1、薄煤層綜采設備面面觀 我國是一個煤炭資源比較豐富的國家，但一個不能忽視的現實是，在我國的可采煤層中，薄煤層占據了很大一部分。據有關統計數據顯示，在我國已探明的煤礦資源中，84.2%的礦區均有薄煤層分布，主要分布在河南、山西、河北、山東、四川、貴州、吉林、遼寧、安徽、內蒙古等省區，其中有的礦區薄煤層儲量更是占有相當大的比重，如安徽省占到了72%，四川省占51.8%，貴州省占37.2%。我國長期以來以煤為主的能源結構導致了對煤炭資源的依賴。經過多年的開采，不少礦井的中、厚煤層已近枯竭。而一些礦區的薄煤層可采儲量豐富，貯存條件比較穩定，而且煤質較好，因而這些年對薄煤層的開采力度在逐漸加大，薄及較薄煤

2、層逐漸變為主采煤層。與此同時，隨著對薄煤層開采的日益重視，薄煤層采煤設備的開發和研制也成為我國一些煤礦機械企業研發的重點，并有了較大的發展。一、目前薄煤層主要采掘方式據調查，通過近些年的發展，目前國內薄煤層綜合機械化開采水平已大為提高，形成了三種主要的開采方式：刨煤機配液壓支架綜合機械化開采方法、滾筒采煤機配液壓支架綜合機械化開采方法、螺旋鉆采煤法。1、刨煤機配液壓支架綜合機械化開采方法：刨煤機是一種十分成功的薄煤層開采裝備，能極大提高煤炭生產效率。一般刨煤機的切割速度可達到3米/秒，切割功率超過2×200千瓦。根據煤的硬度，每刀截深可達到250毫米。目前，工作面輸送機和刨煤機均可采

3、用智能驅動系統，加上可靠的支架控制系統，可使采煤工作面實現全部自動化。刨煤機開采薄煤層有優點如：（1）可以實現落煤、裝煤、運煤的聯合機械化。（2）刨煤機動力部分放在兩側巷道中，不進工作面。另外刨頭較低，適用薄煤層工作面。（3）刨煤機結構簡單，沒有復雜的液壓元件和液壓系統，使用、維修方便。（4）可開采有突出危險的煤層，可以沿工作面煤壁刨出一道深20毫米100毫米的煤槽，使瓦斯自然釋放，防止瓦斯聚集。（5）操作安全。刨煤機司機可以在工作面下端或順槽里操作，無須在工作面內跟機作業。（6）同電液控制的液壓支架配套后，可實現由井下計算機控制的無人工作面作業。2、滾筒采煤機配液壓支架綜合機械化法據了解，薄

4、煤層滾筒采煤機在我國已有30年的研制歷史，并已開發出多種機型，從液壓驅動、鋼絲繩或鏈牽引發展到目前電牽引。現在國產薄煤層滾筒采煤機基本可以滿足煤層厚度0.8米1.8米，煤質中硬以下的緩傾斜薄煤層開采需求。與刨煤機相比，滾筒采煤機的主要優點是可以適應于煤層厚度變化較大的工作面，對煤層頂底板起伏變化適應性強，適用于含有夾矸煤層的回采，過斷層能力強，對工作面長度要求比刨煤機工作面短。薄煤層滾筒采煤機基本可分為騎溜式和爬底板式兩種。騎溜式薄煤層滾筒采煤機：具有結構簡單、牽引阻力低及空頂面積小等特點、但因采煤機騎溜運行，故通過空間和過頂空間大，需要有較高的空間。爬底板式薄煤層滾筒采煤機：具有結構緊湊、機

5、械強度高、滾筒拆卸方便、裝煤效果好、易于制造和維修方便等特點，但采煤機爬底板運行時，控頂距離較大。所以，當采高在0.85米以下時，宜采用爬底板式采煤機。如采高在0.85米以上時，采用騎溜式采煤機較好。另，為實現無切口采煤，最好選用短機身雙滾筒采煤機。鑒于采煤機司機跟機操作不方便，最好采用具有遙控功能的采煤機。3、螺旋鉆采煤法螺旋鉆采煤法為目前無人采煤工作面中較為成熟，廣泛地用于開采圍巖不穩定的薄煤層和極薄煤層，還可用于開采邊角煤和回收各種煤柱。螺旋鉆采煤法的最大特點是不需回采工作面及不需回撤工作面內的采煤機、輸送機和支護設備，僅在巷道中用螺旋鉆采煤機就可將兩側各50米70米范圍內的煤采出。工人

6、在支護條件良好的巷道中工作，安全狀況有了可靠的保障，改變了薄煤層回采工人在工作面內爬行的工作狀況。螺旋鉆采煤機適用于煤厚0.45米1.5米，傾角15°以下，切割阻力小于250千牛/米330千牛/米的煤層。 螺旋鉆采煤法盡管丟煤多，但用人少，巷道掘進率高，同時還可使一些平衡表外的儲量得到開采，相對提高了工業儲量，延長了礦井的服務年限。據專家預計，隨著螺旋鉆采煤法的不斷完善，此種采煤方法將有較好的發展前景。二、薄煤層采煤的核心設備從這三種綜合采掘方式中，我們可以看到，液壓支架、采煤機、運輸機是薄煤層開采的三種核心設備。 1、液壓支架是薄煤層綜采的關鍵設備之一對煤層地質

7、條件要有很強的適應能力和可靠的工作性能。它能可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板，推進輸送機，隔離采空區，防止矸石進入回采工作面。它與采煤機配套使用，可以實現采煤綜合機械化，解決機械化采煤工作中頂板管理落后于采煤工作的矛盾，進一步改善和提高采煤和運輸設備的效能，減輕煤礦工人的勞動強度，最大限度保障煤礦工人的生命安全。液壓支架的型式很多。根據液壓支架與頂板相互作用的原理進行分類，大體分為三大類：支撐式、掩護式、支撐掩護式。支撐式支架有跺式支架和節式支架兩種；掩護式支架有支頂式和支掩式兩種；支撐掩護式有支頂式和混合式兩種。另，具有中國特色的液壓支架類型放頂煤支架。近年來，我國液壓支架的研制工作發展很

8、快，從基本上依靠進口，發展到自行設計、自行制造，而且品種繁多、功能齊全、質量可靠。2、采煤機是一個集機械、電氣和液壓為一體的大型復雜系統。采煤機的工作環境惡劣，如果出現故障將會導致整個采煤工作的中斷，造成巨大的經濟損失。隨著煤炭工業的發展，采煤機的功能越來越多，其自身的結構、組成也愈加復雜，因而發生故障的原因也隨之復雜。薄煤層開采由于其特殊的地質條件，對采煤機又有特定的要求。薄煤層開采其中一個很大的困難就是設備的拆裝和運輸。對薄煤層采煤機來說，首先的要求就是靈活，能夠適應薄煤層工作面。再次就是要求結構、操作簡單，有可靠的工作性能，各零部件具有較高的強度和剛性，要有很好的安裝性和維修性。其中雙滾

9、筒采煤機綜合了國內外薄煤層采煤機的成功經驗，是針對我國具體國情而設計的新型大功率薄煤層采煤機。據了解，目前我國有關部門正在從事著采煤機技術領域的多項科研課題的研究，例如：適應有夾矸煤層的半煤巖采煤機的研制；增大塊煤率的滾筒無級調速研究；液壓牽引采煤機和無線遙控技術的應用研究；電牽引采煤機水介質調高及高壓噴霧滅塵系統研究，包括利用工作面的乳化液作為傳動介質的調高系統研究；特殊條件下開采的采煤設備研究，如螺旋鉆式采煤機的開發；故障診斷、工況監測、顯示及自動控制和自動調高系統的研究；大功率電牽引采煤機(1000千瓦以上)的研制等。國家期望通過對這些內容的研究，使我國采煤機械的性能更為完善，適應范圍更

10、廣，效率更高，從而使國內采煤機械技術達到國際先進水平。3、薄煤層開采運輸機具體要求：運輸能力滿足要求，槽幫、鏈條耐磨強度高，電纜架在滿足存放電纜、水管的前提下，結構盡可能低、窄。由于薄煤層出煤的穩定性較差，地質構造復雜，煤層薄厚不均，在經歷較大范圍的斷層構造帶或煤層變薄區時，輸送機容易出現一些不足。比如，運輸機在通過薄煤區時，容易出現斷鏈、槽幫磨薄、中板磨透等事故。這些事故一旦出現，會使修復和更換溜槽費時費力，影響生產的正常節奏。此外，薄煤層煤炭資源的開采對運輸機的要求比較高，運輸機的一些性能參數必須要進行強化，例如增大刮板鏈安全速度，加厚中板厚度，鏟板側槽幫上槽翼加厚；為采煤機提供更加穩固的

11、軌道，采用行星減速器使傳動機構更為緊湊；增大兩出口的有效空間，這些措施可以保證運輸機更加高效、安全地運行。三、薄煤層采煤設備發展展望目前，我國薄煤層綜合采掘設備的生產已經有了一定規模。以中煤北京煤礦機械有限責任公司為代表的國內多家國有大中型企業目前都已具備了薄煤層綜合采掘設備的生產能力。有業內專家表示，國產設備較國外同類設備的差距主要集中在采煤機上。要使我國薄煤層開采實現機械化作業，重中之重是研制適應我國煤礦需要的薄煤層電牽引采煤機。我國薄煤層電牽引采煤機今后將從以下幾個方面得到發展：（1）總裝機功率得到進一步提高，總裝機功率達到600千瓦700千瓦，裝機功率、機面高度與過煤空間三者之間的矛盾

12、仍然是研制大功率薄煤層采煤機的主要技術難題，除發展新型高效電機外，采用特殊的總體布置方式仍是一條有效途經。由于采煤機截割與牽引功率的增大，采煤機可靠性的提高而具有更高的開機率，日產可望達到4000噸5000噸，達到現在中厚煤層工作面的生產能力。（2）以發展交流變頻調速電牽引技術為主，根據不同用戶的需求，其他電牽引方式如開關磁組和電磁滑差調速也將得到發展。（3）發展的機型主要以騎刮板輸送機采煤機為主，爬底板采煤機雖然具有機面高度低、功率大等優點，但是由于這種機型對地質條件的適應性差，使用范圍受到限制。（4）簡化采煤機結構，采用先進工藝與技術，提高采煤機的工作可靠性。（5）改進截割機構，提高截割效

13、率，降低工作面粉塵生成量。采用中高壓噴霧降塵，改善工作面生產環境。增加滾筒截深，增大截深可提高每一循環產量。（6）完善采煤機自動控制系統與故障診斷系統，利用煤巖識別技術自動調整截割高度；利用交流變頻電牽引技術，自動調整牽引速度；利用紅外技術和電液閥技術，引導液壓支架和工作面輸送機自動推移；工作面巷道集中控制站與采煤機、液壓支架、輸送機、工作面巷道設備以及地面調度室的雙向遠程通訊；工作面巷道集中控制站、地面調度室對采煤機等工作面設備的遠程集中控制，實現薄煤層工作面自動化開采。（7）開發能適應較大傾角薄煤層生產需要的薄煤層電牽引采煤機。（8）加大牽引速度。四、國外主要薄煤層采掘設備國外長壁式薄煤層

14、高效開采主要有兩種技術途徑：采用刨煤機、刮板輸送機和液壓支架的刨煤機綜采機組；采用滾筒采煤機、刮板輸送機和液壓支架配套的采煤機機組。上世紀90年代開始，德國DBT公司開始研究電液控制系統。目前，該公司已經研究開發的以液壓支架PMC電液控制系統為基礎的全自動化無人刨煤機綜采工作面成套設備已經投入生產應用，可以實現薄煤層綜合機械化采煤向綜合自動化無人工作面采煤的發展，使薄煤層開采達到了高產、高效、安全的目的。如，德國魯爾公司佛德利希萊茵蘭特礦，煤厚1.3米，面長310米，采用刨煤機和電液控制系統平均日產煤達到12653噸，最高日產16500噸。該公司的羅伯特礦，煤厚1米1.16米，刨煤機綜采工作面

15、面長308米，平均日產原煤13500噸。英國Long-Airdox公司、美國Joy公司也研究開發了具有自動化功能的滾筒采煤機綜采工作面計算機控制系統，均取得了較好的成績。如美國煤鋼聯BW50#煤礦，煤厚1.38米，工作面長330米，采用采煤機綜采，曾創下日產原煤22310噸的記錄。澳大利亞正在研制遠程控制全自動無人長壁工作面開采技術。為適應“一礦一面”的高度集中化生產模式和煤礦生產集團化管理模式，先進采煤國家研制開發了礦井自動化監測控制系統，主要生產環節已基本實現自動化檢測監控，實現了對綜采工作面和礦井運輸、通風、排水等設備和礦井瓦斯、煤塵等安全參數的全自動化監測和控制。代表性產品有美國MSA公司生產的DAN6400系統，德國BEBRO公司的PROMOS系統等。上世紀80年代以來，德國Eickhoff公司研制了SL2300LN、美國JOY公司研制了4LS、英國Anderson公司研制了Electra550等電牽引采煤機，均取得很好效果。1999年全美69個綜采工作面中，約27個薄和較薄煤層工作面，