大傾角綜合機(jī)械化采煤生產(chǎn)工藝分析

蘭攻贏

(七臺(tái)河技師學(xué)院，黑龍江 七臺(tái)河 154600)

煤炭是不可再生資源，在自然條件下，煤炭形成的周期在20萬(wàn)年以上。自然界中，煤炭的產(chǎn)出速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于煤炭的開(kāi)采速度。為了滿足能源的基本需求，煤炭開(kāi)采由過(guò)去的傳統(tǒng)煤層開(kāi)采轉(zhuǎn)向大傾角煤層開(kāi)采，然而大傾角煤層的爆破和開(kāi)采一直是世界范圍內(nèi)煤炭開(kāi)采的難題。在已探明的所有煤場(chǎng)中，大傾角煤占全國(guó)煤總量的15%，而已經(jīng)探明的無(wú)傾角煤多數(shù)開(kāi)采殆盡，只有轉(zhuǎn)型開(kāi)采大傾角煤才能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的煤炭需求。由于煤層厚度和地質(zhì)構(gòu)造與傳統(tǒng)普通煤層截然不同，很多機(jī)械設(shè)備無(wú)法發(fā)揮作用，只能利用人工開(kāi)采，無(wú)法有效提升開(kāi)采效率，增加了人員工作的風(fēng)險(xiǎn)性。大傾角煤煤層與水平面的傾角通常為30°～50°，由于傾角度數(shù)接近45°屬于陡峭型煤炭斷層范圍，不利于開(kāi)采，故一些大型機(jī)械設(shè)備無(wú)法有效發(fā)揮作用。技術(shù)難題可通過(guò)技術(shù)攻關(guān)解決，利用機(jī)械化處理大傾角煤層開(kāi)采過(guò)程中存在的問(wèn)題，可以提升采煤效率，保證施工人員安全。

1 影響大傾角機(jī)械化采煤生產(chǎn)工藝的因素

1.1 煤層厚度

煤層厚度影響大傾角綜合機(jī)械化采煤生產(chǎn)的效率，會(huì)給機(jī)構(gòu)設(shè)置帶來(lái)技術(shù)性難題。由于采煤的機(jī)械設(shè)備需要有更加堅(jiān)固的支撐地面，這會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備在傾角煤開(kāi)采過(guò)程中所觸及的范圍變小，煤層越厚會(huì)導(dǎo)致大型機(jī)械設(shè)備的調(diào)高范圍縮小，支架運(yùn)行角度范圍縮小，這會(huì)令大型機(jī)械設(shè)備的操作范圍受限，運(yùn)動(dòng)不夠靈活。煤層是地殼變遷而形成煤的特殊形態(tài)，很多煤層的薄厚程度不同，影響煤層的定性分析，施工人員不能通過(guò)區(qū)域性煤層厚度布置單一的開(kāi)采設(shè)備，只能在大型機(jī)械周圍實(shí)時(shí)檢查工作煤層厚度，適時(shí)進(jìn)行支架的裝配和更換，這增加了工作人員的任務(wù)量。

1.2 煤層傾角

煤層傾角會(huì)影響大傾角綜合機(jī)械化采煤生產(chǎn)效率，由于煤層表面之間的摩擦力和濕度不同，大型機(jī)械設(shè)備在介入中往往會(huì)出現(xiàn)不同的打滑情況。很多大型設(shè)備想要達(dá)到預(yù)期的開(kāi)采效率就需要增加防滑設(shè)備，由于防滑設(shè)備多數(shù)是化學(xué)合成的聚酯纖維材料，與鋼鐵的配合性良好，但是不能抵抗高溫，大型設(shè)備工作時(shí)會(huì)融化掉，而防滑設(shè)施脫落之后就會(huì)導(dǎo)致大型設(shè)備的工作效率降低。而對(duì)煤層傾角的探測(cè)主要是通過(guò)專用的設(shè)備，很多設(shè)備在測(cè)量之后需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的校準(zhǔn)和角度重新調(diào)零的設(shè)置，增加了測(cè)量工作的任務(wù)量，不能有效利用時(shí)間。

1.3 頂板底板

大傾角煤層開(kāi)采過(guò)程中，頂板和底板設(shè)施往往是臨時(shí)的，穩(wěn)定性和堅(jiān)固性達(dá)不到許用值域，由于頂板的厚度設(shè)施不當(dāng)被大型設(shè)備戳穿，而底板是承載大型設(shè)備移動(dòng)和原地轉(zhuǎn)動(dòng)的最重要的支撐構(gòu)件，由于鋪設(shè)緊湊性不達(dá)標(biāo)，大型設(shè)備移動(dòng)過(guò)程中會(huì)造成底板之間的相互擠壓和摩擦，導(dǎo)致底板的二次破裂，而二次破裂后的底板已經(jīng)沒(méi)有維修的價(jià)值，只能在破壞的底板上方布置新一層底板，這將降低大傾角煤層的開(kāi)采效率，不利于大型機(jī)械開(kāi)采設(shè)備工作效率的提高。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

由于地質(zhì)形成具有極強(qiáng)的不確定性，地質(zhì)構(gòu)造組成是無(wú)法預(yù)測(cè)的，只有通過(guò)檢測(cè)和實(shí)地挖取樣本化驗(yàn)手段才能具體確定地質(zhì)構(gòu)造。以斷層的落差為例，逆斷層要比正斷層對(duì)施工機(jī)械造成的影響大，相關(guān)人員往往不重視對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的勘探，地殼變遷是隨時(shí)性的，以過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)無(wú)法判斷現(xiàn)在的地質(zhì)情況，地質(zhì)構(gòu)造的模糊不清也不利于施工機(jī)械發(fā)揮理想的作用。

1.5 煤層破壞

大傾角煤層開(kāi)采會(huì)對(duì)煤層造成破壞，由于煤存在的空氣含水量較大，一旦被大型機(jī)械設(shè)備破壞，塊狀的煤直接就會(huì)變成粉末狀，粉末會(huì)因自身重力的原因下降，部分粉末會(huì)黏滯在機(jī)械設(shè)備表面，在進(jìn)行下一次開(kāi)采時(shí)，粉末將會(huì)對(duì)開(kāi)采過(guò)程造成摩擦，影響新煤層的開(kāi)采。如果煤層破壞程度嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致煤層斷裂甚至坍塌，帶來(lái)更多的粉塵，同時(shí)增加生產(chǎn)環(huán)境中瓦斯的含量，帶來(lái)更多的操作風(fēng)險(xiǎn)。在煤層開(kāi)采前，應(yīng)進(jìn)行超聲波探測(cè)，探明煤層硬度和煤層內(nèi)部的含氧量，只有做到科學(xué)規(guī)劃，才能將煤層破壞帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

2 提升大傾角采煤生產(chǎn)工藝的措施

2.1 注重地質(zhì)鉆探和物探工作的進(jìn)行

對(duì)地質(zhì)鉆探和物探工作的重視將促進(jìn)大傾角采煤工作的正常運(yùn)行，各方應(yīng)聯(lián)合進(jìn)行地質(zhì)鉆探和物探工作，提升地質(zhì)鉆探和物探的探測(cè)技術(shù)水平，力求更加準(zhǔn)確地做好探測(cè)工作。可以將探測(cè)工作和開(kāi)采工作同時(shí)進(jìn)行，讓大型機(jī)械設(shè)備邊開(kāi)采邊勘探，減少在勘探過(guò)程中花費(fèi)的時(shí)間?？梢岳萌S地質(zhì)勘探技術(shù)，對(duì)煤層的采空區(qū)和工作面重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理采用科學(xué)的煤炭開(kāi)采工藝，保證開(kāi)采過(guò)程進(jìn)行更加順利。相關(guān)人員應(yīng)定期學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)先進(jìn)的鉆探技術(shù)和物探手段，合理將技術(shù)引進(jìn)，以技術(shù)驅(qū)動(dòng)為源動(dòng)力。

2.2 合理應(yīng)用綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)

我國(guó)采煤經(jīng)歷了從爆破開(kāi)采到人工開(kāi)采再到機(jī)械開(kāi)采的三個(gè)階段，我國(guó)煤炭開(kāi)采的下一個(gè)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開(kāi)采，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，多數(shù)的開(kāi)采設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作的目標(biāo)。在大傾角煤層開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)合理應(yīng)用綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)，協(xié)同電子信息與機(jī)械部件的配合，在機(jī)械構(gòu)件設(shè)計(jì)之初加入機(jī)械構(gòu)件自我診斷系統(tǒng)，做到機(jī)械構(gòu)件有問(wèn)題早發(fā)現(xiàn)，有癥狀早維修的目標(biāo)，保證煤層開(kāi)采機(jī)械的壽命。

2.3 采用長(zhǎng)臂綜合機(jī)械化技術(shù)采煤

長(zhǎng)臂綜合化機(jī)械主要應(yīng)用在大傾角高度較高的煤層開(kāi)采工作中，通過(guò)增加工作臂的長(zhǎng)度可以有效降低端頭對(duì)煤炭開(kāi)采帶來(lái)的不良影響，這樣做的好處是可以提升單次煤炭的開(kāi)采量，長(zhǎng)臂綜合性機(jī)械往往需要更多機(jī)械關(guān)節(jié)，同時(shí)也需要機(jī)械臂的許用強(qiáng)度更高，在保證耐用性的前提下，合理延長(zhǎng)工作臂的長(zhǎng)度，以更加靈活的設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)工作臂進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少大型機(jī)構(gòu)主體在地面的移動(dòng)?？梢杂没霓D(zhuǎn)動(dòng)和機(jī)械臂之間的相互配合提升煤炭開(kāi)采效率，利用速度可調(diào)器將相應(yīng)的支護(hù)速度和煤層斷面的切削速度保持一致，提升開(kāi)采機(jī)械的協(xié)同配合性。

2.4 采用短臂綜合機(jī)械化技術(shù)采煤

短臂綜合機(jī)械化技術(shù)采煤的工作面較小，工作范圍較窄，主要用于塌方情況及前方道路被煤層堵死的情況。與長(zhǎng)臂綜合技術(shù)采煤技術(shù)相比，短臂意味著更輕的重量，更少的活動(dòng)空間，但是短臂由于工作范圍的局限性，只能通過(guò)自身移動(dòng)來(lái)彌合工作范圍小的弊端，短臂最大的優(yōu)點(diǎn)是可以將刮板和裝載機(jī)合為一體，提升了不同機(jī)械的配合效率，提升了煤炭開(kāi)采效率。

3 結(jié)語(yǔ)

介紹了影響大傾角煤層綜合機(jī)械化采煤工藝的原因，提出了促進(jìn)大傾角煤層機(jī)械化采煤工藝提升的措施，為從業(yè)人員提供了一定的思路。應(yīng)加強(qiáng)綜合機(jī)械化采煤生產(chǎn)工藝，注重長(zhǎng)臂與短臂綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的配合使用，將大傾角采煤過(guò)程中遇到的技術(shù)難題逐一攻克，提升煤炭開(kāi)采效率。