大倾角综合机械化采煤生产工艺分析

兰攻赢

(七台河技师学院，黑龙江 七台河 154600)

煤炭是不可再生资源，在自然条件下，煤炭形成的周期在20万年以上。自然界中，煤炭的产出速度远远小于煤炭的开采速度。为了满足能源的基本需求，煤炭开采由过去的传统煤层开采转向大倾角煤层开采，然而大倾角煤层的爆破和开采一直是世界范围内煤炭开采的难题。在已探明的所有煤场中，大倾角煤占全国煤总量的15%，而已经探明的无倾角煤多数开采殆尽，只有转型开采大倾角煤才能满足人们日益增长的煤炭需求。由于煤层厚度和地质构造与传统普通煤层截然不同，很多机械设备无法发挥作用，只能利用人工开采，无法有效提升开采效率，增加了人员工作的风险性。大倾角煤煤层与水平面的倾角通常为30°～50°，由于倾角度数接近45°属于陡峭型煤炭断层范围，不利于开采，故一些大型机械设备无法有效发挥作用。技术难题可通过技术攻关解决，利用机械化处理大倾角煤层开采过程中存在的问题，可以提升采煤效率，保证施工人员安全。

1 影响大倾角机械化采煤生产工艺的因素

1.1 煤层厚度

煤层厚度影响大倾角综合机械化采煤生产的效率，会给机构设置带来技术性难题。由于采煤的机械设备需要有更加坚固的支撑地面，这会导致机械设备在倾角煤开采过程中所触及的范围变小，煤层越厚会导致大型机械设备的调高范围缩小，支架运行角度范围缩小，这会令大型机械设备的操作范围受限，运动不够灵活。煤层是地壳变迁而形成煤的特殊形态，很多煤层的薄厚程度不同，影响煤层的定性分析，施工人员不能通过区域性煤层厚度布置单一的开采设备，只能在大型机械周围实时检查工作煤层厚度，适时进行支架的装配和更换，这增加了工作人员的任务量。

1.2 煤层倾角

煤层倾角会影响大倾角综合机械化采煤生产效率，由于煤层表面之间的摩擦力和湿度不同，大型机械设备在介入中往往会出现不同的打滑情况。很多大型设备想要达到预期的开采效率就需要增加防滑设备，由于防滑设备多数是化学合成的聚酯纤维材料，与钢铁的配合性良好，但是不能抵抗高温，大型设备工作时会融化掉，而防滑设施脱落之后就会导致大型设备的工作效率降低。而对煤层倾角的探测主要是通过专用的设备，很多设备在测量之后需要进行实时的校准和角度重新调零的设置，增加了测量工作的任务量，不能有效利用时间。

1.3 顶板底板

大倾角煤层开采过程中，顶板和底板设施往往是临时的，稳定性和坚固性达不到许用值域，由于顶板的厚度设施不当被大型设备戳穿，而底板是承载大型设备移动和原地转动的最重要的支撑构件，由于铺设紧凑性不达标，大型设备移动过程中会造成底板之间的相互挤压和摩擦，导致底板的二次破裂，而二次破裂后的底板已经没有维修的价值，只能在破坏的底板上方布置新一层底板，这将降低大倾角煤层的开采效率，不利于大型机械开采设备工作效率的提高。

1.4 地质构造

由于地质形成具有极强的不确定性，地质构造组成是无法预测的，只有通过检测和实地挖取样本化验手段才能具体确定地质构造。以断层的落差为例，逆断层要比正断层对施工机械造成的影响大，相关人员往往不重视对地质构造的勘探，地壳变迁是随时性的，以过去的经验无法判断现在的地质情况，地质构造的模糊不清也不利于施工机械发挥理想的作用。

1.5 煤层破坏

大倾角煤层开采会对煤层造成破坏，由于煤存在的空气含水量较大，一旦被大型机械设备破坏，块状的煤直接就会变成粉末状，粉末会因自身重力的原因下降，部分粉末会黏滞在机械设备表面，在进行下一次开采时，粉末将会对开采过程造成摩擦，影响新煤层的开采。如果煤层破坏程度严重，会导致煤层断裂甚至坍塌，带来更多的粉尘，同时增加生产环境中瓦斯的含量，带来更多的操作风险。在煤层开采前，应进行超声波探测，探明煤层硬度和煤层内部的含氧量，只有做到科学规划，才能将煤层破坏带来的风险降到最低。

2 提升大倾角采煤生产工艺的措施

2.1 注重地质钻探和物探工作的进行

对地质钻探和物探工作的重视将促进大倾角采煤工作的正常运行，各方应联合进行地质钻探和物探工作，提升地质钻探和物探的探测技术水平，力求更加准确地做好探测工作。可以将探测工作和开采工作同时进行，让大型机械设备边开采边勘探，减少在勘探过程中花费的时间。可以利用三维地质勘探技术，对煤层的采空区和工作面重新进行设计，合理采用科学的煤炭开采工艺，保证开采过程进行更加顺利。相关人员应定期学习，学习先进的钻探技术和物探手段，合理将技术引进，以技术驱动为源动力。

2.2 合理应用综合机械化开采技术

我国采煤经历了从爆破开采到人工开采再到机械开采的三个阶段，我国煤炭开采的下一个目标是实现自动化开采，随着信息技术的发展，多数的开采设备已经实现了远程操作的目标。在大倾角煤层开采过程中，应合理应用综合机械化开采技术，协同电子信息与机械部件的配合，在机械构件设计之初加入机械构件自我诊断系统，做到机械构件有问题早发现，有症状早维修的目标，保证煤层开采机械的寿命。

2.3 采用长臂综合机械化技术采煤

长臂综合化机械主要应用在大倾角高度较高的煤层开采工作中，通过增加工作臂的长度可以有效降低端头对煤炭开采带来的不良影响，这样做的好处是可以提升单次煤炭的开采量，长臂综合性机械往往需要更多机械关节，同时也需要机械臂的许用强度更高，在保证耐用性的前提下，合理延长工作臂的长度，以更加灵活的设计目标对工作臂进行优化设计，减少大型机构主体在地面的移动。可以用基座的转动和机械臂之间的相互配合提升煤炭开采效率，利用速度可调器将相应的支护速度和煤层断面的切削速度保持一致，提升开采机械的协同配合性。

2.4 采用短臂综合机械化技术采煤

短臂综合机械化技术采煤的工作面较小，工作范围较窄，主要用于塌方情况及前方道路被煤层堵死的情况。与长臂综合技术采煤技术相比，短臂意味着更轻的重量，更少的活动空间，但是短臂由于工作范围的局限性，只能通过自身移动来弥合工作范围小的弊端，短臂最大的优点是可以将刮板和装载机合为一体，提升了不同机械的配合效率，提升了煤炭开采效率。

3 结语

介绍了影响大倾角煤层综合机械化采煤工艺的原因，提出了促进大倾角煤层机械化采煤工艺提升的措施，为从业人员提供了一定的思路。应加强综合机械化采煤生产工艺，注重长臂与短臂综合机械化采煤技术的配合使用，将大倾角采煤过程中遇到的技术难题逐一攻克，提升煤炭开采效率。