我國薄煤層開采設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢

摘要：我國是世界上的產(chǎn)煤大國，煤炭的利用在基礎(chǔ)能源中占很大的一部分，我國的煤炭儲(chǔ)量比較豐富，其中薄煤層占有一部分的比例，據(jù)探測我國薄煤層比列占我國全部可采煤炭儲(chǔ)量的21%以上。我國的薄煤層大都屬于較難開采煤層，主要是受到采煤工作面條件、巷道空間十分狹小、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和條件變化大等因素綜合的限制，同時(shí)在開采薄煤層的投入較大，而產(chǎn)出值較低。因此，我國在薄煤層的開采水平上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于中厚煤層開采水平。要使我們對薄煤層的開采水平達(dá)到中厚煤層的開采水平，同時(shí)能夠獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，那么這就要求我們必須在采煤機(jī)研發(fā)上下足功夫，因?yàn)樵跈C(jī)械化采煤中，采煤機(jī)是所有設(shè)備中的關(guān)鍵部分。本文主要從薄煤層機(jī)械化采煤設(shè)備的現(xiàn)狀出發(fā)，指出現(xiàn)有的采煤設(shè)備的不足，提出可能的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：薄煤層 開采設(shè)備 趨勢

0 引言

我國對煤炭機(jī)械化開采起步較晚，因此，在上個(gè)世紀(jì)我們可選擇的薄煤層采煤機(jī)機(jī)型少，其可靠性、功率、產(chǎn)值等方面都比較的差，從而導(dǎo)致我國薄煤層年產(chǎn)量逐漸地減少，很多礦區(qū)都漸漸地放棄對薄煤層的開采，造成很大的浪費(fèi)。進(jìn)入“七五”、“八五”后，采煤機(jī)技術(shù)漸漸地發(fā)展起來。隨著采煤機(jī)的大范圍的推廣應(yīng)用，薄煤層的機(jī)械化開采也得到了快速發(fā)展，但隨著適用工作范圍漸漸地?cái)U(kuò)大，薄煤層采煤機(jī)也暴露出了較多的缺陷，極大地限制了采煤機(jī)的使用效果。然而，經(jīng)過這么多年的開采，我國許多礦區(qū)中的厚煤層已接近枯竭，因此薄煤層的規(guī)?；拈_采，就顯得很重要。因此，大力發(fā)展薄煤層機(jī)械化開采，加大對薄煤層開采設(shè)備的研發(fā)，對于充分利用煤炭資源，延長我國礦井開采年限和實(shí)現(xiàn)煤炭高效開采都有著十分重大的影響。

1 薄煤層采煤設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r和不足

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國的普通薄煤層開采設(shè)備大體上有以下類型。

1.1 拋煤機(jī)

在20世紀(jì)70年代末，國內(nèi)研制出了MBJ.1型刨煤機(jī)，它主要是有兩種類型：拖鉤式和滑行式?；惺脚倜簷C(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：①對于較硬的煤層比較適用；②拋煤機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)起來較方便；③可以實(shí)現(xiàn)與液壓支架電液控制定量推移系統(tǒng)相配合，從而實(shí)現(xiàn)薄煤層采煤工作面的連續(xù)化和自動(dòng)化作業(yè)。刨煤機(jī)的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：①實(shí)現(xiàn)了極薄煤層的綜合機(jī)械化開采，為實(shí)現(xiàn)采煤過程中的自動(dòng)化提供了便利；②采煤過程具有連續(xù)性，從而提高了工作效率；③出煤率高，采煤工作面粉塵大大地減少；④結(jié)構(gòu)原理簡單，為工人維護(hù)提供了便利。其缺點(diǎn)是：①其對煤層的厚度、煤層的傾角、地質(zhì)構(gòu)造以及頂?shù)装宥家筝^高，對條件達(dá)不到的很難開采；②其價(jià)格也較高，導(dǎo)致設(shè)備投資加大。

1.2 螺旋鉆機(jī)采煤

螺旋鉆機(jī)的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面①不需要太多的系統(tǒng)環(huán)節(jié)、不需要太多的工人操作、所需的掘進(jìn)巷道較少、所需要的機(jī)電設(shè)備配置少、同時(shí)對材料的消耗也較少；②具有很高的安全性能和非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益；③螺旋鉆機(jī)對圍巖較穩(wěn)定的薄煤層以及極薄煤層具有很高的可靠性能，對于邊角煤、建筑物下采煤、煤柱、開采保護(hù)層和高瓦斯礦井都具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力；④可以極大地改善極薄煤層開采工作面的環(huán)境，提高生產(chǎn)的安全性。其主要缺點(diǎn)：①螺旋鉆機(jī)在開采過程中相鄰的鉆之間要留有煤柱，這樣對煤炭的回收率不高；②其雖然比拋煤機(jī)的價(jià)錢低，但它的價(jià)格也還是處在較高的水平。

1.3 滾筒式采煤機(jī)

現(xiàn)在我們大多數(shù)礦井使用的是滾筒式采煤機(jī)，在國內(nèi)滾筒式采煤機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，隨著科技的進(jìn)步，采煤機(jī)的發(fā)展速度也十分快。隨著緩傾斜中厚煤層以及厚煤層綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的逐漸成熟，“三軟”和大傾角煤層等困難條件下綜采配套技術(shù)的快速發(fā)展。以電來作為牽引、故障自動(dòng)診斷和排查、支架電液控制等先進(jìn)技術(shù)被用到了滾筒式薄煤層機(jī)械化采煤設(shè)備上，這種采煤技術(shù)也一步步的開始趨向于成熟。薄煤層綜合機(jī)械化采煤已經(jīng)取得了十分理想的開采效果。而它的缺點(diǎn)包括：①在使用過程中有時(shí)發(fā)現(xiàn)其牽引力不夠；②其過煤空間有時(shí)也不夠。

2 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)在我們很多的采煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都設(shè)計(jì)生產(chǎn)出了各自的產(chǎn)品。通過現(xiàn)場的實(shí)際使用，我們發(fā)現(xiàn)了許多需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方，而這些都是我們未來薄煤層采煤機(jī)需要研究和開發(fā)的方向。

2.1 滾筒的改良

2.1.1 由于極薄煤層的厚度較小，因此采煤機(jī)的滾筒直徑較小，滾筒直徑減小后，我們就要降低螺旋葉片高度，而極薄煤層采煤機(jī)在經(jīng)過斷層、割?yuàn)A雜矸石的煤層、切割底板的情況經(jīng)常出現(xiàn)，所以對其截割頭要求強(qiáng)度十分高，所以我們不能用減小搖臂行星頭直徑的方式來增大葉片高度，況且如果降低螺旋葉片高度，其減少了對煤的推移面積，從而使得裝煤十分的困難。因此，在滾筒直徑不變的條件下，我們可以改變螺旋葉片和截齒座安裝形式，從而達(dá)到改變螺旋葉片的高度的目的。

2.1.2 同樣我們也可以優(yōu)化滾筒的轉(zhuǎn)速和葉片的螺旋升角，滾筒的轉(zhuǎn)速并非越大越好，當(dāng)然也并非越小越好，對于用不同結(jié)構(gòu)形式和直徑范圍的滾筒來截割不同的煤質(zhì)時(shí)，我們可以通過理論計(jì)算、通過試驗(yàn)驗(yàn)證和修正后，來確定一個(gè)比較合適的數(shù)據(jù)，對于現(xiàn)在直徑較大的滾筒，我們可以把轉(zhuǎn)速控制在使其截割線速度為3.2m/s左右。

2.1.3 我們也可以增大葉片尾翼板的外張角，就是增加滾筒出煤口的面積，這樣可以提高裝煤效果。在薄煤層采煤設(shè)備中，如果滾筒直徑太小，為了使葉片高度增加，我們可以嘗試使用扁截齒。

2.2 設(shè)計(jì)彎搖臂

對于極薄煤層采煤機(jī)，通常情況下把搖臂設(shè)計(jì)成彎搖臂，這樣就增加了裝煤口的面積，從而大大地提高滾筒的裝煤效果。采用這種形式的極薄煤層采煤機(jī)，目前已在工程實(shí)踐得到了應(yīng)用，且效果也比較的好。

2.3 降低機(jī)面高度

薄煤層采煤機(jī)的機(jī)面高度、輸送機(jī)高度和過煤空間的選擇是決定薄煤層最低采高的關(guān)鍵因素。因此我們對于這些因素要充分的考慮后，對薄煤層采煤機(jī)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

2.3.1 如果進(jìn)口電動(dòng)機(jī)會(huì)在一定程度上降低機(jī)面高度，那我們可以考慮直接引進(jìn)國外電動(dòng)機(jī)裝，然后把其裝配到我國薄煤層采煤機(jī)上。

2.3.2 國內(nèi)齒輪的材料和熱處理水平已和國外相當(dāng)，如果還是通過減小齒輪模數(shù)來達(dá)到降低齒輪大小的目的，這樣的做法可能性不大了。所以，通過壓縮軸承的尺寸，或設(shè)計(jì)無內(nèi)、外圈的非標(biāo)準(zhǔn)軸承，或者從國外引進(jìn)一些尺寸更小的軸承，這樣也可以大大降低薄煤層采煤機(jī)的機(jī)身高度，降低采煤機(jī)的機(jī)面高度、同時(shí)也可以使過煤空間大大地增加。

3 結(jié)語

中國具有十分豐富的煤炭資源，而其中已探明的薄煤層占有較大的比例，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種現(xiàn)代化的科技運(yùn)用到了煤炭機(jī)械化開采設(shè)備研發(fā)中，隨著現(xiàn)采煤機(jī)械和開采技術(shù)一步步地成熟，我們應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐拿簩淤x存實(shí)際情況，從而選擇比較適宜的采煤機(jī)械，使其充分發(fā)揮好它的性能和作用，從而使經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大化。

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