煤礦綜合機械化采煤工藝研究

張宏宇

（唐山馬家溝礦業(yè)有限責(zé)任公司，河北 唐山 063021）

煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源和重要原料，煤炭工業(yè)的發(fā)展支撐了整個國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。在礦井的生產(chǎn)過程中，大力發(fā)展綜合機械化采掘技術(shù)，是增產(chǎn)增效推進(jìn)煤礦建設(shè)，實現(xiàn)煤礦高產(chǎn)、高效、安全、潔凈開采的基礎(chǔ)，隨著我國工業(yè)控制自動化技術(shù)的發(fā)展，煤礦機電自動化在礦上的應(yīng)用越來越廣泛，綜合機械化采掘技術(shù)對建設(shè)現(xiàn)代化礦井，對現(xiàn)有工作條件低下的礦井進(jìn)行技術(shù)改造，改造小煤礦、小煤窯，全面提高煤礦開采技術(shù)水平和資源采出率，起到了舉足輕重的作用。

1 煤礦綜合機械化采煤主要設(shè)備狀況

1.1 采煤機

采煤機是一個集機械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng)，是實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)機械化和現(xiàn)代化的重要設(shè)備之一，主要分為滾筒式采煤機和刨煤機兩種類型，當(dāng)前我國煤礦采用可調(diào)高的雙滾筒采煤機較多，雙滾筒采煤機的結(jié)構(gòu)與動作原理和普采工作面所用的采煤機雷同，不同的是其功率與生產(chǎn)能力等技術(shù)特征比普采工作面采煤機要大。

1.2 工作面輸送機

工作面輸送機是煤礦生產(chǎn)運煤的主要設(shè)備，是采煤機運行的導(dǎo)軌和移動液壓支架的支點。在煤礦綜采生產(chǎn)過程中，如果發(fā)生輸送機斷鏈條事故會嚴(yán)重制約煤礦的正常生產(chǎn)，綜采工作面通常采用可彎曲刮板輸送機，其特點是運輸能力大，鋪設(shè)長度長，結(jié)構(gòu)強度高。

1.3 液壓支架

液壓支架是用來控制采煤工作面礦山壓力的結(jié)構(gòu)物，是綜采設(shè)備的重要組成部分。它能可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板，隔離采空區(qū)，防止矸石進(jìn)入回采工作面和推進(jìn)輸送機。它與采煤機配套使用，實現(xiàn)采煤綜合機械化，解決機械化采煤工作中頂板管理落后于采煤工作的矛盾，進(jìn)一步改善和提高采煤和運輸設(shè)備的效能，減輕煤礦工人的勞動強度，最大限度保障煤礦工人的生命安全。

1.4 轉(zhuǎn)載機

轉(zhuǎn)載機全稱是順槽用刮板轉(zhuǎn)載機。它是安裝在礦井工作面下出口的區(qū)段運輸平巷內(nèi)的橋式刮板輸送機，它一端與工作面的輸送機搭接，另一端在帶式輸送機的機尾上，將工作面運出的煤，由巷道底板升高后，轉(zhuǎn)運到可伸縮帶式輸送機上，轉(zhuǎn)載機隨工作面推進(jìn)，通過推進(jìn)裝置整體向前移動。

1.5 可伸縮帶式輸送機

可伸縮帶式輸送機就是能夠根據(jù)工作面位置變化調(diào)整自身長度的輸送機?？缮炜s帶式輸送機是區(qū)段運輸巷中的重要運輸設(shè)備。能隨著工作面的推進(jìn)，貯帶裝置通過調(diào)整帶式輸送機的長度來減少因縮短輸送帶，達(dá)到加快工作面推進(jìn)速度和連續(xù)生產(chǎn)的要求。

1.6 移動變電站和乳化液泵站

移動變電站就是隨工作面的推進(jìn)而移動的變電站。它將采區(qū)變電所輸送來的高壓電變成與采煤機、輸送機等設(shè)備相適應(yīng)的電壓后，供給工作面設(shè)備作為動力電源。乳化液泵站就是是供給液壓支架及其它液壓設(shè)備高壓液體的設(shè)施，它隨工作面的推進(jìn)而向前移動。

2 我國綜合機械化采煤工藝

綜合機械化采煤是指采煤工作面的破煤、裝煤、運煤、支護、頂板管理等基本工序都實現(xiàn)機械化作業(yè)。這一工藝下，設(shè)備主要包括滾筒采煤機（刨煤機）、液壓支架、可彎曲刮板輸送機、橋式轉(zhuǎn)載機、可伸縮帶式輸送機、乳化液泵站、供電設(shè)備、集中控制設(shè)備、單軌吊車以及其他輔助設(shè)備等。傳統(tǒng)的綜合機械化采煤工藝，除了使用范圍不斷擴大外，工作面長度呈現(xiàn)兩種變化趨勢：一是在現(xiàn)有的長壁綜采模式下，根據(jù)工作面設(shè)備的能力，不斷加大工作面長度和推進(jìn)長度；二是采用“短工作面”開采的短壁綜合機械化采煤工藝。主要有以下幾種綜合機械化采煤工藝。

2.1 長壁綜合機械化開采

綜合機械化采煤一般用于緩傾斜或者傾斜煤層，包括落煤、裝煤、運煤、支護、頂板控制以及回采巷道運輸?shù)热繉崿F(xiàn)機械化的采煤方法。長臂綜合機械化開采中，如果加大綜采工作面的長度，增加采煤機割一刀的煤量，就能夠相應(yīng)地減少工作面斜切進(jìn)刀及端頭作業(yè)等工序?qū)ιa(chǎn)的影響時間。綜采工作面長度的確定，通常以工作面的日產(chǎn)量最高或噸煤成本最低為標(biāo)準(zhǔn)。影響工作面長度因素較多，主要有工作面地質(zhì)條件和刮板輸送機的鋪設(shè)長度兩種。減少工作面搬家次數(shù)最有效的方法就是增加工作面的推進(jìn)長度，而回采巷道的掘進(jìn)和支護、可伸縮帶式輸送機的鋪設(shè)長度以及采場的地質(zhì)構(gòu)造等是影響工作面走向長度增加的主要因素。

2.2 短壁綜合機械化開采

短壁綜合機械化采煤工藝的應(yīng)用主要基于回采巷道實現(xiàn)機械化快速掘進(jìn)和綜采工作面上、下端頭的快速作業(yè)。其優(yōu)點是采掘合一、機動靈活、適應(yīng)范圍廣。對煤柱及不規(guī)則塊等煤炭資源回收、“三下”壓煤開采以及緩解采掘比例失調(diào)和工作面接替緊張?zhí)峁┝藦娪辛Φ闹巍Ｔ摴に囘m用于開采緩傾斜中厚及厚煤層的中小型礦井，以及大型礦井回采塊段小、不適宜布置長壁綜采工作面開采的煤層。

2.3 短長壁綜合機械化開采

短長壁綜合機械化開采就是在已掘巷道巷柱式開發(fā)區(qū)內(nèi)布置長壁工作面，并用綜采成套設(shè)備回采煤柱的新式采煤法，對中國中小型煤礦由巷柱式開采改為長壁綜采也具有借鑒價值。

2.4 放頂煤綜合機械化開采

放頂煤開采在中國的厚煤層應(yīng)用比較廣泛。放頂煤綜合機械化開采的生產(chǎn)過程如下：工作面采煤機先截煤、移煤和推移輸送機等工序；進(jìn)行2～3刀后暫停截煤，依次分段打開支架上放煤窗口放頂煤，出現(xiàn)矸石時，立即關(guān)閉放煤窗口；直到工作面全長頂煤放完為止，即完成一次放煤的生產(chǎn)過程。頂煤放完后，綜采工作面便可向前推進(jìn)。

2.5 薄煤層綜合機械化開采

薄煤層受地質(zhì)條件和開采技術(shù)的影響，開采效率較低。但隨著采掘技術(shù)的發(fā)展，我國煤礦綜合機械化程度增強，超強度開采力度加大，很多可采儲量占總儲量較大比例的薄煤層開采逐漸被重視。薄煤層屬于難采煤層，機械化水平較低，在開采煤層中產(chǎn)量比例小。提高單產(chǎn)水平和工作面效率，實現(xiàn)礦井安全高效開采，必須采用綜合機械化開采。

結(jié)語

我國煤礦生產(chǎn)正逐步向規(guī)?；⒓s化發(fā)展，煤礦企業(yè)必須加強高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)，才能獲得可持續(xù)發(fā)展，增強整體競爭力。而綜合機械化的應(yīng)用是現(xiàn)代煤礦實現(xiàn)高產(chǎn)高效、促進(jìn)煤礦生產(chǎn)安全發(fā)展、獲得良好的經(jīng)濟效益與社會效益的必由之路，應(yīng)該大力實施與推廣。

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