薄煤層開采如何做好“厚”文章

　　近期，薄煤層安全高效開采捷報頻傳：國內(nèi)首套等高式采煤設(shè)備在神東煤炭集團(tuán)石圪臺煤礦投入試生產(chǎn)，距離工作面400米外即可遠(yuǎn)程操控，真正實現(xiàn)了無人開采；我國首個智能化薄煤層綜采工作面在神東煤炭集團(tuán)榆家梁煤礦優(yōu)質(zhì)貫通，采用智能化割煤新技術(shù)，配備特種機(jī)器人代人巡檢，設(shè)備綜合自動化率達(dá)95%以上；采高僅0.9-1.1米的工作面在七臺河礦業(yè)公司新立煤礦投用，成為國內(nèi)目前采高最薄、傾角最大、構(gòu)造最復(fù)雜的智能化薄煤層綜采工作面……

　　受先天條件欠佳、開采難度較大、經(jīng)濟(jì)效益偏低等因素影響，薄煤層安全高效開采是長期困擾行業(yè)發(fā)展的一大難題。其儲量占到全國可采儲量的20%以上，產(chǎn)量卻只占全國總產(chǎn)量的8%左右。部分煤礦長期“采厚丟薄”，造成煤炭資源浪費，且不利于自身可持續(xù)發(fā)展，薄煤層的開采意義并不不“薄”。如何做好薄煤層開采的“厚”文章，這是一個亟待解決的現(xiàn)實課題。

　　“家底”可觀但安全高效開采不足

　　按照厚度，地下開采分為薄煤層、中厚煤層及厚煤層。其中薄煤層低于1.3米，在我國85%以上礦區(qū)均有分布。

　　“因資源賦存條件好、生產(chǎn)效益高，厚煤層、中厚煤層是優(yōu)先開采對象。薄煤層多作為配采煤層，不少礦井甚至直接丟棄。但煤炭屬于不可再生資源，過去被忽視的薄煤層資源，如今已到不得不采的階段。”中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院教授王方田表示，在中東部產(chǎn)煤區(qū)，礦井普遍面臨資源枯竭問題，相對好采的資源在減少，向薄煤層延伸成為現(xiàn)實之需。即便是資源較好的西部等地，提前做好技術(shù)儲備既有必要，還可實現(xiàn)薄煤層高效開采與災(zāi)害防控一體化。

　　對此，棗礦集團(tuán)濱湖煤礦采煤副總工程師姜輝感觸頗深。由于地質(zhì)條件、市場環(huán)境等影響，該礦曾連續(xù)多年虧損。正是薄煤層安全高效開采，為其帶來轉(zhuǎn)機(jī)。“我們引入薄煤層智能化采煤機(jī)組，徹底顛覆傳統(tǒng)開采方式，掘進(jìn)、運輸效率均提高30%以上。一個工作面具備年產(chǎn)百萬噸能力，同比普通綜采工作面，人均工效增幅4倍以上。”

　　中煤科工北京華宇工程有效公司總工程師張安林還稱，煤礦在拿資源時不分“厚薄”，同一礦區(qū)、不同煤層，前期一樣需要勘探費用、資源價款等投入。“采厚丟薄”的做法造成資源浪費，縮短礦井服務(wù)年限。“有的薄煤層含有焦煤等稀缺煤種，不開采更是一種浪費。還有礦井存在瓦斯抽采、沖擊地壓等難題，把薄煤層作為保護(hù)層，合理開采可起到減災(zāi)防災(zāi)作用，有助于其他煤層安全采出。”

　　值得關(guān)注的是，薄煤層“家底”可觀，實際年產(chǎn)量卻只占到8%左右。在中國煤炭工業(yè)協(xié)會評定的安全高效礦井中，薄煤層工作面數(shù)量、產(chǎn)量分別占到5.92%、1.1%，安全高效開采水平亟待提升。

　　先天制約帶來可靠性、適應(yīng)性等問題

　　據(jù)悉，“先天不足”是制約安全高效開采的首要因素。“薄煤層最大特點就在一個‘薄’字。濱湖煤礦可采煤層厚度平均只有1.3米，地質(zhì)條件變化大，斷層、夾矸等地質(zhì)構(gòu)造多，先天條件決定開采難度大。井下空間有限，早前開采方式較為落后，傳統(tǒng)綜采設(shè)備配備也不合理，生產(chǎn)、檢修等工作十分受限，勞動強(qiáng)度大，效率反而不高。”姜輝舉例。

　　一位不愿具名的業(yè)內(nèi)人士告訴記者，開采效率偏低，進(jìn)一步導(dǎo)致企業(yè)不愿過多投入，薄煤層在設(shè)備研發(fā)、技術(shù)更新、資金投入等方面遠(yuǎn)不如中厚煤層、厚煤層，反過來又制約效率提升。“特別是一些國有礦井，對產(chǎn)量、效益考核要求高。自然是多采優(yōu)質(zhì)資源，難題就先放一放了。”

　　多位專家表示，為解決先天難題，裝備升級是關(guān)鍵，也是難點所在。“井下空間有限，對設(shè)備規(guī)格尺寸有嚴(yán)格限制。為確保開采效率，對采煤機(jī)裝機(jī)功率要求越來越高。加上薄煤層地質(zhì)條件復(fù)雜，給設(shè)備適應(yīng)性帶來考驗。”西煤機(jī)公司研究院機(jī)械研究所所長趙書斐稱，基于小尺寸與大功率、高可靠性及高適應(yīng)性之間的矛盾，設(shè)備自身若缺乏保障，大部分時間消耗在檢修維護(hù)上，高效智能更無從談起。

　　趙書斐舉例，受薄煤層采高的限制，往往會在機(jī)身長寬等方面想辦法。薄煤層工作面往往不平整，采煤機(jī)機(jī)身過長，剛性不足，且容易與其他設(shè)備互相干涉。“就像越野車在彎曲起伏的路上行駛，一會上坡一會下坡，適應(yīng)性是高效駕駛的前提。”

　　姜輝稱，由于缺乏成熟經(jīng)驗，前期只能借鑒中厚煤層、厚煤層智能化裝備，再根據(jù)薄煤層系統(tǒng)量身定制，摸索解決傳統(tǒng)裝備功率小、進(jìn)尺少、效率低等問題。“不同礦井情況各異，薄煤層對裝備適應(yīng)性要求更高。”

　　智能化開采是減人提效的可行路徑

　　圍繞現(xiàn)狀，如何實現(xiàn)應(yīng)采盡采，向薄煤層要效益？記者了解到，推進(jìn)智能化開采被視為一條可行路徑。

　　姜輝介紹，在綜合分析礦井地質(zhì)條件、系統(tǒng)配套、管理水平等基礎(chǔ)上，濱湖煤礦先后配備了3套薄煤層智能化采煤機(jī)組，實現(xiàn)對全設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，及液壓支架自動跟機(jī)移架、采煤機(jī)記憶截割，真正做到“等高采煤”，資源回收率達(dá)到99%，單產(chǎn)水平提高一倍以上。“過去靠人工拼勞動、拼時間，現(xiàn)在全礦井實行‘取消夜班+周末集休’，工作時間短了，效益反倒提升。在此帶動下，開采成本降低、資金流也上來了，進(jìn)一步支撐智能化向洗選、儲裝運等環(huán)節(jié)鋪開，減少整體生產(chǎn)成本，形成良性循環(huán)。”

　　趙書斐稱，提升薄煤層效益，離不開智能化方向。“在實現(xiàn)記憶割煤基礎(chǔ)上，下一步將朝著更精準(zhǔn)、易用的目標(biāo)發(fā)展。比如結(jié)合自主三維定位，準(zhǔn)確掌握煤層的更多信息，就像在地下做衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)。”

　　“相比其他煤層，薄煤層智能化裝備缺乏可參考的對象，我們結(jié)合礦井實際情況進(jìn)行非常規(guī)定制，盡最大可能有效利用空間，把設(shè)備體積降下來、功率提上去。”趙書斐表示，裝備升級是一項系統(tǒng)工程，涉及材料、工藝、設(shè)計等方方面面。“比如，目前選用材料已達(dá)到業(yè)內(nèi)頂級水準(zhǔn)，到了上限之后就要研發(fā)更理想的材料，對剛度、強(qiáng)度、抗沖擊等均有更高要求。相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈共同加強(qiáng)，才能真正提升可靠性、高效性。”

　　在王方田看來，由于限制條件多、開采難度大，薄煤層對智能化發(fā)展的需求也最迫切。“按照傳統(tǒng)方式采厚丟薄，再回過頭來開發(fā)薄煤層的難度反而更大。因此，從一開始就要清晰認(rèn)識、科學(xué)規(guī)劃，找準(zhǔn)與薄煤層特殊地質(zhì)條件相適應(yīng)的開采模式。”

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。