像朱集東礦這樣的薄煤層資源儲量巨大，但受限于開采空間小、裝備水平偏低等因素，海量資源一度被“擱置”。上述現(xiàn)象如今正在改變。

▲圖為國產(chǎn)采煤機(jī)在1171(1)薄煤層智能化工作面進(jìn)行割煤作業(yè)。蘇雨/攝

“過去，手動拉支架，在低矮空間里一架一架地鉆，一個(gè)班下來，大伙兒累得腰酸背痛。現(xiàn)在不一樣了，一個(gè)按鈕就能自動移架，效率變高，人還不辛苦！”近日，淮河能源集團(tuán)朱集東煤礦綜采二隊(duì)副隊(duì)長朱亞運(yùn)在接受記者采訪時(shí)，感慨連連。

井下支護(hù)是采煤的重要環(huán)節(jié)，“支得住”才能確保采煤巷道全生命周期安全穩(wěn)定。位于淮南礦區(qū)的朱集東礦地質(zhì)條件復(fù)雜，平均煤厚僅約1.3米，井下空間有限，給支護(hù)這項(xiàng)工作增加了難度。朱亞運(yùn)介紹，傳統(tǒng)靠人工拉支架，工人長時(shí)間無法直立，勞動強(qiáng)度極大。“引入智能化裝備后，井下人員主要集中在后方遠(yuǎn)程操控和檢修維護(hù)，工作面內(nèi)用人隨之減少。”

在我國，像朱集東礦這樣的薄煤層資源儲量巨大，但受限于開采空間小、裝備水平偏低等因素，海量資源一度被“擱置”。上述現(xiàn)象如今正在改變。

“采厚丟薄”不可取

按照煤層厚度劃分，煤炭資源分為厚煤層、中厚煤層與薄煤層。統(tǒng)計(jì)顯示，薄煤層可采儲量約占我國煤炭全部可采儲量的20%，在陜西、河南等10多個(gè)省區(qū)均有分布。

然而，一個(gè)“薄”字給開采帶來諸多困難。朱亞運(yùn)舉例，煤層薄、加上斷層構(gòu)造復(fù)雜，工人在拉移支架時(shí)受到頂板、底板條件約束，支架姿態(tài)差，時(shí)常出現(xiàn)拉移不到位；煤層埋藏深，伴隨著地壓大等狀況，巷道采用錨聯(lián)網(wǎng)支護(hù)，還易導(dǎo)致采煤機(jī)效率發(fā)揮受限。

因?yàn)殚_采不易，薄煤層的實(shí)際產(chǎn)量目前只占到總產(chǎn)量的7%左右。除了不好采，有些礦井還長期存在“采厚丟薄”的情況。“厚煤層、中厚煤層先天條件好，自然是優(yōu)先開采對象。在薄煤層作業(yè)，采掘空間狹小，工作非常不便，有時(shí)候工人甚至只能爬行。井下采高有限，其他煤層適用的成熟裝備不可用，對采煤機(jī)的尺寸、功率等都提出苛刻要求。”中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院教授王方田證實(shí)。

現(xiàn)實(shí)制約擺在眼前，薄煤層資源卻不可丟掉。記者了解到，在東部、中部等區(qū)域，煤炭優(yōu)質(zhì)資源基本面臨枯竭，薄煤層接續(xù)必須跟上。此外，諸如延安東部一帶，煤層厚度雖然不到0.8米，底下卻賦存著配焦煤這樣的稀缺煤種。

“好采、易采的資源總有采完的一天，薄煤層不采不行。而且，越是難采的資源，越需要把勞動強(qiáng)度降下來、讓井下人員少下來。為此，我們一直在研究摸索，希望通過更先進(jìn)的裝備把效率提上去。”西煤機(jī)公司研究院院長趙書斐告訴記者。

適應(yīng)性裝備屢獲進(jìn)展

據(jù)了解，薄煤層開采現(xiàn)已引起越來越多礦井及煤機(jī)企業(yè)的重視。記者從中煤科工集團(tuán)獲悉，其研制的適應(yīng)小采高1.3米薄煤層的采煤機(jī)，日前在神東煤炭公司石圪臺煤礦成功應(yīng)用，創(chuàng)下低1.3米煤層年產(chǎn)260萬噸的世界紀(jì)錄。在同等工作面條件下，該系列采煤機(jī)產(chǎn)能可達(dá)到國際同類采煤機(jī)的3倍。徐礦集團(tuán)下屬華東機(jī)械公司自研的國內(nèi)首臺套極薄煤層液壓支架，帶動0.6米極薄煤層實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化開采。以電液控液壓支架取代人工支護(hù)，基本取消了極薄煤層開采用人多、風(fēng)險(xiǎn)高的工種工序。

對此，朱亞運(yùn)有著深刻感受。“像我們礦的1171（1）工作面，煤層均厚只有1.3米。采高受限，要不要走智能化道路？上了智能化裝備是否可行？一開始，大家心里不太有底。”他告訴記者，為保證智能化效果，礦上多次組織人員到兄弟單位實(shí)地考察，立足礦井地質(zhì)條件，與相關(guān)設(shè)備廠家建立合作關(guān)系，全面保證設(shè)備的匹配性、適用性、穩(wěn)定性。如今，采煤機(jī)硬件改造、自動跟機(jī)移架調(diào)試、“崗位合一”等難點(diǎn)、堵點(diǎn)逐一解決，實(shí)現(xiàn)了全流程智能化采煤工藝，工作面綜合自動化率達(dá)到85%以上。“為進(jìn)一步提率，礦上還開發(fā)定制了移動端app，把控制中心工況信息監(jiān)測和控制功能移植到app上，職工通過操作平板就能查閱和控制工作面設(shè)備情況。”

“薄煤層采煤機(jī)普遍存在裝機(jī)功率小、生產(chǎn)能力低、智能化水平不高等問題，這些年我們一直在想辦法攻關(guān)。目前，裝機(jī)功率已由過去的七八百千瓦，提升到一千千瓦以上，功率大大提高，智能化水平隨之上升。”趙書斐說。

裝備升級是系統(tǒng)工程

進(jìn)展之余，薄煤層開采仍有不少提升空間。王方田認(rèn)為，正是由于開采難度大、限制條件多，薄煤層礦井的智能化需求更加迫切，更需要先進(jìn)裝備加以支撐。“先要做好勘探，對地質(zhì)條件有清晰把握，再有一個(gè)科學(xué)開采規(guī)劃。如果采厚丟薄，反過頭來再采薄煤層，這是難上加難。構(gòu)建薄煤層工作面透明化模型，可為智能開采提供參考依據(jù)。”

“事實(shí)上，我們的采煤裝備已經(jīng)走在世界前列，其他國家有的我們能做，國外沒有的我們也都有了。換個(gè)角度說，這也帶來新問題——缺乏可參考的對象，建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證還需要時(shí)間。”趙書斐坦言，薄煤層采煤機(jī)的功率在放大、效率在提高，但目前，基礎(chǔ)原理研究不夠深入、試驗(yàn)平臺缺乏等問題，尚未從根本上解決。“也就是說，理論支撐還不夠，基礎(chǔ)不牢是迫切的現(xiàn)實(shí)問題。”

要進(jìn)一步升級裝備，單靠煤機(jī)企業(yè)還不夠。趙書斐舉例，在狹窄井下空間內(nèi)，采煤裝備體積要小、自重要大、效率要高。裝備越做越小，重量反倒要求更重，否則難以應(yīng)對截割負(fù)載，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動對電控系統(tǒng)等損傷較大。“這樣一來，對采煤裝備的設(shè)計(jì)、材料、工藝等都有苛刻要求。再比如，為滿足尺寸要求，裝備越做越緊湊，所用的機(jī)械、電氣元件自然不能像以前那么大。通用件不符合要求，只能走定制化路線，這些都需要相關(guān)廠家配合。”

“用人數(shù)量減少了，智能化裝備對人員能力要求卻更高。”朱亞運(yùn)表示，朱集東礦聯(lián)合相關(guān)設(shè)備廠家，已開展智能化操作人員、檢修人員專業(yè)化培訓(xùn)。“不僅要學(xué)會各型號裝備的操作，還要熟悉原理、構(gòu)造、故障排除方法等，掌握一整套工藝流程。對智能化綜采設(shè)備有系統(tǒng)認(rèn)識，才能真正用得上、用得好。”