薄煤层安全高效开采技术(PPT123页).ppt

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1、薄煤层安全高效薄煤层安全高效开采技术开采技术二二0 0一一0 0年年八八月月 1.1.概概 述述 我国把厚度小于1.3m的煤层称为薄煤层；目前一般国有煤矿的最小开采厚度为0.8m；一些地方小煤矿的最小开采厚度为0.5m；现在华东华北许多矿井都面临薄煤层开采的技术难题；薄煤层开采设备与技术正在论证列为国家十二五科技支撑方案工程1.11.1.我国国有重点煤矿薄煤层资源情况 根据十五 期间对我国97个国有重点煤矿的统计：其中有77个矿务局424个矿井中，赋存着765薄煤层；保有工业储量98.3亿t，可采储量61.5亿t，约占总可采储量的19.%；其中厚度在0.81.3m的占86.2，厚度小于0.8

2、m的占13.8%。1.2 1.2 薄煤层开采的特点薄煤层开采的特点 采上下，人员在工作面只能爬行，甚至以卧姿作业，采上下，人员在工作面只能爬行，甚至以卧姿作业，工作条件差，设备移动困难；工作条件差，设备移动困难；掘进率高，工作面接替紧张；掘进率高，工作面接替紧张；长壁机械化工作面投入产出比高，单产、工效及长壁机械化工作面投入产出比高，单产、工效及经济效益低。经济效益低。由于薄煤层开采的特殊性。造成薄煤层长壁机械由于薄煤层开采的特殊性。造成薄煤层长壁机械化开采开展缓慢，目前主要以炮采和机采为主。薄煤层化开采开展缓慢，目前主要以炮采和机采为主。薄煤层机械化开采较成熟的工艺主要有长壁式开采、螺旋钻机

3、机械化开采较成熟的工艺主要有长壁式开采、螺旋钻机开采、连续采煤机房柱式开采、急倾斜煤层钢丝锯开采。开采、连续采煤机房柱式开采、急倾斜煤层钢丝锯开采。1.3 1.3 薄煤层开采条件薄煤层开采条件 2020世纪世纪9090年代，我国薄煤层的产量只占总产量的年代，我国薄煤层的产量只占总产量的8 81 01 0，极薄煤层产量所占的比例更少，与厚煤层和中，极薄煤层产量所占的比例更少，与厚煤层和中厚煤层相比，相应的采煤机械化程度要低得多。厚煤层相比，相应的采煤机械化程度要低得多。极薄煤层只有在以下条件才可能开采：极薄煤层只有在以下条件才可能开采：属特殊需要的优质煤；属特殊需要的优质煤；相邻的主采煤层有冲击

4、地压危险或有煤与瓦斯突出危相邻的主采煤层有冲击地压危险或有煤与瓦斯突出危险，极薄煤层可作为解放层；险，极薄煤层可作为解放层；矿井或采区尚未报废，剩余的储量为极薄煤层；矿井或采区尚未报废，剩余的储量为极薄煤层；劳动力价格低廉的小煤窑。劳动力价格低廉的小煤窑。2.2.薄煤层开采技术现状薄煤层开采技术现状 国外薄煤层开采除俄罗斯等东欧国国外薄煤层开采除俄罗斯等东欧国家采用过螺旋钻、气垫支护外，以德国、家采用过螺旋钻、气垫支护外，以德国、为代表的先进采煤国家大多采用刨煤机、为代表的先进采煤国家大多采用刨煤机、综采，并开展薄煤层自动化工作面成套综采，并开展薄煤层自动化工作面成套设备技术，局部实现了无人工

5、作面。设备技术，局部实现了无人工作面。2.1 2.1 薄煤层开采情况薄煤层开采情况 2004200420052005年年 长壁综采工作面长壁综采工作面5252个个,其中煤厚小于其中煤厚小于2m2m的薄煤层矿井的薄煤层矿井2121个刨煤个刨煤机工作面机工作面1 1个个,滚筒式采煤机滚筒式采煤机2020个个,见表见表1 1。刨煤机工作面年产量刨煤机工作面年产量159159万万t,t,工效工效18.7 t/18.7 t/工工;滚筒采煤机最大年产量滚筒采煤机最大年产量927927万万t,t,最大工最大工效效81.9 t/81.9 t/工工,平均年产量平均年产量44817 t,44817 t,平均工平均

6、工效效35.3 t/35.3 t/工。工。2.2 2.2 中国薄煤层开采情况中国薄煤层开采情况 我国薄煤层资源可采储量我国薄煤层资源可采储量61.561.5亿亿t t，占煤炭总储量的，占煤炭总储量的19.%,19.%,其中薄煤层占重点煤矿总储量的其中薄煤层占重点煤矿总储量的17.6%17.6%。采出量缺乏。采出量缺乏总产量的总产量的10%10%。铁法矿区铁法矿区1.5 m1.5 m以下薄煤层储量以下薄煤层储量6.26.2亿亿t,t,占总储量约占总储量约26%26%。大同煤矿集团主采煤层的侏罗系薄煤层储量大同煤矿集团主采煤层的侏罗系薄煤层储量6 6亿亿t,t,采出采出率仅有率仅有19%19%20

7、%20%。七台河矿区煤田面积七台河矿区煤田面积1115 km1115 km2 2,远景储量远景储量4040亿亿t,t,保有保有储量储量1111亿亿t,t,煤层平均厚度仅煤层平均厚度仅0.86m,0.86m,是全国煤层最薄的矿区之是全国煤层最薄的矿区之一一,1991,1991年在我国薄煤层开采中率先实现千万吨年产量。年在我国薄煤层开采中率先实现千万吨年产量。鸡西矿区煤层厚度鸡西矿区煤层厚度1.01.01.4 m1.4 m。永安煤业公司加福煤矿开采的煤层厚度永安煤业公司加福煤矿开采的煤层厚度均在均在0.6 m0.6 m以下以下,现已回采到现已回采到0.3 m0.3 m左右的煤层左右的煤层,联合布置

8、掘半煤岩巷道万吨掘进率联合布置掘半煤岩巷道万吨掘进率76.1 m76.1 m。重庆永荣矿务局永川煤矿煤层厚度为重庆永荣矿务局永川煤矿煤层厚度为0.40.40.6 m,0.6 m,属极薄煤层。该局在重庆巴南区丰属极薄煤层。该局在重庆巴南区丰富镇建富镇建100100万万t t的大型煤矿的大型煤矿,可采煤层为厚可采煤层为厚0.870.871.33 m,1.33 m,预计资源量为预计资源量为60006000万万t t。2.3 2.3 中国薄煤层开采技术现状中国薄煤层开采技术现状 中国薄煤层的开采经历了三个开展阶段：中国薄煤层的开采经历了三个开展阶段：20 20世纪世纪5050年代主要使用炮采工艺；年代

9、主要使用炮采工艺；20 20世纪世纪6060年代开始使用深截深截煤机掏槽年代开始使用深截深截煤机掏槽,爆爆破落煤破落煤,平面环行式薄煤层输送机运煤平面环行式薄煤层输送机运煤,人工装煤人工装煤,木支护顶板木支护顶板,回柱绞车放顶；回柱绞车放顶；20 20世纪世纪7070年代以来年代以来,鸡西、淄博等矿区在改装鸡西、淄博等矿区在改装爬底式薄煤层采煤机的基础上爬底式薄煤层采煤机的基础上,1974,1974年开始研新型年开始研新型薄煤层采煤机；薄煤层采煤机；国有重点煤矿薄煤层的开采情况 19851997年国有重点煤层薄煤矿开采情况如表。从表中可以看出，国有重点煤矿中薄煤层回采煤量的比例总的倾势是下降的

10、，特别是在1993年以后，国有重点煤矿开展建设安全高效矿井活动，机械化、综合机械化生产的比例不断上升，综合机械化生产煤量不断上升的时候，薄煤层的产量和产量所占比例却是不断下降的，而且薄煤层工作面的平均月产量也是下降的.。这说明在国有重点煤矿对中厚及厚煤层进行综合机械化开采时，薄煤层的综合机械化开采的问题没有解决或基本没有解决。由于产量低、效率低、效益不好、开采薄煤层的积极性不高，使有的薄煤层积压未采有的则“采厚丢薄，有的则被注销。20 20世纪世纪8080年代以来年代以来,单体液压支柱的应用单体液压支柱的应用,促进了薄煤层机组的开展促进了薄煤层机组的开展,BM-100,BM-100、MLL-1

11、50MLL-150、YRGYRG型等采煤机相继出现，并在鸡西、双鸭山、型等采煤机相继出现，并在鸡西、双鸭山、七台河、开滦等局使用，取得了较好的技术七台河、开滦等局使用，取得了较好的技术经济效果。经济效果。近年来近年来,我国薄煤层开采取得了一定的进展。我国薄煤层开采取得了一定的进展。特别是综采在薄煤层开采中的应用，促进了特别是综采在薄煤层开采中的应用，促进了薄煤层开采技术的开展，我国有薄煤层开采技术的开展，我国有1010多矿井薄多矿井薄煤层实现了综合机械化开采。煤层实现了综合机械化开采。我国的薄煤层，煤层变化大、地质构造多、煤层结构复我国的薄煤层，煤层变化大、地质构造多、煤层结构复杂、顶底板条件

12、不好，实现综合机械化开采的难度大。杂、顶底板条件不好，实现综合机械化开采的难度大。经过多年的努力，局部赋存较稳定、顶底板条件较好、经过多年的努力，局部赋存较稳定、顶底板条件较好、厚度为厚度为1315 m 的煤层采用了引进的刨煤机进行综合机的煤层采用了引进的刨煤机进行综合机械化生产，取得了较好的效果，但大局部械化生产，取得了较好的效果，但大局部13 m以下薄煤层以下薄煤层的综合机械化开采技术仍然没有解决。的综合机械化开采技术仍然没有解决。使用滚筒采煤机的综合机械化开采技术是大局部厚度在使用滚筒采煤机的综合机械化开采技术是大局部厚度在10 m以上薄煤层的技术途径，这是因为滚筒采煤机的适应性以上薄煤

13、层的技术途径，这是因为滚筒采煤机的适应性强。但是，目前我国的滚筒采煤机最薄可采到强。但是，目前我国的滚筒采煤机最薄可采到1112 nl厚，厚，最小厚度采到最小厚度采到10 m的滚筒采煤机正处在研究中。的滚筒采煤机正处在研究中。煤层越薄，滚筒采煤机的装煤效果越不好，要靠刮板输煤层越薄，滚筒采煤机的装煤效果越不好，要靠刮板输送机协助装煤。送机协助装煤。大同煤业集团有限责任公司下属晋华宫大同煤业集团有限责任公司下属晋华宫矿综采三队矿综采三队20032003年使用国产薄煤层滚筒式年使用国产薄煤层滚筒式MG200/450-WDMG200/450-WD采煤机采煤机,最高日产量为最高日产量为6766 t,6

14、766 t,最高月产量为最高月产量为160309 t,160309 t,年产量年产量101101万万t,t,创国创国产薄煤层同类型设备产量新纪录。产薄煤层同类型设备产量新纪录。松藻矿务局打通一矿松藻矿务局打通一矿19931993年使用从德国年使用从德国引进的引进的2200 kW2200 kW刨煤机刨煤机,在平均厚度为在平均厚度为0.93m0.93m的煤层中的煤层中,最高日产量最高日产量1700t1700t、最高月产量、最高月产量23390 t,23390 t,最高月进度最高月进度82.5 m82.5 m。阳泉矿务局三矿阳泉矿务局三矿19911991年试用国产刨煤机年试用国产刨煤机BT26/27

15、5BT26/275型型,即到达了即到达了32795 t32795 t的最高月产的最高月产,在另一工作面使用了第二台刨煤机在另一工作面使用了第二台刨煤机,最高日产最高日产量到达量到达2290 t,2290 t,最高月产量到达最高月产量到达42014 t42014 t。此外此外,徐州矿务局的新河矿、庞庄矿和韩徐州矿务局的新河矿、庞庄矿和韩城矿务局的象山矿等使用刨煤机开采薄煤层城矿务局的象山矿等使用刨煤机开采薄煤层,均取得很好的效益。均取得很好的效益。3.3.薄煤层开采方法和设备薄煤层开采方法和设备 薄煤层炮采；薄煤层炮采；薄煤层综合机械化开采；薄煤层综合机械化开采；薄煤层刨煤机开采；薄煤层刨煤机开

16、采；薄煤层螺旋钻开采；薄煤层螺旋钻开采；3.1 3.1 薄煤层炮采薄煤层炮采 炮采的采煤工艺主要包括：打眼、爆破、装炮采的采煤工艺主要包括：打眼、爆破、装煤、运煤。煤、运煤。采回采工艺简单，适应性强，设备投入少。但安采回采工艺简单，适应性强，设备投入少。但安全性差、效率较低，难以实现高产高效。全性差、效率较低，难以实现高产高效。3.2 3.2 薄煤层综合机械化开采薄煤层综合机械化开采 对于赋存稳定、地质构造简单的薄煤层可采用对于赋存稳定、地质构造简单的薄煤层可采用薄煤层综采，是以采煤机为中心配合其他工序，完薄煤层综采，是以采煤机为中心配合其他工序，完成割煤、装煤、运煤和顶板支护等整个开采过程的

17、成割煤、装煤、运煤和顶板支护等整个开采过程的开采方式。开采方式。薄煤层综采的主要配套设备：薄煤层综采的主要配套设备：滚筒采煤机、液压支架、刮板输送机、液压泵站等。3.2.1 3.2.1 滚筒采煤机开采滚筒采煤机开采 薄煤层综合机械化开采的最大难点是采高小，因为我国薄煤层中煤硬度较大，有的时候作为瓦斯的卸压层开采的薄煤层可能出现割局部顶和局部底，以满足被解放层瓦斯释放的要求，因此，开采薄煤层时，不仅功率要大，而且机械装备的尺寸要小。主要的技术途径及要考虑的几个技术问题是：1尽可能降低液压支架顶梁的厚度 在保证支护强度的同时应尽可能降低液压支架顶梁的厚度，特别是与刮板输送机、采煤机同在一个垂直面上

18、的局部顶梁的厚度。另外，整个液压支架也要考虑在保证支护强度和最低支护高度的情况下，保障采煤工作面的通风断面，也就是说，液压支架要使各个构件的断面要小，尽可能地减少占用通风断面及尽可能多地给人员通行、工作留下较大空间。2 降低采煤机整个机面高度 现在的采煤机大局部都采用多电机驱动，横向布置有利于降低机面高度。由于截割功率较大，电机外形尺寸就大，影响了采煤机机面高度的降低。目前有的采煤机采用双电机拖动的方式来降低机面高度的方法。如MG200456一WD型采煤机，每个截割部的截割功率是200 kW，采用2个1 00 kW电机来拖动，就减少了电机的外形尺寸，使整个机面高度降到853 mm，使该采煤机一

19、般可开采厚度为1112 m以上的煤层。同样，MG250556一WD型采煤机，每个截割部的截割功率到达250 kW，采用2个1 25 kW电机来拖动，整个机面高度也降到853 mm，也可以开采厚度为1112 m以上煤层。3解决滚筒装煤问题 由于是薄煤层，滚筒直径不可能大，而且随着煤层越薄，滚筒的直径要求越小，由此往往带来装煤效果不好、装不上煤或装不干净煤的问题。滚筒直径小、滚筒上螺旋叶片高度小，而割底矸、硬煤、硬矸要求截割头强度要高，不能通过减小轮毂直径的途径来提高叶片高度，由于螺旋叶片高度的降低、螺旋叶片对煤的推移面积减少，造成装煤效果降低。另外，由于刮板输送机本身的高度和要求保证一定的卧底量

20、，与较低的螺旋叶片高度形成矛盾。只有通过对滚筒直径和结构形式、输送机高度、过煤空间、摇臂结构形式等进行综合考虑和协调，以求到达尽可能满足提高装煤效果和卧底量的要求。滚筒转速越高、滚筒叶片螺旋角过大时，煤易被沿切线方向抛出，不利于向刮板输送机上装煤；相反，滚筒转速过慢、滚筒叶片螺旋角过小时，煤被抛向刮板输送机上速度过小，也不利于装煤。因此要合理地确定滚筒的转速和叶片螺旋角的大小。4尽可能缩短采煤机机身长度 开采薄煤层对采煤机的要求除了降低机面高度之外，还应尽可能地减小机身的长度，以适应工作面上下起伏的条件。5 降低工作面刮板输送机的高度 降低工作面刮板输送机高度的技术途径包括降低中部槽的高度，为

21、了保证输送量和增加采煤机采煤时稳定性，可以增加刮板输送机的宽度。滚筒采煤机具有较高的破煤能力，目滚筒采煤机具有较高的破煤能力，目前，我国研制使用的薄煤层滚筒采煤机已前，我国研制使用的薄煤层滚筒采煤机已有近有近2020种，这些采煤机大致可分为骑溜式种，这些采煤机大致可分为骑溜式和爬底式两种，当采高大于和爬底式两种，当采高大于0.80.80.9m 0.9m 时，时，采用骑溜式采煤机。当采高小于采用骑溜式采煤机。当采高小于0.8m0.8m时，时，一般采用沿底板运行的爬底板式采煤机。一般采用沿底板运行的爬底板式采煤机。目前，我国使用最多的是目前，我国使用最多的是BM-l00BM-l00型薄煤层骑溜型薄

22、煤层骑溜式滚筒采煤机，该采煤机适应于采高式滚筒采煤机，该采煤机适应于采高0.80.81.3m1.3m，煤的巩固性系数煤的巩固性系数f2.5f2.5、顶板中等稳定的薄煤层。、顶板中等稳定的薄煤层。矿用刮板输送机的溜槽最小高度为矿用刮板输送机的溜槽最小高度为150150200mm200mm，直接在底板上运行的爬底式滚筒采机空间高度可，直接在底板上运行的爬底式滚筒采机空间高度可以减去溜槽的高度，这大大降低了对采煤机采煤空以减去溜槽的高度，这大大降低了对采煤机采煤空间的高度要求。间的高度要求。我国重庆永荣矿区在煤层厚度我国重庆永荣矿区在煤层厚度0.5m的条件下使用的条件下使用国产国产YRG2爬底式滚筒

23、采煤机生产已达十多年，该矿爬底式滚筒采煤机生产已达十多年，该矿区荣冒矿四井采煤六队于区荣冒矿四井采煤六队于1982年创造了年产原煤年创造了年产原煤12.13万万t。江苏宏安集团与中国矿业大学合作，在唐庄煤矿江苏宏安集团与中国矿业大学合作，在唐庄煤矿采空区上方对近距离极薄煤层进行了开采试验，采空区上方对近距离极薄煤层进行了开采试验，2008年年12月月28日通过专家评审。为全国类似地质条件下极日通过专家评审。为全国类似地质条件下极薄煤层的开采提供了珍贵的经验。薄煤层的开采提供了珍贵的经验。世界各国主要采煤国家相继研制成功且技术先世界各国主要采煤国家相继研制成功且技术先进的薄煤层滚筒式采煤机有进的

24、薄煤层滚筒式采煤机有:德国德国EickhoffEickhoff公司的公司的EDW2170LN,EDW2300LNEDW2170LN,EDW2300LN；英国英国An2dersonAn2derson公司的公司的AM420,AS270AM420,AS270薄煤层电牵薄煤层电牵引采煤机；引采煤机；前苏联的前苏联的K103K103和和 三井三池三井三池MCLE3002DR7575MMCLE3002DR7575M等采煤机等采煤机,基本上满足了采高基本上满足了采高0.60.61.7m1.7m煤层开采需煤层开采需要。其中要。其中EDW 2300LD,ElectraEDW 2300LD,Electra电牵电牵

25、MCLE3002DR7575MMCLE3002DR7575M型采煤机总装机功率都在型采煤机总装机功率都在300kW300kW以上。以上。3.2.2 3.2.2 薄煤层刨煤机开采薄煤层刨煤机开采 刨煤机用沿煤层切削的刨刀刨落煤炭，刨下刨煤机用沿煤层切削的刨刀刨落煤炭，刨下的煤靠犁形板装入刮板输送机，其驱动装置设于的煤靠犁形板装入刮板输送机，其驱动装置设于工作面端部的平巷。刨煤机在生产中具有破煤能工作面端部的平巷。刨煤机在生产中具有破煤能耗少，煤的块度大，粉尘少，产量和效率较高，耗少，煤的块度大，粉尘少，产量和效率较高，劳动强度低等优点，另外，刨煤机本身还具有结劳动强度低等优点，另外，刨煤机本身还

26、具有结构简单，造价低，检修方便等优点。构简单，造价低，检修方便等优点。刨煤机 工作面主要配套设备：工作面主要配套设备：刨煤机、工作面可弯曲刮板输送机、转载机刨煤机、工作面可弯曲刮板输送机、转载机与破碎机、液压支架、乳化液泵等。与破碎机、液压支架、乳化液泵等。适用条件：适用条件：1、煤质中硬或中硬以下。、煤质中硬或中硬以下。2、煤层顶板应中等稳定。、煤层顶板应中等稳定。3、煤层中无大的断层和褶曲。、煤层中无大的断层和褶曲。4、适合开采、适合开采0.8-2m的缓倾斜煤层的缓倾斜煤层 七台河和双鸭山等薄煤层矿区，用七台河和双鸭山等薄煤层矿区，用刨煤机开采薄煤层取得了较好的效果。刨煤机开采薄煤层取得了

27、较好的效果。在薄煤层中曾使用过截煤机、滚筒采煤在薄煤层中曾使用过截煤机、滚筒采煤机、刨煤机和炮采等几种采煤工艺，其机、刨煤机和炮采等几种采煤工艺，其中以刨煤机采煤的经济效益最好。中以刨煤机采煤的经济效益最好。我国煤矿在我国煤矿在2020世纪世纪6060年代初期开始自行研制年代初期开始自行研制拖钩式刨煤机技术拖钩式刨煤机技术,60,60年代末期定型制造年代末期定型制造,70,708080年代年代,我国制造了我国制造了200200多台刨煤机多台刨煤机,在在2020多个煤矿使多个煤矿使用。我国的刨煤机技术与国外相比用。我国的刨煤机技术与国外相比,还有一定的差还有一定的差距。这主要表现在距。这主要表现

28、在:局部元部件的可靠性低。大规格的矿用圆局部元部件的可靠性低。大规格的矿用圆环链和接链环的破断强度和疲劳寿命、缓冲器的环链和接链环的破断强度和疲劳寿命、缓冲器的耐冲击次数、刨刀的耐磨性、刀体与硬质合金的耐冲击次数、刨刀的耐磨性、刀体与硬质合金的联结强度、刨刀与刨刀座的连接方法等联结强度、刨刀与刨刀座的连接方法等,这些元部这些元部件的寿命低件的寿命低,可靠性不高可靠性不高,直接影响到刨煤机的正直接影响到刨煤机的正常运行。常运行。过载保护装置落后过载保护装置落后,国产刨煤机的过载保国产刨煤机的过载保护装置迄今仍采用剪切销保护方式护装置迄今仍采用剪切销保护方式,严重影响了刨严重影响了刨煤机的开机率。

29、德国目前已采用摩擦式过载保护煤机的开机率。德国目前已采用摩擦式过载保护装置和电液控制过载保护系统。装置和电液控制过载保护系统。刨头调向装置的灵敏度不高刨头调向装置的灵敏度不高,刨煤机在推刨煤机在推进过程中会出现进过程中会出现“飘刀或飘刀或“啃底现象啃底现象,造成刨造成刨头推进过程中控制困难。头推进过程中控制困难。刨头终端限位装置的可靠性不高刨头终端限位装置的可靠性不高,使刨煤使刨煤机工作面的两端仍需人工控制停机。机工作面的两端仍需人工控制停机。对于薄煤层回采对于薄煤层回采,我国月产量一般都在我国月产量一般都在1 12 2万万t t。到到20012001年从德国年从德国DBTDBT公司引进全自动

30、化刨煤机的核公司引进全自动化刨煤机的核心技术心技术,并与中国设备成功地配套并与中国设备成功地配套,形成了中国模式形成了中国模式的全自动化刨煤机系统后的全自动化刨煤机系统后,中国的薄煤层开采技术中国的薄煤层开采技术才得到改善。目前才得到改善。目前,中国已经有中国已经有6 6套全自动化无人工套全自动化无人工作面刨煤机系统在使用如下表所示。作面刨煤机系统在使用如下表所示。3 3刨煤机优缺点分析刨煤机优缺点分析 刨煤机对工作面要求是定量推进、锯齿型移刨煤机对工作面要求是定量推进、锯齿型移架、全自动化无人操作。锯齿型布置是根据刨头架、全自动化无人操作。锯齿型布置是根据刨头位置和自身推移传感器行程来决定是

31、否移架位置和自身推移传感器行程来决定是否移架,根据根据立柱压力和推移行程传感器自动控制支架的降移立柱压力和推移行程传感器自动控制支架的降移升动作升动作,可联动平衡、侧护可联动平衡、侧护,可实现平衡差动、侧可实现平衡差动、侧护板抬底等功能。其优缺点如下护板抬底等功能。其优缺点如下:优点：刨煤机刨煤和装煤效率高优点：刨煤机刨煤和装煤效率高,可随时推进实现连续采可随时推进实现连续采煤煤,自动控制参数设定后自动控制参数设定后,无须操作者干预。无须操作者干预。在在1m1m厚的煤层中厚的煤层中,产量已经到达产量已经到达1 500 t/h1 500 t/h。实现自动化。实现自动化和远程控制的刨煤机不仅能到达

32、高产和远程控制的刨煤机不仅能到达高产,而且也能最大限度地而且也能最大限度地保证人身安全。由于刨深小保证人身安全。由于刨深小,刨头运行速度快刨头运行速度快,产生的粉尘和产生的粉尘和瓦斯量浓度低瓦斯量浓度低,对安全有利。对安全有利。据测算据测算,当刨速为当刨速为0.42 m/s0.42 m/s时切削产生的粉尘浓度只有时切削产生的粉尘浓度只有20 mg/m20 mg/m3 3,而炮采时产生的粉尘浓度则为而炮采时产生的粉尘浓度则为100 mg/m100 mg/m3 3,滚筒采滚筒采煤机割煤产生的粉尘浓度为煤机割煤产生的粉尘浓度为600600900 mg/m900 mg/m3 3,大幅度降低了大幅度降低

33、了瓦斯积聚瓦斯积聚,改善了工作面的条件。改善了工作面的条件。由于是切削落煤由于是切削落煤,出块率高出块率高,刨煤机结构简单刨煤机结构简单,使用维护方便使用维护方便,易掌握易掌握,刨头无动力刨头无动力,工作面不需随工作面不需随机铺设电缆水管等机铺设电缆水管等,管理方便管理方便,刨煤机由于浅截深多刨煤机由于浅截深多循环循环,静力落煤静力落煤,对顶板的振动小对顶板的振动小,一次暴露的顶板一次暴露的顶板面积小面积小,有利于顶板的管理有利于顶板的管理,人员在工作面采空区侧人员在工作面采空区侧作业作业,不怕片帮不怕片帮,牵引刨链是封闭的牵引刨链是封闭的,有利于安全生有利于安全生产。产。缺点：对地质条件的适

34、应性不如滚筒采煤机缺点：对地质条件的适应性不如滚筒采煤机强强,刨头的高度不能随时调整刨头的高度不能随时调整,遇顶底板起伏要留遇顶底板起伏要留顶或底板顶或底板,遇煤黏顶遇煤黏顶,液压支架推进困难液压支架推进困难,刨头不刨头不能随时大量抬高挖底量能随时大量抬高挖底量,遇底板起伏不平遇底板起伏不平,会造成会造成“飘刀或飘刀或“啃底啃底,影响产量。影响产量。由于是静力落煤由于是静力落煤,遇煤层夹矸或煤质太硬遇煤层夹矸或煤质太硬普氏系数普氏系数f4f4,生产率降低生产率降低,铸件单一化且形状铸件单一化且形状复杂精度较高复杂精度较高,刨头制造成本高刨头制造成本高,自动化程度高自动化程度高,要求操作者具备较

35、高的知识水平。要求操作者具备较高的知识水平。刨煤方式如以下图所示刨煤方式如以下图所示,根据煤层的硬度煤根据煤层的硬度煤层的可刨性、刨深、工作面采高等因素来确定的层的可刨性、刨深、工作面采高等因素来确定的,反映在刨头运行速度刨速和输送机链速之间的反映在刨头运行速度刨速和输送机链速之间的关系。关系。3.1.3 薄煤层长壁开采工作面支护 由于采高小，薄煤层和极薄煤层工作面矿压显现较轻，普采工作面支护多采用点柱或带帽点柱，支柱的间、排距可适当增大。采用液压支架支护时，液压支架的顶梁多为薄顶梁。3.1.4 薄煤层长壁开采工作面气垛支架支护 气垛支架是专为薄煤层长壁工作面支护而设计的，我国于1992年研制

36、了PS型气垛支架，先后在枣庄、天府、北京、永荣、攀枝花等矿区的薄煤层工作面推广应用。而后又研制了薄煤层自移式气垛支架，在四川汪洋煤矿通过了工业牲试验，并推广应用。在大倾角煤层采用伪斜密集与分段密集布置气垛，形成伪斜工作面气垛 采煤法，气垛作为支撑工作空间和隔离采空区的基本支架。原苏联曾试用过气垛支架配合创煤机的工艺方式，成功地采出了厚度为0.4m的极薄煤层。3.1.5 薄煤层工作面对拉布置方式 薄煤层半煤岩回采巷道维护容易，掘进困难，采用沿空留巷可以局部解决掘巷困难的问题。为提高工作面产量、减少回采巷道掘进量，缓解工作面接替紧张，对拉工作面布置在薄煤层中的应用较广。螺旋钻机采煤是螺旋钻机采煤是

37、2020世纪世纪6060年代开展起来的采煤方年代开展起来的采煤方法。法。首先将它用于地下开采，原苏联、英国、德首先将它用于地下开采，原苏联、英国、德国、法国都对此项技术的应用做过许多研究，国、法国都对此项技术的应用做过许多研究，我国我国2020世纪世纪9090年代开始引进和研制用于薄煤层年代开始引进和研制用于薄煤层和极薄煤层开采的螺旋钻机。螺旋钻机采煤是一种最和极薄煤层开采的螺旋钻机。螺旋钻机采煤是一种最简单的薄煤层或极薄煤层开采方法。简单的薄煤层或极薄煤层开采方法。3.2 3.2 薄煤层薄煤层螺旋钻机采煤螺旋钻机采煤 螺旋钻采煤利用螺旋钻杆钻入煤层采螺旋钻采煤利用螺旋钻杆钻入煤层采煤，并通过

38、钻杆将采落的煤运出。煤，并通过钻杆将采落的煤运出。主要设备：主要设备：螺旋钻机、刮板输送机、型转载机、螺旋钻机、刮板输送机、型转载机、皮带输送机等。皮带输送机等。螺旋钻采煤法能极大改善回采工人的螺旋钻采煤法能极大改善回采工人的工作条件和安全状况、但初期投资较高工作条件和安全状况、但初期投资较高约是高档普采的约是高档普采的1.6-2.1倍。倍。从已开掘的平巷中，用螺旋钻机向从已开掘的平巷中，用螺旋钻机向巷道两侧的煤层中钻进，螺旋钻机的钻巷道两侧的煤层中钻进，螺旋钻机的钻头上装有截齿，依靠截齿的钻进与截割，头上装有截齿，依靠截齿的钻进与截割，螺旋钻杆钻入煤体。螺旋钻杆钻入煤体。螺旋钻头的直径视煤层

39、厚度和赋存稳定性而螺旋钻头的直径视煤层厚度和赋存稳定性而定，一般约比煤层厚度小定，一般约比煤层厚度小5050100 mm100 mm，原苏联研制的原苏联研制的BA-2MBA-2M型螺旋钻机的钻头有型螺旋钻机的钻头有500500、630630、750750、850mm850mm四个系列。在钻进四个系列。在钻进过程中螺旋叶片将煤带出钻孔，装入顺槽运输机向过程中螺旋叶片将煤带出钻孔，装入顺槽运输机向外运出。从回采巷道向两侧钻孔的深度一般在外运出。从回采巷道向两侧钻孔的深度一般在303040m40m，为防止钻孔过程中顶板垮落，假设干钻孔之，为防止钻孔过程中顶板垮落，假设干钻孔之问留有一定宽度的支撑煤柱

40、。问留有一定宽度的支撑煤柱。钻采工作面设备布置图钻采工作面设备布置图优点：生产人员在平巷内作业，改善了安全条件和作优点：生产人员在平巷内作业，改善了安全条件和作业环境，机械化程度高，回采工效较高，原苏联采业环境，机械化程度高，回采工效较高，原苏联采煤工效到达煤工效到达151517t17t工。工。缺点：留设钻孔间煤柱和钻孔组间煤柱降低了采出率；缺点：留设钻孔间煤柱和钻孔组间煤柱降低了采出率；接长和缩短钻杆所用的时间占工作总时间的比重较接长和缩短钻杆所用的时间占工作总时间的比重较大。在装卸钻杆时劳动强度大大。在装卸钻杆时劳动强度大,需要较长的时间需要较长的时间,影影响该设备的效率。虽然对钻孔偏斜问

41、题采取许多的响该设备的效率。虽然对钻孔偏斜问题采取许多的措施措施,但是钻孔一旦偏斜但是钻孔一旦偏斜,很难立即发现很难立即发现,等发现时等发现时已经出现较大的问题。已经出现较大的问题。3.2.2 3.2.2 螺旋钻机采煤优缺点螺旋钻机采煤优缺点 我国我国鸡西小恒山鸡西小恒山矿引进矿引进 连续采煤机设备，开连续采煤机设备，开采厚度为采厚度为0.70.71.3m1.3m的薄煤层，取得较好的经济效益。的薄煤层，取得较好的经济效益。连续采煤机房柱式开采的特点是采掘合一，边掘边连续采煤机房柱式开采的特点是采掘合一，边掘边采，利用煤柱作为临时或永久支护支撑顶板，煤柱采，利用煤柱作为临时或永久支护支撑顶板，煤

42、柱在回采过程中可以局部或全部回收。在回采过程中可以局部或全部回收。采厚较大的薄煤层房柱式工作面，主要设备有采厚较大的薄煤层房柱式工作面，主要设备有采煤机、转载机、带式输送机和锚杆机。房柱式开采煤机、转载机、带式输送机和锚杆机。房柱式开采的连续采煤机一输送机工艺系统，在薄煤层中使采的连续采煤机一输送机工艺系统，在薄煤层中使用的纵螺旋连续采煤机割煤方式。用的纵螺旋连续采煤机割煤方式。3.3 3.3 连续采煤机房柱式采煤连续采煤机房柱式采煤 房柱式开采的连续采煤机一输送机工艺系统如图，房柱式开采的连续采煤机一输送机工艺系统如图，在薄煤层中使用的纵螺旋连续采煤机割煤方式如以下图。在薄煤层中使用的纵螺旋

43、连续采煤机割煤方式如以下图。国外在极薄煤层中已试验了可遥控的国外在极薄煤层中已试验了可遥控的连续采煤机，作业人员在煤房外遥控连续连续采煤机，作业人员在煤房外遥控连续采煤机，煤房间留有支撑煤柱，煤房内不采煤机，煤房间留有支撑煤柱，煤房内不支护，采出的煤由随机延伸的输送机运出支护，采出的煤由随机延伸的输送机运出煤房，许多学者认为遥控连续采煤机房柱煤房，许多学者认为遥控连续采煤机房柱式开采是解决极薄煤层开采的可能技术开式开采是解决极薄煤层开采的可能技术开展方向之一。展方向之一。3.4 链斗采煤机无人工作面开采方法链斗采煤机无人工作面开采方法落煤方式落煤方式：放炮落煤，在工作面外部的上、下顺槽中平行于

44、采场，向煤 层内打深孔，爆破破碎煤体。装煤运煤装煤运煤：在采场内，由链斗采煤机一次直接完成装煤和运煤，并运送到工作面两端顺槽。顶板支护顶板支护：采场内无需人员进入，采场宽度只需0.5m左右，稳定顶板无需支护，可省去顶板支护设备与顶板支护操作。链斗采煤机无人工作面开采的主要优点链斗采煤机无人工作面开采的主要优点设备工艺简单，投资少，开采成本低，生产效率高。采煤工人大幅度减少，工人只是在上、下顺槽内操作，无需进入采煤工作面内部，能够完全防止因顶板垮落引起的伤亡事故，属于本质安全型采煤工作面。能够开采1m到0.5m甚至更薄的煤层，使过去不能开采的极薄煤层变为可开采煤层，为国家和企业增加了可开采的煤炭

45、资源。超前爆破，能解除冲击地压、煤与瓦斯突出危险性；爆破钻孔可一孔多用：抽放瓦斯，降低瓦斯突出危险。链斗采煤机市场前景广阔链斗采煤机市场前景广阔4 链斗采煤机的结构链斗采煤机的结构链斗采煤机由机头、机尾、链条、扒斗四局部构成机头包括：电机、减速器、传动立轴、牵引绞车和固定装置 5 链斗采煤机的研发进展链斗采煤机的研发进展已完成了设备制造已完成了设备制造已完成了地面第一次试运行已完成了地面第一次试运行 摄像摄像007.3gp已获准一项创造专利和一项实用新型专利已获准一项创造专利和一项实用新型专利申报获得了国家申报获得了国家“科技型中小企业技术创新基科技型中小企业技术创新基金金正寻求企业合作，进行

46、矿井井下工业性实验正寻求企业合作，进行矿井井下工业性实验6 链斗采煤机的市场前景链斗采煤机的市场前景1、由于华东、华北和东北的不少矿井厚煤层已开采殆尽，迫切需要开采薄煤层；薄煤层开采的广泛性薄煤层开采的广泛性2、一般地方小型矿井开采的都是薄煤层；3、江西、湖南、湖北，云南、广西、重庆、四川等华南和 西南各省开采薄煤层的矿井尤其众多。现有薄煤层开采方法存在的困境现有薄煤层开采方法存在的困境1、薄煤层综采、刨煤机开采，设备多投资高，2、炮采工艺落后，效率低用人多，安全性差，劳动强度大。萍乡青山矿采用钢丝锯采煤法开采厚萍乡青山矿采用钢丝锯采煤法开采厚1.2m1.2m，倾角，倾角8585。的急倾斜薄煤

47、层，的急倾斜薄煤层，工作面单产工作面单产1600t1600t月，直接工效月，直接工效8t8t工。工。工作面呈走向布置，斜长工作面呈走向布置，斜长10m10m，走向长度走向长度150m150m，工作面下巷，工作面下巷布置电机、绞车、对轮、导布置电机、绞车、对轮、导向轮和手动葫芦，工作面上向轮和手动葫芦，工作面上巷布置尾轮、导向轮和手巷布置尾轮、导向轮和手动葫芦。动葫芦。3.4 3.4 急倾斜煤层钢丝绳锯采煤急倾斜煤层钢丝绳锯采煤 绞车牵引的钢丝绳分两段，与煤壁接触段称锯绞车牵引的钢丝绳分两段，与煤壁接触段称锯绳段，锯绳上安装截齿，在上下两巷中运行的钢丝绳绳段，锯绳上安装截齿，在上下两巷中运行的钢

48、丝绳称牵引绳，锯绳在绞车牵引下沿工作面煤壁做往复运称牵引绳，锯绳在绞车牵引下沿工作面煤壁做往复运动，锯齿在煤壁上拉出两条沟槽，一次锯深约动，锯齿在煤壁上拉出两条沟槽，一次锯深约0.2m0.2m。随着沟槽加深，沟槽两帮的煤在矿山压力作用下自行随着沟槽加深，沟槽两帮的煤在矿山压力作用下自行破碎脱落，并沿工作面下滑，经溜煤眼滑到运输平巷破碎脱落，并沿工作面下滑，经溜煤眼滑到运输平巷的运输机上外运。的运输机上外运。采过后的空间不支护，工作面沿走向每推进采过后的空间不支护，工作面沿走向每推进15m15m，留，留2 23m3m宽的煤柱支撑顶板，并将正在工作的空间宽的煤柱支撑顶板，并将正在工作的空间同采空区

49、隔开。因此，在工作面前方每隔同采空区隔开。因此，在工作面前方每隔15m15m预先要预先要掘好一个切割眼。掘好一个切割眼。优点：工人不进入工作面，在平巷中操纵绞车，优点：工人不进入工作面，在平巷中操纵绞车，支移立柱，通过手动葫芦移动绞车、尾轮和拉紧锯支移立柱，通过手动葫芦移动绞车、尾轮和拉紧锯绳等。因此，减轻了工人的劳动强度，节约了坑木，绳等。因此，减轻了工人的劳动强度，节约了坑木，提高了劳动效率。该采煤方法适用于顶底板坚硬、提高了劳动效率。该采煤方法适用于顶底板坚硬、完整、稳定性好，煤质松软、不粘顶、不含夹石层完整、稳定性好，煤质松软、不粘顶、不含夹石层的急倾斜煤层。薄煤层开采机械化程度低。的

50、急倾斜煤层。薄煤层开采机械化程度低。缺点：开采具有采上下、工作面条件差、设备缺点：开采具有采上下、工作面条件差、设备移动困难、掘进率高、工作面接替困难。长壁机械移动困难、掘进率高、工作面接替困难。长壁机械化工作面投入产出比高，单产、经济效益低，主要化工作面投入产出比高，单产、经济效益低，主要以炮采和机采为主。以炮采和机采为主。急倾斜煤层钢丝绳锯采煤优缺点急倾斜煤层钢丝绳锯采煤优缺点 3.5 急倾斜煤层急倾斜煤层刨运刨运机机采煤采煤4.1 4.1 薄煤层综采展望薄煤层综采展望 开展薄煤层开采机械化开展薄煤层开采机械化,其核心是研制适应我国煤其核心是研制适应我国煤矿需要的薄煤层电牵引采煤机。我国薄