“割放聯(lián)合”采煤工藝研究

卞衛(wèi)忠

（1.太原理工大學(xué)電氣與動(dòng)力工程學(xué)院，山西 太原030024；2.山西晉煤金鼎公司，山西 晉城048006）

1 “割放聯(lián)合”采煤工藝的研究背景

綜合機(jī)械化采煤是現(xiàn)代煤礦開(kāi)采實(shí)現(xiàn)安全、高產(chǎn)、高效的最重要的技術(shù)進(jìn)步之一。20世紀(jì)90年代，國(guó)內(nèi)外綜采設(shè)備不斷更新?lián)Q代，逐步向重型化、強(qiáng)力化、自動(dòng)化和機(jī)電一體化方向發(fā)展。目前，我國(guó)采煤機(jī)絕大部分仍以進(jìn)口為主，與國(guó)際先進(jìn)水平尚存差距。大功率永磁同步電機(jī)的出現(xiàn)，給采煤機(jī)傳動(dòng)帶來(lái)了一次革命。它具有高轉(zhuǎn)矩、高功率因數(shù)、高效率、小體積及響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)多變和運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。其應(yīng)用減輕了采煤機(jī)搖臂的負(fù)重，為實(shí)現(xiàn)小滾筒、長(zhǎng)臂截割提供了支撐。針對(duì)國(guó)外進(jìn)口采煤機(jī)價(jià)格昂貴、設(shè)備體積龐大、功率過(guò)大、采煤過(guò)程中存在無(wú)效切割等問(wèn)題，山西晉煤金鼎公司成功研制了小滾筒雙調(diào)高電牽引采煤機(jī)，從而產(chǎn)生了“割放聯(lián)合”采煤工藝。

2 小滾筒雙調(diào)高電牽引采煤機(jī)結(jié)構(gòu)

“割放聯(lián)合”采煤工藝核心是采用新型小滾筒雙調(diào)高電牽引采煤機(jī)，利用長(zhǎng)搖臂擺動(dòng)帶動(dòng)滾筒全采高割煤，其余與現(xiàn)行其他雙滾筒采煤機(jī)相似。采煤機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 “割放聯(lián)合”采煤工藝研究

3.1 “割放聯(lián)合”采煤工藝設(shè)計(jì)

“割放聯(lián)合”采煤工藝是專為大、中型礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)而提出的新型采煤工藝，其主要工藝流程如圖2所示。

圖1 小滾筒雙調(diào)高電牽引采煤機(jī)簡(jiǎn)圖

圖2 “割放聯(lián)合”采煤工藝流程圖

3.2 “割放聯(lián)合”大采高綜采工序配合

3.2.1 割煤

如圖3、圖4所示，其運(yùn)用小滾筒雙調(diào)高電牽引采煤機(jī)從刮板機(jī)機(jī)頭（機(jī)尾）斜切進(jìn)刀割煤，采煤機(jī)前滾筒采2～4 m煤層，后滾筒采2 m下煤層，4 m上煤層受礦壓、自重和采動(dòng)影響自然垮落。采煤機(jī)滾筒可隨連接部上、下擺動(dòng)。采煤機(jī)向前推進(jìn)時(shí)，2 m上煤體垮落進(jìn)入刮板輸送機(jī)，靠近底板的下部煤體由后滾筒完成裝煤。當(dāng)采煤機(jī)截割煤體向前移動(dòng)后，緊隨其后的液壓支架即可拉架支護(hù)頂板（先拉架后推溜），最大限度地減少頂板暴露面積和暴露時(shí)間，保障工作面安全高效推進(jìn)。當(dāng)遇到較硬煤層時(shí)，采煤機(jī)滾筒可隨連接部上、下擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)采高范圍內(nèi)煤體的剝落，如圖5所示。

圖3 “割放聯(lián)合”割煤示意圖

圖4 “割放聯(lián)合”割煤斷面圖

圖5 較硬煤層割煤示意圖

3.2.2 拉架

當(dāng)采煤機(jī)采過(guò)煤后，要及時(shí)拉架，嚴(yán)禁空頂割煤。

拉架的標(biāo)準(zhǔn)為：架間距要均勻，偏差不超過(guò)±100 mm。支架頂梁與頂板平行支設(shè)，其最大仰俯角＜7°，支架歪斜度＜±5°，相鄰支架間不能有明顯錯(cuò)差（錯(cuò)差不超過(guò)支架側(cè)護(hù)板高的2/3），支架不擠不咬，架間空隙≤200 mm；＞200 mm時(shí)，打出側(cè)護(hù)板，必要時(shí)，在架間超寬處架板梁，并在板梁下打單體柱。

如拉架中頂板破碎或片幫嚴(yán)重時(shí)，及時(shí)伸出支架伸縮梁并打出護(hù)幫板；拉架時(shí)要保證支架移到位；同時(shí)要及時(shí)調(diào)整支架，如發(fā)生咬架等現(xiàn)象，需在拉架過(guò)程中及時(shí)調(diào)整；工作面發(fā)生倒架時(shí)則另外制定措施。

3.2.3 推移刮板輸送機(jī)

當(dāng)采煤機(jī)截割煤體向前移動(dòng)后，要及時(shí)推溜。若推溜困難，嚴(yán)禁強(qiáng)推，應(yīng)查明原因，若溜子上竄下滑，必須磨三角。不允許出現(xiàn)急彎，以免出現(xiàn)錯(cuò)槽或使機(jī)組掉道。

3.3 “割放聯(lián)合”采煤工藝的特點(diǎn)及其優(yōu)越性

3.3.1 “割放聯(lián)合”采煤工藝的特點(diǎn)

（1）“割底放上”高效截割。采用雙調(diào)高滾筒截割，上下滾筒均能實(shí)現(xiàn)雙調(diào)高截割。當(dāng)下滾筒截割后，可以實(shí)現(xiàn)“割底放上”，煤層全高范圍內(nèi)的上部煤炭可在滾筒截割懸空后的重力及礦壓作用下自由跨落。

（2）小滾筒。采用1.8～2.0 m小直徑雙滾筒的布置方式，實(shí)現(xiàn)6.2 m煤厚一次采全高的切割要求，克服傳統(tǒng)的6.2 m煤厚須采用2個(gè)3.1 m滾筒才能實(shí)現(xiàn)一次采全高的不足。

（3）雙調(diào)高。采用雙調(diào)高的液壓系統(tǒng)控制搖臂，以科學(xué)弧形運(yùn)動(dòng)軌跡的切削方式，實(shí)現(xiàn)小功率的大采高切割回采。

3.3.2 “割放聯(lián)合”采煤工藝的優(yōu)越性

“割放聯(lián)合”采煤工藝所采用的小滾筒雙調(diào)高采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)了我國(guó)大采高采煤機(jī)的自主創(chuàng)新，與現(xiàn)有采煤工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）整套綜采設(shè)備配置成本低、投入低、產(chǎn)出比高。

（2）采用小直徑割煤滾筒，能耗低。

（3）適應(yīng)性強(qiáng)。采用雙調(diào)高裝置，調(diào)高范圍大，可以開(kāi)采厚煤層及超厚煤層；總裝機(jī)功率低，既可以適應(yīng)產(chǎn)量低的中、小型礦井，又可以適應(yīng)產(chǎn)量高的大型礦井。

（4）截割方式先進(jìn)。該采煤機(jī)的后端滾筒沿底板割煤，其運(yùn)行軌跡為一條直線，前端的滾筒負(fù)責(zé)截割剩余煤體，其運(yùn)行軌跡為一條弧線。整機(jī)做功少，采煤效率高。

（5）突破現(xiàn)有大采高采煤理論。傳統(tǒng)雙滾筒采煤機(jī)的作業(yè)模式為前段滾筒沿頂板割煤，后端滾筒沿底板割煤，通過(guò)2個(gè)滾筒直徑之和大于或等于所開(kāi)采煤層厚度，截割煤層上、下兩部明確分工來(lái)完成全部媒體截割，實(shí)現(xiàn)對(duì)厚煤層一次采全高。而采用雙調(diào)高裝置，滾筒直徑大大減小，突破了采高與滾筒直徑相匹配的理論。

4 結(jié)語(yǔ)

“割放聯(lián)合”采煤工藝是一種新型的采煤工藝，其應(yīng)用將有效解決我國(guó)現(xiàn)有綜采大采高工作面的開(kāi)采難題。

［1］閆振東.煤炭采掘創(chuàng)新工藝技術(shù)與裝備［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2013

［2］苗艷才.新型大采高采煤機(jī)設(shè)計(jì)［J］.煤礦機(jī)械，2013（11）