薄煤层及超薄煤层采煤机技术现状及趋势分析
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薄煤层及超薄煤层采煤机技术现状及趋势分析
韩晓彬 开滦 （ 集团） 有 限责任公司荆各庄矿业分公司 河北唐山 ０ ６ ３ ０ ０ ０
后， 对我国薄煤层及 超薄煤 层采煤机技 术现 状进行 了 分析。 最后 ， 对薄煤 层及超薄煤 层采煤机发展趋势进行了 探讨。 【 关键 词ｌ薄煤层 ； 采煤机 ； 综采
“ 采、 运、 移” 的全 自动化智 能刨煤 机控 制系统 ， 是刨 煤机 目前研 究发 展的重要方 向， 通过 刨煤单元 、 刨头 运行轨 道设备、 电液调 控和 电 气全 控等智能 控制单元共 同组 成 ， 实现刨煤、 装煤 、 液压支架 升降的全 面自 动 化智能控制阁 。 刨 煤机配套 综采机械 设备系统是 目前薄煤层及超 薄煤 层开 采 自 动化程 度最高的采煤方 式 ， 也是效 果最好 的采 煤工艺 ， 操 作 凸显其在 薄煤层与瓦斯突 出煤 层间应 用中的安全可靠性优 势。 但刨 煤 机 开采 工艺其面 对复 杂煤 层条件时 其适 应性普 遍差 ， 刨头在 破煤性 能 方面还 有待进一步 提高， 国产刨 煤机其运行可靠性普 遍较 差， 而进 口刨 煤机 其整体价 格较 为昂贵 ， 投 入短期经济 效益不太明显， 需要从技 术 、 经济等 方面 进行综合比对分析采用。 ２ ． ３ 螺旋钻 采煤 机采煤技术 螺旋 钻采煤技 术在 我国虽然处于 起步阶段， 但应 用效果 较为明显， 它属于一种 无人 工作面 的薄煤 层开 采方法 ， 能够适 用于０ ． ９ ｍ以下的薄 煤层 、 围岩稳 定较 差的薄煤 层、 三下压 煤、 边角煤 、 以及 各种 煤柱 的开 采和 回采 ， 其 主要特 点是可 以采 煤巷道 中依 靠螺 旋钻采 煤机 将螺 旋钻 杆钻入到煤 层中进 行采 煤 ， 并通过钻 杆将采落的煤 有效运 出， 能够实现 ０ ． ４ －０ ． ９ ｍ薄煤 层及超薄煤 层巷 道两侧 ５ ０ － ７ ０ ｍ范 围内煤炭资源 开采和 回采 ， 尤 其适用于松软 煤层 的开采和 回采 。 但 螺旋钻 采煤设备 ， 其钻头 耐磨性 差、 巷 道掘进率高 ， 丢煤多等 问题 还有待 进一步研 究 ， 通 过增 强 钻头 的过煤 能力来解 决夹 矸煤 层的开采 问题， 通 过解 决钻孔 充填 问题 来大大提高采 煤量。 ３ ． 薄煤 层 及超 薄煤 层 采煤 机 发 晨趋 势 笔者从 多年工作经 验， 认 为薄煤 层及超 薄煤 层采 煤机今后 发展 应 从 以下诸多方面进行 ， 即： （ １ ） 向大功 率重机型方向发展 。 当采煤机 的采 煤功率 增大后， 可以 提 高采煤 机的机 械安全 裕度和增 大采 煤机 的适用范 围。 但 采煤机 向大 功率 重型机研发过 程中， 必须 要以安全可靠性 、 适用经济性 作为基础 ， 只有 在技术可行、 经济 优越 的基础上 ， 方 ） 采煤 机 以发展 交流 变频 调速 电牵引节 能技 术为主 。 通 过研 制薄煤层及超 薄煤层采煤机专用变频器， 取消常规 的牵引变压器， 即可达到优化机 身结构 、 缩短 机身长度 目的， 又可以提高采 煤机的工作 面、 工作负荷适应性 ， 通 过变频调 速控制 达到节 能经济的 目的。 （ ３ ） 进一 步 完善薄 煤层及 超薄煤 层采 煤机智能 自 动化 控制系统 的 自 动 水平和故 障自 诊断 水平， 实现 工作面 自 动化 无人监控连 续开 采和 故障 自诊断， 确 保设 备具 有较高性能水平， 提高设 备运行经济效 益。 ４ ． 结 柬语 发展 薄煤 层开 采 综 合机 械 化 ， 应 根据 矿 井 的实 际情况 和 功 能需 求， 有针对性 的研制 相应 的薄煤 层开 采机械设 备， 确 保其在实 际运 用中 具有 较高 的安全可靠性 和节 能经济性 ， 有 效提高 煤炭 企业运 营经济效
采 还存在 着工作 面空间狭窄 ， 条件较 差、 综 采机械 设备移 动较 困难 、 煤 层断 层结 构复杂 ， 厚度变化较大 等问题 ， 这些在很大程 度上影 响了薄煤 层及 超薄煤层上 的机械 设备工作效率 和生产效 能。 另外 ， 薄煤层及超薄 煤 层其采煤设备综 合投 入产出比偏 低 ， 使用经济效 益较厚与 中厚煤 层而 言偏 低 ， 因此 目前我 国薄煤 层及超 薄煤 层机械化 开采 技术 研究 发展 速 度 较为缓 慢。 但 随着 中厚与厚煤 层开 采资源的不 断枯竭 ， 加 上一些 中厚 煤 层特 殊 的地质条件 ， 薄煤 层及超 薄煤 层的机械 化开 采已成 为煤炭 开 采 研究的 重要 内容【 ｌ 】 。
在薄煤 层工作面上靠输 送机进行导向。 刨煤机 具有 整体结构较 为 【 摘 要】在对薄煤层 及超薄煤层开采的主要技术 难点进行 简单阐述 综 采 ， 简单 ， 检修维 护也较 方面 ， 截深也 较小 ， 单位 煤量 的能耗 较少， 煤 的块 度大 ， 采 煤过 程 中煤 粉及煤 尘量 少等优 点 。 刨 煤机 其工作效率 普遍 较 高， 其切割 速度可 以达到３ ｍ／ ｓ ， 切 割功率也 超过 ２ Ｘ ２ ０ ０ ｋ Ｗ， 根据 煤的 硬质条件， 其最大截深可以深 入２ ５ ０ ｍｍ。 刨 煤机刨 煤和装煤效率较 高， 可以根 据需 求随时 推进 实现连 续 自动化采 煤 ， 自动设 定采 煤相关特 性 引 言 无须操控 人员直接 干预 ， ｌ ｍ厚的煤 层产量可 以达￣ ］ １ ５ ０ ０ ｔ ／ ｈ 的 同中厚煤 层和 厚煤 层相 比， 当今我国薄煤层及超 薄煤层的机械化开 参数后 ， 高产ａ
益。
１ 、 薄 煤层 及 超薄 煤 层开 采 的主 要技 术难 点 从实践工作经验 ， 笔者 认为薄煤 层及超 薄煤层开采 ， 其主要特 性是 煤层厚度较 薄 、 煤 层断层较 为严重， 与 中厚及厚煤 层机械化 开采相 比， 存在以下多方面的技 术难点 ， 即： ①由于工作面空 间受到 限制， 普遍 较狭 窄， 工作条件复杂且差 ， ②煤层厚度变化较大、 断层等地质构造较 复杂， 这在很大 程度上 影响薄煤 层开采 机械设 备的投 入产出比和生 产性能 ③ 薄煤层采 煤机械 受工作面空 间影 响， 其结 构尺寸普 遍受到 限制 ， 设计难 度非 常大 。 由于安 全可靠性 、 适用性 、 经济 效益等 多方面 的技 术经济 间 的矛盾 很难 得到有 效 匹配 ， 造 成薄煤 层及超 薄煤层采 煤机 技术研 究发 展 速度相 对 中厚及 厚煤层 要缓 慢 。 在煤 炭资 源开发不断 向深部煤 炭开 采、 薄煤 层开采等 方面发 展， 研究 适应与薄煤层及超 薄煤 层的机械 化、 自 动化 开采设备 ， 改变 常规存在 投入产 出比效 益差 、 工人劳 动强度大 等 问题 ， 有效 提高薄煤 层及 超薄煤 层工作面生 产效率和经济 效益 ， 非常具
韩晓彬 开滦 （ 集团） 有 限责任公司荆各庄矿业分公司 河北唐山 ０ ６ ３ ０ ０ ０
后， 对我国薄煤层及 超薄煤 层采煤机技 术现 状进行 了 分析。 最后 ， 对薄煤 层及超薄煤 层采煤机发展趋势进行了 探讨。 【 关键 词ｌ薄煤层 ； 采煤机 ； 综采
“ 采、 运、 移” 的全 自动化智 能刨煤 机控 制系统 ， 是刨 煤机 目前研 究发 展的重要方 向， 通过 刨煤单元 、 刨头 运行轨 道设备、 电液调 控和 电 气全 控等智能 控制单元共 同组 成 ， 实现刨煤、 装煤 、 液压支架 升降的全 面自 动 化智能控制阁 。 刨 煤机配套 综采机械 设备系统是 目前薄煤层及超 薄煤 层开 采 自 动化程 度最高的采煤方 式 ， 也是效 果最好 的采 煤工艺 ， 操 作 凸显其在 薄煤层与瓦斯突 出煤 层间应 用中的安全可靠性优 势。 但刨 煤 机 开采 工艺其面 对复 杂煤 层条件时 其适 应性普 遍差 ， 刨头在 破煤性 能 方面还 有待进一步 提高， 国产刨 煤机其运行可靠性普 遍较 差， 而进 口刨 煤机 其整体价 格较 为昂贵 ， 投 入短期经济 效益不太明显， 需要从技 术 、 经济等 方面 进行综合比对分析采用。 ２ ． ３ 螺旋钻 采煤 机采煤技术 螺旋 钻采煤技 术在 我国虽然处于 起步阶段， 但应 用效果 较为明显， 它属于一种 无人 工作面 的薄煤 层开 采方法 ， 能够适 用于０ ． ９ ｍ以下的薄 煤层 、 围岩稳 定较 差的薄煤 层、 三下压 煤、 边角煤 、 以及 各种 煤柱 的开 采和 回采 ， 其 主要特 点是可 以采 煤巷道 中依 靠螺 旋钻采 煤机 将螺 旋钻 杆钻入到煤 层中进 行采 煤 ， 并通过钻 杆将采落的煤 有效运 出， 能够实现 ０ ． ４ －０ ． ９ ｍ薄煤 层及超薄煤 层巷 道两侧 ５ ０ － ７ ０ ｍ范 围内煤炭资源 开采和 回采 ， 尤 其适用于松软 煤层 的开采和 回采 。 但 螺旋钻 采煤设备 ， 其钻头 耐磨性 差、 巷 道掘进率高 ， 丢煤多等 问题 还有待 进一步研 究 ， 通 过增 强 钻头 的过煤 能力来解 决夹 矸煤 层的开采 问题， 通 过解 决钻孔 充填 问题 来大大提高采 煤量。 ３ ． 薄煤 层 及超 薄煤 层 采煤 机 发 晨趋 势 笔者从 多年工作经 验， 认 为薄煤 层及超 薄煤 层采 煤机今后 发展 应 从 以下诸多方面进行 ， 即： （ １ ） 向大功 率重机型方向发展 。 当采煤机 的采 煤功率 增大后， 可以 提 高采煤 机的机 械安全 裕度和增 大采 煤机 的适用范 围。 但 采煤机 向大 功率 重型机研发过 程中， 必须 要以安全可靠性 、 适用经济性 作为基础 ， 只有 在技术可行、 经济 优越 的基础上 ， 方 ） 采煤 机 以发展 交流 变频 调速 电牵引节 能技 术为主 。 通 过研 制薄煤层及超 薄煤层采煤机专用变频器， 取消常规 的牵引变压器， 即可达到优化机 身结构 、 缩短 机身长度 目的， 又可以提高采 煤机的工作 面、 工作负荷适应性 ， 通 过变频调 速控制 达到节 能经济的 目的。 （ ３ ） 进一 步 完善薄 煤层及 超薄煤 层采 煤机智能 自 动化 控制系统 的 自 动 水平和故 障自 诊断 水平， 实现 工作面 自 动化 无人监控连 续开 采和 故障 自诊断， 确 保设 备具 有较高性能水平， 提高设 备运行经济效 益。 ４ ． 结 柬语 发展 薄煤 层开 采 综 合机 械 化 ， 应 根据 矿 井 的实 际情况 和 功 能需 求， 有针对性 的研制 相应 的薄煤 层开 采机械设 备， 确 保其在实 际运 用中 具有 较高 的安全可靠性 和节 能经济性 ， 有 效提高 煤炭 企业运 营经济效
采 还存在 着工作 面空间狭窄 ， 条件较 差、 综 采机械 设备移 动较 困难 、 煤 层断 层结 构复杂 ， 厚度变化较大 等问题 ， 这些在很大程 度上影 响了薄煤 层及 超薄煤层上 的机械 设备工作效率 和生产效 能。 另外 ， 薄煤层及超薄 煤 层其采煤设备综 合投 入产出比偏 低 ， 使用经济效 益较厚与 中厚煤 层而 言偏 低 ， 因此 目前我 国薄煤 层及超 薄煤 层机械化 开采 技术 研究 发展 速 度 较为缓 慢。 但 随着 中厚与厚煤 层开 采资源的不 断枯竭 ， 加 上一些 中厚 煤 层特 殊 的地质条件 ， 薄煤 层及超 薄煤 层的机械 化开 采已成 为煤炭 开 采 研究的 重要 内容【 ｌ 】 。
在薄煤 层工作面上靠输 送机进行导向。 刨煤机 具有 整体结构较 为 【 摘 要】在对薄煤层 及超薄煤层开采的主要技术 难点进行 简单阐述 综 采 ， 简单 ， 检修维 护也较 方面 ， 截深也 较小 ， 单位 煤量 的能耗 较少， 煤 的块 度大 ， 采 煤过 程 中煤 粉及煤 尘量 少等优 点 。 刨 煤机 其工作效率 普遍 较 高， 其切割 速度可 以达到３ ｍ／ ｓ ， 切 割功率也 超过 ２ Ｘ ２ ０ ０ ｋ Ｗ， 根据 煤的 硬质条件， 其最大截深可以深 入２ ５ ０ ｍｍ。 刨 煤机刨 煤和装煤效率较 高， 可以根 据需 求随时 推进 实现连 续 自动化采 煤 ， 自动设 定采 煤相关特 性 引 言 无须操控 人员直接 干预 ， ｌ ｍ厚的煤 层产量可 以达￣ ］ １ ５ ０ ０ ｔ ／ ｈ 的 同中厚煤 层和 厚煤 层相 比， 当今我国薄煤层及超 薄煤层的机械化开 参数后 ， 高产ａ
益。
１ 、 薄 煤层 及 超薄 煤 层开 采 的主 要技 术难 点 从实践工作经验 ， 笔者 认为薄煤 层及超 薄煤层开采 ， 其主要特 性是 煤层厚度较 薄 、 煤 层断层较 为严重， 与 中厚及厚煤 层机械化 开采相 比， 存在以下多方面的技 术难点 ， 即： ①由于工作面空 间受到 限制， 普遍 较狭 窄， 工作条件复杂且差 ， ②煤层厚度变化较大、 断层等地质构造较 复杂， 这在很大 程度上 影响薄煤 层开采 机械设 备的投 入产出比和生 产性能 ③ 薄煤层采 煤机械 受工作面空 间影 响， 其结 构尺寸普 遍受到 限制 ， 设计难 度非 常大 。 由于安 全可靠性 、 适用性 、 经济 效益等 多方面 的技 术经济 间 的矛盾 很难 得到有 效 匹配 ， 造 成薄煤 层及超 薄煤层采 煤机 技术研 究发 展 速度相 对 中厚及 厚煤层 要缓 慢 。 在煤 炭资 源开发不断 向深部煤 炭开 采、 薄煤 层开采等 方面发 展， 研究 适应与薄煤层及超 薄煤 层的机械 化、 自 动化 开采设备 ， 改变 常规存在 投入产 出比效 益差 、 工人劳 动强度大 等 问题 ， 有效 提高薄煤 层及 超薄煤 层工作面生 产效率和经济 效益 ， 非常具
