临矿集团里彦煤矿山东邹城273517
摘要：近年来，中、厚煤层采煤装备在不断改进，采煤工艺也随之进步，随着中厚煤层储量日渐下降，很多煤矿的薄煤层逐步过渡成为主采煤层。薄煤层地质条件及赋存状况较为复杂，普通中厚煤层开采技术在薄煤层采煤应用过程中适应性较差，并暴露出一些问题。因此文章探究适合薄煤层赋存条件的开采技术，达到薄煤层开采效益最大化。
关键词：薄煤层；开采技术；发展趋势
引言
中国虽然是煤炭大国，但随着多年来煤炭消耗量持续增长，开采重心开始由厚及中厚煤层向薄煤层转移。但相较于厚及中厚煤层，薄煤层的赋存情况、水文条件和地质环境等更为复杂，致使薄煤层开采效率并不高（薄煤层可采储量占比为19%，但产量占比只有约10.4%）。因此，为了国家能源大计，必须在普通采煤技术基础上，研究适合薄煤层采挖的技术方法，使煤炭利用达成可持续。
1薄煤层开采特点
（1）采高小，条件差，效率低。由于工作面采高较低，从业人员在小采高开采环境下作业十分困难，特别是设备移动、安装维修、搬运材料时，行动更为不便，劳动强度增加约1．5～2倍，严重影响工作效率。
（2）回采成本高。由于煤层较薄，开采期间采煤机需要经常卧底或挑顶，机械事故增多，且煤层硬度系数多大于3～4，火工品、煤机截齿、刮板机配件等吨煤损耗较大，开采成本明显增加。
（3）万吨掘进率高，采掘接续紧张。随着采煤机械化水平提高，工作面推进速度较快，需相应提高掘进速度才能满足生产需要，而薄煤层回采巷道多为半煤岩巷，巷道掘进速度难以成比例提高，造成工作面接续紧张。
（4）长壁机械化工作面投入产出比高。与设备装机功率、支架工作阻力相当的中厚煤层、厚煤层综采工作面相比，薄煤层工作面设备投资额并不低，但因循环产量低，单产和效率一般只有中厚煤层综采工作面的一半，甚至更低。
2薄煤层开采技术要点
2.1薄煤层普采技术
普采的流程是“采煤机采煤→装煤→刮板机运煤→液压推进工作面→金属支柱支护。在当前，普采工艺被广泛应用于薄及极薄煤层采挖中。普采的难点是跟机挂梁打柱（因煤层薄、顶梁重，作业人员难操作）。当然，技术在不断进步，已经出现高档普采，该类工艺的特点是将金属支柱换作单体液压（液压支柱支撑性好，能有效防止顶板破碎、冒落）、双滚筒连续作业，这样不但不用瀑破打眼，还可达成一次性割全高等目标，基本接近综采技术层次。
2.2螺旋钻采煤
基于螺旋钻的采煤方法是一种无人工作面开采方式，起步时间不长。该技术的独特之处是仅依托螺旋钻采煤机在巷道内的运作即可完成巷道两边50m～70m范围内的煤炭开挖，而作业人员也可在支护良好的巷道中工作，这样就完全改变了薄煤层回采需在工作面内爬行的状况，使安全水平有了很大提升。
该技术分后退式和前进式两类：a）前进式，先沿煤层下山方向钻采，采完后再退回调头钻沿上山方向采煤，使用单翼布置、石门装车，特别适合煤厚0.6m左右、构成简单、顶底板不方便的煤层；b）后退式的作业步序与前进式相反，但采区是双翼布置，其适用于煤厚0.65m～1.3m、倾角小于15°、顶底板方便的煤层。螺旋钻采煤回采过程：钻机处在运输顺槽→朝上山方向打钻→钻头割煤→螺旋杆掏煤→煤落运输顺槽→刮板机输出。从以上工艺阐述看，螺旋钻回采具有工作面无人、工序单一、洁净开采等特点，由此带来高生产率、高安全性等优势。但是，螺旋钻采煤过程中必不可少的是需设钻孔间煤柱及钻孔组间煤柱，这样可致煤炭资源有所浪费。
技术提升方向：a）充填钻孔法。前已述及，螺旋钻采煤的一个问题是需留设煤柱来支撑顶板，由此造成煤量损失。因此，可考虑采用巷道掘进时的矸石对采空区（即钻孔）进行填充，一方面对低强度顶板环境下的煤层采掘有利，另一方面减少了采煤损失；b）扩孔钻法。即沿煤层厚度和沿煤面方向进行扩孔。具体是利用摇控设备使钻头于钻孔内摇摆一定角度，这样在回动时钻头可继续落煤。在实际作业过程中可以经由下述方法执行扩钻孔行为：在钻头突出另一巷道后，换上回撤扩孔钻头，或大直径钻头；钻基本孔时用小直径钻机，扩孔时专用大直径钻机，两台设备交替应用；c）多机械联合采煤。主要针对缓倾斜薄和极薄煤层情况，考虑用“螺旋钻机-刨煤机”联合无人作业。采用该技术，需要于回风平巷和运输平巷内分别配设螺旋钻机按相向方向执行采煤作业，为解决相互影响，可让运输平巷的钻机作稍稍滞后；一般在螺旋钻机掘进10m～15m左右，让刨煤机从开切眼处执行采掘，其行进方向后面的采空区可不采取支护。
2.3钢丝绳锯采煤
钢丝绳锯采煤本质上也属长壁式开采，使用场合为倾角较大的薄煤层。该类技术的特点是：工作面呈走向布置；上下平巷中设置绞车等牵引装置。被牵引的钢丝绳有两类：a）运行于上下平巷中的牵引绳；b）运行于工作面并与煤壁发生作用的锯绳锯。后者带截齿，可在往复牵引作用下于煤壁上制造沟槽（划一次大约进深20cm左右）。沟槽的作用是使煤块在压力作用下可自行脱落并沿工作面下滑至运输装置。采用该技术需要留设一定数量和规格的煤柱支撑顶板。该类方法的优点是工作面无人化。工人依托在上下平巷中设立的支柱来操作绞车及锯绳，因此具有较高的劳动效率，且节省支护材料。
2.4薄煤层采煤设备的选择
1）采煤机的选择。选用MG160/380-WD变频电牵引采煤机，其具体参数如下。采高1.4～3m，截深630mm，适用倾角≤35°，滚筒直径Φ1250mm，滚筒转速39.65r/min，摆臂长度1798mm，摆臂中心距6760mm，牵引力360kN，牵引速度0~7.5m/min，机面高度1180mm，最小卧底量145mm，电压1140V，机重28t。
2）与采煤机配套适用的刮板运输机选择SGZ730/400型。其具体参数如表1所示。
表1SGZ730/400型刮板运输机参数
3薄煤层开采技术的发展趋势
在煤炭开采技术不断更新改变的过程中，整个世界煤炭企业的绿色开采技术也取得了较大进步，技术不断走向成熟。目前国际上使用主要的开采技术主要有：充填开采、离浆灌注开采技术、条带式开采技术等。而中国目前使用最为普遍的技术手段是填充开采技术。这种技术比较经济有效，有效控制了地表下沉，保护土壤不受损害。填充开采技术的按照填充物的不同主要分为：膏体填充开采技术、似膏体自流填充技术、超高水材料填充技术。这三种技术都有着不同的优点，具体如下：
3.1膏体填充技术
这种技术在中国的应用时期比较早，因此该技术相对其它技术而言比较成熟，且一般的中小型煤炭企业开采过程都应用该技术，基本能实现比较安全的开采环境，且使用过程中比较高效、环保，利于企业经济效益的提高；
3.2似膏体填充技术
这种技术主要应用在炮采和比较高档的普采；
3.3超高水材料填充技术
这是目前比较先进的技术手段，在近些年各国专家的不断研究创新下，这种技术得到了全新的全面发展与应用，现在主要可应用到炮采的方面，但超高水材料开采技术的成本比较高，因为超高水材料充填技术前后的投入比较高，但煤炭产量和开采效率无法达到预期效果，不能满足高产、高效的要求。
结束语
相比于中厚煤层而言，薄煤层采煤有着更大的发展空间，因此加强采煤工程中薄煤层采煤技术的引进和交流，结合薄煤层赋存条件和水文条件加强采煤技术的改进，培养高素质的薄煤层开采人才，促进薄煤层开采自主技术的研发，推广各类先进的薄煤层采煤技术应用，对促进经济发展尤为重要。
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