论薄煤层螺旋钻无人工作面开采技术的推广应用价值

    薄煤层螺旋钻无人工作面开采技术是指工人不进入回采工作面，而是利用螺旋钻采煤机在巷道内完成工作面内的破煤、装煤、运煤等各工序，使薄煤层工作面复杂的回采工艺简单化。

    新汶矿业集团经过3年的调研、论证、考察、制定方案、工作面准备，自筹资金引进薄煤层螺旋钻机，在消化吸收的基础上配套国产运输设备，在井下成功完成了薄煤层螺旋钻无人开采技术研究。该开采技术不仅有利于提高薄厚煤层的配采比例，提高资源回收率，更重要的是能延长矿井的稳产期和服务年限，充分利用有限的不可再生资源，提高矿井的经济效益和社会效益。

    一、螺旋钻采煤机的特点

    螺旋钻采煤机是三轴联动式，两边轴为可旋转的螺旋钻杆，用于向外排煤，中间轴为不可旋转的通风管道，用于向钻孔内通风、供水。由两台110KW电动机分别驱动两边的螺旋杆钻进，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。该机一次采宽2m，采深上采85m，下采45m，适用于0.6～1.0m煤层倾角15°以下的各种硬度薄煤层，单机设计日产可达250～350吨。该机具有以下显著特点：（1）钻头为三轴联动式，钻杆每5节有一节稳定器，与单钻杆相比，三轴钻杆的刚性、稳定性和定向性好，侧向不易钻偏，钻孔截面大，采煤回收率高；（2）钻杆连接为内卡环式结构，换装钻杆时能实现机械化操作，拆、接钻杆时间短，减少了辅助时间，提高了生产效率；（3）三轴的中间轴为通风管道，沿管道可敷设水管，实现向钻孔内通风及内喷雾降尘降温，提高钻头截齿的使用寿命，安全可靠，可在高瓦斯矿井使用；（4）钻杆前部装有微调装置，可适用于煤层倾角度的起伏变化；（5）底盘有稳钻油缸和调斜油缸，可以方便地固定钻机，对煤层的适应性强，侧面设在操作台集中控制，一人便可操作；（6）钻机、液压泵钻、电控装置等分为体式，在巷道内形成链式布置，对巷道的适应性强。

    二、薄煤层螺旋钻无人开采技术的显著成效

    1.该采煤方法具有“二无”、“五高”、“五少”的特点。即工作面无人员、无设备；相对0.6～1.0m煤层其它采煤工艺回收率高、效益高、效率高、安全保障系数高、投资回收率高；系统环节少、用人少、掘进率少、设备配置少、材料消耗少。

    2.实现了薄煤层单巷前进式开采。在一条巷道中前面掘进，螺旋钻机组滞后前进式的采煤方法，并且不用布置工作面回风巷，降低了巷道掘进率，有利于采掘接续。

    3.实现了煤层洁净开采。钻采过程中遇到断层时退出钻杆，减少了矸石采出量，提高了煤质。

    4.实现了回采工艺的单一化。螺旋钻机无人工作面开采工艺过程简单，将传统的回采工艺的破、装、运、支、处五大工序合并，由螺机钻采完成。

    5.实现了煤炭开采的车间化。螺旋钻机无人工作面开采极大地改善了工人的劳动条件和劳动环境，工人不再进入工作面而是巷道中操作机器，劳动强度小，生产安全。

    6.劳动生产率高，经济效益好。螺旋钻机无人工作面开采，用人少，占用设备少，节省了工作面的输送机，支架等设备的使用，减少了设备的故障率和人工支出。

    7.提高了矿井安全程度。该机组钻采孔内不进入工作人员，实现了无人工作面独头采煤，杜绝了占煤矿事故达50％的顶板事故；本钻机采用局部通风机对迎头供风，防尘管路，喷雾喷头至迎头，使用无火花型钻头，迎头钻杆中安设瓦斯断电传感器，钻采孔开门处设置外喷等安全措施，杜绝了瓦斯煤尘的爆炸。可以说，螺旋钻采煤方式是安全程度很高的一种世界先进的采煤工艺。

    8.社会效益显著。在全国已探明的煤炭储量中，薄煤层比例占30％。据不完全统计，开采中被遗弃在地下的呆滞煤炭资源约300亿吨以上，其中有相当部分的薄煤层储量，另外还有一些极薄煤层未预计在内。

    薄煤层开采在全国一直没有研究出更安全有效的开采方法。螺旋钻采煤机无人开采技术的试验成功，安全有效地解决了薄及极薄煤层的开采问题，是薄及极薄煤层开采工艺的一次革命，必将对中国的煤炭资源开采利用产生巨大的影响。