然后再移输送机。结合煤层厚度掌握加长杆伸缩范围，以便以合理架位及高度支护顶板。当顶板情况允许时，顺序移架与隔架移架相结合，保证移架速度满足采煤机割煤速度，以实现连续快速割煤的需要。
（3）采煤机进刀方式。在薄煤层的开采中，可采用采煤机落煤，单向采煤，中部斜切进刀。前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，自开缺口。
2.3 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，大致分以下几类：滚筒采煤机；刨煤机；连续采煤机（房柱式采煤）；螺旋钻采煤。滚筒采煤机我国薄煤层采煤机的研究始于20世纪60年代，主要用于改装、革新类机组。这类薄煤层滚筒采煤机主要有MLQ系列采煤机，如MLQ-64、MLQ-80、MLQ3-100型等采煤机，装机功率60-100kW。
3 薄煤层开采技术未来趋势
薄煤层高产高效采煤方法的发展方向是由于薄煤层开采顶板压力小、高度小的特点决定的，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。只有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，才能减少薄煤层工作面内作业困难。薄煤层工作面螺旋钻采煤、刨煤机落煤比采煤机落煤易于实现自动化，实现薄煤层工作面自动化开采重要的发展方向之一是由计算机控制的定量螺旋钻采煤与割煤刨煤机。根据国内外实践，工作面年产量可达1.0～1.8Mt。
只有实现了机械化，才能实现安全高效开采薄煤层，目前，对于中小矿井来说，设备和开采技术是很重要的，需要适合采煤机，运输机，薄煤层开采的液压支架等机配套设备，实现矿井增效增产的有效手段是控制和操纵自动化、重型化，大功率，高可靠性和小体积设备。
结束语
我国经过了几十年的发展的煤炭工业已日臻成熟，特别是巷道系统布置和中厚煤层开采技术，但是薄煤层的开采比起厚煤层、特厚煤层的开采技术是非常薄弱的，而且我国的煤层储量很大的是薄煤层，并且煤质也特别好，跟重要的薄煤层资源在我国分布很广泛。现在，开采成本日益增高的， 日益紧缺的煤炭资源，就需要研究出高效高产的开采薄煤层的技术。这要就可以利用延长矿井的开采寿命和保护煤炭资源，这样就可以让我圈在能源工业的发展上迈进了一大步，并具有很大的意义。
参考文献
[1] 张锦.大同矿区簿爆层开采实践及发展方向[JJ.科技情报开发与经济，2007.
[2] 江卫.薄煤层综采设备的研制及工艺参数优化[J].中国煤炭，2004.
[3] 冯利宁、周奕朝，邸志平.薄煤层综采工艺应用与安全高效技术.煤矿开采，2008，5.