像朱集東礦這樣的薄煤層資源儲量巨大，但受限于開采空間小、裝備水平偏低等因素，海量資源一度被“擱置”。上述現象如今正在改變。

▲圖為國產采煤機在1171(1)薄煤層智能化工作面進行割煤作業。蘇雨/攝

“過去，手動拉支架，在低矮空間里一架一架地鉆，一個班下來，大伙兒累得腰酸背痛。現在不一樣了，一個按鈕就能自動移架，效率變高，人還不辛苦！”近日，淮河能源集團朱集東煤礦綜采二隊副隊長朱亞運在接受記者采訪時，感慨連連。

井下支護是采煤的重要環節，“支得住”才能確保采煤巷道全生命周期安全穩定。位于淮南礦區的朱集東礦地質條件復雜，平均煤厚僅約1.3米，井下空間有限，給支護這項工作增加了難度。朱亞運介紹，傳統靠人工拉支架，工人長時間無法直立，勞動強度極大。“引入智能化裝備后，井下人員主要集中在后方遠程操控和檢修維護，工作面內用人隨之減少。”

在我國，像朱集東礦這樣的薄煤層資源儲量巨大，但受限于開采空間小、裝備水平偏低等因素，海量資源一度被“擱置”。上述現象如今正在改變。

“采厚丟薄”不可取

按照煤層厚度劃分，煤炭資源分為厚煤層、中厚煤層與薄煤層。統計顯示，薄煤層可采儲量約占我國煤炭全部可采儲量的20%，在陜西、河南等10多個省區均有分布。

然而，一個“薄”字給開采帶來諸多困難。朱亞運舉例，煤層薄、加上斷層構造復雜，工人在拉移支架時受到頂板、底板條件約束，支架姿態差，時常出現拉移不到位；煤層埋藏深，伴隨著地壓大等狀況，巷道采用錨聯網支護，還易導致采煤機效率發揮受限。

因為開采不易，薄煤層的實際產量目前只占到總產量的7%左右。除了不好采，有些礦井還長期存在“采厚丟薄”的情況。“厚煤層、中厚煤層先天條件好，自然是優先開采對象。在薄煤層作業，采掘空間狹小，工作非常不便，有時候工人甚至只能爬行。井下采高有限，其他煤層適用的成熟裝備不可用，對采煤機的尺寸、功率等都提出苛刻要求。”中國礦業大學礦業工程學院教授王方田證實。

現實制約擺在眼前，薄煤層資源卻不可丟掉。記者了解到，在東部、中部等區域，煤炭優質資源基本面臨枯竭，薄煤層接續必須跟上。此外，諸如延安東部一帶，煤層厚度雖然不到0.8米，底下卻賦存著配焦煤這樣的稀缺煤種。

“好采、易采的資源總有采完的一天，薄煤層不采不行。而且，越是難采的資源，越需要把勞動強度降下來、讓井下人員少下來。為此，我們一直在研究摸索，希望通過更先進的裝備把效率提上去。”西煤機公司研究院院長趙書斐告訴記者。

適應性裝備屢獲進展

據了解，薄煤層開采現已引起越來越多礦井及煤機企業的重視。記者從中煤科工集團獲悉，其研制的適應小采高1.3米薄煤層的采煤機，日前在神東煤炭公司石圪臺煤礦成功應用，創下低1.3米煤層年產260萬噸的世界紀錄。在同等工作面條件下，該系列采煤機產能可達到國際同類采煤機的3倍。徐礦集團下屬華東機械公司自研的國內首臺套極薄煤層液壓支架，帶動0.6米極薄煤層實現綜合機械化開采。以電液控液壓支架取代人工支護，基本取消了極薄煤層開采用人多、風險高的工種工序。

對此，朱亞運有著深刻感受。“像我們礦的1171（1）工作面，煤層均厚只有1.3米。采高受限，要不要走智能化道路？上了智能化裝備是否可行？一開始，大家心里不太有底。”他告訴記者，為保證智能化效果，礦上多次組織人員到兄弟單位實地考察，立足礦井地質條件，與相關設備廠家建立合作關系，全面保證設備的匹配性、適用性、穩定性。如今，采煤機硬件改造、自動跟機移架調試、“崗位合一”等難點、堵點逐一解決，實現了全流程智能化采煤工藝，工作面綜合自動化率達到85%以上。“為進一步提率，礦上還開發定制了移動端app，把控制中心工況信息監測和控制功能移植到app上，職工通過操作平板就能查閱和控制工作面設備情況。”

“薄煤層采煤機普遍存在裝機功率小、生產能力低、智能化水平不高等問題，這些年我們一直在想辦法攻關。目前，裝機功率已由過去的七八百千瓦，提升到一千千瓦以上，功率大大提高，智能化水平隨之上升。”趙書斐說。

裝備升級是系統工程

進展之余，薄煤層開采仍有不少提升空間。王方田認為，正是由于開采難度大、限制條件多，薄煤層礦井的智能化需求更加迫切，更需要先進裝備加以支撐。“先要做好勘探，對地質條件有清晰把握，再有一個科學開采規劃。如果采厚丟薄，反過頭來再采薄煤層，這是難上加難。構建薄煤層工作面透明化模型，可為智能開采提供參考依據。”

“事實上，我們的采煤裝備已經走在世界前列，其他國家有的我們能做，國外沒有的我們也都有了。換個角度說，這也帶來新問題——缺乏可參考的對象，建立相應的標準及認證還需要時間。”趙書斐坦言，薄煤層采煤機的功率在放大、效率在提高，但目前，基礎原理研究不夠深入、試驗平臺缺乏等問題，尚未從根本上解決。“也就是說，理論支撐還不夠，基礎不牢是迫切的現實問題。”

要進一步升級裝備，單靠煤機企業還不夠。趙書斐舉例，在狹窄井下空間內，采煤裝備體積要小、自重要大、效率要高。裝備越做越小，重量反倒要求更重，否則難以應對截割負載，機器運轉時振動對電控系統等損傷較大。“這樣一來，對采煤裝備的設計、材料、工藝等都有苛刻要求。再比如，為滿足尺寸要求，裝備越做越緊湊，所用的機械、電氣元件自然不能像以前那么大。通用件不符合要求，只能走定制化路線，這些都需要相關廠家配合。”

“用人數量減少了，智能化裝備對人員能力要求卻更高。”朱亞運表示，朱集東礦聯合相關設備廠家，已開展智能化操作人員、檢修人員專業化培訓。“不僅要學會各型號裝備的操作，還要熟悉原理、構造、故障排除方法等，掌握一整套工藝流程。對智能化綜采設備有系統認識，才能真正用得上、用得好。”