极薄煤层机械化开采工艺创新与实践研究

引言：煤炭是我国重要基础能源，在能源结构中地位重要。极薄煤层指厚度在0.8m 以下的煤层，我国极薄煤层资源丰富且分布广泛。但因开采空间狭小，传统开采依赖人工，存在劳动强度大、效率低、风险高等问题，致使开采利用率低。随着煤炭行业对安全生产和高效开采要求提高，实现极薄煤层机械化开采成为关键问题。所以，开展极薄煤层机械化开采工艺创新与实践研究意义重大。

一、极薄煤层开采面临的困境

1.1 开采空间狭小

极薄煤层厚度小，开采时作业空间高度受限，通常不足 1m 。这使得大型机械设备难以进入工作面进行作业，传统采煤设备无法正常安装和使用，限制了机械化开采的推广应用。同时，狭小的空间也给工人的操作带来极大不便，增加了工作的难度和危险性。

1.2 生产效率低

由于开采空间和设备条件的限制，极薄煤层开采主要依靠人工打眼、放炮、攉煤等传统工序，生产环节多、流程复杂，导致生产效率低下。而且人工开采的进度缓慢，难以满足煤炭市场对产量的需求。

1.3 安全风险大

在极薄煤层开采过程中，工人需要在低矮的作业空间内长时间工作，容易受到顶板冒落、片帮等事故的威胁。此外，人工操作爆破时，如果操作不当，还可能引发瓦斯爆炸、煤尘爆炸等严重安全事故，对矿工的生命安全构成极大威胁。

1.4 劳动强度高

极薄煤层开采工作条件恶劣，工人需要在狭小的空间内进行繁重的体力劳动，如搬运煤炭、支护顶板等。长时间的高强度劳动容易导致工人疲劳，不仅影响工作效率，还会增加事故发生的概率。

二、极薄煤层机械化开采工艺创新

2.1 新型采煤机的研发

针对极薄煤层的特点，研发了低矮型采煤机。该采煤机采用紧凑型结构设计，机身高度大幅降低，能够适应极薄煤层的开采空间要求。同时，优化了采煤机的截割部结构，提高了截割能力和可靠性。采用大功率、小体积的电动机，确保采煤机在狭小空间内有足够的动力进行截割作业。此外，还配备了先进的电控系统，实现了采煤机的自动化控制和远程监控，提高了操作的准确性和安全性。

2.2 刮板输送机的改进

为了与新型采煤机配套使用，对刮板输送机进行了改进。设计了低矮型刮板输送机，降低了中部槽的高度，使其能够在极薄煤层工作面顺利铺设和运行。采用高强度材料制造刮板和链条，提高了输送机的承载能力和使用寿命。同时，优化了输送机的传动装置，减小了体积，提高了传动效率。此外，还增加了输送机的自动化控制功能，实现了与采煤机的协同作业，提高了煤炭运输的连续性和稳定性。

2.3 液压支架的优化

液压支架是保障极薄煤层开采安全的关键设备。对液压支架进行了优化设计，采用了低矮型结构，降低了支架的高度和重量，使其能够在极薄煤层工作面灵活移动和支护。改进了支架的支护方式，提高了支护强度和稳定性，能够有效防止顶板冒落和片帮事故的发生。同时，配备了先进的电液控制系统，实现了支架的自动移架、升架和降架等动作，提高了支护效率和安全性。

2.4 配套开采工艺的创新

在关键设备创新的基础上，对极薄煤层的开采工艺进行了配套创新。采用了滚筒式采煤机破煤、刮板输送机运煤、液压支架支护顶板的综合机械化开采工艺。根据极薄煤层的地质条件和工作面参数，优化了采煤机的截割路径和刮板输送机的铺设方式，提高了煤炭开采的效率和质量。同时，合理安排工作面的推进速度和支护顺序，确保了工作面的安全生产。

三、极薄煤层机械化开采工艺实践应用

3.1 矿井概况

选取某具有典型极薄煤层地质条件的矿井进行实践应用研究。该矿井极薄煤层厚度在 0.6-0.8m 之间，煤层倾角较小，地质构造相对简单。但传统开采方式存在生产效率低、安全风险大等问题，急需引入机械化开采工艺。

3.2 应用效果分析

3.2.1 提高开采效率

通过应用新型机械化开采工艺，该矿井极薄煤层的开采效率得到了显著提高。采煤机的截割速度明显加快，刮板输送机的运输能力增强，工作面的推进速度大幅提高。与传统开采方式相比，机械化开采后的月产量提高了数倍，有效满足了煤炭市场的需求。

3.2.2 降低劳动强度

机械化开采工艺的应用极大地降低了工人的劳动强度。采煤机、刮板输送机和液压支架等设备实现了自动化和半自动化操作，工人只需在控制室进行监控和操作，无需在狭小的空间内进行繁重的体力劳动。这不仅提高了工作效率，还改善了工人的工作条件，减少了职业病的发生。

3.2.3 增强安全性

新型机械化开采工艺有效增强了极薄煤层开采的安全性。液压支架的优化设计提供了可靠的支护保障，能够有效防止顶板事故的发生。同时，自动化控制系统的应用减少了人工操作环节，降低了人为因素引发事故的概率。在实践应用过程中，未发生重大安全事故，安全生产形势得到了明显改善。

3.2.4 经济效益显著

机械化开采工艺的应用带来了显著的经济效益。一方面，开采效率的提高增加了煤炭产量，提高了企业的销售收入；另一方面，劳动强度的降低减少了人工成本，设备性能的提升降低了维修成本。综合计算，该矿井应用机械化开采工艺后，经济效益得到了大幅提升。

四、极薄煤层机械化开采工艺的未来发展展望

4.1 智能化发展

随着人工智能、大数据、物联网等技术的不断发展，极薄煤层机械化开采工艺将向智能化方向发展。未来的采煤机、刮板输送机和液压支架等设备将具备更强的自主感知、自主决策和自主控制能力，能够实现工作面的无人化开采。通过智能化系统的实时监测和分析，能够及时发现和处理安全隐患，提高开采的安全性和效率。

4.2 绿色开采

在环保要求日益严格的背景下，极薄煤层机械化开采工艺将更加注重绿色开采。研发和应用低能耗、低排放的开采设备，减少对环境的影响。同时，加强对煤矸石、矿井水等废弃物的综合利用，实现煤炭开采与环境保护的协调发展。

4.3 适应复杂地质条件

我国极薄煤层的地质条件复杂多样，未来的机械化开采工艺需要不断提高对复杂地质条件的适应性。研发适用于不同地质条件的开采设备和工艺，如针对断层、褶皱等地质构造的特殊开采技术，提高极薄煤层的开采利用率。

结论

极薄煤层机械化开采工艺的创新与实践是解决极薄煤层开采难题的关键途径。通过研发新型采煤机、改进刮板输送机、优化液压支架以及创新配套开采工艺，有效克服了极薄煤层开采空间狭小、生产效率低、安全风险大等困境。实践应用结果表明，机械化开采工艺显著提高了开采效率、降低了劳动强度、增强了安全性，并带来了显著的经济效益。未来，极薄煤层机械化开采工艺将朝着智能化、绿色化和适应复杂地质条件的方向发展，为我国煤炭行业的可持续发展提供有力支撑。

参考文献

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