煤礦綜采工作面采煤機(jī)快速安裝工藝技術(shù)研究

閆 偉

（山西河曲晉神磁窯溝煤業(yè)有限公司， 山西 忻州 036500）

引言

采煤機(jī)是煤礦開(kāi)采和生產(chǎn)過(guò)程中最重要的機(jī)械設(shè)備，是保證煤礦開(kāi)采現(xiàn)代化和機(jī)械化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采煤機(jī)主要完成煤礦生產(chǎn)的落煤和裝煤工序，采煤機(jī)的使用不僅降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，同時(shí)也使得煤炭的開(kāi)采過(guò)程更加方便高效，提高了綜采工作面實(shí)際的回采效率[1]。但是，由于煤礦采煤機(jī)主要是完成對(duì)煤層的開(kāi)采，重量比較大，采煤機(jī)中的零部件數(shù)量較多，傳統(tǒng)的采煤機(jī)安裝工藝比較復(fù)雜、設(shè)備的安裝周期較長(zhǎng)、影響工作面的正常接替，采煤機(jī)安裝工藝比較復(fù)雜，工作量較大且對(duì)于安裝工人的技術(shù)水平要求較高，從而導(dǎo)致采煤機(jī)在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)故障，最終會(huì)影響綜采工作面的高效回采。

針對(duì)傳統(tǒng)的采煤機(jī)安裝工藝存在的問(wèn)題，本文首先對(duì)采煤機(jī)結(jié)構(gòu)組成和工作原理進(jìn)行分析，對(duì)采煤機(jī)傳統(tǒng)安裝工藝和特點(diǎn)進(jìn)行研究，得出傳統(tǒng)的采煤機(jī)安裝工藝存在的不足和問(wèn)題，傳統(tǒng)的采煤機(jī)安裝工藝不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架和輸送機(jī)的同步進(jìn)行，而且經(jīng)常會(huì)在安裝過(guò)程中出現(xiàn)安裝質(zhì)量差、工期長(zhǎng)等問(wèn)題。針對(duì)存在的問(wèn)題提出采煤機(jī)快速安裝工藝技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)設(shè)備的快速安裝，提高安裝效率，縮短安裝周期，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于保證煤礦安全生產(chǎn)，提高煤礦機(jī)電設(shè)備的安全管理水平。

1 采煤機(jī)結(jié)構(gòu)組成與工作原理概述

采煤機(jī)是煤礦生產(chǎn)過(guò)程中最重要的機(jī)械設(shè)備。從整體上來(lái)看，采煤機(jī)主要由牽引部、截割部、傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成，牽引部主要是負(fù)責(zé)采煤機(jī)的移動(dòng)；截割部是采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)煤炭的開(kāi)采和截割；傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)動(dòng)力的傳遞，將動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)傳遞到到截割部；電氣控制系統(tǒng)是整臺(tái)設(shè)備的控制單元，負(fù)責(zé)各個(gè)部件的運(yùn)動(dòng)控制和機(jī)構(gòu)的移動(dòng)控制，如圖1 所示為采煤機(jī)結(jié)構(gòu)組成示意圖。

圖1 采煤機(jī)結(jié)構(gòu)組成示意圖

采煤機(jī)按照機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行劃分，主要由牽引部、截割部、電氣傳動(dòng)系統(tǒng)和輔助操作系統(tǒng)四大部分組成[2]，其中截割部采用懸臂進(jìn)行支撐，牽引部控制整臺(tái)采煤機(jī)的運(yùn)動(dòng)，利用電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整臺(tái)采煤機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和截割控制等，由于煤層高度的不同，需要對(duì)采煤機(jī)的頂部截割輥筒的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，使用液壓控制系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)油缸的動(dòng)作可以推動(dòng)截割滾輪運(yùn)動(dòng)。采煤機(jī)在實(shí)際進(jìn)行截割的過(guò)程中，左右截割滾輪是按照行走的方向進(jìn)行交替截割，截割的主要對(duì)象為頂煤和底煤，通過(guò)利用自身螺旋輥筒的旋轉(zhuǎn)將破碎煤進(jìn)入到輸送機(jī)中完成落料和裝煤。采煤機(jī)的截割頭一般包含有噴水的裝置，用于在實(shí)際進(jìn)行截割的過(guò)程中的除塵防爆，對(duì)于帶式輸送機(jī)而言，主要是將落到井下的煤粉直接輸送到地面或者井下，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭的輸送過(guò)程[3]。

2 采煤機(jī)傳統(tǒng)安裝工藝與特點(diǎn)

2.1 采煤機(jī)傳統(tǒng)安裝工藝

采煤機(jī)安裝過(guò)程主要包括設(shè)備安裝前的選型準(zhǔn)備，中期設(shè)備的安裝注意事項(xiàng)和后期設(shè)備的順序安裝三部分[4]。首先，設(shè)備在進(jìn)行安裝前需要考慮綜采工作面的實(shí)際采高，需要根據(jù)采煤的高度和需要的回采量等諸多因素，從而確定各個(gè)綜采設(shè)備的型號(hào)、數(shù)量和規(guī)格等參數(shù)，并且實(shí)現(xiàn)了各臺(tái)綜采設(shè)備進(jìn)行了整體的配套，從而滿(mǎn)足最終的裝配要求。在地面配套完成后，需要地面對(duì)設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)行，從而保證采煤機(jī)設(shè)備所有配件齊全；隨后，對(duì)井下運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行檢查，對(duì)大巷運(yùn)輸軌道嚴(yán)格按照?qǐng)?zhí)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行布置，具體包括軌道的鋪設(shè)、道岔的安裝、擋車(chē)裝置的安裝等，保證所有的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)安裝合理有序[5]。

最后需要對(duì)井下供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等進(jìn)行合理安裝與布置，保證采煤機(jī)安裝的前提條件到位[6]。對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行安裝，按照采煤機(jī)安裝工藝在機(jī)尾施工一個(gè)采煤機(jī)安裝硐室，并且保證端面尺寸長(zhǎng)度為25 m、2.5 m 和3.5 m，然后依次安裝刮板輸送機(jī)的中間段，完成刮板輸送機(jī)的安裝后需要安裝液壓支架，隨后將采煤機(jī)的底部托架拉動(dòng)到刮板輸送機(jī)的上方開(kāi)始進(jìn)行安裝采煤機(jī)，采煤機(jī)完成后安裝刮板輸送機(jī)尾部，從而完成整個(gè)的安裝過(guò)程。

2.2 采煤機(jī)傳統(tǒng)安裝工藝存在的問(wèn)題

在煤礦井下采煤機(jī)的安裝主要是沿用傳統(tǒng)的安裝工藝，安裝工藝主要存在以下的特點(diǎn)：

1）采煤機(jī)的安裝工作量比較大，實(shí)際安裝過(guò)程中的難度較大。由于采煤機(jī)自身質(zhì)量在30 t 以上，采煤機(jī)總長(zhǎng)度超過(guò)了10 m，零部件較多，所以在采煤機(jī)結(jié)構(gòu)的拆卸和安裝的過(guò)程中，工作量較大且安裝周期較長(zhǎng)。同時(shí)采煤機(jī)受到井下巷道空間和工況的限制，導(dǎo)致采煤機(jī)的實(shí)際安裝難度比較高。

2）安裝的步驟較多，管路連接復(fù)雜。采煤機(jī)拆解結(jié)構(gòu)零部件較多，在實(shí)際安裝過(guò)程中需要執(zhí)行的步驟比較多，首先需要對(duì)底托板進(jìn)行安裝，隨后是對(duì)左截割部和相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行安裝，然后進(jìn)行右側(cè)截割部的安裝，最后需要對(duì)采煤機(jī)大量的管路系統(tǒng)和液壓裝置進(jìn)行安裝，傳統(tǒng)的安裝步驟往往比較復(fù)雜，耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)。

3）安裝技術(shù)要求較高，對(duì)工作的操作技能要求高。采煤機(jī)的零部件比較多，零部件的配合和安裝精度有較高的要求，采煤機(jī)內(nèi)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)需要保證良好的潤(rùn)滑，所以在實(shí)際安裝過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)較多，同時(shí)對(duì)某些精度要求比較高的連接，需要保證連接精度，一旦發(fā)生配合不良問(wèn)題，將會(huì)影響采煤機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，若安裝存在問(wèn)題將會(huì)影響采煤機(jī)整體運(yùn)行，甚至有可能會(huì)造成機(jī)械設(shè)備故障和損壞，從而影響設(shè)備的使用壽命。所以，當(dāng)前國(guó)內(nèi)煤礦采煤機(jī)安裝過(guò)程中需要全程有專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)[7]。

3 采煤機(jī)快速安裝工藝技術(shù)與優(yōu)化

通過(guò)對(duì)采煤機(jī)傳統(tǒng)安裝工藝技術(shù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的采煤機(jī)安裝工藝工序分散，安裝過(guò)程缺少機(jī)動(dòng)性和靈活性，本次提出適合大部分巷道采煤機(jī)安裝的新工藝方案。如圖2 所示為采煤機(jī)快速安裝工藝設(shè)備布置方案。

圖2 為采煤機(jī)快速安裝工藝設(shè)備布置圖。首先，安裝的是刮板輸送機(jī)的機(jī)頭段和中間段，隨后進(jìn)行刮板輸送機(jī)的溜槽安裝，安裝到工作面中部時(shí)暫停安裝，先將采煤機(jī)的底部托架從巷道運(yùn)輸?shù)焦ぷ髅?，然后將采煤機(jī)的底部托架與刮板輸送機(jī)的中部槽進(jìn)行安裝對(duì)接。

圖2 采煤機(jī)快速安裝工藝設(shè)備布置圖

為了縮短施工工期，使液壓支架與采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)同步安裝，需要啟用另外一個(gè)施工組從刮板輸送機(jī)機(jī)頭的位置同時(shí)安裝液壓支架，采煤機(jī)安裝完成后再進(jìn)行刮板輸送機(jī)和機(jī)尾的安裝，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)的快速安裝，縮短安裝需要的時(shí)間。從圖中也可以看出，采用這套采煤機(jī)新安裝工藝基本實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架的同步安裝，相比于傳統(tǒng)的安裝工藝而言，大大縮短了安裝的時(shí)間損耗，從而提高了安裝的效率和質(zhì)量。

4 采煤機(jī)快速安裝工藝應(yīng)用效果

本次提出的采煤機(jī)快速安裝工藝從根本上解決了傳統(tǒng)安裝工藝存在的工作量較大、安裝工序復(fù)雜和技術(shù)要求較高等問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用得出：采用本套快速安裝工藝，采煤機(jī)的安裝精度和安裝質(zhì)量提高，縮短了采煤機(jī)的安裝工期，將傳統(tǒng)的安裝需要10～20 d 縮短為5～8 d，同時(shí)也減少了安裝工作量，實(shí)現(xiàn)了液壓支架與采煤機(jī)的同時(shí)安裝，保證了各個(gè)設(shè)備的零部件的安全運(yùn)輸，包括在刮板輸送機(jī)與工作面的煤壁預(yù)留下2 m 的富余量，在切巷的中部進(jìn)行了采煤機(jī)的安裝不需要進(jìn)行硐室的安裝，使得安裝時(shí)間和成本降低，設(shè)備的安裝安全性得以提高。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)采煤機(jī)傳統(tǒng)的安裝工藝存在的安裝耗時(shí)較長(zhǎng)、安裝效率較低、工作量大等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)采煤機(jī)傳統(tǒng)的安裝工藝技術(shù)和特點(diǎn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的安裝工藝存在的問(wèn)題，對(duì)采煤機(jī)安裝工藝進(jìn)行優(yōu)化并提出了一種采煤機(jī)快速安裝工藝，優(yōu)化后的采煤機(jī)安裝工藝實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)與液壓支架的同步安裝，提高了采煤機(jī)的安裝效率和設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明采用采用快速安裝工藝可以提高采煤機(jī)的安裝效率，縮短安裝設(shè)備時(shí)間，有利于提高煤礦設(shè)備安裝效率，保證煤礦安全生產(chǎn)，從而促進(jìn)煤礦企業(yè)的發(fā)展，具有一定的參考價(jià)值。