淺談特殊條件下采煤機(jī)的選型

周春雷 譚曉鴻

（江西省豐城礦務(wù)局 建新煤礦，江西 豐城 331100）

在綜采工作面的設(shè)備選擇中，首先要選擇的就是采煤機(jī)。采煤機(jī)選擇是否得當(dāng)，直接關(guān)系到生產(chǎn)能否順利進(jìn)行，直接關(guān)系到安全生產(chǎn)和企業(yè)效益。在生產(chǎn)中，要根據(jù)煤礦地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力等因素來選擇采煤機(jī)。下面本文將就幾種特殊條件下采煤機(jī)的選型問題進(jìn)行探討。

1 厚煤層開采中采煤機(jī)選型

厚煤層的開采，視煤層厚度，可以采取一次采全高或者分層開采。分層開采時(shí)，選擇適合中厚煤層的采煤機(jī)，目前這類采煤機(jī)很多，技術(shù)也成熟。一次采全高時(shí),工作面顯現(xiàn)的礦壓較強(qiáng)烈,煤壁會(huì)片幫大塊煤。必須選用大功率采煤機(jī)和輸送機(jī),液壓支架的支撐能力也要相應(yīng)增強(qiáng)。我國(guó)大功率采煤機(jī)的研制比較薄弱,不能充分滿足煤礦生產(chǎn)的需要。上世紀(jì) 90年代以來,一些礦物局引進(jìn) 6LS3、6LS5、7LS6、SL500和 EL300等型大功率電牽引采煤機(jī),最大采高可達(dá)5.5m,最大裝機(jī)功率達(dá)1860kW。我國(guó)MG系列目前已經(jīng)開發(fā)出幾個(gè)大功率采煤機(jī)品種,MG750/1815-GWD型具有代表性,其最大采高可達(dá)5.2m,裝機(jī)功率1815kW,整體技術(shù)水平也有很大提高,明顯縮短了與國(guó)外先進(jìn)水平的差距。

厚煤層采煤機(jī)應(yīng)該具備處理大塊片幫煤的特殊功能。一次采全高厚煤層工作面,一般要在工作面輸送機(jī)向順槽輸送機(jī)轉(zhuǎn)載處設(shè)置破碎機(jī)。考慮到大塊煤在采煤機(jī)機(jī)身下難以通過,會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行,需要在采煤機(jī)朝回風(fēng)順槽的一端加設(shè)破碎機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)在常用的破碎機(jī)構(gòu)是裝在搖臂上的滾筒,不帶螺旋葉片,滾筒的位置可以升降調(diào)節(jié)。早期的產(chǎn)品,破碎機(jī)構(gòu)由采煤機(jī)主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),故障點(diǎn)較多,可靠性較差?，F(xiàn)在破碎機(jī)構(gòu)多由專設(shè)的電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。為了避免干擾采煤機(jī)的正常作業(yè),破碎機(jī)構(gòu)應(yīng)該盡量緊湊,傳動(dòng)系統(tǒng)中常采用行星齒輪傳動(dòng)。

厚煤層采煤機(jī)功率強(qiáng)大,操作難度也大,因此在操縱控制的自動(dòng)化和故障預(yù)報(bào)等方面,技術(shù)要求都比較高。選用時(shí)應(yīng)在這些方面予以關(guān)注。“綜放”開采是我國(guó)厚煤層機(jī)械化開采的一大特色?！熬C放”即“綜采放頂煤”工藝,就是用綜采的方法回采厚煤層底部分層,而液壓支架上面的頂煤則經(jīng)支架窗口排放回收。如果煤層中硬或軟,容易冒落,而頂板的巖性又屬于Ⅰ、Ⅱ級(jí),不易冒落,就可以考慮采用“綜放”,緩傾斜煤層較適于“綜放”的厚度是6-12m。用中厚煤層設(shè)備開采厚煤層,減少設(shè)備投資。

“綜放”工作面要使用特殊架型的液壓支架,對(duì)采煤機(jī)的選型有影響。這種支架有排放頂煤的窗口,支架內(nèi)設(shè)兩臺(tái)刮板輸送機(jī)。靠近采空區(qū)的后部輸送機(jī)承接放落的頂煤,其運(yùn)輸能力應(yīng)滿足放頂煤的要求；靠近煤壁的前部輸送機(jī),承接采煤機(jī)采出來的煤,兩者生產(chǎn)能力要相匹配,結(jié)構(gòu)上有配合導(dǎo)向的要求,相關(guān)尺寸要相互適宜。放頂煤支架應(yīng)根據(jù)煤層的地質(zhì)條件和煤質(zhì)選型,對(duì)“綜放”的產(chǎn)量、效率、作業(yè)安全有決定性影響,應(yīng)慎重處理。

2 薄煤層開采中采煤機(jī)選型

我國(guó)煤炭可采儲(chǔ)量中,大約20%埋藏在薄煤層。這個(gè)比例在一些重要產(chǎn)煤地區(qū)還要高出很多,如山東薄煤層儲(chǔ)量占41%、四川則高達(dá)55%。薄煤層的作業(yè)條件特別艱苦,而可供選用的高效采掘機(jī)械設(shè)備又相對(duì)較少,所以,薄煤層開采機(jī)械化是個(gè)緊迫的“老、大、難”問題。

上世紀(jì)40年代出現(xiàn)的刨煤機(jī),曾在歐洲為主的一些國(guó)家推廣應(yīng)用,可惜如今已風(fēng)光不再。我國(guó)從上世紀(jì)50年代起,研制和引進(jìn)了各式刨煤機(jī)累計(jì)近200臺(tái)套,投入過不少人力、物力。刨煤機(jī)的一些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),曾展現(xiàn)出一條解決薄煤層開采的途徑。但刨煤機(jī)的推廣應(yīng)用一直不能令人滿意。

2000年以來引進(jìn)全自動(dòng)化刨煤機(jī),情況有所改觀,工作面平均日產(chǎn)達(dá)5617,t工效達(dá)192.5t/工。刨煤機(jī)適用的工作面地質(zhì)條件是:煤質(zhì)比較松軟,頂板和底板起伏少,沒有斷層等地質(zhì)構(gòu)造。刨煤機(jī)可采較薄的煤層,但在沒有配備自動(dòng)化液壓支架的條件下,生產(chǎn)效率是比較低的。目前我國(guó)還不能制造自動(dòng)化的成套刨煤機(jī)設(shè)備,而從國(guó)外購(gòu)置和維修的費(fèi)用都比較昂貴。這些都嚴(yán)重制約了刨煤機(jī)的推廣應(yīng)用。

因受液壓支架最低支撐高度的限制,目前刨煤機(jī)綜采的實(shí)際采高可達(dá)1.0-1.6m。滾筒采煤也可以達(dá)到這個(gè)采高范圍,而螺旋鉆采煤機(jī)的采高則可降低到0.6m左右,但螺旋鉆采煤機(jī)要求采用特殊的采煤工藝和設(shè)備配置,而其工作面產(chǎn)量和效率卻不能與長(zhǎng)壁綜采相比,因而不宜作為首選。薄煤層滾筒采煤機(jī)有爬底板和騎溜槽兩種結(jié)構(gòu)型式。爬底板采煤機(jī)在工作面輸送機(jī)和煤壁之間的機(jī)道上運(yùn)行,機(jī)身較低,最小采高可降到1.0m。把牽引傳動(dòng)部設(shè)置在工作面端頭,截割滾筒在工作面上穿梭運(yùn)行,最小采高還可以進(jìn)一步降低。但是,爬底板采煤機(jī)對(duì)底板起伏的適應(yīng)性比騎溜槽采煤機(jī)差,容易發(fā)生歪斜、偏轉(zhuǎn)、啃底、飄底等故障。這些情況也是刨煤機(jī)經(jīng)常發(fā)生和需要處理的故障。騎溜槽采煤機(jī)沒有這些問題,但最小采高一般很難降到1.1m以下。因?yàn)槎际艿揭簤褐Ъ茏钚≈胃叨鹊南拗?兩種滾筒采煤機(jī)的實(shí)際采高范圍可說是差不多少。所以,騎溜槽滾筒采煤機(jī)的品種和使用臺(tái)數(shù)比爬底板滾筒采煤機(jī)多得多。

綜合考察上述各點(diǎn),就薄煤層開采設(shè)備選型的合理性而言,優(yōu)先序列應(yīng)為:騎溜槽薄煤層滾筒采煤機(jī)、爬底板滾筒采煤機(jī)、刨煤機(jī)和螺旋鉆采煤機(jī)。薄煤層工作面的作業(yè)空間狹窄,操縱和維護(hù)的作業(yè)難度都比較高。因而,設(shè)計(jì)上必須做到結(jié)構(gòu)緊湊、使用可靠、操縱自動(dòng)化程度較高。目前MG系列已有近10個(gè)薄煤層采煤機(jī)品種可供選擇,裝機(jī)功率最大已達(dá)455kW。選型時(shí)應(yīng)注意與工作面輸送機(jī)生產(chǎn)能力相匹配,有配合關(guān)系的結(jié)構(gòu)尺寸相互適應(yīng)。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選用的材料、冷卻技術(shù)措施等應(yīng)是關(guān)注的重點(diǎn)。

3 傾斜煤層開采中采煤機(jī)選型

傾斜煤層中,設(shè)備防倒、防滑是個(gè)特殊的問題。傾斜煤層工作面的上順槽應(yīng)按設(shè)防滑絞車,供設(shè)備裝拆和設(shè)備防滑之用；液壓支架應(yīng)具備防倒、防滑裝置。通常采用單向截煤工藝,采煤機(jī)只在向下行程中截煤,利用煤壁阻擋采煤機(jī)下滑；采煤機(jī)在向上行程中“空刀”返回,以確保生產(chǎn)安全。傾斜煤層采煤機(jī)在潤(rùn)滑、防滑等方面都有特殊的技術(shù)要求,也是選型時(shí)應(yīng)該特別關(guān)注的技術(shù)要點(diǎn)。傾斜煤層采煤機(jī)應(yīng)有較強(qiáng)的爬坡能力,所以牽引力要大,應(yīng)設(shè)置防滑制動(dòng)裝置。煤層傾角略大于25°時(shí),有的礦上仍然使用緩傾斜煤層采煤機(jī),或者只經(jīng)簡(jiǎn)單改裝。顯然安全性較差,而且勢(shì)必降低采煤機(jī)的生產(chǎn)能力。MG系列中已有適用于傾斜煤層的采煤機(jī)品種,MG200/500-QWD型采煤機(jī)是功能較強(qiáng)的品種,已銷往俄羅斯,可以適應(yīng)傾角達(dá)45°的煤層。

4 結(jié)束語

應(yīng)該根據(jù)礦井地質(zhì)條件、生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)情況,合理選用機(jī)械設(shè)備。我國(guó)MG系列采煤機(jī)適合我國(guó)目前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平,品種、型號(hào)齊全,價(jià)格比同類引進(jìn)設(shè)備低許多,且備件供應(yīng)方便,應(yīng)該優(yōu)先采用。還應(yīng)根據(jù)具體的特殊使用條件,認(rèn)真確定設(shè)備可以調(diào)節(jié)的一些環(huán)節(jié),如滾筒上配置什么樣的截齒和齒座,以及采用什么樣的截齒配置方式等,都會(huì)對(duì)使用效果產(chǎn)生很大影響。正確的設(shè)備選型配套是煤礦持續(xù)和科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)條件之一。

［1］沈利華.采煤機(jī)綜采配套選型與調(diào)整[J].煤礦機(jī)電,2008(6).

［2］華元?dú)J.刨煤機(jī)是解決我國(guó)薄煤層開采的有效途徑[J].煤礦機(jī)電,2004(6).

［3］高國(guó)康.刨煤機(jī)開采特點(diǎn)和我國(guó)刨煤機(jī)技術(shù)特征[J].煤礦機(jī)電,2005(1).

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