【薄煤层开采工艺及发展探究13000字（论文）】

薄煤层开采工艺及发展研究目录TOC\o"1-2"\h\u6808摘要 126365引言 2151851薄煤层的概念及特点 4260431.1薄煤层的概念 4134421.2薄煤层的开采特点 4208732薄煤层的开采问题 6174192.1开采中存在浪费现象 678572.2开采技术落后 629252.3开采风险较大 6219173薄煤层的采煤工艺 7293323.1长壁采煤工艺 7253563.2螺旋钻采煤工艺 8198973.3连续采煤机房柱式采煤工艺 9253183.4急倾斜煤层钢丝绳锯采煤工艺 10182893.5薄煤层采煤工艺的主要装备 106544薄煤层开采工艺的未来发展 14225714.1现有薄煤层采煤工艺的发展 14161034.2开采方式多样化 1678514.3智能化开采方案 1690655总结 1718751参考文献 17摘要薄煤层指的是厚度在0.8~1.3m的煤层，而厚度在小于之间的煤层即为极薄煤层。极薄煤层和薄煤层作为重要的煤矿形式，其开采质量对煤矿的采出量有直接影响。跟中厚煤层相比，薄煤层开采有自身的许多特点。目前薄煤层采煤工艺主要有长壁采煤工艺、螺旋钻采煤工艺、连续采煤机房柱式采煤工艺和急倾斜煤层钢丝绳锯采煤工艺。应用在薄煤层开采中的重要设备有滚筒式采煤机、刨煤机和螺旋钻采煤机。随着智能化发展和不断完善，能被应用薄煤层开采中的智能化设备越来越多了，在智能化设备和技术的帮助下，薄煤层开采工作将逐渐朝着自动化和智能化发展前景。关键词：薄煤层；刨煤机；滚筒式采煤机；螺旋钻采煤机引言随着国家的不断发展壮大，各方面对于煤矿资源的消耗量也越来越大了，这就意味着传统的煤矿开采方式所产生的煤矿产量已经不能再满足人们的日常生活和工业生产所需。在中煤层开采越来越少的前提下，薄煤层逐渐受到了煤矿企业的重视。薄煤层指的是厚度在0.8~1.3m的煤层，而厚度在小于之间的煤层即为极薄煤层。长期以来我国在积极展开煤炭资源开采作业的过程中，将重点放在了厚煤层和中厚煤层上，随着煤炭资源越来越紧缺，积极开发薄煤层和极薄煤层的重要性逐渐突显出来。薄煤层有丰富的煤矿资源储备量和广阔的开采前景，但是，薄煤层的开采工艺却比较落后，而且薄煤层和极薄煤层开采作业难度较大，对作业技术要求较高，薄煤层和极薄煤层同时拥有较低的开采安全系数。想要提高薄煤层的开采效率，必须要进一步改善传统薄煤层开采工艺。从长期发展角度来看，新时期我国相关领域工作人员在实际展开工作的过程中应将研究重点放在薄煤层和极薄煤层技术和开采理论当中，为加大对薄煤层和极薄煤层赋存的煤炭资源利用率奠定基础。随着我国煤炭资源需求的增长，提高煤矿的开采质量也成为研究的重要内容。极薄煤层和薄煤层作为重要的煤矿形式，其开采质量对煤矿的采出量有直接影响。而通过分析极薄煤层和薄煤层的采煤工艺，可以有效提高煤矿的开采质量，进而提高开采效益。下面对极薄煤层和薄煤层的采煤工艺的现状与未来发展展开具体论述。我国煤炭储量大且赋存多样化。据统计，我国现储存670亿吨薄煤层，其中薄与极薄煤层的可采储量约为60多亿t。根据相关数据估计，我国统配煤矿现有矿井薄煤层可采储量占全部煤层可采储量的20.85%，但实际的结果是薄煤层的开采量一直没有达到过这个比例，薄煤层的产量只占煤炭总产量的10.4%，远远低于薄煤层储量所占的比例。而且由于中厚煤层全面使用机械化开采的影响，这个比例还有减少的趋势。我国进行中厚煤层的开采已经基本实现了机械化，但是进行薄煤层的开采还面临着很多困难和问题，且薄煤层的开采问题越来越突出,已是无法回避的现实问题。跟中厚煤层相比，薄煤层开采有自身的不足之处。薄煤层开采相对于中厚煤层开采面临的主要问题具体表现为:一是由于薄煤层的空间狭小，导致工人工作时空间极为狭小，设备安装放置、维护及操作都十分困难，严重影响了机器设备的顺利安装、维护及操作。又由于劳动密集度大，工人工作工作空间小，阻碍了瓦斯的顺畅排放，瓦斯排放变得困难。二是因为薄煤层开采推进速度比较快，因此采掘接替变得紧张，采掘接替工作难度高。三是受到外来的影响较大。相对于中厚煤层，薄煤层开采时很容易受到煤层厚度变化和复杂地质条件的影响，并且薄煤层开采时受煤层厚度变化和复杂的地质条件影响非常明显（一般来说，单个薄煤层的产量是中厚煤层产量的1/3），这样就导致产量低和煤损严重的不良后果，并且煤的质量也较差。四是开采成本较高，一般情况下薄煤层吨煤成本要比中厚煤层高。同时，薄煤层开采也存在一定的优势:一是顶板控制简单，薄煤层工作面顶板运移较小，薄煤层开采只会产生很小的沉陷，对邻近煤层的影响和危害较小，对周围的煤矿开采影响也很小，所以薄煤层开采顶板控制较厚煤层开采更加简单。二是开采前景广阔，是由于中厚煤层储量在不断减少，而开采的深度却在不停地增大，因此，薄煤层开采的前景一片光明。伴随着科技的进步和应用范围的推广，在煤矿开采中采煤工艺有了进一步的完善提高，特别是在薄煤层的开采中更为明显。薄煤层的开采在我国是一种技术性较高的采煤方式，在进行开采工作前要对煤矿周围地区做详细的调研分析，充分把握开采的特点，制定出科学合理的开采方案，提高开采水平。针对于当前我国薄煤层采煤工艺的技术现状，要从实际出发综合分析各种因素，进而制定正确的优化改进措施。近年来，我国在积极加强煤炭资源开采作业的过程中，积极进行了采煤工艺的创新，在厚煤层以及中厚煤层开采领域已经取得了一定成就。但是同其他国家相比，我国的极薄煤层和薄煤层的采煤工艺还存在一定滞后性，不利于提升煤炭资源利用率。在这种情况下，深入对比分析各项极薄煤层和薄煤层的采煤工艺具有重要意义，能够保证我国采煤作业的安全性，并提升采煤工作的效率。1薄煤层的概念及特点1.1薄煤层的概念国家在划定薄煤层时有非常严格的要求，根据我国煤层厚度划分,厚度0.8~1.3m属于薄煤层,小于0.8m属于极薄煤层。即薄煤层的厚度必须在1.3m以下，0.8m以上，小于0.8m的煤矿一般被称为极薄煤层。薄煤层的煤矿资源含量非常大，是构成我国煤矿资源的一个重要部分。但是根据有关调查显示，极薄煤层和薄煤层是煤炭资源开采的“重灾区”，也是考验煤矿开采技术的重要因素在平时的开采工作中，大多数企业都将开采重点放在对中煤层的开采方面。主要原因在于薄煤层的开采对开采工艺的要求较高，很多企业的薄煤层开采技术都不够完善，在开采过程中，经常会出现很多损失，导致开采效率远远比不上中煤层和厚煤层。除此之外，由于薄煤层的周围环境比较复杂，所以开采工作的可操作性较低，使得开采工作必须要进行更深入的研究。1.2薄煤层的开采特点极薄煤层和薄煤层的开采，通常具有较高的开采难度和技术要求，并且也存在一定的安全问题。极薄煤层和薄煤层采煤的开采特点主要包括以下四个方面。第一，开采的高度比较低。结合极薄煤层和薄煤层的厚度情况来看，薄煤层本身的厚度就很薄，再加上开采的高度很低，导致工作人员在开采过程中的活动范围很小，综掘面作业人员无法在较小的工作面空间和较低的开采高度下进行站立作业。此时综掘面作业人员在开采时通常会保持半蹲、侧卧、躺卧以及趴着等形态，在低高度、狭小的空间环境中完成开采工作。由于只能在弯腰和躺倒的情况下进行开采工作，在这种这种环境、这种情况下，无疑增加了开采难度和操作难度，导致了薄煤层开采工作的低效率[2]。在影响开采效率的同时，也影响到开采质量[1]。第二，开采环境较差，对采煤人员的要求较高。调查显示，由于极薄煤层和薄煤层的地质环境往往比较复杂，就导致煤层开采的环境和条件也更为严苛。由于拥有较差的开采条件，很难结合作业需要进行设备的移动，因此无法提升掘进速度，更无法顺利的展开工作面的接替工作。其具体体现在煤层结构和开采设备利用上，由于极薄煤层和薄煤层的地质结构较为复杂，造成煤炭资源的分布也较为不均匀。而在进行煤层开采时，较小的开采环境就影响到开采设备的选用，造成一些较大规模的开采设备和一些体积比较大的开采设备无法在薄煤层的开采工作中应用。与此同时，开采设备在巷道内的移动和维护更为困难，设备行进难、开采难度高等是常见的情况[3]。另外，由于机械化水平低、开采难度大，导致我国薄煤层和极薄煤层作业中会产生较低的回采效率，甚至会严重威胁作业人员的人身安全。第三，经济效益低。同厚煤层和中厚煤层相比，薄煤层和极薄煤层开采作业中需要面对复杂的地质构造，因此设备的维修、移动等难度较大。这就必然会导致薄煤层和极薄煤层开采作业中投入更多的资金、人力等资源。基于极薄煤层和薄煤层的煤层厚度特点，较薄的煤层就意味着煤炭资源的储量并不丰富，进行煤矿生产的开采量也较低。而受到极薄煤层和薄煤层开采工作情况的影响，虽然掘进效率较高，但是也造成采煤工作面在交替时难度较高，限制了煤矿的生产效率，最终也就使得这部分煤层开采的经济效益较低。与其他厚度的煤层相比，极薄煤层和薄煤层的开采往往具有高投入、低回报的特点，导致成本投入与收入失调。由于在薄煤层的开采工作中很多机械设备都无法使用，因此必须要投入大量的人力资源和人工操作，这极大地延长了开采周期时期，从而必须要投入大量成本资金，但是开采效率却非常低，使得最终的开采成果与之前的大量投入不成正比关系，不一致。第四，开采技术限制。受到极薄煤层和薄煤层开采环境的影响，在进行极薄煤层和薄煤层采煤时，往往需要选用特定的开采设备、特殊的掘进设备以及投入较大的人力和财力投入。而结合极薄煤层和薄煤层的开采程度而言，其开采量和采煤的经济效益并不足以支撑其前期投入，导致其很容易受到开采技术手段的限制，而造成开采量较低。因此，通过多种采煤工艺的应用，可以有效控制极薄煤层和薄煤层的采煤投入，进而提高收益[4]。2薄煤层的开采问题2.1开采中存在浪费现象薄煤层开采工作中所存在的浪费现象主要是由于漏采和弃采所导致的。由于中煤层中的煤矿量比较丰富，且可操作性较强，因此，在对煤矿量要求不是很高的时候，大多数企业都会选择开采中煤层，这就导致了很多企业的煤矿开采工艺都是针对中煤层来制定的。而在当前阶段，仅仅是开中煤层开采工艺已经无法再满足国家发展的需求了。因此，越来越多的企业将开采重点放在了薄煤层的开采方面，但是由于技术工艺都不匹配，使得在薄煤层的开采过程中经常出现漏采和弃采的问题发生。2.2开采技术落后开采技术落后也是当前阶段薄煤层开采工作中一个非常严重的问题。由于企业对薄煤层不够重视，因此企业在发展煤矿开采工艺时，往往会忽视对薄煤层的工艺改善，除此之外，薄煤层工程中很难安装机械设备，因此大多数都是工作人员亲身进入到煤矿工程中来进行开采工作，在这种复杂的环境中开采煤矿，对开采工艺有极高的要求，而仅仅使用人力开采却很难将先进的开采技术应用到实际开采工作中去，从而进一步地降低了薄煤层煤矿的开采效率。2.3开采风险较大在薄煤层的开采工作中，不仅需要很多技术人员来操控采煤设备，还要安排大量工作人员深入到薄煤层煤矿中去进行开采工作。同时，薄煤层与中煤层和厚煤层相比较而言，更容易发生坍塌事故，而由于大多数开采工作都需要工作人员进入到煤矿当中去，因此薄煤层煤矿一旦发生坍塌，就会造成大量人员伤亡，极大地降低了煤矿开采工作的安全性。除此之外，由于企业对薄煤层开采工作的研究还处于起始阶段，所以煤矿开采保护制度并不完善，针对开采工作人员的安全保护措施也不够合理，这进一步降低了薄煤层开采工作的安全性[5]。3薄煤层的采煤工艺上面已经对极薄煤层和薄煤层的开采特点进行了大致的分析，可以发现：极薄煤层和薄煤层的开采环境、采煤技术以及采煤手段等是限制煤矿开采的主要因素。而探究极薄煤层和薄煤层的采煤工艺，则是结合采煤技术和采煤手段的应用情况，给出能够解决极薄煤层和薄煤层开采环境的有效措施。具体采煤工艺如下。3.1长壁采煤工艺长壁采煤工艺在极薄煤层和薄煤层中的应用，可以从工艺特点、应用条件、破煤设备以及采煤手段等角度展开分析。具体而言：1、在长壁采煤工艺特点上，其以较为简单的操作方式在一定程度上解决了极薄煤层和薄煤层复杂环境的限制问题，并且无论是普采或者综采都可以利用滚筒采煤机、刨煤机等完成开采掘进工作。2、在应用条件上，结合极薄煤层和薄煤层的采煤环境，长壁采煤工艺的应用，通常要求极薄煤层和薄煤层满足地质构造较为简单、地质环境较为安全、煤层赋存较为稳定等条件。3、长壁采煤工艺常用的破煤设备为滚筒采煤机和刨煤机。其中，滚筒采煤机又分为骑溜式滚筒采煤及和爬底式滚筒采煤机两种，前者多适用于0.8～1.3m的部分极薄煤层和薄煤层采煤环境当中，后者则基本覆盖了极薄煤层的开采范围。而刨煤机则以其特殊的采煤工作方式，通过沿煤层切削刨落煤炭的方法，依靠犁形板和刮板运输机来完成煤石的运输。刨煤机在极薄煤层和薄煤层中的应用，以较低的破煤能耗、较为稳定的驱动、较高的煤炭产量以及较低的劳动强度等优点被广泛应用，可以适用极薄煤层和薄煤层特殊、狭小的开采环境，并且设备检修和维护难度更低，适用性更高[6,8]。4、长壁采煤工艺在极薄煤层和薄煤层中的采煤手段，还包括了各种支护方式和支架的设置等问题。在支护方式上，考虑到极薄煤层和薄煤层的矿压稳定问题，在普采工作面上多利用点柱、带帽点柱等方式来进行巷道支护，而且可以适当增加支柱的间距；当利用液压支架进行支护时，则要求矿井顶板为薄顶梁；此外，气垛支架支护方式的利用，可以满足薄煤层支护的多种要求，并保障矿井采煤工作的安全。而气垛的设置则是通常利用伪斜密集法和分段密集法来布置气垛形式，并作为基础支架用于支撑矿井巷道的开采空间和隔离采空区域。在极薄煤层和薄煤层开采作业中，长壁开采工艺是一项常见的工艺之一，在对这一工艺进行充分应用的过程中，其拥有相对简单的操作流程，因此应用范围较广。值得注意的是，较大的局限性存在于长壁开采工艺应用过程当中，当面对特殊的地质状况时，长壁开采工艺的应用会呈现出极大的限制性，仅仅当极薄煤层和薄煤层拥有相对稳定的煤炭赋存状况和简单的地质构造时，才能够将长壁开采工艺的功能全面发挥出来。在实际开采其他厚度煤层的过程中，现阶段刨煤机、滚筒式采煤机已经开始被应用于极薄煤层和薄煤层的开采作业中，尽管如此，过薄的煤层也会制约这些设备的应用。刨煤机应用中所呈现出来的结构相对简单，同时成本较低；而滚筒式采煤机应用中所呈现出来的开采能力较强。所以在极薄煤层和薄煤层开采过程中，受采高过低的限制，也会形成较小的工作面矿压。3.2螺旋钻采煤工艺螺旋钻采煤法是1979年在原苏联首先试验成功的，目前在世界各国得到了广泛的推广和应用。螺旋钻机采煤工艺是一种十分简单的开采方法，其可以在地下开采环境当中，利用螺旋钻机灵活的完成采煤工作。螺旋钻采煤工艺是由钻头旋转而落煤，之后落煤依靠螺旋叶片旋转导入刮板并由输送机完成运出，这需要一台或多台钻机在巷道内来完成。具体而言，螺旋钻机采煤是在煤矿矿井的开掘平巷当中，通过在螺旋钻机设备上安装截齿的方式，通过发挥截齿的钻进、截割功能，沿着巷道两侧将螺旋钻杆向煤层钻进[9]。螺旋钻采煤工艺流程为:支设好螺旋钻机和单轨吊，先向上山方向钻采，达到设计采深或遇断层时空转钻杆，清理浮煤，等煤量很小时停钻，该工序是主要采煤阶段;退出钻杆，螺旋钻机整体前移，开始下一循环钻采，采宽间预留0.5m~1.0m煤柱;上山方向钻采完后再退回调头钻采下山方向煤层。螺旋钻机采煤工艺的应用，需要注意的内容包括了三点：1、螺旋钻头的选择问题。通常情况下，在极薄煤层和薄煤层环境中利用螺旋钻机需要根据煤层的具体厚度以及赋存稳定程度来选择螺旋钻头的直径。一般而言，螺旋钻头直径是按照比煤层厚度小50～100mm左右的规律来选用。在螺旋钻头的钻进过程中，基本是螺旋叶片来将煤带出钻孔区域，当煤装入顺槽运输机之后，实现开采煤石的运输。2、钻孔深度问题。一般而言，螺旋钻机向回采巷道两侧的钻孔深度会保持在30～40mm左右，而为了保障极薄煤层和薄煤层巷道钻孔时突然出现顶板垮落等情况，在钻孔过程中还需要在钻孔之间留有一定宽度标准的巷道支撑煤柱，以保障巷道安全。3、采煤利用问题。螺旋钻机采煤工艺的应用，可以有效改善极薄煤层和薄煤层开采环境的限制，降低开采工作的危险性，提高了安全开采的效果，并以较高的机械化程度和回采工作效率完成开采工作。但是，螺旋钻机留有的支撑煤柱或者钻孔间距煤柱会影响到煤矿的开采量和开采程度，并且在螺旋钻杆的接长和缩短处理时，也需要浪费较多时间，在一定程度上会影响到开采效率。总的来说螺旋钻头采煤机开采是指将螺旋钻头深入到煤矿中来进行开采工作，然后再利用煤杆来将开采的煤矿运输出来。这种采煤方式的主要优点是它的成本很低，操作非常简单，对工作人员的专业能力没有太高的要求。这一方面意味着企业能节省很大一部分的成本，将节省下来的资金用到其他安全保护中，另一方面还能防止煤矿中由于工作人员太多而造成拥挤堵塞的问题，从而提高了煤矿工程的安全性。但是，这种开采方式的安装工作较为复杂，使得开采效率较低。3.3连续采煤机房柱式采煤工艺美国是最早应用连续采煤机房柱式开采工艺展开采煤作业的，并对这一技术原理以及应用范围进行了深入研究。通常情况下，在0.7~0.8m的极薄煤层中这一开采工艺呈现出较高的应用价值，同时会产生较高的采出率以及工作效率，更重要的是，这一技术工艺在应用过程中受地质构造的影响较小。然而，这一技术工艺应用过程中需要投入更多的成本，因此大型煤矿企业运行中才能够引入这一先进技术，在极薄煤层和薄煤层作业当中，可以促进工作效率、作业安全性的提升。同时，在对连续采煤机房柱式开采工艺进行充分应用的过程中，可以对系统设备进行更加高效的回收，这对于降低极薄煤层和薄煤层开采作业成本具有重要意义。连续采煤机房柱式采煤工艺的利用，是我国煤矿开采的引进技术，其多适用于煤层厚度为0.7～0.8m之间的极薄煤层和薄煤层，并且具有较高的煤炭采出量和开采效率。连续采煤机房柱式采煤工艺的应用，并没有对极薄煤层和薄煤层的地质环境有较高的要求，其是通过将采煤工作和掘进工作二合一的形式，达到边掘边采的效果；而且，通过将煤柱作为支护顶板的支架，可以在后续回采过程中做到全部或部分回收，进而提高煤层开采率。连续采煤机房柱式采煤工艺的应用，通常需要采煤机、带式运输机、转载机以及锚杆机等设备来参与。3.4急倾斜煤层钢丝绳锯采煤工艺急倾斜煤层钢丝绳锯采煤工艺是通过在平巷操作绞车的方式，实现支护立柱，并利用手动葫芦来移动开采绞车，完成煤层开采。该技术多适用于煤层顶底板较为坚硬、稳定的煤矿当中，并对煤层有松软、无夹石层等要求。拥有1.2m厚度左右的煤层在实际展开开采作业的过程中可以对急倾斜煤层钢丝绳锯开采工艺进行应用，现阶段我国在不断发展的过程中一定提升了煤炭资源开采水平，这一工艺和技术也得到了创新，其在极薄煤层中也逐渐呈现出了较高的应用价值。值得注意的是，在对这一工艺进行充分应用的过程中，通常需要保证一定倾角产生于工作面当中，煤炭开采中应对牵引机械进行充分应用。值得注意的是，在实际应用这一技术展开开采作业时，应对顶板支撑进行充分应用，但是不需要特定的支护措施。同时，急倾斜煤层钢丝绳锯开采工艺应用中，还需要将导向轮、尾轮、电机、绞车等合理布置在工作面。而作业人员应用急倾斜煤层钢丝绳锯开采工艺，不需要深入工作面，因此可以提升极薄煤层和薄煤层采煤作业效率以及安全性。3.5薄煤层采煤工艺的主要装备目前薄煤层开采主要方法。从实践来看，薄煤层采煤工艺的主要装备比较成熟的有：滚筒采煤机、刨煤机和螺旋钻机等[10]。其中螺旋钻机采煤为无人工作面采煤，这不仅安全高效而且对矿井煤层埋藏条件具有良好的适用性，便于广泛推广使用。薄煤层螺旋钻机开采技术，是利用螺旋钻机在巷道内完成对工作面内的破煤、装煤和运煤等各工序，使薄煤层工作面复杂的回采工艺给予简单化。采用螺旋钻机开采薄煤层，其最大特点是仅在巷道中用螺旋采煤钻机即可将两侧几十米范围内的煤采出。工人在支护条件良好的巷道中作业，彻底改变了工人在薄煤层回采时爬行的作业状况，安全有了可靠保障。3.5.1滚筒式采煤机滚筒式采煤机是薄煤层开采工作的主要开采方式之一，滚筒采煤机采煤工艺有自身的特点，它的优点主要体现在以下几个方面，首先，滚筒式采煤机的电动机是横向的，这就意味着它能灵活地在薄煤层煤矿中运动，并且能适应复杂的煤矿地理环境，因而具有较高的可操作性。滚筒式采煤机过煤和过机空间的高度比较充足。其次，它的工作动力很足，体积较小，因此非常适用于一些规模较小的薄煤层煤矿。然后就是结构简单并且可行，安装操作非常方便，进行工作的过程一般情况都是使用机器来进行操作。最后就是机身很短，和煤层的波状起伏相匹配，功率也很大。虽然采煤机机身较矮，但其功率一般情况下不低于100kW，而且最大装机功率能达到700kW。滚筒式采煤机的工作面尽量不用人工进刀;机器本身有较强的破岩和过断层能力。这几个特点能让滚筒式采煤机被可持续地应用在薄煤层采煤工作中，从而极大地提高了薄煤层煤矿的开采速度和开采质量，还节约了人力资源，避免让工作人员在恶劣的环境下工作，从而提高了工作人员的安全性。当前的滚筒采煤机分为沿底板式和骑输送机式，行走的沿底板式采煤机工作面的通风断面是比较宽敞的，操作起来非常安全，滚筒式采煤机不但功率较大，而且和顶梁以及输送机当中的间隙较大，传统的骑输送机式采煤机进行工作时必须保证机器和支架顶梁以及下边输送机之间的间隙足够宽裕，与实际工作的环境不太适应。有时工作环境无法提供充足的空间，滚筒式采煤机的功率大，但是机身矮，这就产生了一定矛盾。要想保证滚筒式采煤机的使用效率就必须要控制滚筒采煤机的机身高度。未来滚筒式采煤机的发展趋势是提升当前生产使用的煤矿采煤机的使用效率，要想在薄煤层开采当中发挥出自身的关键作用还需要解决机身的长度问题，来有效提升采煤机的电动机效率。薄煤层当中存在的大量坚硬石头，需要机器来提升自身抵抗坚硬的能力，这也是未来进行完善滚筒式采煤机的研究方向。3.5.2刨煤机刨煤机最早是在德国生产和制造的，在1940年在德国首先诞生刨煤机，随后在世界各个国家普遍得到推广和应用。刨煤机自产生以来在全世界范围内的使用历史已经到了60余年。它的适用范围非常广，且在薄煤层开采工作中的应用有很多经验。由于刨煤机是由牵引力、驱动装置和导轨三个部分共同组成的，因此它在薄煤层煤矿开采工作中承担着动力装置的作用。刨煤机的主要组成主要是刨头、刨头导轨以及无极牵引链(刨链)还有采煤工作面两端的驱动装置，这些是薄煤层工作面刨削煤层的重要动力装置[11]。刨头主要是由刨链牵引沿着导轨在工作面进行反复的运动，也是刨煤机的主要工作原理，使用上面的刨刀对煤壁形成的静压力将煤刨落。这些掉落的煤再通过导轨的斜面作用运输到运输机当中，即依靠刨头和导轨的犁形斜面的作用力把煤运进输送机并进入到工作面的下端口。刨煤机的方向特性以及节理和刨煤机的工作效果是密切相关的，刨煤机最主要的特点在于它能根据煤层的硬度来调节自身的截深，刨煤机在长时间固定点的作用下可以将煤刨成片状，长壁式工作面以及主节理方面要保证平行。全自动化的刨煤机的核心技术主要由四大部分组成，刨煤部分即刨头和刨头的运行轨道以及电液控制系统还有电气自动化控制设备，将这四部分进行有效的组合可以有效实现薄煤层的采煤自动化。刨煤机采煤的不足是电液控制系统可以自动完成液压支架的一系列动作，但是必须完成定量位移，这就需要根据刨深自动完成刨头运行轨道向工作面推挤方向制定完成。电气自动化控制设备要想真正实现自动控制必须要确定回采参数。这些就意味着它的实用性很强，能被应用在不同的煤矿工程中，但是刨煤机的应用非常依赖于煤的方向特性，煤的方向特性和节理与刨煤机的工作效果密切相关。刨煤机能把煤刨成片状，这需要适时的条件:长壁式工作面与主节理方向要相互平行，煤的节理发育要良好。全自动化刨煤机系统的核心技术由4大部分组成，包括刨煤部分、刨头运行轨道、电液控制系统和电气自动化控制设备，这4大部分的有效组合可以实现薄煤层采煤工作面“采、运、移”的自动化。刨煤部分的主要任务是刨煤和装煤;刨煤运行轨道是刨头的运行轨道，它是一种连续的运煤装置;电液控制系统可以自动完成液压支架的降架、移架、拉架和升架的功能，但必须完成定量位移，这就要依据刨深自动完成刨头运行轨道向工作面推进方向而制定完成;电气自动化控制设备可以实现对刨煤机工作面全部电力设备的自动化控制，重要的前提是根据工作面的条件而确立的回采参数。综上所述可见刨煤机的开采效率与煤矿自身的特性有着极大的关联，但是从整体情况来看，刨煤机对薄煤层的开采工作来说依然是非常实用的开采方式。当前对薄煤层开采的困难是很大的，技术的开采率也较低，这对资源造成了浪费，刨煤机属于大型机械，在薄煤层当中是不利于移动的，但是当前对薄煤层进行开采是相当有必要的，需要我们对困难进行克服。3.5.3螺旋钻采煤机螺旋式采煤钻机是三轴联动式，两边轴为可旋转的螺旋钻杆，利用钻头钻入煤层采煤，并通过钻杆将采落的煤运出，中间轴为不可旋转的通风管道，用于向钻孔内通风、供水。由电动机分别驱动两边的螺旋钻杆钻进，中间钻头通过头部齿轮传动箱由一侧钻杆提供动力，实现三轴联动钻进。钻具部分可以根据煤层的厚度选用不同直径的钻头。在钻机推进过程中，通过通风和喷水系统将风和水随钻杆注入钻孔内，使孔内的瓦斯浓度和粉尘量达到标准。达到设计采深后，退出钻杆，采煤机整体前移，预留一定厚度煤柱，开始下一循环采煤。在我国传统的煤炭开采工艺当中，螺旋钻机开采工艺应用较为广泛。螺旋钻采煤法在我国使用时间较晚，它是一种无人工作面的开采方法[12]。它的最大的好处是螺旋钻采煤机只安放在巷道，就可以很轻松的采出巷道两侧50m~70m范围内的煤。近年来，我国在不断提升煤炭开采水平的过程中，螺旋钻机开采工艺的功能也得到了完善。在螺旋钻机开采工艺当中，最为基本和简单的工艺之一就是螺旋钻机开采工艺，但是这一工艺在实际应用过程中拥有较低的工作效率，同时这一工艺应用过程中的限制性因素也随之增加。尽管如此，螺旋钻机开采工艺应用过程中所呈现出来的优势也是不容忽视的。在极薄煤层和薄煤层开采作业中，螺旋钻机开采工艺的应用，可以将整个煤炭资源开采作业中的风险降低，所以这一工艺应用范围越来越广。现阶段，世界各国在积极展开煤炭资源开采作业的过程中，就开始积极深入研究螺旋钻机开采工艺，但是这一工艺研究和创新并没有取得突破性的成果。在将螺旋钻机开采工艺应用于极薄煤层与薄煤层开采作业当中时，应注重控制以下问题：首先应合理选择钻头，必须结合厚度不同的煤层有针对性对钻头规格进行严格控制和合理选择，只有这样才能够更加高效的展开煤炭资源开采作业。其次要保证安全采煤，采取有效的安全防护措施，提升采煤工作效率。4薄煤层开采工艺的未来发展4.1现有薄煤层采煤工艺的发展目前，发展大功率、高可靠性、破煤岩能力强的薄煤层采煤机、刨煤机是我国采煤机械发展的一个趋势，而螺旋式采煤钻机的推广使用，也将更进一步地丰富薄煤层开采工艺，此种采煤工艺的成功采用，将对在我们矿区极薄煤层的开发利用起到很大作用，也为矿区未来生产接续减轻负担。各矿区可根据经济及地质等具体情况选择不同工艺的薄煤层开采技术，是我们日后生产工作的重点，这是满足国家可持续发展、能源开发当前的需要4.1.1薄煤层滚筒式采煤机的发展采用大功率电动机或多电动机以增大总装机容量。实践表明,采煤机的单机效能,在很大程度上取决于电动机功率的大小,只有大功率,才有高效能。薄煤层采煤机的技术关键是矮机身与大功率之间的矛盾,如何解决这一矛盾,是设计的难点和重点。由于薄煤层赋存条件变化较大(断层、夹矸、变薄带较多),薄煤层采煤机截割坚硬矸石的概率比中厚煤层要多,带来的振动、冲击也要比中厚煤层频繁和剧烈,因此,整机结构的动态优化设计是今后应重点研究的问题。所以对未来薄煤层滚筒采煤机的发展要求是，首先要解决矮机身与大功率之间的矛盾[13]。又由于薄煤层断层的夹矸较多，为降低截割坚硬矸石时的震动和冲击，这需要优化采煤机整体结构的动态设计。为使有链牵引向无链牵引及电牵引方向，又需要未来薄煤层滚筒采煤机实现其自动化及遥控化。改进螺旋滚筒的结构、完善液压系统以及提高电动机的性能;提高加工制造工艺和装配工艺的技术水平;更好地解决采煤机自动化及遥控的问题。未来滚筒式采煤机将会从有链牵引向无链牵引及电牵引方向发展。4.1.2刨煤机的发展对未来刨煤机的发展要求是这样的:必须要提高刨硬煤的能力和提高刨头调向装置的灵敏度，滑行式和紧凑式刨煤机符合这些要求。提高刨煤机刨硬煤的能力。要从根本上提高刨煤机刨硬煤的能力,重要的一点就是要增加刨煤机的装机功率,以提高刨头的破煤能力;另外还要进一步提高部分元部件的可靠性,例如提高圆环链和接链环的强度和使用寿命,增加刨刀的耐磨性以及刀体与硬质合金的联结强度等。提高刨头调向装置的灵敏度。刨煤机在推进过程中会出现飘刀或啃底现象,这就需要通过操纵机构来控制刨头的前进方向,目前,国产拖钩刨煤机是通过改变推进缸作用力点的位置来实现刨头的调向,这种机构的刨头调向效果较差;而滑行刨煤机则通常设置调向油缸,但当工作面采用普采或高档普采的工作方式时,这种刨头调向装置的灵敏度不高,效果不明显,因而造成刨头推进过程中控制困难[14]。4.1.3螺旋钻采煤机螺旋钻采煤机是无人工作面进行采煤的一种新型采煤设备，可以对实施薄煤层开采，而且其资源的回收率较高。适合的开采范围较广。未来的发展方向是:快速的钻杆接卸装置，大功率的机组和准确的钻头机构参数。螺旋钻采煤机的装卸钻杆速度慢,效率低。由于钻杆用单轨吊起吊,人工对接,为了使钻杆和减速机上的三爪离合器对正,还要通过由棘轮与液压缸组成的微调机构进行调整[15]。目前,国内使用的螺旋钻采煤机每次装卸钻杆时间都超过10min,大大降低了采煤效率,也加大了工人的劳动强度。因此,研制高效、快速的钻杆装卸装置是亟待解决的问题。提高钻头的过煤岩能力。通过提高机组功率,优化钻头结构参数,进一步提高钻头的耐磨性,增强钻头的过岩能力,更好地解决夹矸煤层的开采问题。解决好钻孔的充填问题,减少留煤量。由于采煤时钻孔之间要根据顶板情况,留有不小于0.2m宽的小煤柱以临时支撑顶板,如果能够有效解决好钻孔的充填问题,不仅可以实现低强度顶板煤层的开采,而且可以大大提高采煤量。4.2开采方式多样化在当前阶段，薄煤层的开采方式大多数都局限于以上几种。这不仅是因为经过多次实践后，以上几种开采方式在薄煤层中能展现更多的优点，更是因为只有这几种方式能在最大限度上被应用到薄煤层煤矿工程中去。但是，随着煤矿企业和社会对薄煤层的开采工作越来越重视，已经有更多的开采工艺逐渐被应用到实际开采工作中，只要经过实践考察，将会有许多开采工艺能在薄煤层的开采工作中应用[16,17]。4.3智能化开采方案在开采技术中自动化智能化的应用方面，薄煤层相对于厚煤层而言，具有天然的开采优势和劣势，即薄煤层天然开采高度有限，导致薄煤层顶板的压力也更加的小，从而能开采出更多的煤炭，其采煤量自然要