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（山西焦煤集團(tuán)臨汾宏大礦業(yè)有限責(zé)任公司 山西 041000）

引言

我國(guó)是一個(gè)擁有九百六十萬(wàn)平方公里土地面積的國(guó)家，這使得煤炭資源被廣泛分布于我國(guó)的各個(gè)地區(qū)，當(dāng)然，我國(guó)在開采煤炭資源過程中，因不同地域氣候環(huán)境及地質(zhì)條件的不同，使得煤炭資源的開采工作往往存在較大難度，特別是薄煤層開采作業(yè)，更是需要克服重重技術(shù)難點(diǎn)，以確保煤炭資源從薄煤層中順利開采出來。在具有薄煤層的區(qū)域中，其煤層厚度各有不同，一直以來人們?cè)陂_采薄煤層時(shí)，因開采環(huán)境非常復(fù)雜，再加上開采面空間過于狹窄，在放置開采設(shè)備以后，開采人員只能在狹窄的空間中工作，這不僅造成開采難度較大，同時(shí)開采作業(yè)也會(huì)存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。特別是對(duì)于深井薄煤層來說，其擁有非常復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，內(nèi)部存在許多斷層，而且礦壓較大，這使其相比于其他類型的煤層有著更高的開采難度。正是因?yàn)楸∶簩拥拈_采難度更高，使得煤礦企業(yè)大多只是開采厚度適中或更厚的煤層，而對(duì)薄煤層的開采則置之不理，但隨著中厚煤層的逐步開采完畢，使得煤礦企業(yè)正面臨無礦可采的境地，因此對(duì)薄煤層進(jìn)行開采也將成為重點(diǎn)對(duì)象。本文便對(duì)薄煤層綜采機(jī)械化采煤技術(shù)進(jìn)行深入的分析，以此提高我國(guó)煤礦企業(yè)對(duì)薄煤層的開采水平，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.我國(guó)針對(duì)薄煤層綜采機(jī)械化采煤技術(shù)的研發(fā)情況及面臨的問題

從世界范圍來看，薄煤層在全球煤炭總量中占據(jù)著非常大的比例，而且大多數(shù)薄煤層都有著非常悠久的形成時(shí)期，這使得這些薄煤層中的煤炭質(zhì)量非常好，為了開采薄煤層中的煤炭，許多發(fā)達(dá)國(guó)家都非常關(guān)注薄煤層開采技術(shù)發(fā)展，并投入了大量的經(jīng)費(fèi)與精力來開展關(guān)于薄煤層采煤技術(shù)及其設(shè)備研發(fā)，這也使得國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在薄煤層綜采機(jī)械化采煤技術(shù)水平上要明顯高于我國(guó)，許多先進(jìn)的薄煤層采煤技術(shù)已逐漸被引入至我國(guó)。而從我國(guó)對(duì)薄煤層綜采機(jī)械化采煤技術(shù)的發(fā)展情況來看，我國(guó)要比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)研發(fā)時(shí)間晚得多，無論是在研發(fā)力度，還是在精力投入方面都不如國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，究其原因在于我國(guó)煤炭資源相對(duì)雄厚，中厚或厚煤層的分布也比較廣泛，這使得我國(guó)在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)都只是致力于開采中厚或厚煤層。當(dāng)然，正是因?yàn)槲覈?guó)對(duì)薄煤層綜采機(jī)械化采煤技術(shù)的研發(fā)力度不夠，使得我國(guó)和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在薄煤層綜采機(jī)械化采煤技術(shù)上的發(fā)展差距非常明顯，而且國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)這方面的技術(shù)研究成果也只限于在本國(guó)使用，嚴(yán)格禁止流入到國(guó)外。由此可見，種種原因都導(dǎo)致我國(guó)薄煤層綜采機(jī)械化采煤技術(shù)的發(fā)展處于比較落后的狀態(tài)。就目前來看，我國(guó)對(duì)薄煤層進(jìn)行綜采機(jī)械化采煤過程中主要面臨以下問題：

其一，由于薄煤層的厚度較小，這使其開采空間要更加狹小，開采人員在開采面中的活動(dòng)顯得非常局促，而且采區(qū)高度也非常低；

其二，許多薄煤層中的煤炭硬度較高，而且煤層中還夾雜著高硬度的矸石；

其三，薄煤層在開采過程中，其厚度并不是一成不變的，而是呈現(xiàn)出比較大的厚度起伏狀態(tài)，煤層走向及傾角變化也不穩(wěn)定，并且薄煤層中有著諸多斷層，而這便對(duì)煤礦開采機(jī)械的選擇提出了很高的要求，在市面中很難找到能夠滿足采區(qū)條件的煤礦開采機(jī)械及其配套設(shè)備；

其四，開采人員在對(duì)薄煤層進(jìn)行開采過程中常常要進(jìn)行人工開采，這使其勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，開采作業(yè)難度也較大。

2.薄煤層綜采機(jī)械化采煤技術(shù)分析

對(duì)于薄煤層來說，其煤層厚度通常只有0.8-1.3m，這使得開采人員在如此高度下對(duì)薄煤層進(jìn)行開采時(shí)，會(huì)給其開采工作造成很大不便，所以針對(duì)開采條件差異巨大的薄煤層，需要開采人員在選擇相應(yīng)的采煤機(jī)械、設(shè)備及開采技術(shù)方案時(shí)，能夠充分考慮到薄煤層所具有的地質(zhì)特點(diǎn)。

(1)滾筒采煤機(jī)采煤技術(shù)

在薄煤層開采作業(yè)中，需要應(yīng)用到滾筒采煤機(jī)，滾筒采煤機(jī)在運(yùn)行過程中需要借助于許多關(guān)鍵的配套設(shè)備才能發(fā)揮其功能。滾筒采煤機(jī)的構(gòu)造主要分為三部分，分別是刮板輸送機(jī)、滾筒和液壓裝置。滾筒采煤機(jī)主要是利用電牽引方式，并綜合利用了自動(dòng)化控制技術(shù)、故障檢測(cè)技術(shù)、設(shè)備自檢技術(shù)等多種現(xiàn)代化技術(shù)手段，同時(shí)結(jié)合電液混合驅(qū)動(dòng)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)滾筒采煤機(jī)的高效運(yùn)行，確保滾筒采煤機(jī)械具備較高的智能化控制水平?，F(xiàn)階段，滾筒采煤機(jī)已經(jīng)成為我國(guó)對(duì)薄煤層進(jìn)行開采作業(yè)的重要機(jī)械設(shè)備之一。相比于中厚或厚煤層來說，作業(yè)人員在操作滾筒式采煤機(jī)進(jìn)行開采時(shí)，無論是其操作方式，還是機(jī)械的運(yùn)行原理差異都并不明顯，在具體操作時(shí)，采煤機(jī)會(huì)沿著采煤作業(yè)面兩端進(jìn)行連續(xù)切入，以使作業(yè)面上形成一個(gè)連續(xù)的采煤口，然后全面切割采區(qū)面，在此過程中滾筒采煤機(jī)需持續(xù)向前推進(jìn)進(jìn)行割煤作業(yè)，然后拉架推溜，由此便使得獨(dú)立的采煤作業(yè)循環(huán)完成。薄煤層中的煤炭質(zhì)地較硬，而且煤層厚度也遠(yuǎn)不如中厚煤層與厚煤層，通常薄煤層的厚度還不到1m?？紤]到上述情況，煤礦開采人員在操作滾筒采煤機(jī)時(shí)，應(yīng)從以下方面做出改進(jìn)：

由于薄煤層的采區(qū)采高較低且波動(dòng)較大，因此需要重新設(shè)計(jì)采煤機(jī)截割部位、機(jī)體部位的外形尺寸及結(jié)構(gòu)，以確保滾筒采煤機(jī)能夠在狹窄的薄煤層空間中穩(wěn)定運(yùn)行。在改造滾筒采煤機(jī)時(shí)，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度進(jìn)行減小，然后強(qiáng)化其牽引部位與截割部位的強(qiáng)度，這樣可確保滾筒采煤機(jī)在薄煤層具有的復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定、可靠的使用，從而使煤礦開采人員能夠使用滾筒采煤機(jī)來開采更多的煤炭資源。

通過結(jié)合薄煤層所具有的煤層特點(diǎn)，還需要對(duì)滾筒采煤機(jī)中的刮板輸送機(jī)部分進(jìn)行改造，通過優(yōu)化其中部槽結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)形式能夠與薄煤層開采環(huán)境相符，這樣中部槽高度便可和薄煤層的采區(qū)高度保持一致。對(duì)于滾筒采煤機(jī)來說，其開采方式能夠更好適應(yīng)薄煤層的地質(zhì)環(huán)境，即使薄煤層中的煤層厚度出現(xiàn)很大變化、斷層眾多且煤層走向多變，也能很好的應(yīng)用滾筒采煤機(jī)來進(jìn)行開采。更重要的是，通過應(yīng)用滾筒采煤機(jī)來進(jìn)行煤礦開采作業(yè)，能夠采用更加科學(xué)的支護(hù)形式，以此保證巷道穩(wěn)固安全，從而為采煤作業(yè)的持續(xù)推進(jìn)提供安全保障，所以，相比于其他類型的煤礦開采作業(yè)方式來說，刨煤機(jī)采煤作業(yè)方式無論是在煤炭資源開采質(zhì)量，還是煤礦開采效率都具有很明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在對(duì)某個(gè)區(qū)域的薄煤層進(jìn)行開采之前，如果有多種采煤技術(shù)可以選用，建議優(yōu)先采用滾筒采煤機(jī)來進(jìn)行煤炭開采，這是因?yàn)闈L筒采煤機(jī)能夠更好適應(yīng)薄煤層的開采特點(diǎn)。

(2)刨煤機(jī)采煤技術(shù)

在薄煤層開采作業(yè)中，刨煤機(jī)也同樣是一種常用的采煤技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，開采人員可利用傳感器來感知推溜距離，以此實(shí)現(xiàn)定程推溜，同時(shí)通過電液一體化控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠使開采機(jī)械在井下運(yùn)行中不需進(jìn)行人工值守，從而真正實(shí)現(xiàn)煤炭資源的井下自動(dòng)化開采?，F(xiàn)階段，刨煤機(jī)已被廣泛推廣至薄煤層開采工作中，而且利用刨煤機(jī)進(jìn)行薄煤層開采的技術(shù)手段正變得愈發(fā)成熟化。依據(jù)其功能結(jié)構(gòu)，可將刨煤機(jī)劃分成兩個(gè)功能部分，分別是溜刨功能部分和拖鉤刨功能部分。刨煤機(jī)在運(yùn)行過程中，開采人員可以在系統(tǒng)中輸入推溜數(shù)據(jù)，這樣刨煤機(jī)便可按照推溜數(shù)據(jù)要求利用傳感器裝置來對(duì)推溜距離進(jìn)行感知，從而實(shí)現(xiàn)定程推溜與固定刨深。刨煤機(jī)在運(yùn)行過程中，具體運(yùn)行步驟如下：第一步是刨煤機(jī)刨煤，第二步是定程推溜，第三步是刨煤，第四步是定程推溜達(dá)到60cm，第五步是拉架。

(3)螺旋鉆機(jī)采煤技術(shù)

在薄煤層綜采機(jī)械采煤技術(shù)中，螺旋鉆機(jī)也是常用的一種采煤機(jī)械，相比于滾筒式采煤機(jī)與刨煤機(jī)這兩種采煤技術(shù)，螺旋鉆機(jī)有著明顯的不同，開采人員在使用螺旋鉆機(jī)過程中并不需要安裝配套設(shè)備，只需利用螺旋鉆機(jī)即可獨(dú)立完成煤炭的開采、裝卸與運(yùn)輸，而且可以在巷道中實(shí)現(xiàn)對(duì)螺旋鉆機(jī)的維修與養(yǎng)護(hù)。如果薄煤層的煤層厚度為0.4m至0.7m時(shí)，便非常適合采用螺旋鉆機(jī)來進(jìn)行采煤，其不僅具有良好的巷道支護(hù)，而且采煤作業(yè)非常安全，不需要對(duì)薄煤層進(jìn)行回采，螺旋鉆機(jī)所需的操作人員也較少。

3.結(jié)語(yǔ)

總而言之，薄煤層的煤層地質(zhì)條件是極為特殊的，正是因其特殊性，使得薄煤層開采難度變得非常大。因此，對(duì)于煤礦企業(yè)來說，要遵循因地制宜的原則，開采人員必須充分結(jié)合薄煤層的地質(zhì)特點(diǎn)，選擇合適的薄煤層綜采機(jī)械化采煤技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)井下采煤設(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制，確保薄煤層的開采安全。在此過程中，我國(guó)對(duì)薄煤層綜采機(jī)械化采煤技術(shù)的研究也要向著采、支、運(yùn)工序一體化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，使薄煤層開采作業(yè)真正實(shí)現(xiàn)無人化值守，通過不斷鉆研薄煤層綜采機(jī)械化采煤技術(shù)，研發(fā)出更多先進(jìn)的采煤機(jī)械，爭(zhēng)取盡快縮短我國(guó)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在薄煤層開采方面的技術(shù)差距。