MJ50型截煤機(jī)在仙亭煤礦傾斜薄硬煤層的應(yīng)用

摘要：本文主要闡述了仙亭煤礦積極探索新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，落實“一優(yōu)三減”要求，從2017年7月開始分調(diào)研、資料收集；工作面準(zhǔn)備、設(shè)備選型采購；機(jī)械化采煤面建設(shè)；結(jié)果評估驗收四個階段，建設(shè)了首個MJ50型截煤機(jī)機(jī)械化采煤工作面，旨在提高礦井的機(jī)械化水平程度，以便順應(yīng)當(dāng)前煤礦安全發(fā)展需求，為下一步更好的推廣傾斜煤層機(jī)械化采煤提供經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：MJ50型截煤機(jī)；機(jī)械化采煤；應(yīng)用推廣

前言：福建省屬于華南加里東褶皺帶的一部分，全省含煤地層多為二疊系童子巖組，煤層基本上為薄煤層，受到成煤過程中原生構(gòu)造影響，褶皺和斷裂異常發(fā)育并伴隨著多次巖漿侵入，煤炭資源的穩(wěn)定性較差，構(gòu)造復(fù)雜，煤層在實際開采過程中不易形成正規(guī)采煤工作面，且工作面走向長度短，可采煤量少，因此從先天條件、投入與產(chǎn)出分析上認(rèn)為無法實行機(jī)械化采煤，在福建省開采歷史以來未形成過機(jī)械化采煤工作面。

一、截煤機(jī)技術(shù)特征和工作原理

選用MJ50型雙刀截煤機(jī)，整機(jī)由牽引部、電機(jī)、切割部組成，切割部包括機(jī)梁、切盤、切煉三部分，主要技術(shù)特證如下：

電機(jī)功率：50KW；額定電壓：660V；

牽引方式：絞車連鋼絲繩牽引；牽引速度：0-0.9米/分；

刀頭形式：雙刀切割；刀頭長度：1.4米；

切割深度：0.8-1.0米；高度0.7-1.0米；速度：2.3米/秒；

外型尺寸（長*寬*高）：2.1*0.46*0.42（加刀頭0.62）；

整機(jī)重量：1220公斤。

工作原理：切割部的底部和頂部由兩套切鏈同時旋轉(zhuǎn)切割，掏空底槽和頂槽，讓煤層明顯自然垮落，代替了炮采。牽引部、切割部由電機(jī)部兩端出軸帶動工作，切割部切刀齒破煤伸入煤壁旋轉(zhuǎn)切割，牽引部用繩輪固定絞車和截煤機(jī)，沿煤壁向向上移動，完成循環(huán)作業(yè)。供電電纜及防塵供水軟管加裝護(hù)套后，通過上風(fēng)巷頂上的另一個定滑輪與絞車鋼絲繩同步進(jìn)行上下收放。截煤機(jī)利用真空電磁啟動器直接控制，絞車采用雙向可逆開關(guān)控制，速度控制通過開關(guān)改造，引進(jìn)變頻調(diào)速對牽引速度控制調(diào)節(jié)。

二、截煤機(jī)安裝的工作面條件及布置方式

（一）工作面需具備以下條件

1.沿煤層掘進(jìn)的煤巷，煤層穩(wěn)定且頂?shù)装逋暾?/p>

2.煤層傾角大于35度的傾斜及急傾斜煤層；煤層厚度在0.7米-1.0米；煤層硬度f≤4（普式系數(shù)）；

3.工作面形成上下兩個安全出口，上運巷長度大于工作面傾斜長度，上運巷布置應(yīng)平直（50米范圍內(nèi)轉(zhuǎn)彎不大于1個）。

4.工作面各生產(chǎn)系統(tǒng)及安全六大系統(tǒng)符合要求。

（二）安裝截煤機(jī)的工作面布置方式

1.下運巷以常規(guī)方式開眼，形成下運巷兩個安全出口；

2.在兩眼見面處沿巷道迎頭方向偽斜掘主斜破眼，主斜破掘眼至距離上運巷20米左右時，沿煤層正傾方向掘眼貫通上運巷；

3.貫通上運巷后，根據(jù)煤壁與上運巷的夾角情況刷直煤壁，煤壁與上運巷的夾角應(yīng)大于80度，同時確保工作面上出口與回柱絞車之間有30m到50m的直平距離，形成可裝備回柱絞車的上運巷和截煤機(jī)作業(yè)的采面。

三、試行截煤機(jī)機(jī)械化采煤的可行性分析

（一）地質(zhì)條件分析：仙亭煤礦屬低瓦斯礦井，工作面無沖擊地壓和應(yīng)力集中區(qū)，水文類型中等，主采煤層為19、26、33、36、39，煤層頂、底板以砂質(zhì)泥巖為主，結(jié)構(gòu)致密、堅硬，完整，不易垮落。部分煤層和塊段為急傾斜、單結(jié)構(gòu)煤層，賦存條件較好，易形成上下運巷兩眼見煤的正規(guī)采煤工作面，有適用于截煤機(jī)機(jī)械化開采的先決條件。

（二）裝備技術(shù)力量分析：經(jīng)過黑龍江省七臺河煤礦截煤機(jī)考核資料了解，裝備截煤機(jī)作業(yè)工作面布置同正規(guī)長壁采面布置相同；設(shè)備安裝主要包括截煤機(jī)機(jī)體切割部安裝，上運巷牽引絞車安裝，上運巷電控安裝三部分組成，礦井現(xiàn)有的技術(shù)力量可滿足裝備要求。

（三）投入分析：裝備MJ-50型截煤機(jī)全套設(shè)備及安裝調(diào)試費用約在35萬左右，而裝備單體液壓支柱工作面費用需要50萬元，同單體液壓支柱工作面相比，具有費用低，維護(hù)簡單，容易等優(yōu)點，如工作面條件允許，在實際生產(chǎn)過程中，工效提高明顯，且不需要支護(hù)和火工材料，特別是在薄硬煤層開采中經(jīng)濟(jì)效益可觀。

經(jīng)上述分析，仙亭煤礦有具備安裝截煤機(jī)機(jī)械化作業(yè)的可行條件，采用鋼絲繩牽引截煤機(jī)走向長壁后退式采煤法，采面無人作業(yè)，頂板不支護(hù)。205采區(qū)+340m北36#采煤面以單斜構(gòu)造為主，煤層傾角55°～85°，平均傾角65°；煤厚0.6～0.8m ，平均煤厚0.7m；走向長度80m，傾向長度50m。煤層頂、底板以砂質(zhì)泥巖為主，結(jié)構(gòu)致密、堅硬，完整，不易垮落。工作面已經(jīng)形成上下兩個安全出口，煤層賦存穩(wěn)定，上下巷道平直，便于安裝回柱絞車及截煤機(jī)操作運行。

四、截煤機(jī)機(jī)械化采煤工作面建設(shè)

（一）勞動組織

截煤機(jī)采煤工作面的建設(shè)分為工作面準(zhǔn)備和設(shè)備安裝、調(diào)試，重點在于設(shè)備安裝和調(diào)試部分。礦井指定生產(chǎn)股、機(jī)電股、機(jī)運隊專人負(fù)責(zé)，回采隊配合協(xié)調(diào)完成。并配備專用絞車工，電控工，培訓(xùn)上崗。每班5人，共15人。人員配備情況如下：

（二）設(shè)備安裝

1.絞車固定及安裝

絞車通過自制平板車安裝在距離上出口30-50米的軌道上，下部固定采用20t油壓千斤頂，上部固定采用DN20內(nèi)注單體液壓支柱，外向采用四根地錨鋼加絲繩牽引固定，使用38mm圓鋼，地錨深1.2米。

2.導(dǎo)向地錨及導(dǎo)向輪安裝

使用的地錨為38mm圓鋼，導(dǎo)向輪采用自制回頭輪，需承受5t拉力。地錨每組施工三個，成品字布置，深度不少于1.2米，施工高度距離巷道底板0.5-1.0米，施工方向垂直45-60°角，水平45-60°角，通過鋼絲繩與導(dǎo)向輪連接。三組導(dǎo)向輪，一組為截煤機(jī)牽引部分，一組為電纜、防塵管牽引導(dǎo)向，一組為巷道絞車鋼絲繩出繩角度導(dǎo)向。

（三）截煤機(jī)安裝

截煤機(jī)通過地面平板車加固后下放至采面上回風(fēng)平巷上出口處，通過導(dǎo)向輪，2t定滑輪起吊至巷道，并在上運巷完成刀鏈安裝，刀鏈分五段，每段有6個刀頭，成0-60°分布；刀鏈之間通過鏈板和切鏈鉚釘固定安裝；刀鏈固定通過單刀片、鏈板和機(jī)體中心輪軸的張緊絲桿手動緊固（鏈板可自制加工）。

刀鏈安裝完成后，通過上方礦工鋼，2t定滑輪起吊起，再通過截煤機(jī)牽引部經(jīng)鋼絲繩、導(dǎo)向輪，經(jīng)絞車下放，下放速度為8米/分，下放時，機(jī)體下放嚴(yán)禁有人作業(yè)，為防機(jī)體卡住頂?shù)装蹇赏ㄟ^側(cè)面機(jī)體系保險繩調(diào)節(jié)下放。

下放到位后，拔出切盤位置的定位銷，將刀頭轉(zhuǎn)至機(jī)體90°，插入定位銷，應(yīng)先旋轉(zhuǎn)、固定下部刀頭，再旋轉(zhuǎn)、固定上部刀頭。由于刀頭較重，刀齒鋒利，作業(yè)時不少于三人，并配帶防割手套，旋轉(zhuǎn)刀頭時可采用保險繩、鋼絲繩固定刀體，找準(zhǔn)孔位后再插入定位銷。旋轉(zhuǎn)刀頭作業(yè)時，人員位于截煤機(jī)下放，截煤機(jī)應(yīng)增加一道鋼絲繩通上方礦工鋼梁連接保護(hù)。

（四）采面試采及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

截煤機(jī)安裝到位后，通過絞車將機(jī)體下放至作業(yè)位置，將刀鏈放入煤璧槽體，截煤作業(yè)時先開啟截煤機(jī)空轉(zhuǎn)，再開啟絞車牽引，截煤機(jī)與絞車控制進(jìn)行動作連鎖，確保截煤機(jī)運行安全。

工作面采用正規(guī)長壁布置方式，整個機(jī)組由里向外，由下往上割煤，每班可割煤二刀，截深1.0m；一天三班生產(chǎn)，可實現(xiàn)割煤六刀，循環(huán)率約60%，月推進(jìn)度約108m，月生產(chǎn)能力約6804噸（斜長50*煤厚0.7*容重1.8*月推進(jìn)度約108m），回采工效可達(dá)15.12噸/工；每班約運行2小時（含下放移刀），電耗約122度/班，噸煤電耗0.97度（班電耗122度/班產(chǎn)126噸）。

頂板管理方面，按初次來壓及放頂距離，施工超前眼，留設(shè)2-3米的隔離煤柱隔離采空區(qū)管理頂板，由于礦井36#煤層頂板以砂質(zhì)泥巖為主，結(jié)構(gòu)致密、堅硬，完整，按礦井歷史開采經(jīng)驗，一般采面推進(jìn)懸頂超80米不易垮落，采面來壓時伴有較明顯的斷柱、帽板吃緊現(xiàn)象。因此，工作面超前眼可布置在下出口外側(cè)80-100米處，如在開采過程未達(dá)超前眼布置的懸頂距離即出現(xiàn)采面來壓現(xiàn)象，工作面應(yīng)停止割煤推進(jìn)，沿作業(yè)面留設(shè)2-3米隔離煤柱重新施工超前眼。

五、截煤機(jī)的優(yōu)點及存在問題

（一）優(yōu)點

1.本質(zhì)安全。采面無人作業(yè)，實現(xiàn)本質(zhì)安全。

2.降耗提效。如工作面條件允許，在實際生產(chǎn)過程中，工效提高明顯，且不需要支護(hù)和火工材料，特別是在薄硬煤層開采中同現(xiàn)有的炮采相比經(jīng)濟(jì)效益可觀。

3.經(jīng)濟(jì)合理。裝備MJ-50型截煤機(jī)全套設(shè)備及安裝調(diào)試費用約在35萬左右，而裝備單體液壓支柱工作面費用需要50萬元，同單體液壓支柱工作面相比，具有費用低，維護(hù)簡單，容易等優(yōu)點。

（二）存在問題

1.截煤機(jī)安裝對采面及上運巷要求較高，煤層必須穩(wěn)定、傾角大于35°且上運巷要平直，對礦井大部分回采工作面不適用，截煤機(jī)的適用性和可靠性未得到檢驗。

2.安裝施工過程繁瑣，固定絞車及導(dǎo)向輪的地錨施工數(shù)量多，質(zhì)量要求高，截煤機(jī)刀頭旋轉(zhuǎn)在采面施工，作業(yè)面狹小，安裝難度大。

3. 截煤過程中易發(fā)生刀鏈脫鏈情況，重新安裝影響循環(huán)進(jìn)度；對于堅硬煤層，切割煤層后有出現(xiàn)掛頂煤現(xiàn)象，影響煤炭回收率。

六、結(jié)束語

以上是仙亭煤礦在建設(shè)截煤機(jī)機(jī)械化采煤工作面的一點體會和做法，旨在提高礦井機(jī)械化水平程度，以便順應(yīng)當(dāng)前煤礦安全發(fā)展需求，下一步，礦井將通過在運行過程中的進(jìn)一步了解截煤機(jī)的操作原理和機(jī)器性能，理順勞動組織關(guān)系和設(shè)備安裝、保養(yǎng)、維護(hù)工序，與廠家多溝通，改進(jìn)截煤機(jī)運用條件，爭取多應(yīng)用，促進(jìn)礦井機(jī)械化水平提升。

作者簡介：楊文杰，男，2006年畢業(yè)于龍巖學(xué)院采礦工程專業(yè)，采礦工程師，福能集團(tuán)永安煤業(yè)公司仙亭煤礦生產(chǎn)股股長。