大傾角俯采工作面設(shè)備使用及維護(hù)研究與實(shí)踐

張亮

Research and Practice on the Use and Maintenance of Equipment for Large Dip Angle

Depression Mining Working Faces

摘要：本文主要就郭二莊礦大傾角俯采工作面設(shè)備使用及維護(hù)等問題進(jìn)行了研究和實(shí)踐探索。

Abstract： This paper focuses on the research and practical exploration of the use and maintenance of equipment of large dip angle depression mining face in the Guoerzhuang Mine.

關(guān)鍵詞：大傾角俯采工作面；設(shè)備使用；維護(hù)

Key words： large dip angle depression mining face；equipment use；maintenance

中圖分類號：TD35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0194-03

0 引言

郭二莊礦22108工作面走向1080m，斜長200m，煤層賦存條件異常復(fù)雜，工作面平均煤層厚度3.5m，儲(chǔ)量108萬噸，是建礦以來最大的工作面，也是礦主力工作面。22108工作面煤層傾斜角度最大39°、平均25°，風(fēng)運(yùn)巷最大傾斜角度22°，長度200m。

郭二莊礦22108工作面支架使用通方煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的ZY6000/22/45一次采全高支架，刮板輸送機(jī)使用通方煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的SGZ800/800型刮板輸送機(jī)，采煤機(jī)使用太重煤機(jī)有限公司生產(chǎn)的MG500/1200型采煤機(jī)。采煤機(jī)機(jī)面高度2060mm，采高3000-4500mm。

1 大傾角俯采設(shè)備運(yùn)行存在問題及實(shí)施過程

1.1 存在問題

①工作面頂板條件不好，傾角大，容易出現(xiàn)倒架；

②工作面傾角大，刮板機(jī)容易出現(xiàn)下滑；

③傾角大、俯采角度大，如果控制不好溜槽下滑，溜槽連接處容易出現(xiàn)開口，采煤機(jī)通過開口溜槽位置，由于采煤機(jī)重量達(dá)到70t，很容易造成C型槽斷；

④工作面機(jī)組電纜下滑，不好控制；

⑤采煤機(jī)重量達(dá)到70t，俯采過程中，容易造成溜槽采空側(cè)翹起，甚至出現(xiàn)滾筒臥死刀，影響生產(chǎn)；

⑥采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴及齒軌磨損嚴(yán)重，導(dǎo)向滑靴銷軸干涉受力損壞。

針對生產(chǎn)過程中存在的問題，組織由回采、機(jī)電、技術(shù)等專業(yè)組成的課題小組，對設(shè)備進(jìn)行改造，減少機(jī)電設(shè)備事故。

1.2 工作面支架管理

22108工作面最大傾角39°，為防止工作面支架下滑，回采過程中，拉架必須自上向下進(jìn)行移架。為防止下機(jī)頭支架下滑，在機(jī)頭第三架平衡千斤頂、第一架尾梁上綁起重帶，連接22鏈子，使用千斤頂拉緊，防止機(jī)頭架下滑。

首先增加防倒設(shè)施，每隔5架安裝一套防倒千斤頂。其次保證支架初撐力，由于頂板破碎，一次升起的支架初撐力不能保證，必須做第二次補(bǔ)液工作，保證支架初撐力達(dá)到24MPa以上。

1.3 刮板輸送機(jī)管理措施

第一、增加防滑裝置，由每15架減少至每間隔5架安裝一套防滑裝置；

第二、在機(jī)頭處用單體支柱戧住機(jī)頭部，防止機(jī)頭下滑；

第三、回采過程中，自上向下進(jìn)行推溜；

第四、用單體支架壓住推移桿，防止采煤機(jī)通過時(shí)造成采空側(cè)槽幫翹起，增加俯采角度，甚至造成臥死刀；

第五、加強(qiáng)工作面刮板機(jī)檢修，檢查溜槽開口情況，控制好溜槽下滑，減小開口，補(bǔ)焊C型槽，保證工作面安全生產(chǎn)。

1.4 采煤機(jī)行走部技術(shù)改造

采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴在俯采使用中，一個(gè)星期左右就需要更換，主要原因?yàn)槟湍雍穸炔粔?，磨損嚴(yán)重，另外導(dǎo)向滑靴本體強(qiáng)度不夠，出現(xiàn)裂紋。為保證生產(chǎn)，對導(dǎo)向滑靴、平滑靴進(jìn)行技術(shù)改造。

利用3D圖分析，采煤機(jī)重心位于支撐滑靴受力點(diǎn)上方1583.6mm，內(nèi)測距支撐點(diǎn)267.4mm，重心偏向煤壁側(cè)。

俯采角度達(dá)到10°時(shí)，采煤機(jī)重心垂直線與支撐滑靴受力點(diǎn)重合，重心抬高至支撐點(diǎn)上方1605.9mm。

隨著角度加大，采煤機(jī)重心偏出支撐點(diǎn)，采煤機(jī)行走輪與齒軌嚙合部位抬高，常出現(xiàn)行走輪削齒軌尖、行走輪斷齒、銷軸斷裂等現(xiàn)象。

第一，由于存在向機(jī)頭下滑的情況，工作面傾角的改變，使兩兩相接的齒軌齒節(jié)距混亂，標(biāo)準(zhǔn)為126mm，實(shí)際的節(jié)距在接口處發(fā)生變化，為115＼134.8＼133.5＼125＼113.8等數(shù)據(jù)，這樣采煤機(jī)鏈輪固定節(jié)距126就難適應(yīng)如此多變化的齒軌節(jié)距，為改善這種情況，除采煤機(jī)導(dǎo)向靴、鏈輪、平滑靴做適應(yīng)性調(diào)整外，工作面溜子盡力做到平緩布置，避免坡段角度的突變，溜子平、溜子直、煤壁直、支架直。減少彎曲工作面齒軌節(jié)距在兩兩相接處節(jié)距變化造成的不良影響。

第二，為適應(yīng)俯采，加高支撐滑靴，減小采煤機(jī)向煤壁傾斜趨勢。俯采時(shí)，由于采煤機(jī)重心偏向煤壁側(cè)，有產(chǎn)生側(cè)翻力的傾向，對機(jī)組的穩(wěn)定性不好。尤其是當(dāng)支撐滑靴磨損后，狀況更加惡劣。適當(dāng)改變煤壁側(cè)支撐滑靴高度。通過堆焊耐磨層或是耐磨板的方式增加支撐滑靴高度。當(dāng)然，增加此高度只是少量補(bǔ)償采煤機(jī)本身的橫向歪斜角，同時(shí)提高了支撐滑靴的耐磨性。應(yīng)注意將增加高度控制在20-25mm以內(nèi)，以免機(jī)身與齒軌上平面之間相對角度變化太大，反而不利于行走輪與齒軌之間的嚙合。

第三，調(diào)節(jié)行走輪與齒軌嚙合點(diǎn)。通過適當(dāng)縮短行走輪中心到導(dǎo)向滑靴上導(dǎo)向面的距離、加強(qiáng)導(dǎo)向滑靴下方的鉤子強(qiáng)度，在一定程度上可保證行走輪上抬一定距離后仍然能正常嚙合。將現(xiàn)使用導(dǎo)向靴溝槽整體向下移動(dòng)5mm（即導(dǎo)向滑靴軸孔至導(dǎo)向滑靴與齒軌上接觸面尺寸由原220mm減少至215mm）、加厚采空側(cè)耐磨層厚度使采煤機(jī)向采空側(cè)移動(dòng)4mm（即導(dǎo)向滑靴襠部橫向尺寸由162mm減少至158mm），目的是將鏈輪齒提高，盡量避免彎曲工作面齒軌節(jié)距在兩兩相接處節(jié)距變化造成的不良影響；將鏈輪齒向采空側(cè)移動(dòng)，預(yù)留采煤機(jī)向煤壁側(cè)下滑造成的鏈輪齒偏移和齒軌側(cè)面干涉的趨勢。

第四，加長導(dǎo)向滑靴壽命，加大導(dǎo)向滑靴與齒軌各接觸面的硬度。淬火深度有限，一般2mm左右，從上述受力分析，導(dǎo)向滑靴下鉤子、采空區(qū)側(cè)鉤子受力很大，2mm的淬火層很快就磨光，內(nèi)部鋼材硬度不足，磨損很快。為加長導(dǎo)向滑靴使用壽命，對四個(gè)與齒軌接觸的導(dǎo)向面堆焊耐磨層，先用特殊焊材打底堆焊2mm，再用耐磨焊條堆焊6mm，保證耐磨層總厚度達(dá)到8mm，耐磨層硬度不低于HR56。另外加長耐磨層總長度，增加耐磨接觸面積，減小單位接觸面積摩擦壓力，提高耐磨性、減少磨損量。

第五，由于導(dǎo)向滑靴內(nèi)襠距離減小，采煤機(jī)彎曲半徑減少，對生產(chǎn)產(chǎn)生影響，為減小對生產(chǎn)的影響，對導(dǎo)向滑靴耳子的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行改造。從中間向兩側(cè)做1.5°的斜面，這樣導(dǎo)向滑靴可以適應(yīng)工作面刮板機(jī)水平彎曲3°。

1.5 采煤機(jī)電纜管理

由于傾角大，采煤機(jī)電纜使用尼龍鋼骨架電纜夾板保護(hù)，防止電纜自身重力和機(jī)組行走的拖拽力損壞電纜芯線。雖然解決了拖拽電纜問題，但無法解決電纜下滑問題，為解決電纜下滑問題，設(shè)計(jì)在電纜槽上加一個(gè)輔助拖拽裝置。在上機(jī)尾刮板機(jī)機(jī)尾蓋板上加裝一臺(tái)11.4絞車，絞車上纏？準(zhǔn)12.7mm鋼絲繩120m，鋼絲繩連接一個(gè)輔助拖拽滾筒。采煤機(jī)向下行走時(shí)，在采煤機(jī)上方形成一個(gè)電纜夾重疊回頭，將輔助拖拽滾筒穿過重疊頭處，拉緊絞車?yán)K，防止電纜下滑。

2 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 通過對采煤機(jī)的質(zhì)心的研究，以及與刮板輸送機(jī)、支架的配套，分析出質(zhì)心點(diǎn)對工作面俯采的影響，在今后的“三機(jī)”配套過程中留下寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2.2 通過回采變坡對齒軌節(jié)距變化影響的研究，得出最小彎曲半徑，在回采生產(chǎn)過程出現(xiàn)變坡調(diào)整的理論依據(jù)。

2.3 調(diào)整導(dǎo)向滑靴銷軸中心到齒軌上接觸面距離、增加采空側(cè)鉤子厚度、減小導(dǎo)向滑靴襠部間隙，調(diào)整采煤機(jī)行走輪與齒軌的嚙合點(diǎn)，將俯采造成的嚙合點(diǎn)抬高、偏向煤壁側(cè)盡量調(diào)整到正常位置，減少啃齒、頂齒等現(xiàn)象發(fā)生。

2.4 對導(dǎo)向滑靴及支撐滑靴的改造，減小俯采的角度。但由于導(dǎo)向滑靴的間隙限制，支撐滑靴最大調(diào)整角度3°。

2.5 通過配套研究，在導(dǎo)向滑靴耳外側(cè)做1.5°斜面，可以增加彎曲角度，這樣可以減小導(dǎo)向滑靴襠部尺寸，增加采煤機(jī)中心調(diào)整尺寸，增強(qiáng)調(diào)整效果。

2.6 增加導(dǎo)向滑靴耐磨接觸面積，單位接觸面積受力減小，增加導(dǎo)向滑靴耐磨性。

2.7 使用進(jìn)口耐磨焊條進(jìn)行打底，再使用耐磨焊條進(jìn)行堆焊，使耐磨層增加到8mm，增長導(dǎo)向滑靴的使用壽命。

2.8 使用尼龍電纜夾解決電纜自身受力造成電纜損壞問題，使用輔助拖拽裝置，避免尼龍電纜夾自身摩擦系數(shù)低發(fā)生電纜下滑飛車現(xiàn)象。

3 實(shí)踐檢驗(yàn)效果

對采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴、支撐滑靴改造前，導(dǎo)向滑靴采空側(cè)鉤子、底部鉤子磨損嚴(yán)重，行走輪與齒軌嚙合點(diǎn)偏上、偏煤壁側(cè)，導(dǎo)向滑靴與齒軌接觸面耐磨層厚度不足2mm，導(dǎo)致導(dǎo)向滑靴磨損嚴(yán)重、行走輪斷齒、斷軸等事故。在改造前，平均3天更換一次導(dǎo)向滑靴進(jìn)行補(bǔ)焊，每周投入兩個(gè)新的導(dǎo)向滑靴。

通過對采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴、支撐滑靴進(jìn)行改造，導(dǎo)向滑靴耐磨性增強(qiáng)，嚙合部位正常，改造后導(dǎo)向滑靴每月補(bǔ)焊一次，3個(gè)月更換一次。

4 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

通過加強(qiáng)支架、刮板機(jī)、采煤機(jī)管理，對采煤機(jī)行走部、電纜拖拽裝置的改造，每班原煤產(chǎn)量增加500噸，按目前原煤300元/噸計(jì)算，實(shí)現(xiàn)年經(jīng)濟(jì)效益：500*300*2*365=10950萬元。

導(dǎo)向滑靴每季度少投入20個(gè)，折合年經(jīng)濟(jì)效益：18000*20*4=144萬元。

合計(jì)實(shí)現(xiàn)年經(jīng)濟(jì)效益：11094萬元。

4.2 社會(huì)效益

通過此次對采煤機(jī)、刮板機(jī)、支架的三機(jī)配套在大傾角俯采工作面使用的研究，對“三機(jī)”配套及采煤機(jī)、支架、刮板機(jī)的生產(chǎn)也有理論指導(dǎo)的依據(jù)。

另外在生產(chǎn)過程中，對大傾角俯采工作面的布置以及角度調(diào)整提供了理論數(shù)據(jù)，為今后的生產(chǎn)提供了指導(dǎo)意見。

5 總結(jié)

通過加強(qiáng)工作面“三機(jī)”運(yùn)行管理，安裝電纜輔助拖拽裝置，對采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴、支撐滑靴進(jìn)行改造，導(dǎo)向滑靴可以使用一個(gè)月以上，未出現(xiàn)斷銷軸、行走輪等現(xiàn)象，每班割煤1刀半，原煤產(chǎn)量2000噸以上，為礦井高產(chǎn)高效打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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