煤礦綜合機(jī)械化采煤工藝探究

樊占軍

(龍煤七臺(tái)河礦業(yè)有限責(zé)任公司新鐵煤礦，黑龍江 七臺(tái)河 154600)

綜合機(jī)械化采煤機(jī)是一套實(shí)際應(yīng)用功率和強(qiáng)度很高的機(jī)械設(shè)備，對(duì)于生產(chǎn)安全、質(zhì)量、效率的提高有著極其重要的作用。其對(duì)每種設(shè)備機(jī)械使用都有著嚴(yán)格的工藝要求，為了提高安全生產(chǎn)率，應(yīng)熟悉綜合機(jī)械化采煤工藝操作。

1 煤礦綜合機(jī)械化采煤工藝的機(jī)械裝置

煤礦的機(jī)械化及自動(dòng)化生產(chǎn)程度越來(lái)越高，集成液壓、電氣、機(jī)械的大型機(jī)械化采煤機(jī)，是煤炭開(kāi)采行業(yè)中重要的機(jī)械裝置。國(guó)內(nèi)的大中小型煤礦最常用的采煤機(jī)是刨煤機(jī)和滾筒采煤機(jī)，目前，大部分企業(yè)都采用了可自如調(diào)節(jié)高度的采煤機(jī)，相較于早期的機(jī)械采煤裝置，極大提高了采煤生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。采煤機(jī)按照工作結(jié)構(gòu)可以分為鋸齒式采煤結(jié)構(gòu)、刨式采煤結(jié)構(gòu)、鉆探采煤結(jié)構(gòu)、銑削采煤結(jié)構(gòu)。刨煤機(jī)是一種依托刨刀做往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)刨碎煤層的刨煤機(jī)；銑削式采煤機(jī)是依托機(jī)械結(jié)構(gòu)上的截齒旋轉(zhuǎn)銑削的方法進(jìn)行煤層的破碎；銑削采煤機(jī)也被稱為煤炭的截?cái)鄼C(jī)構(gòu)，其借助截齒深入煤層，做循環(huán)往復(fù)式運(yùn)動(dòng)來(lái)截取分割煤體，像一把鋸子切割進(jìn)入；鉆探采煤機(jī)構(gòu)是利用鉆頭的鋼度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)采煤，通過(guò)螺紋與煤層之間的摩擦和擠壓深入破壞煤體。

開(kāi)采后的煤炭通過(guò)傳送帶運(yùn)輸?shù)降孛嫔?，運(yùn)送煤炭的傳送帶并非傳統(tǒng)的平直傳送帶，需要有一定坡度和液壓桿的支撐，同時(shí)在設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中應(yīng)合理考慮靜摩擦與重量的分量，合理控制傾角角度。我國(guó)主要采用刮板運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，與傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)相比，其擁有可變性和自身柔韌性，可提升輸送距離，增加輸送量，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大增加，安全穩(wěn)定性、可靠性進(jìn)一步提升。

煤炭開(kāi)采過(guò)程中，液壓支架主要是對(duì)采煤裝置的壓力進(jìn)行控制，可以有效緩解回采壓力，保證壓力釋放效率。液壓支架具有可靠性，應(yīng)用廣泛，可以起到對(duì)力的放大作用，具有卓越的自鎖性能。液壓支架必須對(duì)頂板起到足夠的支撐作用，保障開(kāi)采工作的安全穩(wěn)定進(jìn)行。采煤機(jī)構(gòu)在液壓機(jī)構(gòu)的幫助下，可有效提升采煤效率及單次的采煤量。

轉(zhuǎn)運(yùn)裝載機(jī)構(gòu)是運(yùn)輸機(jī)的一種，通常安裝在巷道中，協(xié)助操作人員將開(kāi)采出的煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)到傳送帶中，實(shí)現(xiàn)機(jī)械工作的對(duì)接，減輕工作壓力。轉(zhuǎn)載過(guò)程是連續(xù)不間斷的，可保障煤炭開(kāi)采的穩(wěn)步進(jìn)行，提升開(kāi)采效率和質(zhì)量。

移動(dòng)變電站和乳化液泵站。移動(dòng)變電站可以將高壓線輸送來(lái)的高壓電力轉(zhuǎn)化成綜合采煤機(jī)械裝置所需的電壓，為綜合開(kāi)采裝置提供持續(xù)穩(wěn)定的電力輸送。乳化液泵站的功能是把高壓液體輸送到綜合開(kāi)采機(jī)械裝置，提供充足的液體壓力，以確保支撐防護(hù)的穩(wěn)定可靠，保障工作的順利進(jìn)行。

2 煤礦開(kāi)采綜合機(jī)械化采煤工藝

短臂綜合機(jī)械機(jī)構(gòu)具有精巧特性，可以在更狹窄的空間內(nèi)發(fā)揮作用，可探清地質(zhì)情況，便于工人進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。支臂和操作節(jié)臂縮短，由材料力學(xué)理論可知，機(jī)械的綜合強(qiáng)度會(huì)提高，運(yùn)送效率得到提升，但是由于工作面的范圍限制，只能降低底板的移動(dòng)頻次，通過(guò)底部鉸鏈或履帶的不斷移動(dòng)，確保挖煤過(guò)程的連貫性。與其他機(jī)構(gòu)不同之處在于：轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)載機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳輸機(jī)構(gòu)共用同一種電機(jī)和機(jī)械構(gòu)造，如布置側(cè)卸和直角拐彎及端卸等，節(jié)約了空間，省去了多余配件?；夭晒ぷ髅娴木C合裝置質(zhì)量較輕，可以方便快捷地進(jìn)行倒面。回采工作面比較短，一般是40～90 m。同其他采煤機(jī)不同角度進(jìn)刀方式相比，短臂采煤裝置可以與單筒刀具進(jìn)行更好的配合，選點(diǎn)更加靈活方便，效率更高。

長(zhǎng)臂式綜合機(jī)械采煤設(shè)備與短臂操作功能形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，與短臂不同的是，長(zhǎng)臂擁有更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)向搖臂和開(kāi)采支臂，可操作的空間范圍較大，單次的開(kāi)采煤數(shù)量得到了顯著提升，但是需要的操作空間較大，無(wú)需來(lái)回移動(dòng)，通過(guò)自身的軸向旋轉(zhuǎn)就可滿足大多數(shù)工作面的采煤需求，多用于緩傾斜煤層或傾斜煤層中，但要求操作人員的技術(shù)性達(dá)到良好以上水平。由于臂的延長(zhǎng)特性，很容易造成運(yùn)動(dòng)干涉，出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)死點(diǎn)位置，如果出現(xiàn)這些情況，只能進(jìn)行手動(dòng)轉(zhuǎn)移，避開(kāi)死點(diǎn)位置，為機(jī)械的正常工作施加簡(jiǎn)諧力。除了挖掘輕薄煤層外，利用長(zhǎng)臂綜合機(jī)械挖煤工藝可提升液壓支架的防滑性能，令千斤頂在使用過(guò)程中有更大的空間。

由于地質(zhì)層變化的不可預(yù)見(jiàn)性，很容易在煤炭開(kāi)采過(guò)程中遇到煤層厚度較厚的情況，如果遇到此類情況，傳統(tǒng)的長(zhǎng)臂和短臂都無(wú)法破壞厚煤層，這時(shí)需采用放頂煤綜合機(jī)械化采煤工藝。其工藝流程可分為以下幾部分：一是機(jī)械使用應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求決定，靈活采用采煤機(jī)轉(zhuǎn)移煤炭或切割煤炭，保證輸送機(jī)上運(yùn)輸?shù)拿禾糠€(wěn)定和不間斷。二是在進(jìn)行足夠的煤炭切割之后，要注意及時(shí)打開(kāi)放煤窗口的放煤頂，觀察矸石情況，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況，及時(shí)鎖死作業(yè)過(guò)程中已經(jīng)打開(kāi)的放煤窗口，并及時(shí)上報(bào)。三是在放完所有工作面的煤炭之后，再開(kāi)展采掘煤炭的工作計(jì)劃，循序漸進(jìn)，在要求時(shí)間內(nèi)正常展開(kāi)采掘煤炭工作。

在較舊的巷道采煤中，應(yīng)采用液壓支架進(jìn)行施工，找到良好的支撐點(diǎn)，支撐點(diǎn)可以起到良好的支撐作用。要密切關(guān)注液壓支架的工作情況，雖然液壓支架的承載能力很強(qiáng)，但是所有工件都有一定的屈服極限和固有的承力極限，如果超過(guò)這個(gè)極限就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械出現(xiàn)故障，輕者會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)損壞，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致整個(gè)支撐部分垮塌，為避免此類情況，應(yīng)采用更多的液壓支架，使其協(xié)同發(fā)揮效果，將應(yīng)力平均化，合理轉(zhuǎn)移液壓支撐的支撐位置，采用閑置液壓支架替補(bǔ)更換方法。液壓支架利用液體壓力原理與機(jī)械斜面原理，在采煤機(jī)構(gòu)引起聲音震動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部液體也會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)，所以液壓支架選擇的重點(diǎn)是觀察其固有頻率，將固有頻率避開(kāi)采煤頻率，防止出現(xiàn)共振。

淺埋深、頂板硬、煤層硬的現(xiàn)代工藝技術(shù)難點(diǎn)是：一是研發(fā)及推廣煤巷錨桿的支撐防護(hù)技術(shù)，解決5.5 m寬的煤巷錨桿支撐防護(hù)中存在的問(wèn)題，擴(kuò)大綜合采掘配套設(shè)施規(guī)模，有助于達(dá)成持續(xù)生產(chǎn)條件，極大提高作業(yè)效率。二是研發(fā)過(guò)程中應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的研發(fā)思路，采用多元化的研發(fā)方法，如綜合堆放及回采工藝，幫助堆積的煤快速移動(dòng)，為煤礦挖掘提供時(shí)間和工作空間。三是著力解決硬質(zhì)煤層的采挖問(wèn)題，雖然硬質(zhì)煤的開(kāi)發(fā)成本較高，但其是采煤的重要組成部分。

在進(jìn)行相對(duì)較斜煤層的挖掘時(shí)，應(yīng)提高操作人員的安全意識(shí)，引進(jìn)四連桿千斤頂?shù)葟?qiáng)力設(shè)備，增加支撐的穩(wěn)定性，為工作人員打造更加安全的工作環(huán)境，完善對(duì)防護(hù)設(shè)備和防護(hù)網(wǎng)的構(gòu)建。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)的安全性、高效性、穩(wěn)定性在不斷提高，采煤方法和工藝正朝著高效集約、可靠的方向發(fā)展，這對(duì)煤礦綜合機(jī)械化采煤工藝提出了更高的要求。要進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，為煤炭機(jī)械創(chuàng)新發(fā)展提供思路。