MG300/710-WD 雙滾筒采煤機(jī)在多輪間隔放頂煤中的應(yīng)用

賈海平

（山西寧武大運(yùn)華盛老窯溝煤業(yè)有限公司，山西 寧武 036700）

1 老窯溝煤礦50106 綜采工作面概況

老窯溝煤礦50106 綜采工作面屬于5 號煤層501 采區(qū)，采深在100～300 m，煤層屬于簡單-較簡單的厚煤層，平均采厚11.55 m，含1～2 層夾矸，夾矸厚度0.10～0.75 m。根據(jù)探測發(fā)現(xiàn)，工作面老頂初次來壓30～40 m，頂板平均抗壓強(qiáng)度49.80 MPa、平均抗拉強(qiáng)度2.70 MPa，50106 綜采工作面頂板主要為黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖，底板多為泥巖、砂質(zhì)泥巖。50106 綜采工作面煤層頂煤冒放性較好。

2 采煤工藝的制定

煤層結(jié)構(gòu)、采深和厚度及頂板巖性特征是影響頂煤冒放條件的主要因素。根據(jù)老窯溝煤礦50106綜采工作面煤層賦存條件及頂板冒放性特征，決定采用長壁綜放頂煤采煤法，全部垮落法管理頂板[1-2]。

3 回采工藝設(shè)計(jì)

3.1 采煤機(jī)的選擇

采煤機(jī)是進(jìn)行煤炭機(jī)械化采掘工作的主要設(shè)備，按工作方式分為滾筒采煤機(jī)和刨煤機(jī)兩類，其中滾筒采煤機(jī)實(shí)用性更強(qiáng)，被更多的煤礦所采用。對于采煤機(jī)的選擇應(yīng)該遵循以下原則：

1）采高要求：采煤機(jī)的采高范圍必須滿足甚至超出煤層厚度的變化范圍，根據(jù)50106 綜采工作面煤層賦存條件和厚度變化，確定放頂煤工作面采煤機(jī)的采高為3.2 m。

2）滾筒采煤機(jī)的直徑要求：雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑需超出工作面最大采高的0.5 倍，目前50106工作面煤層采高定為3.2 m，因此雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑≥1.6 m 即可滿足生產(chǎn)要求。根據(jù)采煤機(jī)滾筒規(guī)格，應(yīng)選擇滾筒直徑為1.8 m 的滾筒采煤機(jī)。

3）截深要求：采煤機(jī)截深的制定與所在工作面煤層厚度、結(jié)構(gòu)、軟硬條件、頂板巖性及支架的移架步距緊密相關(guān)。

根據(jù)對老窯溝煤礦巷道條件分析，選擇采用MG300/710-WD 雙滾筒采煤機(jī)割煤，截深600 mm，最大放煤高度8.35 m。滾筒式采煤機(jī)具有采高更高、適應(yīng)性更廣、對硬煤截割能力更強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。MG300/710-WD 雙滾筒采煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。滾筒采煤機(jī)主要由中控箱、左右搖臂、牽引箱和滾筒組成，在實(shí)際工作中采煤機(jī)依靠螺旋滾筒旋轉(zhuǎn)進(jìn)入煤壁，通過利用左、右滾筒上的截齒破壞煤體，被破壞的煤體在螺旋葉片的擾動(dòng)下裝入刮板輸送機(jī)[3]。

圖1 MG300/710-WD 雙滾筒采煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 放煤方式

對于不同賦存條件的煤層，按放煤順序的不同可以分為單輪順序放煤、多輪順序放煤、單輪間隔放煤和多輪間隔放煤四種。單輪順序放煤和單輪間隔放煤在技術(shù)上雖然容易掌握，但是容易發(fā)生混矸。根據(jù)50106 綜采工作面煤層條件，將采取多輪（兩輪）間隔放煤，該方法有利于減小對混矸層擾動(dòng)的激烈程度，降低矸石的混入量[4]。

3.3 割煤的要求

依據(jù)所制定的采高數(shù)據(jù)，工作面從開切眼開始回采后，初次放煤步距為8.2 m；為工作面撤除創(chuàng)造條件需在工作面結(jié)束前，距離停采線20 m 時(shí)停止放煤?；夭晒に囋O(shè)計(jì)為：雙滾筒采煤機(jī)熱機(jī)→前端頭斜切進(jìn)刀割煤→拉伸伸縮梁→推前部刮板輸送機(jī)→移架→收縮伸縮梁→拉后部刮板輸送機(jī)→放頂煤。

具體如圖2 所示，圖2-1 為當(dāng)采煤機(jī)割煤至下（上）端頭時(shí)，之后采煤機(jī)前滾筒30 m 運(yùn)輸機(jī)推靠；圖2-2 為采煤機(jī)向上（下）截割30 m 時(shí)，兩滾筒全部進(jìn)入煤壁，向其下（上）方移架，溜子推后采煤；圖2-3 和圖2-4 為采煤機(jī)完全割透下（上）端頭后，再向上（下）運(yùn)行，之后追機(jī)推溜移架，往復(fù)割煤完成作業(yè)。

圖2 采煤機(jī)進(jìn)刀方式示意圖

采放不同時(shí)作業(yè)，放煤工作是在采煤機(jī)割煤完畢移架后進(jìn)行，需要注意以下幾點(diǎn)：

1）需在每個(gè)放煤口利用靜壓灑水系統(tǒng)軟管進(jìn)行灑水滅塵。

2）加強(qiáng)對尾梁擺桿的升降、搖擺控制，使頂煤可以快速流入后部刮板輸送機(jī)中。

3）遇塊狀大煤時(shí)，應(yīng)將尾梁搗碎后再送入輸送機(jī)。

4）煤層中有矸石時(shí)需停止放煤，處理完畢后繼續(xù)工作。

3.4 割煤順序的確定

由于5 號煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角平緩，MG300/710-WD 雙滾筒采煤機(jī)割煤方式為雙向割煤，往返一次割兩刀，前后滾筒分別截割頂煤和底煤，端頭斜切進(jìn)刀的長度≥30 m，截深0.6 m。具體割煤順序制定如圖3 所示，其中圖3-1 為操作采煤機(jī)截割至工作面端頭時(shí)，刮板輸送機(jī)槽處于煤壁附近，采煤機(jī)身處下部留有一定煤體；圖3-2 為調(diào)轉(zhuǎn)滾筒，沿輸送機(jī)彎曲段轉(zhuǎn)向后繼續(xù)割入煤壁，直至刮板輸送機(jī)調(diào)直為止；圖3-3 為再次調(diào)換兩個(gè)滾筒位置，重新返回割煤處作業(yè)；圖3-4 為完成三角煤的截割后，采煤機(jī)滾筒完成復(fù)位，返程正常割煤。

圖3 割煤順序示意圖

3.5 割煤質(zhì)量要求

在采煤機(jī)割煤過程中，需要嚴(yán)格遵守以下規(guī)定：

1）把控割煤的高度，介于3.0～3.7 m，之所以設(shè)置最低采高是為支架后部留有相應(yīng)的運(yùn)煤空間，并保證行人可以在支架間走動(dòng)。

2）保持采煤機(jī)平穩(wěn)工作，速度不宜過快或過慢，避免壓溜、涌煤事故的發(fā)生。

3）嚴(yán)格尊重放、割順序，只有在頂煤放盡之后才能進(jìn)行采煤機(jī)的截割作業(yè)。

4）為防止架前冒頂、片幫，應(yīng)在截割完成后及時(shí)撤架，并為后續(xù)放頂煤創(chuàng)造條件。

5）當(dāng)采放工序失衡時(shí)，可以通過及時(shí)調(diào)整采煤機(jī)的割煤速度或采取增加放煤口數(shù)等措施實(shí)現(xiàn)采放平衡，并對工作面日循環(huán)進(jìn)刀數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)采放平行作業(yè)。

4 放頂煤產(chǎn)量計(jì)算

50106 綜采工作面每循環(huán)產(chǎn)量中，工作面每日循環(huán)割煤產(chǎn)量Q刀和工作面每日循環(huán)放煤產(chǎn)量Q放可按公式（1）（2）計(jì)算，日產(chǎn)量為Qr以公式（3）計(jì)算。

式中：L 為工作面的長度，取150m；h采為采高，取3.2m；B 為截深，取0.6 m；S 為放煤循環(huán)進(jìn)度，0.6 m；h放為工作面放煤的高度，取8.35 m；γ 為煤的容量，取1.38 t/m3；C 為頂煤回收率，取85%；K 為每日循環(huán)數(shù)，取2.5。

經(jīng)計(jì)算，50106 綜采工作面Q刀為397 t/d，Q放為881 t/d，產(chǎn)量Qr為3 195 t/d，年產(chǎn)量Qa按330 個(gè)工作日計(jì)算，每年產(chǎn)量為105 萬t。

5 應(yīng)用效果

老窯溝煤礦50106 綜采工作面具有良好的放頂煤開采的條件，根據(jù)煤層情況，選擇MG300/710-WD 型雙滾筒采煤機(jī)進(jìn)行多輪（兩輪）間隔放煤割煤的技術(shù)。經(jīng)過實(shí)際計(jì)算，日均產(chǎn)量達(dá)到3 195 t，年產(chǎn)量達(dá)到105 萬t，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益且未發(fā)生生產(chǎn)事故。