急傾斜煤層綜采工作面“三機(jī)”的改進(jìn)

李瑞珍

（山西省呂梁市柳林縣煤炭工業(yè)局， 山西 呂梁 033300）

引言

一般將傾角在45°以上的煤層定義為急傾斜煤層，我國(guó)有4%的煤炭貯存于急傾斜煤層，而急傾斜煤層回采工作面的數(shù)量超過總回采工作面的8%，這是因?yàn)槠浞植驾^為廣泛，大部分礦區(qū)內(nèi)均存在急傾斜煤層[1]。隨著機(jī)械化開采的推進(jìn)，我國(guó)的近水平、緩傾斜及傾斜煤層都可進(jìn)行機(jī)械化開采，由于急傾斜煤層綜采工作面的支架穩(wěn)定性、采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)的防滑等難題制約了對(duì)急傾斜煤層的開采[2]。隨著開采難度較低的煤炭?jī)?chǔ)量日益減少，對(duì)急傾斜煤層實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開采是必須攻克的課題。本文以屬于急傾斜煤層的某礦2602工作面為例，對(duì)工作面的采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)和液壓支架進(jìn)行相關(guān)優(yōu)化改進(jìn)，以適應(yīng)急傾斜煤層開采的要求。

1 礦井概況

1.1 地質(zhì)概況

某礦的2602綜采工作面位于該礦材料運(yùn)輸巷Ⅲ段，整體是向斜構(gòu)造，向斜的軸在工作面的中部，呈南北走向，向斜軸的東側(cè)地層的傾角相對(duì)平緩，西翼由于斷層的影響導(dǎo)致地層隆起，局部的傾角達(dá)到47°。工作面最大俯采高度為50°，平均為43°。工作面的標(biāo)高為-370～-450 m。沿走向工作面長(zhǎng)約460 m，沿傾向長(zhǎng)約120 m。2602綜采工作面上方為2601采空區(qū)，下部為2605工作面，左為材料運(yùn)輸巷Ⅲ段，右為斷層。根據(jù)勘探結(jié)果，2602工作面的煤層厚度在4.0～4.5 m之間，平均為4.2 m，煤層的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，含矸數(shù)層。

1.2 開采工藝及設(shè)備配套

表1所示為2602綜采工作面機(jī)械開采主要設(shè)備。2602綜采工作面采用的是上行割煤，但由于綜采工作面的傾角過大，上行割煤的方式使得采煤機(jī)既要克服自身的質(zhì)量還要克服割煤的阻力，并且在進(jìn)行割煤時(shí)使得刮板輸送機(jī)在傾向的分力過大，導(dǎo)致刮板輸送機(jī)極易出現(xiàn)滑移。并且在回采時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)液壓支架傾倒的事故。因此，亟待對(duì)2602工作面的采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架進(jìn)行改進(jìn)。

表1 2602綜采工作面機(jī)械開采主要設(shè)備

2 采煤機(jī)的改進(jìn)

2.1 電氣牽引的改進(jìn)

將SGZ-630/220型采煤機(jī)的滑差牽引改為交流變頻電牽引，交流變頻電牽引相較于滑差牽引具有更好的穩(wěn)定性和可靠性，而且故障率低，使采煤機(jī)的開機(jī)率得到有效提高。用30 kW的YBQYS5-30（A）380 V替換原有的22 kW的YBCTS225-4A牽引電機(jī)，增大了采煤機(jī)的牽引力。

2.2 導(dǎo)向滑靴的改進(jìn)

采煤機(jī)進(jìn)行大傾角俯采時(shí)，其導(dǎo)向滑靴受到的力會(huì)增大，為增強(qiáng)采煤機(jī)的穩(wěn)定性，需對(duì)導(dǎo)向滑靴的強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)。在導(dǎo)向滑靴的煤幫側(cè)增設(shè)肋板，增加底板的厚度，增加滑靴老塘側(cè)的厚度，并在滑靴的兩端加裝螺紋鋼。經(jīng)過上述改進(jìn)可以提高滑靴的整體強(qiáng)度和耐磨性，延長(zhǎng)導(dǎo)向靴的使用壽命以適應(yīng)大傾角俯采。

2.3 平滑靴的改進(jìn)

由于平滑靴的高度與采煤機(jī)的俯采角度成負(fù)比例關(guān)系，為減小采煤機(jī)的俯采角度，減小采煤難度，將平滑靴的高度增加10mm，此時(shí)采煤機(jī)的俯采角度減小了2°，通過改進(jìn)降低了平滑靴的受力，延長(zhǎng)了平滑靴的使用壽命。

2.4 支撐板的改進(jìn)

由于采煤機(jī)在進(jìn)行大角度俯采過程中的重心會(huì)向煤壁側(cè)偏移，使得作用在支撐板上的力增加，因而有必要對(duì)支撐板進(jìn)行強(qiáng)化[3]。最快捷可靠的改進(jìn)方案是采用強(qiáng)度更高的材質(zhì)。用經(jīng)過調(diào)直處理的NM360高強(qiáng)度耐磨板替換原來的45號(hào)鋼，使支撐板硬度得到提高，一方面可以增強(qiáng)采煤機(jī)的穩(wěn)定性，另一方面為其他元件提供保護(hù)。

3 刮板運(yùn)輸機(jī)的改進(jìn)

1）將溜槽的中板由原本的16Mn鋼改為采用NM360耐磨鋼，并將錳質(zhì)底板加厚至20mm。通過此項(xiàng)改進(jìn)可以使溜槽的強(qiáng)度和性能得到增強(qiáng)。

2）采用堆焊工藝在滑道的上表面焊接一層V形耐磨層，以增強(qiáng)滑道的耐磨性，延長(zhǎng)滑道的使用壽命。

3）大傾角俯采工作面由于角度過大，導(dǎo)致刮板運(yùn)輸機(jī)受力極不均勻，尤其是推移耳座會(huì)出現(xiàn)變形扭曲。將刮板輸送機(jī)推移耳座的厚度從50mm增加到65mm，以保證強(qiáng)度要求。

4 液壓支架防滑防倒的改進(jìn)

4.1 支架防倒的改進(jìn)

1）增設(shè)操縱閥。原支架通過一個(gè)操縱閥同時(shí)控制掩護(hù)梁和后連桿側(cè)護(hù)板，收回掩護(hù)梁護(hù)板時(shí)，由于同一雙向鎖的作用，頂梁側(cè)護(hù)板也會(huì)被回收；同理，支出掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板時(shí)，頂梁的側(cè)護(hù)板也會(huì)被支出，不利于調(diào)架操作。因此，將頂梁和掩護(hù)梁護(hù)板分開控制，頂梁由原來的控制閥控制，增加一個(gè)操縱閥控制掩護(hù)梁的活動(dòng)測(cè)護(hù)板。采用此改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了頂梁側(cè)護(hù)板和掩護(hù)梁的獨(dú)立控制，便于移架。

2）支架間安裝頂梁橫連千斤頂。在開切眼傾角較大處安裝斜拉防倒千斤頂，在其余位置每隔5部支架安裝一套斜拉防倒千斤頂。具體安裝順序?yàn)椋呵胺揭簤褐Ъ艿牡鬃B接頭→銷軸防滑千斤頂→雙耳鏈環(huán)卡→圓環(huán)鏈→后部支架頂梁防倒座。

4.2 支架防滑的改進(jìn)

1）機(jī)頭、尾頂錨。推進(jìn)工作面時(shí)，機(jī)頭與機(jī)尾處的支架頂梁和護(hù)幫裝置會(huì)傾斜，導(dǎo)致支架之間的間隙過大，出現(xiàn)掉渣的情況。通過頂錨系統(tǒng)可以讓機(jī)頭和機(jī)尾的第一架護(hù)幫裝置移動(dòng)時(shí)保持平行。機(jī)頭與機(jī)尾頂錨通過千斤頂、雙耳鏈環(huán)卡和圓環(huán)鏈銷軸與第一、三架頂梁防倒座連接。

2）下端頭支架與中間架防滑。依靠錨固千斤頂連接1號(hào)和3號(hào)支架的尾部，通過安裝在3號(hào)支架底側(cè)的推千斤頂控制其下滑，通過與1號(hào)支架錨固的千斤頂調(diào)整其下滑，采用此項(xiàng)措施可以使下端頭的三部支架形成穩(wěn)定的“錨固站”，避免工作面的支架在進(jìn)行移架時(shí)出現(xiàn)下滑[4]；在中間架的底部均安設(shè)推千斤頂，進(jìn)行升架時(shí)，可以通過控制底部的推千斤頂控制支架的下滑。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

某礦在對(duì)綜采工作面的“三機(jī)”進(jìn)行改進(jìn)后，經(jīng)過了5個(gè)月的工業(yè)性試驗(yàn)。在試驗(yàn)期間未發(fā)生一起工作面支架傾倒、下滑事故，并且月產(chǎn)量得到了大幅提高，由原來的1.9萬(wàn)t增長(zhǎng)達(dá)到了穩(wěn)定的3萬(wàn)t，工作面的原煤工效由4.6 t/工提高到了9.2 t/工，改進(jìn)后的三機(jī)滿足該礦生產(chǎn)的需要。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)急傾斜煤層綜采工作面的采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)和液壓支架進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，本改進(jìn)有效地避免了工作面設(shè)備傾倒下滑事故的發(fā)生，為工作面穩(wěn)定高效生產(chǎn)提供了保障。