大傾角工作面可調(diào)式機(jī)頭收煤裝置的設(shè)計(jì)

李廣慶

（1.中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司；2.河北省高端智能礦山裝備技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 張家口 076250）

我國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，煤炭更是我國(guó)的主要能源與重要的生產(chǎn)原料，在一次性能源消費(fèi)中占比57%左右，而中國(guó)“富煤、貧油、少氣”的地質(zhì)條件決定了煤炭作為中國(guó)基礎(chǔ)能源的戰(zhàn)略地位，在未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)煤炭仍會(huì)是我國(guó)最重要的能源礦產(chǎn)。煤炭工業(yè)“十四五”高質(zhì)量發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)中提到內(nèi)蒙古東部(東北)、云貴基地穩(wěn)定規(guī)模，保障區(qū)域煤炭供應(yīng)，煤炭年產(chǎn)量分別穩(wěn)定在5億噸、2.5億噸左右。而由于東北地區(qū)、云貴基地的煤層賦存條件比較復(fù)雜，具有煤層薄、傾角大、厚度變化大、夾矸、斷層和小構(gòu)造多等特點(diǎn)，導(dǎo)致東北地區(qū)、云貴基地的煤炭智能化開(kāi)采水平較低，所以推動(dòng)該地區(qū)的綜采技術(shù)與設(shè)備的創(chuàng)新勢(shì)在必行。在大傾角綜采工作面中能夠?qū)⒐ぷ髅婷禾宽樌麑?dǎo)入轉(zhuǎn)載機(jī)卸料槽內(nèi)，減少人工的干預(yù)能夠極大地提高刮板輸送機(jī)的開(kāi)機(jī)率。本文介紹的大傾角可調(diào)式機(jī)頭收煤裝置的設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足在大傾角工作面上綜采配套設(shè)備快速推進(jìn)的需要，同時(shí)有效地提高煤礦煤炭資源的產(chǎn)量和安全性。

1 現(xiàn)有大傾角工作面刮板輸送機(jī)機(jī)頭存在的問(wèn)題

（1）大傾角煤層是指埋藏傾角大于35°的煤層（35°是煤層開(kāi)采過(guò)程中冒落矸石的自然安息角），在采煤過(guò)程中落下的煤由于重力分量的作用，部分煤不通過(guò)刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸直接下滑到順槽巷道內(nèi)，無(wú)法落入轉(zhuǎn)載機(jī)內(nèi)，均需要人工清理，如果不及時(shí)清理，導(dǎo)致堆煤過(guò)多順槽內(nèi)的推移支架無(wú)法正常推移輸送機(jī)機(jī)頭。使得煤礦采煤過(guò)程中回采工效低、安全可靠性和經(jīng)濟(jì)效益差等。

（2）在井下實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，為了達(dá)到采煤機(jī)在工作面能夠完全切透煤壁而不留三角煤，通常將刮板輸送機(jī)機(jī)頭伸出較多，一段時(shí)間后導(dǎo)致轉(zhuǎn)載機(jī)與煤壁之間即刮板輸送機(jī)機(jī)頭下面和側(cè)面均留下大量堆煤（見(jiàn)圖1陰影部分為堆煤），這需要停機(jī)后人工去處理這煤，將這部分煤鏟入轉(zhuǎn)載機(jī)卸料槽后才能夠順利推進(jìn)。

（3）巷道內(nèi)的順槽轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾部卸料槽處即卸料段均采用單側(cè)擋板1，擋板也沒(méi)有傾斜向里側(cè)的傾斜角度，全是采用直立擋板，當(dāng)工作面煤塊由于重力分量的作用落到轉(zhuǎn)載機(jī)卸料槽擋板側(cè)時(shí)由于擋板均為直立擋板沒(méi)有向下壓的趨勢(shì)，所以刮板輸送機(jī)機(jī)頭2卸料處經(jīng)常會(huì)發(fā)生煤塊亂飛亂濺等情況，同時(shí)亂飛亂濺的煤塊全部堆積在刮板輸送機(jī)機(jī)頭下面和側(cè)面（見(jiàn)圖1陰影部分為堆煤）。給井下工人造成了很大的安全隱患，所以消除隱患，才能提高回采效率。

圖1 現(xiàn)有大傾角工作面刮板輸送機(jī)機(jī)頭布置圖

2 大傾角工作面刮板輸送機(jī)機(jī)頭現(xiàn)有解決方案

雞西礦業(yè)公司東山礦作為龍煤集團(tuán)的主力礦井，所開(kāi)采的工作面也是典型的大傾角、薄煤層。為了解決刮板輸送機(jī)機(jī)頭卸煤?jiǎn)栴}引起的采煤過(guò)程中回采工效低、安全可靠性低和經(jīng)濟(jì)效益差等問(wèn)題，在刮板輸送機(jī)機(jī)頭推移部側(cè)面自己改造增加了傾斜的導(dǎo)煤裝置4，為了將工作面滑落下來(lái)的煤順道導(dǎo)入順槽轉(zhuǎn)載機(jī)卸料槽內(nèi)，減少人工清理的次數(shù)。如圖2所示。

圖2 礦方自己改造的刮板輸送機(jī)機(jī)頭布置圖

礦方通過(guò)自己的改造，在刮板輸送機(jī)機(jī)頭增加導(dǎo)煤板后，有效的提高了工作面落煤的回收量，同時(shí)工作面的回采工作效率也得到了一定的提高，井下工人清理機(jī)頭處堆煤的次數(shù)也減少了。但是由于工作面傾角大，工作面的刮板輸送機(jī)容易發(fā)生下滑，在大傾角、多坡度條件下控制刮板輸送機(jī)的下滑難度非常大，所以當(dāng)刮板輸送機(jī)機(jī)頭下滑過(guò)大就導(dǎo)致機(jī)頭推移部上的導(dǎo)煤板無(wú)法與采煤工作面接齊，留出一定的空檔，這樣又導(dǎo)致部分落煤落入順槽巷道內(nèi)，時(shí)間長(zhǎng)了就導(dǎo)致機(jī)頭的推移部無(wú)法正常推移。所以該導(dǎo)煤裝置無(wú)法適應(yīng)工作面的角度變化和工作面設(shè)備下滑，故適應(yīng)性較差。

3 大傾角工作面機(jī)頭處可調(diào)式機(jī)頭收煤裝置的設(shè)計(jì)

為了徹底解決大傾角工作面中刮板輸送機(jī)機(jī)頭堆煤而導(dǎo)致采煤過(guò)程中回采工效低、安全性低和工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，專(zhuān)門(mén)為雞西礦業(yè)公司東山礦、四川攀枝花大寶鼎礦設(shè)計(jì)了可調(diào)式機(jī)頭收煤裝置。該裝置與輸送機(jī)機(jī)頭推移部設(shè)計(jì)為一體，在工作面推進(jìn)的過(guò)程中能夠有效的將工作面滑落的煤導(dǎo)入轉(zhuǎn)載機(jī)卸料槽內(nèi)同時(shí)能夠適應(yīng)工作面的設(shè)備下竄和工作面的傾角變化。該可調(diào)式機(jī)頭收煤裝置主要由導(dǎo)煤板、底座、斜推油缸、調(diào)節(jié)油缸、電液控等零部件組成。在使用的過(guò)程中，導(dǎo)煤板可以有效的將工作面滑落的煤導(dǎo)入轉(zhuǎn)載機(jī)卸料槽內(nèi)，斜推油缸通過(guò)調(diào)節(jié)油缸的行程來(lái)調(diào)節(jié)導(dǎo)煤板的傾斜角度來(lái)適應(yīng)工作面傾角的變化，調(diào)節(jié)油缸通過(guò)行程的調(diào)節(jié)使得導(dǎo)煤板適應(yīng)工作面設(shè)備的下滑，配置的電液控主閥、控制器、接收器、遙控器等進(jìn)行遠(yuǎn)程操作提高安全性。具體如圖3～6所示。

圖3 可調(diào)式刮板輸送機(jī)機(jī)頭收煤裝置布置圖

該結(jié)構(gòu)運(yùn)用了液壓缸和電液控，在乳化液泵站提供動(dòng)力的情況下，通過(guò)遙控器來(lái)控制斜推液壓缸的動(dòng)作，調(diào)節(jié)導(dǎo)煤板的角度來(lái)適應(yīng)工作面傾角的變化，角度適應(yīng)范圍為35°～55°，礦方可根據(jù)需要調(diào)整角度適應(yīng)范圍?？刂普{(diào)節(jié)油缸的動(dòng)作，調(diào)節(jié)導(dǎo)煤板的伸出量來(lái)適應(yīng)工作面設(shè)備的下滑、竄頭等，調(diào)節(jié)范圍為0～500mm。跟礦方自行改造的導(dǎo)煤板相比可調(diào)式機(jī)頭收煤裝置能夠根據(jù)工作面傾角的變化、工作面設(shè)備的下滑做出相應(yīng)的調(diào)整，所以適應(yīng)性更強(qiáng)同時(shí)通過(guò)遙控操作安全性也有了可靠的保證。最終達(dá)到降低井下工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、保障井下工人的安全、提高了生產(chǎn)效率同時(shí)為煤礦大傾角工作面智能化快速推進(jìn)和高產(chǎn)高效提供可靠的保證。

圖4 電液控安裝示意圖

圖5 可調(diào)式刮板輸送機(jī)機(jī)頭收煤裝置斜推油缸最小角度和最大角度示意圖

圖6 可調(diào)式刮板輸送機(jī)機(jī)頭收煤裝置調(diào)節(jié)油缸伸出狀態(tài)和收回狀態(tài)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明可調(diào)式收煤裝置的使用對(duì)于大傾角工作面尤其是急傾斜工作面來(lái)講，不僅能夠在生產(chǎn)中提高井下作業(yè)人員的安全而且能夠極大的減少機(jī)頭處作業(yè)人數(shù)、降低井下工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)能夠保證采煤機(jī)連續(xù)采煤實(shí)現(xiàn)綜采工作面高產(chǎn)高效作業(yè)。有效的解決了刮板機(jī)機(jī)頭處引起的大傾角、急傾斜工作面無(wú)法快速推進(jìn)、安全性低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低等問(wèn)題。

大傾角可調(diào)式收煤裝置在井下的使用為今后大傾角刮板輸送機(jī)機(jī)頭處的設(shè)計(jì)提供了有益的經(jīng)驗(yàn)借鑒，更是響應(yīng)了國(guó)家對(duì)東北、云貴川地區(qū)大傾角工作面智能化礦井建設(shè)的高要求。