极薄煤层开采，打开了“新天地”

□ 本报记者 李晞 张宣 实习生 杨舒雅

在陕西延安富县德馨煤矿地下500米的矿井里，最低高度为0.45米的极薄煤层液压支架正在大展身手，在支架的撑顶保护下，输送带将开采到的厚度仅为0.55米的极薄煤层煤炭源源不断地送上地面，过去因技术原因而弃采的煤层蜕变为“黑金”……这是记者近日远赴延安富县看到的一幕。得益于江苏国企徐矿集团旗下子公司徐州华东机械有限公司的核心技术突破，江苏科研力量为极薄煤层开采“撑”起一片“新天地”。

根据中国煤炭地质总局相关资料，我国煤炭资源储量丰富，但是煤层赋存多样，通常以1.3米和0.8米为界限，厚度在1.3米以下的统称为薄煤层，低于0.8米的属于极薄煤层。

“截至目前，我国薄煤层的可采储量占全部煤层可采储量的20%以上，产量却只占全国总产量的8%左右。与主力煤层相比，薄煤层含气量差、开采难度大、成本高、效益低，长期被视为煤层气开发中的‘边际资源’。”徐州华东机械有限公司液压支架研究室主任李游告诉记者。

随着易于开采的中厚煤层不断减少，实现薄煤层的安全开采已经成了煤炭行业的当务之急，如何解决煤炭工业“卡脖子”的极薄煤层开采难题？

“受制于技术和装备条件，之前许多煤矿1.2米以下的煤层都因开采难度较大而被弃采，造成资源浪费。”李游介绍，华东机械有限公司瞄准了这一“大市场”，将现代智能科学和采煤技术进行深度融合，加强技术研发，为能源资源提供安全保障，推动煤炭开发利用。

说干就干，2022年初徐州华东机械公司成立项目专班，整合各方资源，全面攻关极薄煤层液压支架。经过几个月的攻关，项目专班自主研发出了适用于0.6米煤层厚度的极薄煤层液压支架，变极薄煤层单体液压支柱支护为综采支护。“作为国内首台套产品，该型号最低高度为0.45米，工作阻力为3400千牛，它能在极小空间内实现0.3米的超大伸缩行程。面对较低高度的条件限制，支架采用稳定性和抗偏载能力较强的四连杆结构，实现了相关领域的较大突破。”该项目有关负责人介绍，为减少采煤工人井下的劳动强度，保证安全性，电控系统采用“支架自动跟机移架”的操作方式，摆脱0.6米的内部行人空间约束，实现井下无人开采。

如今，这款创造支架产品“高度之最”的支架，已向国家知识产权局申请3项发明专利、3项实用新型专利保护技术。“目前产品已迭代两次，较首代产品相比，第三代产品具备工作阻力更大、采高范围更大、伸缩比更大、适应煤层倾角更大等优势。”李游分析道。

技术研发只是手段，落地应用才是目的。“我们的煤矿是单一煤层，平均厚度大约是0.55米。原来使用的单体液压支柱在安全系数各方面并不突出，也不能达到综采的技术要求，面临着淘汰的危机。”陕西省延安市富县德馨煤矿矿长郝永安说，徐州华东机械有限公司为煤矿提供了量身定做的技术方案，以独有的液压支架与矿井现有的采煤机、刮板机实现三机配套，为综采挖掘提供设备支撑。

更换后的效率如何？面对记者的提问，郝永安回答，“效率非常不错，原本每班日产三四刀，现在能够提升到五六刀。更重要的是，支架综合支护极大减小了我们的空顶距，不仅保障了生产的安全系数，还降低了工人的劳动强度。”

记者了解到，德馨煤矿之前采用的“高档普采”工艺，采煤时每采完一个循环，都要人工回柱、移柱、运柱、再重新打柱，劳动强度非常大，而且效率低、安全隐患多。如今，该矿使用极薄煤层支架产品后，用电液控液压支架取代了人工支护，实现了工作面顶部的全防护，顶部掉石头的安全隐患被彻底消除，劳动强度大大降低，产量也得到大幅提高。“降采高、减矸石、减人员、增效益”，这一技术将极薄煤层煤矿面临的“卡脖子”难题转化为新的生机。

除了安全生产，绿色开采也是煤炭生产的重要追求。李游表示，薄煤层开采具有对生态环境影响小的优势，但许多地方的薄煤层开采受技术装备所限，将岩石层和煤层一起开采，不仅浪费劳动力，还可能会导致地表下陷、裂缝，甚至会产生水患，破坏自然生态。极薄煤层液压支架为极薄煤层煤矿的机械化开采提供了条件，让“只采煤不采矸石”成为现实，实现绿色环保化开采。