薄煤层开采原理【薄煤层开采技术分析】

　　摘要：薄煤层的开采对于有效利用煤炭资源、延长矿井开采年限、推进煤炭工业可持续发展具有重要的意义。我国薄煤层的开采技术虽然取得了显著成绩，相关设备有了很大程度改进，可是在实际的煤炭开采作业中，薄煤层的开采仍然存在着一定的问题。文章分析了薄煤层在开采过程中通常会遇到的问题，提出通用的薄煤层开采方法，对薄煤层的开采实践具有一定的参考价值。
　　关键词：薄煤层；煤炭资源；开采技术
　　中图分类号：TD823　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2012）21-0144-03
　　薄煤层的开采具有很多优点，比如其开采不会导致大面积地面塌陷；工作面顶板的位移比较小，而且容易控制；薄煤层邻近煤层受薄煤层的开采活动影响较小。然而，在实际的煤矿开采作业中，薄煤层的开采也有很多限制性因素，使薄煤层的开采遇到很多困难。
　　1　薄煤层开采过程中存在的问题
　　根据煤层厚度测评标准，厚度在1.3m以下的煤层为可开采薄煤层。在薄煤层的开采实践中，主要面临以下问题：
　　（1）薄煤层所处地理环境多变、复杂，对于煤层产量也产生非常严重的影响。薄煤层的长壁工作面受到煤层的厚度变化以及地质构造的影响较中、厚煤层要大，薄煤层的长壁综采或者机采工作面的布置非常困难。
　　（2）因为薄煤层赋存煤矿的厚度较低，所以薄煤层开采进度非常快。这样，相关设备的运转周期变短，薄煤层的开采工作非常紧张。随着长壁机械采煤技术日益成熟，大大加快了薄煤层工作面的推进速度。但是薄煤层的工作面半煤岩的回采巷道使得巷道的掘进手段并没有很大的改观，薄煤层掘进率高，采掘比大，薄煤层的综采工作面紧张接替，掘进速度也很慢。
　　（3）煤层的开采实践往往受煤层所处的空间制约，使得安装和操作维护开采设备的难度增大。另外，受煤层的开采空间所限，煤矿工人工作范围受到很大束缚。由于采高低，工作人员的工作条件差，在工作面需要爬行，而且移动设备非常困难。尤其在薄煤层的综采工作面，最小采高低于1m时，工作面内的作业甚至人员进入工作面都很困难。采煤机械与液压支架受到薄煤层空间尺寸的限制，设计的难度增大，液压支架的立柱往往需要双伸缩，必要的时候甚至要三伸缩，大大增加了制造成本，瓦斯排放工作难以进行，安全隐患增多，非常容易发生安全事故。
　　（4）薄煤层的长壁机械化采煤的工作面投入多、产出少。同中、厚煤层对比，薄煤层产量投资相对较大，可是经济效益较中、厚煤层的工作面开采低很多。薄煤层的综采工作面设备投资同中、厚煤层相当，可是其产出效率却不及中、厚煤层综采工作面的一半。薄煤层煤矿的产量与中、厚煤层产量比例大约为1∶3，薄煤层煤矿生产量相对较低，而且煤炭资源的抛洒浪费比较严重。
　　2　薄煤层开采的主要方法
　　因为薄煤层的长壁开采特殊性，薄煤层长壁综采的发展十分缓慢。目前，薄煤层工作面的效益大多不很理想，而且其开采仍以炮采与机采为主。在薄煤层的开采实践中，应当依据薄煤层所表现出来的特点，发展有针对性的长壁采煤装备和工艺。目前薄煤层机械化的开采工艺主要包括以下
　　几种：
　　2.1　螺旋钻采煤方法
　　螺旋钻采煤法最大的特点就是人员在巷道中使用螺旋钻采煤机将煤直接采出，不需要回采工作面，是用于开采薄煤层的一种新型采煤法。
　　2.2　螺旋钻采煤机采煤法
　　螺旋钻采煤机由主机、泵站、钻具和多功能的控制装置、安全闭锁保护装置为主要构成，采用液压推进、电机传动的工作方法。钻具可以安装2～4个钻头，钻孔宽度在1.41～2.77m范围内自由调整，提高其效率，提升煤炭资源的回收率。钻具的后边使用双螺旋杆进行推进，能够较好地解决水平控制的问题。钻机推进的过程中，采煤机的螺旋叶片使钻孔内的粉尘量和瓦斯浓度在通风喷水系统的作用下达到安全的标准。它还附带有起重运输的装置，杠杆的拆卸、安装工作都实现了高度的机械化，使设备的利用率得到有效提高。
　　2.3　薄煤层长壁式采煤方法
　　不论采用机采工艺还是综采工艺，同中、厚煤层的主要特点没有很大差别。不同的是，落煤机械除了通常的滚筒式采煤机以外，还有刨运机、刨煤机等。因为薄煤层的采高比较小，顶板的压力也较小，围岩的变形破坏程度不高，所以在工作面的支护强度方面较中、厚煤层的工作面要小。顶板的管理可以采用局部填充法、缓慢下沉法和冒落法。若回采工作面直接底、直接顶或者伪顶是碳质的页岩或泥岩，可以人为加大采高，以方便开采作业，提高效率。对于地质构造比较简单、赋存稳定的薄煤层可以使用机械化长壁开采方法。
　　加大工作面的长度，进行对拉工作面的布置。刮板输送机的铺设长度与所开采煤层赋存条件是对工作面的长度增加产生影响的主要因素，布置对拉工作面，两个对拉共用运输顺槽，可同步推进或者相错1～3个循环。薄煤层的炮采和机采工作面中对于对拉工作面的布置方式有着颇为广泛的应用，它能够降低巷道掘进的工作量，减少巷道掘进，使薄煤层的开采工作面接替上的问题得到有效
　　缓解。
　　2.4　回采工艺
　　薄煤层回采最简单的方法是螺旋钻采煤法。螺旋钻采煤法不用回采工作面，在已经开掘的平巷当中，使用螺旋钻机钻进巷道两侧的煤层中，钻进过程中其螺旋叶片会将煤从钻孔带出，并装入顺槽运输机，向外运出。煤层顶板的开采可以依靠钻孔之间保留的小煤柱或反转螺旋钻机，利用螺旋叶片在钻孔内带入矸石，充填钻孔以支撑顶板。
　　3　薄煤层开采技术发展措施
　　3.1　提高机械设备的性能
　　提高机械设备的性能是薄煤层开采效率提高的主要途径。充分利用现代先进的科学技术，增加刨煤机刨头运转方向的控制装置灵活度，确保刨煤机的刨头能够沿着预定方向前进；在保证运行安全的前提下，增大刨煤机装机功率，进而提高刨煤机对硬煤刨掘的能力；要增强刨煤机的自身零部件，特别是零件的结合部位的可靠性，提高薄煤层的开采进程。
　　3.2　加强资金的投入力度，探索新技术
　　资金投入对于企业或者某个具体的生产环节的成败有着深刻的影响。如果在薄煤层的开采中，能够增加资金投入力度，及时更新换代老化的机械设备，一定能够促进煤矿工业的稳定发展，提高生产效率，降低事故概率。与此同时，应该努力进行薄煤层开采新技术的探索，在新时期，充分利用科技创新，依靠科技的进步与先进技术的普及，整合资源，对现代化的高新技术进行积极的探索。比如，充分发展煤炭的地下气化开采技术。煤炭地下气化开采技术是集合了建井作业、采煤作业和地面的气化作业技术的先进采煤技术，它是通过煤炭热化作用来产生可燃气体的技术，具有低投资、高效益、低污染、高安全性等特点，是在创新思维的指引下非常难得的先进技术。
　　4　结语
　　总之，我国的薄煤层具体条件千差万别，虽然具有共性的特点，但是在具体的实践中必须要对其个性条件予以充分考虑，以满足薄煤层的开采需要。随着我国对煤矿产业的重视程度加大，我国薄煤层煤矿的开采正逐步走向规范化、规模化。我们要在实践的基础上积极探索薄煤层的开采新技术，实现我国的煤炭工业可持续健康发展。
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　　作者简介：王燕伟（1980-），男，山西高平人，山西高平科兴平泉煤业有限公司助理工程师，研究方向：采矿工程、经营管理。
　　（责任编辑：周　琼）