薄煤层高效开采工艺与设备配套技术研究

郑磊

身份证：150121198911248311

摘要：我国薄煤层煤炭资源储量丰富、分布广泛，是煤炭资源高效开发、资源利用率提升的重要组成部分。相较于中厚煤层，薄煤层存在采高小、作业空间狭窄、地质条件复杂、围岩稳定性差等开采难点，传统开采工艺与常规中厚煤层设备适配性不足，普遍存在开采效率低、资源回收率低、作业劳动强度大、安全隐患多等问题，大量薄煤层资源长期处于低效开采甚至弃采状态。为破解薄煤层开采技术瓶颈，提升薄煤层资源开发利用率与矿井综合产能，本文结合薄煤层赋存特征与现场开采工况，系统分析传统开采模式存在的短板，对比探究滚筒采煤机综采、刨煤机开采、智能化无人开采等主流高效开采工艺的适用场景，研究设备选型、成套配套、协同运行的关键技术，梳理工艺与设备适配优化策略。研究结果表明，通过工艺优化与成套设备精准配套，可有效提升薄煤层开采机械化、智能化水平，降低人工干预强度，大幅提升回采率与开采效率，保障薄煤层工作面安全高效生产，对盘活闲置煤炭资源、提升矿井整体经济效益、推动煤炭行业绿色高效开采发展具有重要的实质性工程意义。

关键词：薄煤层；高效开采；开采工艺；设备配套；智能化开采；资源利用率

一、引言

在煤炭资源精细化开发的行业背景下，中厚煤层优质资源逐步枯竭，薄煤层资源开发利用成为煤炭企业稳产增产、延长矿井服务年限的核心途径。薄煤层一般指开采厚度在1.3m以下的煤层，具有储量大、层位多、赋存不稳定、夹矸多发等特点，开采条件复杂。传统薄煤层开采存在人工参与多、劳动强度大、回采率偏低、矸石混入量大、生产成本高等突出问题，多数薄煤层工作面产能仅为中厚煤层工作面的三分之一左右，资源浪费问题突出。随着智能化采矿技术、矮型成套综采设备的迭代升级，薄煤层高效机械化、智能化开采成为行业发展趋势。基于此，本文聚焦薄煤层开采工艺优化与设备成套配套技术，结合现场实操经验，总结适配不同地质条件的高效开采方案，解决工艺与设备不匹配、开采效率低、安全性差等核心痛点，为薄煤层安全高效、规模化开采提供技术参考。

二、薄煤层开采核心难点

薄煤层开采受限因素集中，开采难度远高于常规煤层。一是作业空间狭小，采高普遍不足1.3m，设备布置、人员操作、检修维护空间受限，大型开采设备无法正常适配，人工弯腰作业强度极大、效率低下。二是煤层赋存不稳定，薄煤层厚度起伏大、夹矸分布杂乱、顶板围岩破碎，易出现局部变薄、缺失、断层发育等情况，对开采工艺灵活性与设备适应性要求极高。三是安全管控难度大，低矮空间通风条件差、作业视野受限，顶板支护、隐患排查难度大，片帮、掉块、顶板坍塌风险较高。四是资源损耗严重，传统开采工艺难以精准适配薄煤层起伏工况，为规避设备刮卡常预留大量护顶煤、底煤，造成煤炭资源严重浪费。

三、薄煤层主流高效开采工艺对比分析

3.1 矮机身滚筒采煤机综采工艺

矮机身滚筒采煤机综采工艺是目前适配性最广、应用最多的薄煤层高效开采工艺，适配厚度0.8-1.3m的薄煤层工作面，可适应煤层厚度起伏、局部夹矸等复杂工况。该工艺采用矮机身双滚筒采煤机，具备灵活调高、快速牵引、连续截割的优势，可根据煤层厚度动态调整截割高度，最大限度减少顶底煤残留，提升资源回采率。相较于传统工艺，该工艺机械化程度高、作业连续性强，可实现落煤、装煤、推溜、支护一体化作业，大幅提升开采效率。同时设备适配性强，可适配多数矿井薄煤层地质条件，运维便捷、故障率低，适合规模化、常态化开采。

3.2 刨煤机无人开采工艺

刨煤机开采工艺属于自动化程度较高的薄煤层开采技术，主要适配厚度稳定、地质条件简单、无复杂断层与厚夹矸的极薄煤层工作面。该工艺依靠刨头往复运动实现连续刨煤，无需人工干预截割作业，可实现工作面无人或少人作业，彻底解决狭小空间人工作业强度大、安全性差的问题。其优势在于开采匀速稳定、煤层截割平整、顶板扰动小，可最大程度保护围岩稳定，开采出煤均匀、矸石混入量低。但该工艺局限性明显，对煤层平整度、厚度稳定性要求极高，复杂地质条件下极易出现刨头卡滞、设备损坏问题，适配场景相对单一。

3.3 智能化无人综采工艺

智能化无人综采工艺是现阶段薄煤层高效开采的前沿技术，依托智能传感、自动控制、视频监控、远程操控技术，构建自动化开采流水线。该工艺可实现采煤机自动调高、液压支架自动跟机支护、输送机智能调速、工作面环境实时监测，全程自动化连续作业，人工仅需远程值守、故障处置。该工艺彻底颠覆传统人工辅助开采模式，大幅降低人工成本与安全风险，开采精度、效率、安全性大幅提升，适用于条件较好的规模化薄煤层矿井，是未来薄煤层开采的主流发展方向。

四、薄煤层开采成套设备配套关键技术

4.1 采煤设备选型配套

根据煤层厚度、硬度、起伏情况精准选型采煤设备，常规薄煤层优先选用矮机身、大牵引力、高截割效率的专用双滚筒采煤机，机身高度控制在800mm以内，适配狭小作业空间，同时具备动态调高功能，适配煤层厚度波动。极薄煤层、平整煤层选用轻型刨煤机，实现连续自动化刨煤。设备优先选用高功率、低故障率机型，提升截割效率，减少停机故障，保障开采连续性。

4.2 支护设备适配配套

支护设备直接决定工作面安全稳定性，需配套薄煤层专用矮型高刚度液压支架，采用大伸缩比、矮机身结构，适配低矮采高，同时具备较强的抗动载、防冲击能力，可有效支护破碎顶板。支架步距、推移速度与采煤机牵引速度精准匹配，实现跟机自动支护，杜绝支护滞后、空顶距过大问题，保障工作面顶板安全，为连续开采提供安全保障。

4.3 输送设备协同配套

输送设备需适配低矮空间与开采产能，选用矮机身、大运量、高强度刮板输送机，降低机身高度的同时保障输送效率，避免落煤堆积、输送卡顿。输送机宽度、铺设长度与采煤作业面匹配，运行速度与采煤机截割速度协同联动，实现落煤即输送，杜绝煤炭堆积影响开采进度。同时配套小型化转载机、皮带输送机，构建完整输送流水线，保障开采、输送同步高效推进。

4.4 辅助设备一体化配套

完善通风、除尘、监测、防护辅助设备配套，适配薄煤层低矮作业环境。优化通风设备布局，提升工作面通风效率，降低瓦斯、粉尘积聚风险；配套自动化除尘设备，减少开采扬尘；布设智能监测设备，实时监测顶板位移、瓦斯浓度、设备运行状态，实现隐患提前预警，构建安全、高效、智能化的开采作业体系。

五、结论

薄煤层资源高效开发是煤炭行业资源精细化利用、矿井稳产增效的关键举措，狭小作业空间、复杂地质条件、工艺设备适配性差是制约薄煤层高效开采的核心难题。传统粗放式开采工艺与老旧设备配套模式，存在效率低、损耗大、安全性差、资源浪费严重等诸多问题，无法适配现代化煤炭开采发展需求。本文通过对比分析多种薄煤层主流开采工艺的适配场景与优劣特征，梳理采煤、支护、输送、辅助设备成套配套关键技术，提出因地制宜的工艺选型、设备适配、协同管控优化策略。通过工艺升级与成套设备精准配套，可有效解决薄煤层开采效率低、回采率不足、安全风险高等行业痛点，大幅提升薄煤层开采机械化、智能化、标准化水平。研究成果贴合现场开采实际，落地性与实用性强，能够有效盘活低效闲置薄煤层资源，提升煤炭企业经济效益，同时助力煤炭行业绿色、高效、安全、智能高质量发展，具备重要的工程应用价值与行业推广意义。

参考文献

[1] GB 51054-2014，煤矿薄煤层开采设计规范[S]. 北京:中国计划出版社,2014.

[2] 成晓斌. 薄煤层高效开采技术与装备适应性研究[J]. 建筑科学与工程,2026(04):45-47.

[3] 宋国利,赵云飞. 薄煤层综采工作面智能化关键技术与应用[J]. 煤炭工程,2024,56(05):89-92.

[4] 冀庆来. 薄煤层机电一体化高效开采关键技术装备研究[J]. 煤炭技术,2025,44(02):78-81.

[5] 王浩. 复杂地质条件下薄煤层综采工艺优化与设备配套[J]. 工矿自动化,2025,51(03):102-105.

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