薄煤層工作面刮板輸送機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究

張婷婷

摘要：本文敘述了國內(nèi)外薄煤層的賦存現(xiàn)狀，并從薄煤層綜合機(jī)械化開采以及開采技術(shù)裝備的角度說明了我國薄煤層綜采工作面輸送設(shè)備存在的問題。隨后介紹了薄煤層刮板輸送機(jī)在開采技術(shù)上的難點(diǎn)以及技術(shù)改進(jìn)辦法，通過此辦法促進(jìn)薄煤層工作開采工作的順利進(jìn)行。

Abstract： This paper describes the present situation of thin coal seams at home and abroad， and explains the problem of transporting equipment in the fully mechanized coal mining face in thin coal seam， from the perspective of comprehensive mechanized mining and mining technology and equipment. Then this paper introduces the difficulties of the thin coal seam scraper conveyor in the mining technology and the technical improvement measures， through this way to promote the smooth progress of the work of thin seam mining.

關(guān)鍵詞：薄煤層；刮板輸送機(jī)；關(guān)鍵技術(shù)

Key words： thin coal seam；scraper conveyor；key technology

中圖分類號：TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）30-0087-03

0 引言

我國地大物博，礦產(chǎn)資源豐富。煤炭資源也不在少數(shù)，且分布地區(qū)廣泛，主要的地區(qū)有河南、山西、河北等地。目前薄煤層資源占據(jù)煤炭的總可采量為19%。我國85%的礦區(qū)都有薄煤層的分布，這些礦區(qū)的薄煤層數(shù)量占到了很大的比重，如安徽省占據(jù)了72%，四川省52%。

因?yàn)楸∶簩用嘿|(zhì)較好，且所占煤質(zhì)資源豐富，因此其開采工作受到了人們的密切關(guān)注，我國的有關(guān)部門也一直在研究薄煤層開采的工藝，寄希望于通過這種研究，減少薄煤層開采的工作量，提高工作效率。長期以來，薄煤層的開采工作一直很難進(jìn)行，其因?yàn)樽鳂I(yè)空間小且環(huán)境較差、勞動強(qiáng)度大等特點(diǎn)，導(dǎo)致全國薄煤層的產(chǎn)量只占據(jù)到我國煤炭資源產(chǎn)量的10%，這跟薄煤層擁有的煤炭資源是極不相符的。因此實(shí)現(xiàn)薄煤層高效綜合機(jī)械化開采很有必要，它能夠提升礦井集中生產(chǎn)的水平，保證資源的平衡開采以及延長礦井的壽命，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的可持續(xù)發(fā)展。

1 薄煤層開采的技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 國外薄煤層開采的技術(shù)現(xiàn)狀

薄煤層開采中有一項(xiàng)重要技術(shù)為機(jī)械化落煤技術(shù)。這種技術(shù)的問世時間為20世紀(jì)的40年代。從這項(xiàng)技術(shù)的落成到實(shí)施經(jīng)歷過很快的時間，此項(xiàng)技術(shù)迅速便在德國、俄羅斯等地得到應(yīng)用，使用刨煤機(jī)開采的煤炭量占據(jù)到這些國家的煤炭總產(chǎn)量的一半以上，自此刨煤機(jī)成為薄煤層開采的關(guān)鍵技術(shù)。在德國，位于1.6m以下的薄煤層幾乎全部使用刨煤機(jī)進(jìn)行采煤，而若薄煤層深度達(dá)到了1.6m以上，刨煤機(jī)已經(jīng)不適合需求，滾筒采煤機(jī)成為了關(guān)鍵技術(shù)。美國的薄煤層開采技術(shù)中普遍使用大功率滾筒式采煤機(jī)進(jìn)行薄煤層的開采，這項(xiàng)技術(shù)將切割巖石把采高提高到了1.3m以上。

1.2 國內(nèi)薄煤層開采的技術(shù)現(xiàn)狀

1.2.1 刨煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架配套的刨煤機(jī)綜采機(jī)組問題

1996年，我國成功研制了一臺MBJ-1型拖鉤刨煤機(jī)，這個刨煤機(jī)的問世，受到了我國薄煤層開采工作人員的關(guān)注，隨后被廣泛應(yīng)用。到1970年，我國刨煤機(jī)的使用總數(shù)達(dá)到了最高峰，而當(dāng)時的采煤機(jī)并沒有被廣泛使用，刨煤機(jī)因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單且操作方面的特點(diǎn)發(fā)展成為機(jī)械化的主要機(jī)型。隨著時代的發(fā)展，采煤機(jī)技術(shù)不斷完善，與此同時刨煤機(jī)的缺點(diǎn)也開始保暴露出來，其關(guān)鍵零部件的使用性差、損壞率高，并且也很容易受到煤層厚度、傾角等的影響，因此飽受人們質(zhì)疑。刨煤機(jī)相比較采煤機(jī)綜采機(jī)組來說還有很大的局限需要被突破。

1.2.2 螺旋鉆機(jī)組存在的問題

螺旋鉆采煤機(jī)的出現(xiàn)是源于露天開采的螺旋鉆機(jī)，其具有工作面無人、系統(tǒng)強(qiáng)且安全指數(shù)高的特點(diǎn)。但是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的設(shè)備所需投資較大，因此相對于鉆孔具有回收率低，過巖能力差的特點(diǎn)。

1.2.3 滾筒采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架配套的采煤綜采機(jī)組問題

隨著科技的發(fā)展，煤機(jī)技術(shù)不斷推進(jìn)，現(xiàn)有煤機(jī)低矮化的問題也得到了改進(jìn)，已經(jīng)成功研制出了一批用在薄煤層開采的裝備，改變了傳統(tǒng)煤機(jī)采高低的問題。

2 薄煤層工作面刮板輸送機(jī)客戶關(guān)注的價值點(diǎn)

在價值工程項(xiàng)目中，客戶關(guān)注的價值點(diǎn)是技術(shù)改進(jìn)努力的方向。首先薄煤層工作面刮板輸送機(jī)在生產(chǎn)成本上不能過高，這樣新型刮板輸送機(jī)技術(shù)才有所價值，降低成本的同時提高了工作效率；其次安全高效，在薄煤層工作面刮板輸送機(jī)技術(shù)采用上應(yīng)該保證安全高效，最大限度的減少故障率，全面提高工作面的開采效率；再次操作方便，薄煤層工作面刮板輸送機(jī)應(yīng)該保證操作簡單，所有的操控裝置應(yīng)該依照人機(jī)工程原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，操作簡單，使用簡便，不需要反復(fù)復(fù)雜些操作；最后維修方便，在生產(chǎn)過程中，如果這項(xiàng)技術(shù)所使用的設(shè)備或者技術(shù)產(chǎn)生了問題應(yīng)該及時進(jìn)行維修，保證不會因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的采用，而造成長時間的停工，影響工作效率。

3 影響薄煤層工作面刮板輸送機(jī)工作效率的問題

本文對目前薄煤層刮板輸送機(jī)存在的問題進(jìn)行了以下分析，主要可包括四方面內(nèi)容。

①采用的邊雙鏈布置形式，連接環(huán)包容在槽幫內(nèi)運(yùn)行。因?yàn)槭艿讲蹘桶菘臻g的影響，因此鏈條的規(guī)格不能選用過大的。目前的軋制槽的選擇選用18×64mm規(guī)格的鏈條。該鏈條的大小適合選用的刮板輸送機(jī)鋪設(shè)的長度小于80m，因此如果需要進(jìn)一步增加鋪設(shè)的長度，應(yīng)該選用限制刮板機(jī)輸送的能力，否則很容易發(fā)生鏈條斷裂的情況。這種邊雙鏈布置形式使用的連接器為馬蹄環(huán)，馬蹄環(huán)可靠性低，直接影響了刮板鏈的可靠性。

②在薄煤層開采的過程中，薄煤層開采設(shè)備的高度必須低于煤層的厚度，否則只能通過掘頂或掘底的方式才能進(jìn)行開采，這直接增加了煤層的開采難度，降低了原煤的品位。刮板輸送機(jī)要達(dá)到采煤機(jī)機(jī)面高度的要求必須首先降低跟采煤機(jī)牽引系統(tǒng)的嚙合高度，減少開采難度，消除掘頂或掘底現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，對于如何實(shí)現(xiàn)降低輸送機(jī)機(jī)身高度成為刮板輸送機(jī)是否適用的重要標(biāo)準(zhǔn)。

③薄煤層采煤機(jī)滾筒直徑小。因?yàn)闈L筒機(jī)直徑小因此當(dāng)機(jī)器運(yùn)行到機(jī)頭或者是機(jī)尾之時，滾筒機(jī)很難真正切割到底，造成 “三角煤”情況的發(fā)生，這不僅影響了工作面兩端的推溜以及移架，而且要進(jìn)行下一個工作步驟，首先應(yīng)該對 “三角煤”進(jìn)行清理，這直接增加了工作人員的工作強(qiáng)度，制約了其工作效率。因此應(yīng)該著力采用先進(jìn)技術(shù)解決 “三角煤”問題，對刮板輸送機(jī)的機(jī)頭或機(jī)尾進(jìn)行改善。

④薄煤層采煤機(jī)的滾筒直徑小，因此裝煤效果不佳。薄煤層刮板輸送機(jī)不僅需要輸送煤炭，而且還需要承擔(dān)落煤的任務(wù)以及鏟裝任務(wù)。為了降低高度，薄煤層刮板輸送機(jī)中間溜槽的推移點(diǎn)就會處于較低的位置，本身溜槽的重量就很輕，因此在推溜的過程中不能提供下壓力，造成中部溜槽出現(xiàn)“漂溜”現(xiàn)象。尤其是在煤層底板出現(xiàn)變坡下扎的情況，這時候有大量煤炭進(jìn)入到工作面底板跟中部槽封底板之間，造成刮板輸送機(jī)顯著提高，影響了薄煤層工作面的正常工作，甚至有時候采煤機(jī)不能順利通過，必須依靠采煤機(jī)割頂處理或人工處理才能完成，整個處理過程不僅浪費(fèi)人力物力，而且造成效率低下，影響運(yùn)行安全。

以上問題的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了薄煤層工作面的開采工作，因此要對薄煤層工藝的提高必須對薄煤層工作面專用的長運(yùn)距以及矮機(jī)身以及可靠性低的問題進(jìn)行改善。

4 薄煤層工作面刮板輸送機(jī)的技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用

4.1 鑄焊結(jié)構(gòu)中部槽技術(shù)改進(jìn)

新型的鑄焊結(jié)構(gòu)中中部槽采用槽幫焊接而成，在保證中部槽整體高度的情況之下，最大程度的降低了齒軌的高度。鏈條采用準(zhǔn)中雙鏈布置方式，鏈條不再受到槽幫包容的限制，在不增加刮板輸送機(jī)中部槽高度的情況下加大鏈條規(guī)格為26×92mm扁平鏈。加大了鏈條規(guī)格、刮板提高以及接連環(huán)強(qiáng)度提高前提之下，又相比較中雙鏈的布置形式上增加了采煤機(jī)的過煤空間，可以實(shí)現(xiàn)大塊煤的通過（如圖1）。

4.2 三角煤”問題的技術(shù)改進(jìn)

①在刮板輸送機(jī)的設(shè)置上，無論是機(jī)頭還是中間段以及機(jī)尾都保持水平布置。這種布置形式優(yōu)點(diǎn)在于保證采煤機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)的平直，這樣讓其在運(yùn)行的過程中機(jī)身高度保持不變，滾筒下的擺角、切割深度都保持不變，這樣的高度有利于解決薄煤層綜采切割工作面兩端的 “三角煤”的問題。

②刮板輸送機(jī)無論是機(jī)頭還是機(jī)尾運(yùn)行的下鏈條都是反曲線形，在刮板機(jī)鏈下降到下鏈道的過程中有一個沿著底板上升的過程，每件刮板運(yùn)行在這個階段都跟底板相互碰撞，將粘連在刮板鏈上的原煤震掉，并沿著機(jī)頭滑出了機(jī)頭。這種結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)在與減少了刮板輸送機(jī)拉回頭煤現(xiàn)象的發(fā)生，在封底式刮板輸送機(jī)上有廣泛應(yīng)用。

4.3 “漂溜”問題的技術(shù)改進(jìn)

因?yàn)闈L筒采煤機(jī)的裝煤效果差，因此刮板輸送機(jī)的任務(wù)加重，其不僅需要承擔(dān)采煤機(jī)的導(dǎo)向任務(wù)，還承擔(dān)鏟裝煤的工作。因?yàn)楣伟遢斔蜋C(jī)的重點(diǎn)較輕，且推移點(diǎn)較低，因此造成刮板輸送機(jī)鏟板槽幫很難貼合工作面底板的前移，造成“漂溜”煤現(xiàn)象。要解決這種現(xiàn)象，本文認(rèn)為應(yīng)該在刮板輸送機(jī)擋板側(cè)上加上調(diào)高調(diào)斜裝置（如圖2），當(dāng)鏟板槽幫不能前移時，通過調(diào)高凋斜裝置提高推溜作用點(diǎn)，從而增加輸送機(jī)的下壓力。該結(jié)構(gòu)利用的原理為減少刮板輸送機(jī)拉回頭煤，對封底式刮板輸送機(jī)有很好的優(yōu)點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)能夠很好地解決“漂溜”現(xiàn)象。

4.4 巷道漏煤問題的技術(shù)改進(jìn)

①機(jī)頭溜煤裝置。連接裝置應(yīng)該安排在輸送機(jī)機(jī)頭鏟板側(cè)，這樣當(dāng)輸送機(jī)以及采煤機(jī)滾筒到了機(jī)頭附近時，能夠?qū)⒚禾客七M(jìn)到機(jī)頭溜煤裝置，從而卸載到轉(zhuǎn)載機(jī)上。

②機(jī)尾回收裝置。將連接裝置安裝在輸送機(jī)機(jī)尾的鏟板側(cè)，并通過對機(jī)尾回收裝置的調(diào)整，在回收裝置跟采煤機(jī)滾筒之間形成一個特殊的弧形通道，將彎板跟采煤機(jī)滾筒的原煤沿著采煤機(jī)滾筒拋出，運(yùn)送到運(yùn)煤通道。

5 應(yīng)用實(shí)例

山西煤礦機(jī)械制造有限責(zé)任公司的重點(diǎn)項(xiàng)目即為薄煤層刮板輸送機(jī)項(xiàng)目，該設(shè)備已經(jīng)在大同青磁窯、峰峰大力窯等項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用。機(jī)頭尾液調(diào)高等功能成功解決了傳統(tǒng)薄煤層刮板輸送機(jī)中部槽可靠性低以及資源回采率差等問題，為煤炭企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)語

綜上所述，通過對薄煤層工作面刮板輸送機(jī)存在的問題進(jìn)行了分析，并說明了存在的技術(shù)難點(diǎn)，找到了解決方法，通過“三角煤”、“漂溜”等現(xiàn)象的解決，能夠有效提升薄煤層的開采工作效率。

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