兖矿集团攻克薄煤层开采技术“硬核”

山东兖州矿区的薄煤层开采条件非常复杂，实现机械化开采的难度大。然而令人欣喜的是，7月23日，兖矿集团自主研发的1米以下含坚硬夹矸薄煤层综采成套装备通过了中国煤炭工业协会专家组的评审。

“如果把厚煤层比作蛋糕，那么薄煤层就好比是窝头，而兖州矿区的薄煤层则好比是带石子的窝头。”兖州煤业副总经理曲天智说。

兖州矿区的薄煤层有灰熔点低、发热量高、含硫量高等特点，是优质的煤化工原料，仅兖矿集团煤化工产业每年就需要100多万吨。兖州矿区薄煤层储量占该地区煤炭可采储量的40%，煤层厚度仅1米左右，结构极为复杂，普遍含有硫化铁结核。

薄煤层要实现综合机械化开采，采煤机最关键。在开采过程中，普通的采煤机遇到硫化铁结核后，滚筒负载会陡然增大，截割部薄弱环节极易受损坏，截齿也会因结核体太硬，磨损增大，经常出现硬质合金头崩碎、丢失和断齿现象。

一直以来，攻克切割硫化铁结核这道技术难题，是薄煤层综合机械化开采的关键。

2007年，兖矿集团联合山东科技大学、辽宁工程技术大学和十多家煤机制造企业，开始了技术攻关。他们研制了刚-柔耦合多体系虚拟样机，对采煤机开采过程中各部位受力情况进行计算机模拟仿真，不断优化采煤机截割部和相关部件的技术参数，于2008年成功研制出了具有较高切割硫化铁结核体能力的矮机身薄煤层采煤机。

“采用计算机模拟仿真技术，不仅缩短了研发时间，节省了大量科研经费，而且物理样机一次研发成功。”曲天智说。

在攻克了硫化铁结核这个难关后，兖矿集团相继攻克了刮板运输机防飘底技术、刮板运输机端部机械化装煤技术、薄煤层封底式液压支架抬底技术等一系列关键技术。

“原来用单体液压支柱时，平均日产煤300吨，现在日产煤最高可达2400吨，月平均产煤6万吨。我们现在的目标是年产60万吨，力争80万吨。”杨村矿综采二区区长袁洪东说。

如今，杨村矿薄煤层综采工作面生产效率最高达到49吨/工，与同条件下的炮采相比，年生产能力提高了1.76倍，生产效率提高近5倍，单面（队）年经济效益增长了2.9亿元，吨煤成本下降了81.52元，单面（队）年节约生产费用6750万元。

没有到过薄煤层工作面的人无法想像一天在高度仅为办公桌高的工作面上连续爬行8小时是什么滋味。工人们双膝跪地，蜷着身子每天爬行在180米长的工作面，还没有爬到一半，工作服就湿透了。许多工人膝盖上形成了“水袋”，跪在“水袋”上就会刺骨地疼，如果不及时治疗就会化脓，正常行走都会受到影响。

于是，兖矿集团应用分组分段综合作业法，同时利用支架电液控系统，实现了采煤机割煤与液压支架降、移、升、喷雾的协调联动，最大限度地降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。

据了解，目前兖矿集团的薄煤层综采技术已申请了专利。不少煤机制造企业前来与兖矿集团签订了液压支架、采煤机、刮板运输机专利技术转让合同，成套装备已进入规模化生产阶段。