在陜西延安富縣德馨煤礦地下500米的礦井里，最低高度為0.45米的極薄煤層液壓支架正在大展身手，在支架的撐頂保護下，輸送帶將開采到的厚度僅為0.55米的極薄煤層煤炭源源不斷地送上地面，過去因技術(shù)原因為棄采的煤層蛻變?yōu)?ldquo;黑金”……這是新華日報·交匯點記者近日遠(yuǎn)赴延安富縣看到的一幕，得益于江蘇國企徐礦集團旗下子公司徐州華東機械有限公司的核心技術(shù)突破，江蘇科研力量為極薄煤層開采“撐”起一片“新天地”。
 

根據(jù)中國煤炭地質(zhì)總局相關(guān)資料，我國煤炭資源儲量豐富，但是煤層賦存多樣，通常以1.3m和0.8m為界限，厚度在1.3m以下的統(tǒng)稱為薄煤層，低于0.8m的屬于極薄煤層。

“截至目前，我國薄煤層的可采儲量占全部煤層可采儲量的20%以上，產(chǎn)量卻只占全國總產(chǎn)量的8%左右。與主力煤層相比，薄煤層、含氣量差開采難度大、成本高、效益低，長期被視為煤層氣開發(fā)中的‘邊際資源’。”徐州華東機械有限公司液壓支架研究室主任李游告訴記者。

隨著易于開采的中厚煤層不斷減少，實現(xiàn)薄煤層的安全開采已經(jīng)成為了煤炭行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急，如何解決煤炭工業(yè)“卡脖子”的極薄煤層開采難題？

“受制于技術(shù)和裝備條件，之前許多煤礦一米二以下的煤層都因開采難度較大而被棄采，造成資源浪費。”李游介紹，華東機械有限公司瞄準(zhǔn)了這一“大市場”，將現(xiàn)代智能科學(xué)和采煤技術(shù)進行深度融合，加強技術(shù)研發(fā)，為能源資源提供安全保障，推動煤炭開發(fā)利用。

說干就干，2022年初徐州華東機械公司成立項目專班，整合各方資源，全面攻關(guān)極薄煤層液壓支架。經(jīng)過幾個月的攻關(guān)，項目專班自主研發(fā)出了適用于0.6米煤層厚度的極薄煤層液壓支架，變極薄煤層單體液壓支柱支護為綜采支護。“作為國內(nèi)首臺套，該型號最低高度為0.45米，工作阻力為3400千牛，它能在極小空間內(nèi)實現(xiàn)0.3米的超大伸縮行程。此產(chǎn)品的銷售額也已累計破億元。”該項目有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，為減少采煤工人井下的勞動強度，保證安全性，電控系統(tǒng)采用“支架自動跟機移架”的操作方式，擺脫0.6米的內(nèi)部行人空間約束，實現(xiàn)井下無人開采。
 

如今，這款創(chuàng)造支架產(chǎn)品“高度之最”的支架，已向國家知識產(chǎn)權(quán)局申請3項發(fā)明專利、3項實用型專利保護技術(shù)。“目前產(chǎn)品已迭代兩次，較首代產(chǎn)品相比，第三代產(chǎn)品具備工作阻力更大、采高范圍更大、伸縮比更大、適應(yīng)煤層傾角更大等優(yōu)勢。”李游分析道。

技術(shù)研發(fā)只是手段，落地應(yīng)用才是目的。“我們的煤礦是單一煤層，平均厚度大約是55公分。原來使用的單體液壓支柱在安全系數(shù)各方面并不突出，也不能達到綜采的技術(shù)要求，面臨著淘汰的危機。”陜西省延安市富縣德馨煤礦礦長郝永安說，徐州華東機械廠為煤礦提供了量身定做的技術(shù)方案，以獨有的液壓支架與礦井現(xiàn)有的采煤機、刮板機實現(xiàn)三機配套，為綜采挖掘提供設(shè)備支撐。

更換后的效率如何？面對記者的提問，郝永安回答，“效率非常不錯，原本每班日產(chǎn)3、4刀，現(xiàn)在能夠提升到5、6刀。更重要的是，支架綜合支護極大減小了我們的空頂距，不僅保障了生產(chǎn)的安全系數(shù)，還降低了工人的勞動強度。”
 

記者了解到，德馨煤礦之前采用的“高檔普采”工藝，采煤時每采完一個循環(huán)，都要人工回柱、移柱、運柱、再重新打柱，勞動強度非常大，而且效率低安全隱患多。如今，該礦使用極薄煤層支架產(chǎn)品后，用電液控液壓支架取代了人工支護，實現(xiàn)了工作面頂部的全防護，頂部掉石頭的安全隱患被徹底消除，勞動強度大大降低，產(chǎn)量也得到大幅提高。“降采高、減矸石、減人員、增效益”，這一技術(shù)將極薄煤層煤礦面臨的“卡脖子”難題轉(zhuǎn)化為新的生機。

除了安全生產(chǎn)，綠色開采也是煤炭生產(chǎn)的重要追求。李游表示，薄煤層開采具有對生態(tài)環(huán)境影響小的優(yōu)勢，但許多地方的薄煤層開采受技術(shù)裝備所限，將巖石層和煤層一起開采，不僅浪費動力，還可能會導(dǎo)致地表下陷、裂縫，甚至?xí)a(chǎn)生水患，破壞自然生態(tài)。極薄煤層液壓支架為極薄煤層煤礦的機械化開采提供了條件，讓“只采煤不采矸石”成為現(xiàn)實，實現(xiàn)綠色環(huán)保化開采。