【本网讯】 薄煤层即厚度不足1.3米的煤层。相对于中厚煤层，薄煤层空间狭小，在开采过程中设备安装、维护和操作困难，工人劳动强度大，并且受煤层厚度变化和复杂地质条件的影响，具有开采难度大、成本高、产量小的特点，常常受到人们的冷落。

    随着煤矿开采强度的不断加大，我国近半数矿井的厚及中厚煤层储量日渐萎缩，可采量呈现匮乏态势。国家能源局于2012年3月发布了煤炭工业发展“十二五”规划，指出资源支撑难以为继是制约我国煤炭工业可持续发展最为突出的问题。而我国薄煤层与极薄煤层资源丰富，在已探明的矿区中84.2%的矿区均有薄煤层分布，合理开发与利用薄煤层逐渐成为煤炭行业关注的焦点。

 

    怀揣着让煤炭资源支撑我国经济社会长远发展的共同梦想，冀中装备集团石煤机公司与中国矿业大学、中国矿业大学科技发展总公司三家单位走到了一起，共同搭建起产、学、研、用合作平台，经过历时四年的艰苦攻关，最终完成了国家“863”计划项目——“薄煤层半煤岩掘进机关键技术研究”，并通过了国家科技部验收，为提高煤炭资源有效利用率提供了技术保证。

 

         技术创新源于实践

 

    薄煤层由于赋存地质条件复杂多变，工作面开采高度受限制等特殊原因，使得薄煤层机械化开采发展较为缓慢。
为安全高效开采薄煤层资源，由石煤机公司技术研发人员与中国矿业大学教授联合组成的863技术攻关小组，于2012年上半年深入全国各地30多家煤矿井下进行了实地走访调研。每到一处，他们同矿工一起在温度高达40多度、煤尘弥漫的巷道内工作，亲身体验煤炭开采过程。闷热、潮湿、呛鼻的环境常常使他们透不过气来，而掘进机截割岩石发出的隆隆噪声又会震得他们头脑发麻，眼睛冒星。就是在这种恶劣的环境下，他们详细了解了薄煤层的地质条件、赋存特点、开采空间以及目前开采方式等，并将这些付诸巨大艰辛而换来的宝贵信息逐一记录在册。

 

    前期广泛调研的基础上，课题攻关小组又进行了反复的科学论证，最终提出了一种集多种先进技术为一体的创新型薄煤层半煤岩掘进关键技术，并就这项技术需要攻克的多个重点难题进行了明确和分工，制定了技术完工进度表。在随后的工作中，课题组成员依据分工各自展开技术研究。

 

        先“松”后“啃”增速度

 

    新型薄煤层半煤岩掘进关键技术需要攻克的技术难题主要包括高压水射流辅助截割技术、机载导航技术、自动开沟槽技术、整机稳定性技术等。

 

    石煤机公司高级工程师崔志奇、高春芳等人承担了高压水射流辅助截割技术的研究，这项技术的难点是如何在掘进机上产生足以击碎煤岩的高压水柱。他们将公司研制的薄煤层矮机身掘进机设计图纸全部找来，对其结构进行反复研究,常常聚在一起忘记了时间、忘记了休息，从小到一个接头、密封圈，大到截割头及整个水路系统都进行了精心设计、合理改进。

 

    一年多的刻苦攻关，一种超高压旋转脉冲水射流破岩装置设计图跃然纸上，他们还在100Mpa高压旋转密封技术方面取得了前所未有的突破，实现了高压水流与掘进机的和谐相处、协同作业。

 

    不久前，具有水射流辅助截割功能的薄煤层半煤岩掘进机样机研制成功。这台设备的先进功能主要表现为，在低矮狭 窄的薄煤层巷道掘进时，随着掘进机截割头的启动运转，多个高压水柱从截割头部率先喷薄而出，形成一个巨大的银球，将掘进面的煤岩击打出细小的裂纹。随后反射着乌黑金属亮泽的掘进机截割头快速跟进到截割面，将已经松动的煤岩混合物啃噬下来，巷道掘进速度随之加快。

 

    江苏省矿用安全监测仪器计量中心在试验室内对高压水射流辅助装置的性能指标进行了检测，证实该辅助截割装置能够使截割扭矩降低30%以上，粉尘量降低70%以上，可有效改善井下巷道掘进工作环境，增强掘进机作业过程中的稳定性，延长掘进机截齿使用寿命，具有安全、高效、环保、降成本等多种功效。

 

          智能控制再攀高峰

 

    机载导航定位技术和半煤岩自动开沟槽技术是“薄煤层半煤岩掘进机关键技术研究”课题的另外两项关键核心技术，能够实现掘进机的智能行走、智能开采以及自动开挖巷道沟槽。

 

    石煤机公司先前曾承担过我国煤炭机电装备制造领域的首个国家863重点项目——“掘进机远程控制技术及检测系统”，此次为该公司第二次承担863项目的尖端技术。

 

    在机载导航定位技术研制过程中，曾参与过第一次863技术攻关的石煤机公司电气工程师岳素青、贾承钢等人在导航定位技术、定向掘进技术等方面进行了研究攻关，将一种更加先进的智能控制系统武装到这台具有水射流辅助截割功能的掘进机上。他们同矿大的学生一起，在机身的不同位置布置了多种传感器，不厌其烦地收集和测算掘进机在截割作业和移动行走过程中的数据，然后再依据这些数据编制成所需的自动控制程序，从而使掘进机在薄煤层开采过程中实现了自动截割、远程控制、作业状态监测、定向掘进等功能，提高了薄煤层开采机械化程度。

 

    “薄煤层半煤岩掘进机关键技术”的研究在攻克了多项高端技术难题、进行了各项技术指标测试后最终圆满完成。

 

    他们研究成果申请或授权发明专利13项，登记软件著作权1项，在国内相关学术期刊上发表论文22篇。其中所涉及的高压水射流辅助截割旋转密封技、数字化控制技术和开沟槽技术等属于前沿技术，不仅为研制薄煤层半煤岩无人掘进工作面智能开采装备提供了技术保障，而且对丰富薄煤层掘进方式和掘进工艺，促进前沿技术发展具有重要意义。

本网特约记者：杨景瑞 通讯员：李昕泉

编 辑：肖平