在煤炭开采领域，极薄煤层开采长期面临技术难点。受煤层薄、作业空间狭窄等条件制约，极薄煤层开采存在生产效率低、劳动强度大、安全风险高、资源回收难度大等问题，行业内普遍面临“不敢采、不好采、采不出、采不净”的困境。

龙煤集团双鸭山矿业公司赋存的极薄煤层具有煤质优、发热量高、储量大等特点。作为以气煤生产为主的煤炭企业，这类资源是该公司提质增效、延长矿井开采年限、增加销售收入的重要支撑。

如何破解极薄煤层开采难题，成为摆在双鸭山矿业公司面前亟待攻关的重大课题。

一个创新思路，突破行业技术难点

“薄煤层开采关乎企业生存，再难的关也要闯、再硬的骨头也要啃。”在编制“十四五”规划时，双鸭山矿业公司主要领导提出这一要求。

以该公司极薄煤层液压支架总设计师李士魁为核心的研发团队，承担了技术攻关任务。研发初期，国内没有成套设备可参考，也没有现成方案可套用。传统一体式液压支架设计中，“支护强度”与“作业空间”存在矛盾：支护稳固会压缩作业空间，若预留通行空间，则支护安全系数难以达标。为突破这一瓶颈，研发团队耗时近一年，完成六套设计方案，均因适应性不足未被采纳。

“固化的传统设计思维，让研发工作一度停滞。”李士魁回忆道。该团队曾查阅大量行业资料，对标各类支架设计案例，联系多家科研院所寻求技术支撑，仍未找到适配方案。

在一次技术研讨会上，李士魁提出了新构想：摒弃传统一体式结构，采用前架与后架支护的分体式结构设计。

谈及灵感来源，李士魁说：“当时大家反复提到‘整体式’顶梁支护，我突然反向思考——如果不是整体，分体式是否可行？”这一思路经团队讨论后，被认为具有可行性。

随后，研发团队利用三维虚拟样机与有限元分析技术，经过多轮方案论证、结构优化和性能测试，两个月内确定了极薄煤层分体式液压支架的研发方案。新设计不仅提升了工作面支护强度和井下生产安全系数，还拓宽了作业空间。

一套新设备，改变井下作业方式

在新设备投用前，极薄煤层开采作业条件艰苦。

据了解，极薄煤层高度仅约1米，井下巷道低矮，作业人员无法正常站立，需匍匐或半卧施工。开采前需密集架设单体立柱，工序烦琐；清煤作业时，工人需半趴在工作面手动清理浮煤，劳动强度大，且顶板、支护等安全风险较高。

为确保新设备适应井下工况，研发团队先后完成30架极薄煤层高档普采与混合式综采工业试验、82架整套工作面全流程工业测试，持续优化设备结构和运行参数。最终，分体式极薄煤层液压支架获得国家矿用产品安全标志证书，填补了国内极薄煤层高效开采设备空白。

2022年12月19日，分体式液压支架在双阳矿投入试运行。首个作业班结束后，井下作业场景发生变化。一线工人反馈：“不用再人工打单体支护了，趴在支架里就能推溜作业。有钢铁支架防护，井下作业安全系数提高了。”

“液压支架支撑力更强，更有助于保护施工人员的人身安全，劳动强度降低了，生产效率也大幅提升。”双鸭山矿业公司机电设备安装公司综采安装双阳项目部极薄煤层综采队队长何勇感慨，安装了液压支架后，采煤工人终于可以大幅度减少在工作面爬行劳动了。

为期一个月的试生产数据显示：工作面产量提升近150%，工作面值守人员从80余人减至30余人。人力成本降低，极薄煤层开采空间狭小、劳动强度大、资源回收率低等问题得到解决，安全产能得到释放，以往难以开采的极薄煤层资源得以回采，矿井服务年限延长。

一键启动，迈向智能化开采

突破机械化开采阶段后，研发团队继续推动极薄煤层开采从机械化向智能化迭代。

智能化极薄煤层液压支架研发项目成果被纳入黑龙江省科技“揭榜挂帅”重点项目，成为全省极薄煤层智能开采关键技术攻关与示范核心项目。双鸭山矿业公司牵头承担智能化极薄煤层液压支架研发任务。

“通过与科研院所深度合作、产学研协同攻关，我们将智能感知、远程控制、自动运维等技术融入设备设计，推动智能化液压支架迭代升级。”研发团队成员于远明表示。

升级后的智能化极薄煤层液压支架投用验证期间，工作面作业人员从30人减至18人，职工在低矮巷道中爬行、弯腰作业的频次减少。

“极薄煤层工作面可实现系统一键启动、远程遥控采煤，跟机移架、推溜、喷雾除尘等工序自动完成，现场仅需1人巡检值守。”双鸭山矿业公司机电设备安装公司副经理季长文介绍。

与单体支护开采模式相比，采用智能化成套装备投用后，生产效率提升200%以上，资源回收率提升3倍，以往难以开采的边角煤、薄煤层资源实现回采。设备正规循环率和开机率均得到提高。

目前，研发团队已推出第三代智能化极薄煤层液压支架，设备在适配煤层范围、耐用性和智能化程度方面持续优化。第四代智能化设备的研发正在推进。