薄煤层机械化采煤技术及其发展研究

李晓凯,胡华锋

摘要：文章在对目前我国薄煤层机械化采煤技术研发和应用现状进行分析的基础上，重点研究目前机械化采煤技术在薄煤层中的应用情况，并对未来薄煤层中机械化采煤技术的发展趋势进行了展望，以供参考。

关键词：薄煤层；机械化采煤技术；应用；发展

1引言

我国一直以来都是一个煤炭大国，煤炭资源也一直是我国的主要的能源形式，而且我国的煤炭资源储量和开采、使用量也一直居世界首位。对我国的煤炭总量和资源类型进行统计可知，薄煤层在其中占据较大的比例，不仅储备丰富而且采储量也较高。但是目前我国针对薄煤层中煤炭的开采量和开采水平却比较低，表现出产量在逐年下降的发展趋势。这就需要在对我国的煤炭资源进行整合重组的同时，按照我国提出的科学发展以及可持续发展的战略要求，对薄煤层采煤机械化采煤技术进行开发和应用，实现薄煤层煤炭资源开采率的提升。而且在此基础上进行薄煤层综采成套机械设备的研制和应用，在实现薄煤层开采机械化水平提高的同时对劳动强度进行减少，以及煤炭开采效率和开采安全性进行提升。

2薄煤层机械化采煤技术现状

由于薄煤层具有自身特有的特点，而且在受到自身地质条件限制的同时增加了机械化作业的难度。但是如果通过传统的开采作业方法来进行薄煤层的开采，却表现出具有较低的煤炭资源开采质量和开采效率的问题。这就需要针对此问题来加大对薄煤层机械化开采技术的研究和应用，实现薄煤层煤炭资源开采效果的提升。也就是要对具有普遍适应性的机械化采煤方法进行研究。而目前由于薄煤层地质条件的限制，没有哪一种机械化采煤方法可以在薄煤层中进行大范围的推广应用，智能在满足市场需求的同时，对其中的薄煤层综合机械化采煤技术进行充分应用来对薄煤层的煤炭资源进行最大化的开采，并不且通过新的机械技术的应用来实现薄煤层煤炭综合机械化技术水平的提高。

3机械化采煤技术在薄煤层中的应用分析

3.1滚筒采煤机在薄煤层中的应用

在薄煤层中所应用的滚筒采煤机及其配套设备主要有双滚筒采煤机、刮板输送机以及液压支架等。其中的采煤机主要采用的是以电牵引和自动化操作检测及诊断技术为一体的采煤技术，而且其中的液压支架也主要采用的是电液混合驱动控制的方式。将上述先进的设备在薄煤层中进行应用是目前薄煤层采煤技术的研发重点之一。在应用此种开采技术进行实际作业的过程中，需要在薄煤层工作面的两端开切口，并且沿着工作面来进行全场切割作业，在采煤机切割作业完成之后进行拉架推溜，然后继续进行下一个循环的作业。

在上述开采方式的应用中，需要针对以下几个方面来进行持续完善和改进。首先就是针对采煤机滚筒受力分解图来优化设计其中的采煤机机身、截割以及牵引部位的结构，通过上述优化来保证机身高度符合煤层低采高的要求，通过对机身长度的适当减少来确保截割以及牵引部位的强度达标，保证在特殊工况下设备的正常使用以及设备寿命的延长和采煤效率的提升。其次就是改进刮板输送机中部槽的结构，实现槽高的降低。最后就是优化设计液压支架顶梁的结构，经过优化之后在确保承载能力达标的同时来对其厚度进行减小，而且还要满足大瓦斯涌出量矿区进行瓦斯有效排放时对通风断面的要求。

在薄煤层中进行上述开采方式的应用，不仅可以对具有较大厚度变化的薄煤层特点进行适应，而且还适应顶底板高低波动不平的工作面，此外还对于具有较多断层的煤层进行良好适应，并表现出良好的支护效果以及较高的生产效率、较大的产量。

3.2刨煤机在薄煤层中的应用

在薄煤层中刨煤机开采技术的应用方式主要就是通过采取无人化的开采方式应用，其在电液一体化控制技术以及定程推溜传感技术的基础上逐渐发展和完善的。此种刨煤机主要包括溜刨和拖钩刨的形势，而且采用中部在机头前面和机尾2~4m的液压支架进行布置的，而且是沿着工作面按照凸状弧形的方式进行布置，而且根据定程推溜传感设置的定程推溜来进行刨深的确定。通过此种采煤技术可以实现针对薄煤层的由计算机控制的远程管理模式，所采用的开采方式也为无人化的开采方式，实现了煤矿煤炭生产效率的提升以及人员伤亡事故概率的降低。

3.3螺旋钻机在薄煤层中的应用

此种采煤技术就是通过使用螺旋钻机在进行煤炭的落、装、运等全部过程中的采煤作业，而且还可以实现在工作面的巷道中进行设备的维护保养工作。其比较适合在厚度为0.6~0.8m的薄煤层中应用，主要的应用过程，就是先使用螺旋钻机来开展采、装和运的步骤之后，使用刮板输送机来将煤炭从回采位置向外输送，并且通过单轨吊车来将煤从煤仓中运出。通过此种方式，不仅可以实现对巷道的有效支护，而且具有较高的可靠性和较小的作业风险。此外，此种采煤技术可以实现一次性采煤作业，也就是节省了回采的步骤，并且对作业流程进行了简化，表现出具有较快的开采速度和较高的开采效率等特点，所开采的煤炭中也含有较少的杂质，并且几乎可以实现无人操作。因此说，此种采煤技术比较适合在煤与瓦斯突出等危险的薄煤层工作面中应用，在基本可以实现无人作业和自动化管理作业的同时，实现了采煤作业安全性以及煤炭开采率的提升。

4薄煤层机械化采煤技术发展趋势

针对目前存在较低煤炭资源开采效率和产量的薄煤层来说，通过对相应的机械化采煤技术的发展和应用，已经基本实现针对薄煤层的安全、可靠和无人化的机械化采煤作业方式，在目前上述机械化采煤技术不断发展的同时，也逐渐推动此技术向更为高产高效、具有更高的自动化程度以及可靠性更高的方向发展。其主要表现在，首先是在煤炭开采机械设备中对相应的自动化和智能化技术进行应用的同时，实现其采煤技术自动化和智能化水平的提升。其中主要应用的新型技术主要有三维定位技术、视频监控技术、煤岩自动识别技术、自动找直技术以及相关辅助机构等。

其次，就是通过对综采成套设备的计算机远程集中协同控制的控制基地的建立，推动薄煤层井下作业流程向更高的程序化和智能化方向发展，而且实现了将采煤作业中主要的液压支架、采煤机、刮板运输机、转载机以及破碎机的综合集中控制，逐步向地面通知、地下无人管理作业模式发展。

最后，就是推动薄煤层采煤机等机械化设备向大功率以及电牵引方向发展。在目前对薄煤层采煤技术中所应用的机械化设备进行研发的同时，主要是在可行性的技术基础上，提高其适应性并且降低其成本。主要表现在通过交流变频调速牵引技术的应用，通过具有较高集成化程度、较小体积和重量的新型变频器来对传统的变压器等电气控制装置进行取代，实现了上述机械化设备机身长度的缩短以及针对薄煤层特殊煤层环境适应性的提高。此外，针对其中的液压支架来说，主要是在对基于图像识别的煤岩识别技术进行集成的同时，向电液一体化控制方向发展，实现采煤过程中对煤岩截面的自动识别，满足工作智能化判别运行补偿位移的要求。而针对其中的刮板运输机来说，主要是为了对薄煤层中煤层厚度比较小以及顶板起伏变动比较大的煤层环境进行适应，逐渐向矮型、重型以及耐磨方向发展，实现了故障概率的降低以及可靠性的提高。

5结语

针对目前薄煤层的特殊煤层环境和特点，在其中进行滚筒采煤机、刨煤机以及螺旋钻机等机械化采煤设备以及采煤技术的应用表现出良好的开采效率、质量和经济效益等优点，未来，也会在机械化采煤技术不断发展的同时，推动在薄煤层中所应用的机械化采煤技术向更高的自动化和智能化程度，以及更高的可靠性和安全性、无人化运作和管理等方向发展。

参考文献：

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