薄煤层开采与成套装备技术的发展趋势

0 引 言

我国煤层规定小于1.3 m 属于薄煤层，1.3～3.5 m 为中厚煤层，3.5 m 以上为厚煤层。 据统计，我国薄煤层煤炭资源储量约占总储量的20%，薄煤层储量达3 500 亿t 左右，85%以上的矿区均赋存有薄煤层，有些矿井全部是薄煤层，目前薄煤层开采量仅占总产量的7%左右[1-2]。 为了保护煤炭资源，提高煤炭回采率，我国煤炭法已经规定煤矿薄煤层要开采，0.8 m 以上的煤层必须开采，0.8 m 以下的煤层鼓励开采[3]。 由于薄煤层开发难度大，空间小，产量、效率低，成本高，安全性能差，薄煤层开采一直是制约煤炭企业生产可持续发展的难题[4-5]。 薄煤层(包括中厚较(偏)薄煤层)重要特点是空间小，工作面上人行走困难。 因此把1.8 ～2.3 m 划分为厚薄煤层，1.3～1.8 m 定义为准薄煤层，0.8 ～1.3 m 定义为薄煤层；而小于0.8 m 为极薄煤层，小于0.6 m 为超薄煤层，0.4 m 以下为特或太薄煤层；有利于研究和发展薄煤层开采技术和装备。

经过“十五”、“十一五”和“十二五”的发展，薄煤层开采技术已经取得很大进展。 铁法能源公司通过高产高效的薄煤层开采途径，成功实施了从德国DBT 公司引进核心技术与国产配套技术相结合的方案。 试验成功了我国第一套薄煤层自动化刨煤机组，并于2000 年率先在小青矿W-703 工作面成功投入使用，填补了国内薄煤层高产高效机械化开采的空白[6-7]。 神华集团神东煤炭分公司成功引进国外滚筒采煤机综采自动化工作面成套装备开采中厚较薄煤层，在榆家梁煤矿44305 中厚较薄煤层工作面获得年产300 万t 成绩[8]。 同时自主创新，成功应用国产化综采工作面自动化技术，2009 年在石圪台煤矿71302 厚薄煤层工作面首试成功，填补了国内空白。 新汶矿业集团引进薄煤层螺旋钻采煤机，在消化吸收的基础上配套国产运输设备，在井下成功完成了薄煤层螺旋钻无人开采技术研究，实现工作面无人开采，取得了良好的经济效益[9]。 目前螺旋钻采煤机不仅已经国产化，同时实现自主创新，新的产品产量可以提高1 倍以上，工效可提高4 倍。连续采煤机由于没有国产化薄煤层产品，也没有引进与应用，但在巷道掘进和厚煤层开采取得很大成功[10]。 目前薄煤层开采关键技术与装备在863 计划支持下，还需要进一步研究和发展，国产化和成套化以及专业化是发展趋势[11-13]。 随着我国煤矿薄煤层开采技术和装备的研究，我国煤矿将向绿色开采和科学开采进一步发展[14-16]。

1 薄煤层开采综合机械化技术的发展

薄煤层综合机械化开采技术主要是长壁开采，连续采煤机房柱式也可以开采，但采出率较低，我国仅在神东煤炭集团厚煤层得到了一些应用和发展[22-23]。 全自动化刨煤机、滚筒采煤机长壁开采技术是薄煤层主要方法，而螺旋钻采煤机开采薄煤层也已经逐步推广应用[17-20]。 全自动化刨煤机可以开采0.6 m 以上的煤层，生产率高，产量高。 滚筒采煤机可以开采0.45 m 以上的薄煤层，滚筒采煤机开采特点是设备可靠性低，作业人员劳动强度大，安全性低，产量低。 螺旋钻采煤机适合开采0.5 ～1.0 m薄煤层，它的特点是工作面无作业人员，工人劳动强度小，生产安全，生产率比较高。 螺旋钻采煤机单机生产，工作面没有其他设备，因此投资小，效益好，但产量比长壁开采产量低很多。 目前国内长壁开采工作面长度最大达到454 m，国外是481.58 m[21]，螺旋钻采煤机上下转进分别为85 m 和45 m。 薄煤层开采需要掘进煤岩巷道，掘进机是长壁和螺旋钻开采的一个制约因素，因此薄煤层连续采煤机必须发展，因为它不仅能够采煤而且能够高速掘进[22]。

1.1 全自动化刨煤机开采技术和装备

20 世纪80 年末刨煤机在德国实现自动化长壁生产后，全自动化刨煤机开采薄煤层得到发展。 德国薄煤层几乎都是使用刨煤机开采。 由于全自动化刨煤机长壁开采，工作面不需要作业人员，自动化实现刨煤机连续刨煤，发挥了刨煤机功率大的优势。每天刨煤机工作面前进速度大于滚筒采煤机工作面20%～40%，刨煤机开采薄煤层日产量达到1 万 t 以上，平均 5 000 t 以上，最高达 16 000 t 以上，1 m 以下煤层也有2 000 ～3 000 t。 全自动化刨煤机是针对薄煤层开采而发展的开采设备，薄煤层工作面无人全自动化刨煤机工作面开采装备，可以开采0.6 ～2.3 m 薄煤层。 在1.8 m 以下的煤层全自动化刨煤机优于滚筒采煤机开采，而1.8 m 以上煤层全自动化刨煤机没有优势。 滚筒采煤机和刨煤机安装功率对采煤高度的比较如图1 所示，SHEARER 600 ～1 800 kW 是 德 国 采 煤 机，MG500/1200 - WD 和MG620/1660-WD 是我国正在开发的薄煤层滚筒采煤机，分别开采1.25 m 和1.80 m 以上煤层。

由于刨煤机电动机安装在巷道，电动机功率不受工作面的空间限制，因此在薄煤层中刨煤机安装功率优于滚筒采煤机。 GH42 型自动化刨煤机工作面开采装备在软硬煤中理论计算生产能力如图2 所示，功率为2×800 kW，工作面长度为400 m，煤层厚度1.5 m。

图2 显示如果刨煤机每天有效工作10 h，产量达2.2 万t(硬煤)和3.8 万 t(软煤)，显然刨煤机装备潜力很大。 2012 年据卡特彼勒(CAT)报道，在波兰Bogdanka 矿CAT GH1600 刨煤机长壁系统创造了单日产量24 400 t 的记录，而采高只有1.63 m，刨煤机工作面日推进了27.0 m。 2012 年8 月，美国Pinnacle 煤矿也使用CAT GH1600 长壁刨煤机日产量达 29 420 t，2014 年 4 月再创纪录达 32 411 t，这个纪录的工作面长298 m，采高仅1.42 m，刨煤机和输送机装机功率均为2×600 kW，经计算工作面日推进56.7 m。 刨煤机日产量实际使用和理论计算达到一致，发挥了功率大和自动化的能力。 使用刨煤机长壁自动化工作面生产，薄煤层年产可达200 万t，准薄煤层可达300 万t 以上。 刨煤机长壁开采还有一个显著的优点是能够适应高瓦斯矿井开采，同时开采的煤炭质量好于滚筒采煤机。 但刨煤机长壁开采地质适应性差，对顶底板要求比较高，巷道掘进量大，同时不适合变化比较大的煤层开采。

2015 年CAT 公司又新研制了 GH800B 长壁刨煤系统，改进了长壁刨煤系统的铠装工作面输送机和支架顶梁及其之间的连接。 GH800B 刨煤机的机身，可截割的煤层厚度为 0.75 ～1.55 m。 在德国Ibbenbüren 煤矿井下1 m 煤层运行后，除了日产量大外，其运行和维护成本也比邻近采煤工作面降低约50%。 每天推进长度高达10 m，CAT 刨煤机设备主要技术参数见表1。

我国铁法能源公司0.8～1.6 m 厚的薄煤层应用全自动化刨煤开采技术，取得了较丰硕的成果。 截至2014 年末，全公司拥有德国DBT 刨煤机4 套及国产化刨煤机1 套，分布在小青煤矿、晓南煤矿、大明煤矿、晓明煤矿、大兴煤矿开采0.8～1.6 m 厚的薄煤层，共回采薄煤层工作面37 个，累计生产煤炭1 495.5万t，创出最高日产9 126 t、最高月产16.56万t 和平均月产 13.2 万 t 的好成绩。 大兴矿N1E902 工作面煤层厚度平均0.9 m，日进尺最高10 m、产量3 000 t，平均日进尺8 m，平均单产2 500 t/d，平均月产 7.5 万 t，实际回采煤炭 12.67 万 t，实现了安全高效的目标[23]。

2010 年三一重工集团的国产化刨煤机在晓明煤矿应用，2010 年11 月5 日正式开采出煤，截至2011 年 3 月 5 日，累计推进 390 m，生产原煤 14.3 万t，实际生产天数为68 d。 平均日产量2 100 t，最高日推进8.6 m，最高日产量3 163.5 t，该套设备开采了2 个工作面[24]。 2015 年三一重工集团刨煤机组在陕西府谷县试产成功，该套设备在瑞丰煤矿3 号煤层进行薄煤层开采。 瑞丰煤矿3-1 号煤层的3103 工作面，工作面长度240 m，工作面走向长度2 580 m，煤层平均厚度1.4 m，工作面储量110 万t。平均日产3 037 t，刨煤机工作面创造了连续 8 个月月产 6 万t 以上，工作面月推进约130 m [25]。 2016年由中国煤矿机械装备有限责任公司牵头承担的国家“863 计划”课题《全自动化刨煤机工作面成套设备研发及应用》顺利通过国家科技部组织的技术验收。 该课题在刨煤机刨削机理与煤层可刨性研究、刨煤机的研制、刨煤机工作面液压支架的研制、刨煤机工作面全自动化控制系统开发及全自动化刨煤机开采工艺研究等5 个方面取得突破。 由张家口煤矿机械有限责任公司(以下简称张煤机公司)制造的设备在南梁煤矿试用，煤层平均厚度1.40 m，倾角1°～3°，煤层普氏系数＜3，黏度大。 刨煤机工作面长度150 m，推进长度600 m。 取得了最大产量380 t/h，最大班产量900 t 的成绩，成套设备的生产能力能够达到80 万～100 万t/a 的要求[26]，国内刨煤机装备主要技术参数见表2。 目前国产全自动化刨煤机成套装备不完善，核心技术没有完全掌握，可靠性差。 性能与国外相比还有很大差距，价格贵，很难推广和应用。

1.2 滚筒采煤机开采技术和装备

滚筒采煤机在厚煤层大采高成功应用，年产600 万 t、800 万 t、1 000 万 t、1 500 万 t 的工作面相继出现。 薄煤层开采技术通过开发薄煤层滚筒采煤机、提高开采设备功率和采用工作面装备自动化智能化技术得到发展。

将滚筒采煤机截割电动机和牵引电动机布置在输送机铲煤板上方，降低机身高度，可开采0.8 m 以上的薄煤层骑输送机式滚筒采煤机，如MG100/238。完全爬底板式链式牵引单滚筒采煤机(MG110/130、MG200/245)可开采极薄煤层，但不能完全综合机械化，在工作面机头或机尾需要人工辅助开采。 摇臂采用双电动机和机身放在煤壁侧，截割功率分别提高1倍和80%，提高了薄煤层滚筒采煤机工作面开采能力，摇臂双电动机还可以开采薄和准薄煤层(MG200/446、MG400/870)以及厚薄煤层(MG400/890 ～925)，悬机身滚筒采煤机可开采薄煤层(MG160/385)和极薄煤层(MG150/421)。 滚筒采煤机还可以薄采厚，即薄煤层破顶破底开采，极薄煤层年产可达30 万t(最大采高1.1 m)，薄煤层可以年产60 万t 以上(采高1.2 m)。 极薄煤层综合机械化开采年产达20 万t 以上，四川达竹煤电集团有限责任公司极薄煤层开采技术较为先进，先后使用爬底板单滚筒采煤机和悬机身双滚筒采煤机开采极薄煤层，取得了成功，发展了极薄煤层综采技术，产量从15 万t 提高到20 万～30 万t，成本降低38%以上。

工作面液压支架采用电液控制器，实现自动化，减少了工作面作业人员，提高了生产率。 大功率滚筒采煤机和电液控制器支架能够实现薄煤层年产100 万t，完全自动化工作面在厚薄煤层中可实现年产300 万t，薄煤层数字化无人化滚筒采煤机工作面开采技术，在工作面长度仅150 m，采高1.3 m，年产达140 万t。 第一个自动化智能化薄煤层工作面于2013 年11 月在陕西煤业化工集团的黄陵矿业一号煤矿1001 工作面投入使用[27-28]，煤层厚度为1.2 ～2.4 m，平均1.8 m。 自动化智能化薄煤层工作面能够实现“有人安全值守，无人跟机作业”的自动化开采目标，日产量6 000 ～7 000 t，单月生产原煤达到了17 万t，年产达到180 万t 以上，实现了薄煤层开采高产高效的目标。 2017 年11 月，山东能源枣庄矿业集团滨湖煤矿薄煤层全部实现自动化采煤，智能化综采工作面生产工序由原来的2 名煤机司机跟机操作、6 名支架工分段跟机拉架，变为1 人远程操控，2 人工作面巡视。 经过对工作面岗位进行重新核算，仅需26 名职工，即可完成当天的正常生产，较传统工作面减少岗位工104 余人，劳动用工压缩了80%，回采工效达每工110 t 以上，人均工效增幅400%。 因此薄煤层滚筒采煤机可以综合机械化、自动化、智能化和数字化无人化开采，但目前我国智能化无人开采技术尚处于起步阶段，与智能化、自适应、无人操作等目标还存在着较大差距。 国内薄和极薄煤层滚筒采煤机工作面设备技术参数分别见表3、表4，国外和国内中厚较薄煤层滚筒采煤机工作面设备技术参数分别见表5、表6。

艾柯夫(Eickhoff) 2012 年开始开发新型的SL300L 薄煤层采煤机，并在2015 年北京国际煤炭采矿技术交流及设备展览会上展示了SL300L 采煤机模型，SL300L 是爬底板式采煤机，机身悬空于煤壁侧，通过过桥连接采空区的牵引部。 采煤机配备了各类传感器和摄像头，可以实现自动化开采。SL300 L 采煤机拥有实现远程操作的最先进自动化方案和考虑周全的结构设计，能够实现很高的开机率，且只需要极短的维修时间。 2013 年JOY 公司也开发了薄煤层采煤机7LS0，最低采高达1.3 m，机身半悬空于煤壁侧。 SL300 L 和7LS0 能够有效开采准薄煤层，年产量可达200 万～300 万 t。 波兰柯派克斯集团2013 年开发了黑龙系统GU-500，GU-500采煤机的牵引类似刨煤机，是一种外牵引滚筒采煤机，但还没有得到有效应用。

在“十五”期间，在国家项目支持下创新开发了截割电动机纵向布置在煤壁侧的MG100/238-WD薄煤层采煤机，并在6 个煤矿得到应用，随后开发了MG180/420-BWD 过桥式薄煤层采煤机，在多个煤矿得到应用。 悬机身薄煤层采煤机还得到进一步开发和发展，如MG160/385-PWD、MG210/485-PWD、MG200/446-WD1 和 MG450/1050-WD。 其中悬机身采煤机MG450/1050-WD 在伊泰集团宝山煤矿2个月试生产，推进340 m，平均采高1.25 m，工作面长度240 m，月产原煤8 万t，平均日产3 400 t，最高日产4 000 t，在采用智能化生产后，产量还会提高。

1.3 连续采煤机开采技术和装备

在厚煤层中连续采煤机可以掘进巷道(煤巷)，为长壁工作面开采准备，也可以进行短壁开采，例如房柱式开采(条带式、旺格维利和块段式短壁开采方法)，开采边角煤、不规则煤层以及煤柱等。 块段式短壁开采，使用4 台履带式行走液压支架，采出率从40%或60%提高到75%。 神东矿区结合自身特点，在成功引进国外先进成套连续采煤机开采装备的基础上，开创了神东模式的“旺格维利”开采技术，并且通过引进线性支架得到进一步发展。 随着垮落法连续采煤机开采工艺的发展，在薄煤层和中厚煤层中同样可以使用连续采煤机开采。

国外不仅有成熟的连续采煤机系列产品(如小松 Komatsu(JOY)、CAT、Sandvik、Eickhoff 等公司的产品)，而且后配套产品齐全，薄煤层连续采煤机产品系列化和成套化，开采技术应用成熟。 连续采煤机开采按照运输分为间断和连续方式，连续运输开采产量提高1 倍以上。 国外CAT 公司有薄煤层开采连续采煤机产品CM200 系列，CM210(图3)最小采高达0.76 m，已经在0.86 m 厚的煤层开采实践过，如图4 所示。 显然国外已经使用连续采煤机开采薄煤层，国内还没有应用和发展，采用薄煤层线性支架垮落法开采，采区采出率会更高。 JOY 公司4FCT 连续运输技术能有效增强开采作业安全和提高生产效率，在美国伊利诺伊州煤田安装的4FCT 用于房柱式开采，煤层采高2.4 m，最高月产量达到182 300 t。 美国 GE 公司研制的 F330 薄煤层连续采煤机最小可采0.61m 厚煤层，其霍尔马克连运系统高度达到0.66 m 以及其生产的薄煤层铲运车等，已经将薄煤层连续采煤机成套化。 Eickhoff 有连续采煤机系列产品，如 CM2H-30 采高 1.4 ～3.0 m；Sandvik 没有薄煤层产品。

国内薄煤层连续采煤机开采技术，由于采出率低和掘进率高，加上国内还没有成套产品，影响了连续采煤机开采技术在薄煤层中的应用和发展。 目前中国煤炭工集团太原研究院已经开发了E340B 中厚较薄煤层连续采煤机，采高1.3 ～2.5 m，对薄煤层开采有一定的促进作用。 国内外薄煤层连续采煤机产品技术参数和配套装备见表7。 薄煤层连续采煤机不仅是开采设备，同时又是快速掘进设备，对薄煤层开采有重大制约作用，因此我国发展薄煤层连续采煤机意义深远。

1.4 螺旋钻采煤机开采技术

薄煤层螺旋钻无人工作面开采技术是指工人不进入回采工作面，而是利用螺旋钻采煤机在巷道内完成工作面内的破煤、装煤、运煤等各工序，使薄煤层工作面复杂的回采工艺简单化。 老式三轴联动式螺旋钻采煤机(引进乌克兰生产的BSHK—2DM)，两边轴为可旋转的螺旋钻杆，用于向外排煤，中间轴为不可旋转的通风管道，用于向钻孔内通风、供水。由2 台110 kW 电动机分别驱动两边的螺旋杆钻进，中间钻头通过头部齿轮传动箱由一侧钻杆提供动力，实现三轴联动钻进。 BSHK-2DM 采煤机一次采宽2 m，采深上采85 m，下采45 m，适用于0.6 ～1.0 m煤层倾角15°以下的各种硬度薄煤层，单机设计日产量可达250～350 t。

国产化新机组为4 钻头并列双向钻进，2 组钻杆各带2 个钻头，2 个方向各4 个钻头共8 个钻头的联动方式，使得一次接钻采煤量较原来提高1/3，双向钻进可提高效率2 倍。 钻孔宽度增加相应减少了煤柱，也提高了回采率。 而且由于机组能实现双向钻进，相比最初的先钻采完一侧煤层，再将机组掉头往回钻采，省去1/2 的移机定位等辅助时间，也不必担心巷道的变形及维护，安全性有了很大提高。新机组所需开采的巷道断面小，生产成本低。 巷道开拓费用是螺旋钻进式采煤机使用成本约占总成本的70%。 新型机组所需巷道仅10 m2，巷道成本可减少近1/3。 新机组用人仅3 人，原机组则至少需要6 人以上。 由于机组的可靠性高，故障率低，因此机组的维护费用也低，综合考虑，应用该机组生产成本仅为原机组的1/2 左右。 新机组单机设计日产可达300～750 t，计算单机年产量可以达到5 万～20 万t，适用于0.5～1.0 m 煤层。 螺旋钻进式采煤机开采还可以取消矸石地面排放，矸石井下充填，可以实现充填开采。 螺旋钻开采特别适合极薄煤层，工作面回采率可达80%，螺旋钻采煤机设备技术参数见表8，极薄煤层钻式采煤机如图5 所示。

张煤机公司承担的国家“863 计划”薄煤层开采关键技术与装备项目“极薄煤层钻式采煤机关键技术与装备”课题，2015 年推出样机，在国家能源采掘装备研发试验中心完成了安装、调试、性能试验和整机运行测试，已顺利出厂，并已在冀中能源峰峰集团邯郸通顺矿业有限公司井下应用。 该装备为张煤机公司与中国矿业大学机电工程学院合作研发，经过3 年多的技术攻关，研发团队先后开展了五钻头截割钻具、齿轮减速器、快速自动换钻、智能化液压驱动等系统的开发研制，进行了多钻头截割特性、钻具输送偏斜特性等系统研究，为薄煤层、极薄煤层钻削式开采的自动化、智能化奠定了基础。

张煤机公司的极薄煤层钻式采煤机是为满足我国薄煤层、极薄煤层开采需要开发研制的一种螺旋式钻头、前进式采煤设备，适用于煤层厚度0.35 ～0.8 m、倾角＋25°～-15°、采宽 2.0 ～4.25 m、普氏系数＜4 的开采条件，主要优点是适应煤层倾角、厚度变化、煤质硬度的范围大，主机安放在巷道内，设备操作在巷道进行，人员不必进入采煤工作面，可确保人员安全。

2 薄煤层开采技术和装备的发展趋势

1)薄煤层开采除了滚筒采煤机开采外，还有自动化刨煤机和无人工作面的螺旋钻采煤机以及连续采煤机开采。 国内煤炭主要是滚筒采煤机开采，自动化刨煤机和无人工作面的螺旋钻机逐步推广应用，而连续采煤机开采已经应用于薄煤层。 成套装备和设备已经和正在或准备国产化，装备的自动化、智能化、数字化进一步发展。 滚筒采煤机薄煤层自动化综采技术获2013 年国家科技进步二等奖，实现0.6～1.3 m 薄煤层安全高效开采。 黄陵一号煤矿1.4～2.2 m 厚薄煤层进行了智能化综采系统研发和工程示范。 首次实现了工作面常态化一人巡视、地面调度中心或巷道集控中心监控的智能化开采。 截至2018 年底，全国有145 个综采工作面已经实施了智能化开采，智能化综采技术在全国薄煤层迅速推广[29]。

2)加快自动化刨煤机装备的国产化和创新，促进无人工作面自动化刨煤机开采技术的应用和发展，促进滚筒采煤机薄煤层自动化综采技术的发展。开发连续采煤机系列产品，促进连续采煤机在薄煤层开采中的应用，进一步推广应用螺旋钻采煤机开采薄煤层。 综合使用刨煤机、滚筒采煤机、连续采煤机和螺旋钻机开采技术，使用2 种以上开采技术充分发挥装备或设备优势，实现煤矿薄煤层充分开采。

3)继续研究和发展薄煤层开采技术，进一步提高滚筒采煤机装备功率和自动化能力，发展300 ～500 m 加长采煤机(包括刨煤机)和2×(150～250)m对拉、顺拉滚筒采煤机综采工作面的应用。 发展薄煤层开采的巷道掘进机、掘锚机和连续采煤机以及薄煤层锚杆机和其他配套设备，提高巷道掘进速度和效率，提升薄煤层开采速度。 研究2 台滚筒采煤机薄煤层高效开采技术，在薄煤层中使用双单滚筒采煤机，在较薄煤层中使用2 台双滚筒采煤机。 发展沿空留巷技术，实现无煤柱和无掘巷开采，提高薄煤层采出率，开发配套设备。 提高薄煤层装备地质适应能力，开采大倾角和急倾斜薄煤层[30]，进一步提高煤矿薄煤层开采能力和采出率，发展薄煤层充填开采技术和装备。 通过开采技术和装备的共同发展，实现煤矿绿色开采和创新发展，未来智能化的综合机械化薄煤层开采产量参考见表9。

4)薄煤层开采技术和产量的发展，主要取决于装备的发展。 因此需要进一步提高薄煤层开采滚筒采煤机装备功率、可靠性和自动化能力，实现无人和少人工作面。 发展0.6 m 以上薄煤层滚筒采煤机综采装备[31]，完善产品系列，提高装备配套、成套能力和适应性，使得滚筒采煤机开采0.4 m 以上煤层(0.6 m以下的煤层破顶破底开采)。 提高工作面装备自动化智能化能力，实现0.6 ～1.3 m 煤层工作面无人开采，1.3 ～2.3 m 煤层工作面少人开采。 通过机身在煤壁侧、摇臂双电动机结构以及采用新型电动机，可进一步提高滚筒采煤机截割功率，同时提高截割速度。 发展和完善钻式采煤机，使得开采0.4 ～0.9 m 极薄煤层装备成套化、产品化、市场化，加快推广和应用，提高螺旋钻机产品性能和自动化能力，发展并列双向钻进和多机运行开采技术，提高工作面开采速度和产量。

5)加快自动化刨煤机装备国产化速度，研究开发适应性更强、性能更高的新型刨煤机装备，提高设备的性能和可靠性。 开发0.6～1.0 m 煤层的撑板式拖钩刨自动化刨煤机，完成极薄煤层自动化刨煤机国产化和成套化，进一步提高自动化刨煤机创新速度，尽快发展智能化刨煤机。

6)开发薄煤层连续采煤机产品，加快连续采煤机开采成套装备的发展，开发连续运输系统，完成薄煤层连续采煤机产品国产化和成套化。 发展薄煤层巷道掘锚机，开发薄煤层高速掘进设备和煤岩分掘一体机，提高矿井薄煤层开采速度和采出率。

7)提高采掘机械传动系统的寿命和可靠性，进一步推广应用交流变频传动。 掌握机械、电气和液压传动技术和自动化智能化技术，建立传动和自动化技术实验室，加快传动技术和自动化智能化技术在采掘机械上应用和创新。 加快信息技术的应用，促进薄煤层开采装备的智能化和工作面无人化[32-33]。

3 结 论

1)薄煤层已实现综合机械化、自动化和工作面无人化开采，已有自动化刨煤机、智能化滚筒采煤机和无人化螺旋钻机开采成套装备和设备，但还需要进一步国产化，实现薄煤层工作面装备的充分机械化、自动化、智能化、无人化，进一步完善成套装备，进一步完善和发展薄煤层开采的关键设备，继续创新发展。 研究和发展薄煤层快速掘进机、高效掘锚机和高速连续采煤机，加快煤矿薄煤层开采力度和速度，发展和推广400 m 刨煤机长壁，以及300～500 m 滚筒采煤机长壁工作面开采，推广新型四、五钻头螺旋钻采煤机极薄煤层开采技术。

2)我国应该尽快掌握无人化自动化刨煤机薄煤层开采和装备技术，促进滚筒采煤机综采自动化智能化工作面装备的发展，促进无人化螺旋钻采煤机的应用。 尽快掌握三维设计和虚拟产品技术，建立开采装备的创新平台，研究产品和设备的CAE 技术，提高产品和装备的开发速度和创新能力。

3)使用综合机械化、自动化、无人化工作面开采，取消薄煤层机械化普采和炮采，提高薄煤层开采的安全性和经济效益，加快煤矿薄煤层开采速度，实现煤矿高产、高效、高安全、绿色开采和可持续发展，为数字煤矿和智慧煤矿准备。

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Development trend of thin coal seam mining and complete equipment technology

YANG Shenghua，ZHOU Yongchang，RUI feng，ZHANG Shihong
(Shanghai Co.，Ltd.，China Coal Technology and Engineering Group，Shanghai 200030，China)

Abstract：In order to achieve efficient mining of thin coal seams in China，the development and application situation of technology of thin seam mining and complete equipment are introduced according to the requirements of scientific development of coal mining.It is pointed out that shearer，automatic plaugh and continuous miners and unmanned face auger is a comprehensive mechanized mining technology for thin coal seams，therefore the overall development of fully mechanized equipment and the localization is the development trendas soon as possible，and the innovation development is the development direction of thin seam mining and equipment.Fully mastering the technology of plough mining，accelerating the localization of plough equipment，and realizing the intelligentization of mining equipment in order to improve the innovation speed of thin coal seam drum shearer equipment and achieve high adaptability，high performance and high reliability of the working surface equipment.Developing a thin coal seam continuous miner and completing the localization of thin coal seam mining equipment to promote the mining of extremely thin coal seams in auger drilling machines and further improve the mining equipment of auger drilling rigs.The technology of thin seam mining has been developing into a high-yield and high-efficiency production of automated and unmanned working faces and the development of thin coal seams without coal pillars is a development trend.Research and development of high-yield and highefficiency unmanned working face thin coal seam mining equipment is the main task at present，and high-speed，high-efficiency，automated，intelligent，unmanned shearer mining equipment and the coal-rock excavation equipment of working surface roadway are important work for coal mine to lay the foundation for digital green mining，intelligent mining and sustainable development.

Key words：thin seam mining；unmanned working face；shearer；automatic plough；continuous miner；auger drilling rigs；intelligent equipment

中图分类号：TD421

文献标志码：A

文章编号：0253-2336(2020)03-0049-10

杨生华，周永昌，芮 丰，等.薄煤层开采与成套装备技术的发展趋势[J].煤炭科学技术，2020，48(3)：49-58.doi：10.13199/j.cnki.cst.2020.03.003

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收稿日期：2019-10-12；

责任编辑：赵 瑞

基金项目：中煤科工集团重点创新基金资助项目(2018ZD003)

作者简介：杨生华(1963—)，男，江苏盐城人，高级工程师。 E-mail：yshcoal＠ 163.com