從大同薄煤層開(kāi)采現(xiàn)狀淺談其發(fā)展趨勢(shì) 摘要:我國(guó)煤層賦存條件比較復(fù)雜,煤炭資源分布地域遼闊,地質(zhì)條件復(fù)雜多樣。大同煤礦集團(tuán)經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采,不少礦井中厚煤層已近枯竭,薄煤層的開(kāi)采正規(guī)模化地進(jìn)行,發(fā)展薄煤層機(jī)械化開(kāi)采對(duì)于開(kāi)發(fā)利用煤炭資源,延長(zhǎng)礦井開(kāi)采年限和實(shí)現(xiàn)高效開(kāi)采都具有十分重要的意義。論文從大同薄煤層開(kāi)采中存在的問(wèn)題出發(fā),分析了目前薄煤層開(kāi)采主要機(jī)械化設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn),指出了薄煤層開(kāi)采的發(fā)展趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞:薄煤層;長(zhǎng)壁采煤法;綜合機(jī)械化采煤;滾筒采煤機(jī);刨煤機(jī);螺旋鉆采煤機(jī) 我國(guó)煤層賦存條件比較復(fù)雜,煤炭資源分布地域遼闊,地質(zhì)條件復(fù)雜多樣。其中薄煤層可采儲(chǔ)量約占全國(guó)煤炭總儲(chǔ)量的18%,而產(chǎn)量只占總產(chǎn)量的73%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于儲(chǔ)量所占的比例,并且這個(gè)比例還有進(jìn)一步下降的趨勢(shì)。薄煤層在我國(guó)分布較廣,有些地區(qū)的煤質(zhì)也比較好。而像大同煤礦集團(tuán)經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采,不少礦井中厚煤層已近枯竭,薄煤層的開(kāi)采正規(guī)模化地進(jìn)行,而且也得到了充分重視。就當(dāng)前的資源情況看,發(fā)展薄煤層機(jī)械化開(kāi)采對(duì)于開(kāi)發(fā)利用煤炭資源,延長(zhǎng)礦井開(kāi)采年限和實(shí)現(xiàn)高效開(kāi)采都具有十分重要的意義。 1薄煤層開(kāi)采中存在的問(wèn)題 我國(guó)薄煤層開(kāi)采主要采用長(zhǎng)壁采煤法,但由于開(kāi)采煤層厚度小(小于1.3m),與中厚及厚煤層相比,薄煤層機(jī)械化長(zhǎng)壁工作面主要有以下問(wèn)題: 1)采高低,工作條件差,設(shè)備移動(dòng)困難。特別是薄煤層綜采工作面,當(dāng)最小采高降到1.0m以下時(shí),人員出入工作面或在工作面內(nèi)作業(yè)都非常困難。而且薄煤層采煤機(jī)械 和液壓支架受空間尺寸限制,設(shè)計(jì)難度大。液壓支架立柱通常要雙伸縮甚至三伸縮,增加了制造成本。 2)采掘比大、掘進(jìn)率高,采煤工作面接替困難。隨著長(zhǎng)壁機(jī)械化采煤技術(shù)的發(fā)展,工作面推進(jìn)速度大大加快,但由于薄煤層工作面回采巷道為半煤巖巷,巷道掘進(jìn)手段沒(méi)有多大的變化,仍以打眼放炮、人工裝煤為主,掘進(jìn)速度很慢,造成薄煤層綜采工作面接替緊張。 3)煤層厚度變化、斷層等地質(zhì)構(gòu)造對(duì)薄煤層長(zhǎng)壁工作面生產(chǎn)影響比開(kāi)采中厚及厚煤層工作面大,造成薄煤層長(zhǎng)壁綜采或機(jī)采工作面布置困難。 4)薄煤層長(zhǎng)壁機(jī)械化采煤工作面的投入產(chǎn)出比高,經(jīng)濟(jì)效益不如開(kāi)采厚及中厚煤層工作面。一個(gè)薄煤層綜采工作面的設(shè)備投資不比設(shè)備裝機(jī)功率、支架工作阻力相當(dāng)?shù)闹泻衩簩泳C采工作面少,但薄煤層綜采工作面的單產(chǎn)和效率一般只有中厚煤層綜采工作面一半,甚至更低。 可見(jiàn),發(fā)展機(jī)械化、實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤,是實(shí)現(xiàn)薄煤層開(kāi)采高產(chǎn)高效的唯一出路,我國(guó)在這方面一直在不斷瓦斯賦存特征進(jìn)行了分析研究,指出地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層埋藏深度大、圍巖條件變化和水文地質(zhì)條件復(fù)雜是影響寺河礦煤層瓦斯賦存規(guī)律的主要因素。 2薄煤層開(kāi)采綜合機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀 目前,我國(guó)薄煤層開(kāi)采綜合機(jī)械化有許多種,大致分為:滾筒采煤機(jī);刨煤機(jī);螺旋鉆采煤機(jī)。 21滾筒采煤機(jī) 現(xiàn)在使用的滾筒式采煤機(jī)是傳統(tǒng)的采煤設(shè)備,其應(yīng)用十分廣泛,發(fā)展速度也比較快。隨著緩傾斜中厚煤層至厚煤層綜合機(jī)械化成套技術(shù)的逐漸成熟,“三軟”和大傾角煤層等困難條件下綜采配套技術(shù)也得到了應(yīng)用。以電牽引、故障自動(dòng)診斷、支架電液控制等為核心的技術(shù)也應(yīng)用到了滾筒式薄煤層綜合機(jī)械化設(shè)備上,這種采煤技術(shù)也正趨于成熟。薄煤層綜合機(jī)械化采煤經(jīng)過(guò)多年的試驗(yàn),已經(jīng)取得了顯著的開(kāi)采效果。 滾筒采煤機(jī)由于適應(yīng)性強(qiáng)、效率高、便于實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化作業(yè),因而發(fā)展迅速。它的整體結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、適應(yīng)能力、可靠性等諸方面,都有了較大創(chuàng)新和提高。薄煤層滾筒采煤機(jī)是在中厚煤層滾筒采煤機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,它也具有許多優(yōu)點(diǎn): 積木式無(wú)底托架結(jié)構(gòu)、液壓螺母緊固、多臺(tái)截割電動(dòng)機(jī)橫向布置、抽屜式部件安裝等技術(shù)的應(yīng)用,使得薄煤層滾筒采煤機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單,安裝更為輕便; 整體結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式的改進(jìn),使得滾筒采煤機(jī)的機(jī)身變得更窄、更低; 采煤機(jī)功率的不斷加大,以及電氣調(diào)速行走和遠(yuǎn)程無(wú)線控制技術(shù)的應(yīng)用,使得薄煤層滾筒式采煤機(jī)更能適應(yīng)較復(fù)雜的開(kāi)采地質(zhì)條件; 薄煤層采煤機(jī)比較適合小型煤礦的綜合機(jī)械化開(kāi)采。 22 刨煤機(jī) 刨煤機(jī)采煤自20世紀(jì)40年代在德國(guó)問(wèn)世以來(lái),很快就得到推廣和發(fā)展,成為薄煤層采煤機(jī)械化的強(qiáng)大支柱。原歐洲的主要產(chǎn)煤國(guó)德國(guó)、俄羅斯、法國(guó)等,使用刨煤機(jī)開(kāi)采的煤炭產(chǎn)量占總產(chǎn)量的50%以上,刨煤機(jī)的日產(chǎn)量可達(dá)到5000t以上。 刨煤機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn): 能實(shí)現(xiàn)極薄煤層的綜合機(jī)械化開(kāi)采,便于實(shí)現(xiàn)開(kāi)采過(guò)程中的自動(dòng)化; 采煤過(guò)程連續(xù)進(jìn)行,工作時(shí)間利用率高; 采出的塊煤率高,工作面煤塵量少; 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便。 2000年鐵法小青礦采取國(guó)內(nèi)配套的方式引進(jìn)一套德國(guó)DBT公司全自動(dòng)化刨煤機(jī)系統(tǒng),于2001年1月開(kāi)始試生產(chǎn),到2002年4月,除去倒面檢修時(shí)間,共生產(chǎn)271d,生產(chǎn)煤炭106萬(wàn)t,最高日產(chǎn)量6480t,小青礦全自動(dòng)化刨煤機(jī)開(kāi)采技術(shù)的成功極大地提高了國(guó)內(nèi)煤炭行業(yè)使用刨煤機(jī)的積極性。 23螺旋鉆采煤機(jī) 螺旋鉆采煤是前蘇聯(lián)頓巴斯礦區(qū)頓涅茨克礦業(yè)研究院開(kāi)發(fā)的一種開(kāi)采薄煤層的采煤方法。于1979年在頓巴斯礦區(qū)馬斯賓斯克礦試驗(yàn)成功,并推廣應(yīng)用。該采煤法是一種新型的無(wú)人工作面采煤方法,也是一種開(kāi)采緩傾斜薄煤層的新型采煤方法,可將煤層可采厚度由0.60.8m下延到0.4m,對(duì)開(kāi)采松軟煤層有極高的推廣應(yīng)用價(jià)值。螺旋鉆采煤法的主要優(yōu)點(diǎn): 投資較低; 人員和機(jī)組設(shè)備全部在工作巷內(nèi),人員在寬敞支護(hù)良好的巷道內(nèi)就可將煤采出,安全狀況良好; 煤的可采范圍達(dá)總面積的95%以上,可以多出煤,并充分釋放瓦斯。 螺旋鉆采煤法主要存在的問(wèn)題: 留設(shè)鉆孔間煤柱和鉆孔組間煤柱,降低了采出率; 接長(zhǎng)和縮短鉆桿所用的時(shí)間占工作總時(shí)間的比重較大。 我國(guó)近幾年引進(jìn)了一些螺旋鉆采煤機(jī),取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。其中新汶礦業(yè)集團(tuán)2003年從烏克蘭引進(jìn)的2臺(tái)薄煤層螺旋鉆采煤機(jī)(適用于0.60.9m的薄煤層),分別在潘西礦和南冶礦進(jìn)行了前進(jìn)式和后退式采煤工藝試驗(yàn)獲得成功,單面單臺(tái)鉆機(jī)月產(chǎn)達(dá)到5800t。2004年6月20日,國(guó)家發(fā)改委調(diào)研組在新汶礦區(qū)調(diào)研時(shí)得出如下結(jié)論:“潘西煤礦螺旋鉆采煤工藝的應(yīng)用,效率高、安全系數(shù)高、資源開(kāi)采率高,適應(yīng)于目前我國(guó)傳統(tǒng)的開(kāi)采方法無(wú)法開(kāi)采的薄煤層,該技術(shù)值得在全國(guó)推廣應(yīng)用”。大同煤礦集團(tuán)也在嘗試用在采煤中，效果十分好。 3薄煤層開(kāi)采發(fā)展趨勢(shì) 薄煤層開(kāi)采高度小、頂板壓力小的特點(diǎn),決定了薄煤層高產(chǎn)高效采煤方法的發(fā)展方向主要是提高長(zhǎng)壁工作面自動(dòng)化程度。由于薄煤層工作面內(nèi)作業(yè)困難,所以應(yīng)提高薄煤層工作面采、支、運(yùn)工序的自動(dòng)化程度,減少工作面內(nèi)的操作人員。薄煤層工作面刨煤機(jī)落煤、螺旋鉆采煤比采煤機(jī)落煤易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,由計(jì)算機(jī)控制的定量割煤刨煤機(jī)與螺旋鉆采煤,是實(shí)現(xiàn)薄煤層工作面自動(dòng)化開(kāi)采重要的發(fā)展方向之一。根據(jù)國(guó)內(nèi)外實(shí)踐,工作面年產(chǎn)量可達(dá)1.01.8Mt。 4結(jié)語(yǔ) 對(duì)于我國(guó)資源儲(chǔ)量比較大的薄煤層來(lái)說(shuō),隨著國(guó)內(nèi)外 采礦設(shè)備制造水平的提高,在采用大功率、高可靠性