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摘要：立足薄煤层开采的发展现状，讨论和分析了薄煤层开采的机械化程度，提出薄煤层开采的综合机械化发展前景。
关键词：薄煤层开采 综合机械化 发展现状 发展趋势
中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-613-01
1.国内外发展现状
1.1国外发展现状
在前苏联，薄煤层主要采用走向长壁后退式或前进式采煤法，采煤工艺主要是综采和普采，机械化程度已超过85%，落煤主要是浅截式采煤机，部分采用刨煤机，液压支架已成系列[1]，20世纪70年代开始，做了很多螺旋钻机采煤的试验，1979年开始应用螺旋钻机开采薄煤层。德国是研制和使用刨煤机最早、产量最大、水平最高的国家，也是使用刨煤机数量最多的国家.美国是使用刨煤机效率最高的国家，将厚度小于1.7 m的煤层统称为薄煤层[6]，美国的刨煤机工作面年产量可达300万吨以上。法国薄煤层刨煤机工作面产量占总产量的30%，俄罗斯每年有超过150个薄煤层工作面使用刨煤机，澳大利亚、南非的薄煤层工作面已全部采用全自动化刨煤机，荷兰平均每年有65个薄煤层工作面使用刨煤机[1]。
1.2国内发展现状
我国刨煤机的研制始于20世纪60年代，1976年研制了MBI-1刨煤机[6]，随后的几十年内，我国成功研制了功率从2×30 kW至2×200 kW的大功率刨煤机[14]。1993年松藻矿业集团公司使用德国哈尔巴赫—布朗公司的2×200 kW刨煤机，在平均煤厚约0.9 m的煤层中，取得最高月产23390 t的开采效果[10]。2000年9月，铁煤集团与德国DBT公司及国内科研院所合作，引进了我国第一套全自动化刨煤机综采系统[15]，该套设备先后应用于小青矿和晓南矿，取得了良好的经济效果。铁法煤业集团刨煤机综采系统的应用为刨煤机在兖州矿业集团、沈煤集团、西山煤业集团等矿区的推广应用做出了贡献。20世纪90年代初，山东新汶矿业集团从国外引进螺旋钻机采煤的新工艺，开辟了一条我国薄煤层和极薄煤层开采的新路，该采煤工艺实现了无人工作面开采[2]。2006年，我国自行研制生产的第一台螺旋钻采煤机研制成功，并在徐矿集团韩桥煤矿投入使用，首次实现了薄煤层工作面无人采煤的新工艺[3]。
2综合机械化的现状和发展
目前，我国薄煤层开采综合机械化有许多种，大致分以下几类：滚筒采煤机；刨煤机；连续采煤机（房柱式采煤）；螺旋钻采煤。
2.1 滚筒采煤机
我国薄煤层采煤机的研究始于20世纪60年代，主要用于改装、革新类机组。这类薄煤层滚筒采煤机主要有MLQ系列采煤机，如MLQ-64、MLQ-80、MLQ3-100型等采煤机，装机功率60～100 kW，采用钢丝绳或链牵引，牵引传动方式为液压调速加齿轮减速，主要液压元件为叶片泵、叶片马达，牵引力90 kN，牵引速度0 ～215m/min。适用于采高018～115 m，煤质硬度为中硬以下的缓倾斜薄煤层中使用。目前这类采煤机在中小型煤矿仍有使用，平均年产量为8～14万t。
2.2刨煤机
刨煤机是一种较适合薄煤层、高瓦斯工作面中落煤、装煤自动化的采煤机械。与滚筒采煤机相比，刨煤机具有以下优点：（1）.结构简单，没有采煤机那样复杂的牵引部分，也没有复杂的液压系统，使用维修方便，易于掌握管理。（2）.實现了包括落煤、装煤和运煤的综合机械化。（3）.操作方便，可实现无人工作面开采，在巷道进行遥控采煤。随时刨煤随时推进，实现了连续采煤，提高了时间利用率，块煤率高。
2.3连续采煤机
与长壁式开采相比，连续采煤机房柱式采煤方法有如下主要优点：（1）.设备投资少。（2）.一般一套房柱式采煤设备的价格为长壁综采的1/5～1/6，而其单产一般为长壁工作面的1/2～1/3。因此，房柱式采煤方法的设备投资较低。（3）.采掘合一，建设周期短，出煤快。（4）.设备运转灵活，搬迁快。（5）.巷道压力小，便于维护，出矸量少。（6）.留煤柱控制顶板，有利于保护地表，减少地表治理费用。全员效率高。
3存在难题
相对于厚及中厚煤层开采，薄煤层开采存在以下开采难题：
（1）受开采空间的限制，设备安装、维护操作及行人困难[4]；
（2）综采配套设备对薄煤层厚度变化和地质条件变化的适应性差；
（3）相对于厚煤层，薄煤层工作面开采效率低、产量低；
（4）薄煤层工作面回采储量小，推进速度快，由于设备功率和开采空间的限制，通常工作面长度设计较小，掘进率相对较高，使得采掘接替变得紧张；
（5）大同矿区的薄煤层具有两硬特点，加大了薄煤层开采的难度[5]。
4.发展趋势
纵观国外薄煤层采煤机发展情况，其主要发展趋势是：
（1）装机功率逐渐增大
在保证采高下限的前提下，薄煤层采煤机装机功率越来越大，最大功率达500 kW以上，其中，Electra电牵引采煤机装机功率可达516 kW[8]。随着采煤机的截割功率加大，强行通过各种不利地质条件（如断层，夹矸，煤层局部变窄，褶曲）的能力随之增强，从而有效地解决了薄煤层安全高效开采问题。
（2）无链交流电牵引技术的普及[6]
无链牵引技术提高了刮板输送机对弯曲段的适应性，使薄煤层工作面更安全可靠；电牵引传动效率高，使用可靠，维修方便，克服了液压牵引系统抗污染性能低、工作面可靠性差的缺点，使薄煤层采煤机性能更加完善[7]。
（3）自动化程度越来越高
新型薄煤层采煤机都采用微机控制系统，装有监控装置，便于及时发现并排除各种故障，保证采煤机可靠运行；全自动刨煤机系统的发展使薄煤层工作面已基本实现自动化和无人化。
5.结语
我国的薄煤层资源储量丰富，随着国内外采矿设备制造水平的提高，在采用大功率、高可靠性工作面设备的基础上，根据当地的煤层赋存情况，因地制宜地，高产高效的开采薄煤层将会成为未来的发展趋势。
参考文献
[1] 吕文玉.国内外薄煤层开采技术和设备的现状及其发展[J].中国矿业，2009，18（11）：60-62.
[2] 王立波.东欢坨矿特殊地质条件下薄煤层综采技术研究[D].辽宁：辽宁工程技术大学学报，2007.
[3] 霍丙杰，张宏伟，张茂林.采空区下薄煤层螺旋钻机采煤技术[J].煤炭科学技术，2008，27（7）：66-67.
关键词：薄煤层开采 综合机械化 发展现状 发展趋势
中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-613-01
1.国内外发展现状
1.1国外发展现状
在前苏联，薄煤层主要采用走向长壁后退式或前进式采煤法，采煤工艺主要是综采和普采，机械化程度已超过85%，落煤主要是浅截式采煤机，部分采用刨煤机，液压支架已成系列[1]，20世纪70年代开始，做了很多螺旋钻机采煤的试验，1979年开始应用螺旋钻机开采薄煤层。德国是研制和使用刨煤机最早、产量最大、水平最高的国家，也是使用刨煤机数量最多的国家.美国是使用刨煤机效率最高的国家，将厚度小于1.7 m的煤层统称为薄煤层[6]，美国的刨煤机工作面年产量可达300万吨以上。法国薄煤层刨煤机工作面产量占总产量的30%，俄罗斯每年有超过150个薄煤层工作面使用刨煤机，澳大利亚、南非的薄煤层工作面已全部采用全自动化刨煤机，荷兰平均每年有65个薄煤层工作面使用刨煤机[1]。
1.2国内发展现状
我国刨煤机的研制始于20世纪60年代，1976年研制了MBI-1刨煤机[6]，随后的几十年内，我国成功研制了功率从2×30 kW至2×200 kW的大功率刨煤机[14]。1993年松藻矿业集团公司使用德国哈尔巴赫—布朗公司的2×200 kW刨煤机，在平均煤厚约0.9 m的煤层中，取得最高月产23390 t的开采效果[10]。2000年9月，铁煤集团与德国DBT公司及国内科研院所合作，引进了我国第一套全自动化刨煤机综采系统[15]，该套设备先后应用于小青矿和晓南矿，取得了良好的经济效果。铁法煤业集团刨煤机综采系统的应用为刨煤机在兖州矿业集团、沈煤集团、西山煤业集团等矿区的推广应用做出了贡献。20世纪90年代初，山东新汶矿业集团从国外引进螺旋钻机采煤的新工艺，开辟了一条我国薄煤层和极薄煤层开采的新路，该采煤工艺实现了无人工作面开采[2]。2006年，我国自行研制生产的第一台螺旋钻采煤机研制成功，并在徐矿集团韩桥煤矿投入使用，首次实现了薄煤层工作面无人采煤的新工艺[3]。
2综合机械化的现状和发展
目前，我国薄煤层开采综合机械化有许多种，大致分以下几类：滚筒采煤机；刨煤机；连续采煤机（房柱式采煤）；螺旋钻采煤。
2.1 滚筒采煤机
我国薄煤层采煤机的研究始于20世纪60年代，主要用于改装、革新类机组。这类薄煤层滚筒采煤机主要有MLQ系列采煤机，如MLQ-64、MLQ-80、MLQ3-100型等采煤机，装机功率60～100 kW，采用钢丝绳或链牵引，牵引传动方式为液压调速加齿轮减速，主要液压元件为叶片泵、叶片马达，牵引力90 kN，牵引速度0 ～215m/min。适用于采高018～115 m，煤质硬度为中硬以下的缓倾斜薄煤层中使用。目前这类采煤机在中小型煤矿仍有使用，平均年产量为8～14万t。
2.2刨煤机
刨煤机是一种较适合薄煤层、高瓦斯工作面中落煤、装煤自动化的采煤机械。与滚筒采煤机相比，刨煤机具有以下优点：（1）.结构简单，没有采煤机那样复杂的牵引部分，也没有复杂的液压系统，使用维修方便，易于掌握管理。（2）.實现了包括落煤、装煤和运煤的综合机械化。（3）.操作方便，可实现无人工作面开采，在巷道进行遥控采煤。随时刨煤随时推进，实现了连续采煤，提高了时间利用率，块煤率高。
2.3连续采煤机
与长壁式开采相比，连续采煤机房柱式采煤方法有如下主要优点：（1）.设备投资少。（2）.一般一套房柱式采煤设备的价格为长壁综采的1/5～1/6，而其单产一般为长壁工作面的1/2～1/3。因此，房柱式采煤方法的设备投资较低。（3）.采掘合一，建设周期短，出煤快。（4）.设备运转灵活，搬迁快。（5）.巷道压力小，便于维护，出矸量少。（6）.留煤柱控制顶板，有利于保护地表，减少地表治理费用。全员效率高。
3存在难题
相对于厚及中厚煤层开采，薄煤层开采存在以下开采难题：
（1）受开采空间的限制，设备安装、维护操作及行人困难[4]；
（2）综采配套设备对薄煤层厚度变化和地质条件变化的适应性差；
（3）相对于厚煤层，薄煤层工作面开采效率低、产量低；
（4）薄煤层工作面回采储量小，推进速度快，由于设备功率和开采空间的限制，通常工作面长度设计较小，掘进率相对较高，使得采掘接替变得紧张；
（5）大同矿区的薄煤层具有两硬特点，加大了薄煤层开采的难度[5]。
4.发展趋势
纵观国外薄煤层采煤机发展情况，其主要发展趋势是：
（1）装机功率逐渐增大
在保证采高下限的前提下，薄煤层采煤机装机功率越来越大，最大功率达500 kW以上，其中，Electra电牵引采煤机装机功率可达516 kW[8]。随着采煤机的截割功率加大，强行通过各种不利地质条件（如断层，夹矸，煤层局部变窄，褶曲）的能力随之增强，从而有效地解决了薄煤层安全高效开采问题。
（2）无链交流电牵引技术的普及[6]
无链牵引技术提高了刮板输送机对弯曲段的适应性，使薄煤层工作面更安全可靠；电牵引传动效率高，使用可靠，维修方便，克服了液压牵引系统抗污染性能低、工作面可靠性差的缺点，使薄煤层采煤机性能更加完善[7]。
（3）自动化程度越来越高
新型薄煤层采煤机都采用微机控制系统，装有监控装置，便于及时发现并排除各种故障，保证采煤机可靠运行；全自动刨煤机系统的发展使薄煤层工作面已基本实现自动化和无人化。
5.结语
我国的薄煤层资源储量丰富，随着国内外采矿设备制造水平的提高，在采用大功率、高可靠性工作面设备的基础上，根据当地的煤层赋存情况，因地制宜地，高产高效的开采薄煤层将会成为未来的发展趋势。
参考文献
[1] 吕文玉.国内外薄煤层开采技术和设备的现状及其发展[J].中国矿业，2009，18（11）：60-62.
[2] 王立波.东欢坨矿特殊地质条件下薄煤层综采技术研究[D].辽宁：辽宁工程技术大学学报，2007.
[3] 霍丙杰，张宏伟，张茂林.采空区下薄煤层螺旋钻机采煤技术[J].煤炭科学技术，2008，27（7）：66-67.