云南省富源县煤炭工业局后所分局云南富源6555001
摘要:本文主要分析了薄煤层进行机械采煤的主要工艺要点,其中涉及的机械包括:滚筒采煤机、螺旋钻机、连续采煤机等,本文还阐述了长壁采煤的方法与工艺。只有高水准的采煤工艺,才能够提高煤炭的产量,更好的满足社会需要,获取更多的经济收益。
关键词:薄煤层;机械采煤;工艺;应用
引言
薄煤层不但在我国储量丰富,分布广泛,即使在世界范围内,薄煤层的数量也是非常多的,而且其煤质也相当好,只是由于条件所限,其开采量始终不大。譬如在我国,产量相当小,甚至都不及全国产煤量的10%。在我国,由于长期以来对于中、厚煤层煤炭的挖掘,导致我国的煤炭资源在快速大幅度的缩减,所以,煤炭业以后的发展,不得不依靠开采薄煤层。我国必须从现在开始,对开采薄煤层予以重视,加大力度投入到薄煤层的开采中,使其更模式化、正规化。从而保证我国的煤炭产量,以此提升国家地位。
1、我国薄煤层开采特点
煤炭是举世公认的重要能源,一个国家开发煤炭的程度,不但可以能促进其社会发展,还可以提升其在国际社会上的地位,从而实现社会稳定、国力增强的目的。薄煤层的厚度在0.8m~1.3m的范围之内;当厚度小于0.8m,称之为极薄煤层。我们国家对薄煤层煤炭资利用率比世界水平低很多,主要原因是我国的煤炭业机械化水平实在是太低,影响了对薄煤层的开采、利用。中国目前对薄煤层进行开采的煤炭企业,约有七百家,开采效率大多较低。薄煤层不好开采的原因主要如下:第一、煤层赋存度低,地质条件、开采条件相对复杂,使用设备有较大难度,导致开采效率偏低,产量低下。第二、厚度太薄——不到1.3米,采高过低,传统的大型机械进不去,作业实在困难,就算是靠人力开采,也只能采取爬行的方式,或者以俯卧的姿势进行采煤作业,这样一来,作业的安全隐患确实很大,开采工作不好展开。第三、掘进率太高,在各开采面间进行接替变得分外困难,造成开采效率低下。
2螺旋钻机采煤方法、工艺
我国在上个世纪末,引进了可以用于薄煤层开采的螺旋钻机。其开采薄煤层的方法极为简单,就是利用螺旋钻机的钻头,不断地钻入薄煤层中,再利用安装在钻头上的截齿,截割钻头附近的煤层,然后其螺旋叶片,就可以把截割下来的煤炭从煤层里带出来,将其装入运输机运走。在利用该机械开始采煤之前,要先了解目标煤层的厚度尺寸与赋存状况,并以此为依据,选取适合的螺旋钻头。选择钻头的时候,通常要比目标煤层的厚度,要小一点。常见的钻头,有四种规格:其直径最大的为850mm、直径最小的为500mm、另外还有两种分别是直径630mm的和直径750mm的[2]。螺旋钻机见下图。
图1螺旋钻机
为避免巷道顶板发生垮落,在使用螺旋钻机回采时,两边的孔深一般会限制在40m以内,还需要架设支撑煤柱予以防护。螺旋钻机采煤法,由于机械化程度高,不但提升了开采煤炭的效率,还改善了作业条件,减少了安全隐患。然而由于支撑煤柱的架设,会在一定程度上影响薄煤层的产出量,而且缩短、接长钻杆的过程,也会造成时间的大量浪费,影响进度,这两点不足,是在后需要改善的地方。
3滚筒采煤机方法与工艺
由于薄煤层的开采高度过低,对于采煤工作的机械化专业造成了很大的困难,仅能使用机身矮小的设备,但是对机械的功率,却要求不得低于100kW,另外该机械设备还必须能够适应煤层工作面起伏不平的特点,滚筒采煤机恰好满足这些要求。而且其架构简单、可靠,安装和维护都很方便,破岩能力特别强。该采煤机有一对分居左右的滚筒,相对转动,可以有效防止摇臂对煤块的阻挡,增加采煤机的装载量。骑溜式的采煤机的机械构造比较简单、牵引阻力比较低、空顶面积比较小等诸多优点,因而使用非常广泛。不过由于它对作业空间的高度要求比较严格,所以无法将其运用在超薄煤层的开采工作中。而爬底式采煤机,其工作强度比较高、机械结构更加紧凑、而且装煤量特别大,拆卸起来也非常的方便,最为难得的一点是,它对作业空间的高度几乎没有什么要求,所以当目标煤层厚度不足0.85m,就爬底式采煤机就成为了唯一的选择。在实际的采煤作业中,可以按照工作环境的具体需要,灵活选择采煤机设备,顺利、有序地对薄煤层进行开采。
4连续采煤机方法与工艺
连续采煤机是从美国引进的,它适用于范围为0.7m~1.3m厚的超薄煤层与薄煤层,而且该机械设备的还有一个显著的特点,就是可以在对煤层进行挖掘的同时,进行采煤,大大的节省了开采工作的时间,其采煤效率、经济效益极高。只不过在采煤时,也同样要支撑防护煤柱。不过在回采薄煤层时,支撑煤柱是可以收回的,这样一来,最终煤炭的开采量,不会受到太大的影响,所以连续采煤机的使用效果,经济效益,都要优于螺旋钻机采煤方式。一台连续采煤机的由采煤部分、锚杆部分、转载部分以及运输部分共同组成的,而且其操作工艺是非常先进的。特别是在一些国外矿业中,已开始使用遥控的远程采煤机,且并取得了一定的进展,大大的改善了作业环境,而且不必架设防护煤柱。
5长壁采煤方法与工艺
长壁采煤的机械化工艺中,对目标煤层的要求比较严苛:煤层所在的地质构造必须简单,而且该煤层的整体赋存度必须相对稳定。另外该工艺中,要求的采煤设备可以有两种,既可使用滚筒采煤机,也可使用刨煤机,只不过这两种采煤设备,都各自具有某些局限性。滚筒采煤机的优势在于它拥有的破煤能力非常强,而且该类设备的机型,也有不下20种,不论是对采高大于0.8m的煤层进行开采,还是对采高不足0.8m的煤层进行开采,都能够找到可以使用的滚筒采煤机。BM-100型滚筒采煤机适用的采高范围,恰好与薄煤层定义的厚度完全一致,而且其工作效率相当好,所以当仁不让的成为了运用最广泛的机型。
长壁采煤中另一种常用的采煤设备,就是刨煤机,它的破煤能力也非常强,而且能耗比较小,而且工作效率非常高,产生的粉尘相对较少、劳动强度非常低等诸多优点,所以产煤量相当高。另外刨煤机的本身结构非常简单,检修起来十分方便,而且价格比较便宜,刨煤机设备的优势非常明显。在开采薄煤层的过程中,刨煤机的开采效果特别好。薄煤层的开采工作中,存在着掘进巷道困难、工作面狭窄、开采困难、产煤量较低等问题,长壁采煤工艺的运用,能够大幅度减少掘进量,并提高开采工作面的产煤量。维护巷道相对而言也更加容易一些,所以在采煤的实际工作中,应用十分广泛。
6结语
我国近几年对能源的需求越来越高,采煤业运用的机械设备,也在日益改进,特别是在中、厚煤层资源已经严重短缺的现状下,对薄煤层的煤炭资源进行合理开采,已经成为煤炭业今后必然的发展趋势。但是开采薄煤层所需的专用设备,以及相应的技术都不够完善,还需要不断的进行探索、研究。
参考文献:
[1]盛国军,孙启生,宋华岭.薄煤层综采的综合创新技术[J].煤炭学报,2007(3):230-234.
[2]吕文玉.国内外薄煤层开采技术和设备的现状及其发展[J].中国矿业,2009(11):60-62.
[3]李建平,杜长龙,张永忠.我国薄与极薄煤层开采设备的现状和发展趋势[J].煤炭科学技术,2005,33(6):65-67