綜合機(jī)械化設(shè)備在礦井生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘要：綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面和采煤工作面的運(yùn)用是現(xiàn)代化高產(chǎn)、高效礦井的標(biāo)志。根據(jù)實(shí)際條件合理選擇綜掘工作面及綜采工作面機(jī)械設(shè)備是安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)的根本。采煤、掘進(jìn)工作面設(shè)備的選型、設(shè)計(jì)、配套、使用和科學(xué)的管理是工作面高產(chǎn)、高效的保證。

關(guān)鍵詞：綜掘機(jī)；綜采設(shè)備；型號(hào)選擇；技術(shù)改造

引言

隨著機(jī)械工業(yè)的不斷進(jìn)步，我國綜合機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備不斷地產(chǎn)生、改進(jìn)并升級(jí)，而且綜掘設(shè)備的適應(yīng)范圍也不斷擴(kuò)展，但是還沒有任何一款綜掘機(jī)械敢于“吹噓”說自己能適應(yīng)所有的地質(zhì)條件。綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面內(nèi)相關(guān)設(shè)備選擇必須合理選擇才能達(dá)到綜掘工作面應(yīng)有的效果。如果選型的結(jié)果是“大馬拉小車”，會(huì)造成機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)能力的浪費(fèi)；如果是“小馬拉大車”，綜掘工作面的掘進(jìn)速度肯定達(dá)不到期望值。因此，根據(jù)各煤礦、各采區(qū)，乃至各工作面的實(shí)際情況，合理選用大中小型煤巷、巖巷、半煤巖巷綜掘設(shè)備，才能保證航道的掘進(jìn)速度，進(jìn)而保證整個(gè)礦井的接替需要。

1 綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的應(yīng)用

目前世界上最先進(jìn)的采煤工藝是綜合機(jī)械化采煤，簡稱為“綜采”，綜采之所以先進(jìn)是因?yàn)槠啤⒀b、運(yùn)、支、處等五個(gè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，減少了中間人力參與的環(huán)節(jié)，提高了勞動(dòng)效率。

1.1 裝備特點(diǎn) 煤炭井下開采的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效集中化生產(chǎn)。而實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效的前提是提高綜采工作面的單產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效，達(dá)到一礦一面或一礦二面的高度集中化生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)綜采工作面高產(chǎn)高效應(yīng)以提高綜采工作面的開采強(qiáng)度和采煤機(jī)的有效開機(jī)率為目標(biāo)，其技術(shù)途徑有提高綜采工作面配套設(shè)備的小時(shí)生產(chǎn)能力。增加工作面的出煤點(diǎn)。提高綜采設(shè)備及礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性，減少工作面輔助工序的影響時(shí)間。實(shí)現(xiàn)綜采工作面的高產(chǎn)高效主要有單一長壁綜采工作面的高產(chǎn)高效和實(shí)現(xiàn)綜采放頂煤工作面的高產(chǎn)高效。

采用大能力的新型綜采裝備來實(shí)現(xiàn)長期綜采工作面高產(chǎn)高效，也是今后采煤機(jī)械化的發(fā)展方向，其裝備的主要特點(diǎn)是：設(shè)備能力大。大功率（>800kW）電牽引采煤機(jī)的小時(shí)生產(chǎn)能力在1000～1200t以上，運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)的小時(shí)生產(chǎn)能力在500～2000t以上；自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化；為了適應(yīng)采煤機(jī)快速割煤的要求，采煤機(jī)具備自動(dòng)調(diào)高等功能；液壓支架采用電液控制，能實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架的自動(dòng)控制；設(shè)備性能好、可靠性高。

1.2 綜合機(jī)械化采煤工藝 長壁綜采是巴蘭布礦近10年來利用中國綜采成套設(shè)備獲得良好效益的采煤法，其工作面巷道布置僅有回風(fēng)平巷、運(yùn)輸平巷和開切眼，通風(fēng)系統(tǒng)完善良好。一般來說，加大綜采工作面的長度，增加采煤機(jī)割一刀的煤量，相應(yīng)地可減少工作面斜切進(jìn)刀及端頭作業(yè)等工序?qū)ιa(chǎn)的影響時(shí)間，因此能獲得較高的產(chǎn)量。確定綜采工作面的合理長度，一般以工作面日產(chǎn)量最高或噸煤成本最低為準(zhǔn)則，制約工作面長度的主要因素是工作面地質(zhì)條件和刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長度。增加工作面的推進(jìn)長度是減少工作面搬家次數(shù)最有效的方法。制約工作面走向長度增加的主要因素是回采巷道的掘進(jìn)和支護(hù)、可伸縮帶式輸送機(jī)的鋪設(shè)長度以及采場的地質(zhì)構(gòu)造。

短壁綜合機(jī)械化采煤工藝的應(yīng)用主要基于兩個(gè)條件：即回采巷道實(shí)現(xiàn)機(jī)械化快速掘進(jìn)和實(shí)現(xiàn)了綜采工作面上、下端頭的快速作業(yè)。這種采煤工藝使用于開采緩傾斜中厚及厚煤層的中小型礦井，以及大型礦井回采塊段小、不適宜布置長壁綜采工作面開采的煤層。

2、綜掘機(jī)械的選型

綜掘機(jī)是綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面內(nèi)最重要的機(jī)械設(shè)備。綜掘機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是實(shí)現(xiàn)工作面掘進(jìn)目標(biāo)的根本基礎(chǔ)。根據(jù)礦井的地質(zhì)條件，選擇合理的綜掘機(jī)，才能發(fā)揮綜掘工作面的最大生產(chǎn)能力及實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。于綜掘機(jī)相配套的的相關(guān)設(shè)備，如二運(yùn)系統(tǒng)是綜掘工作面高產(chǎn)高效的重要保證。

2.1選型原則

綜掘機(jī)械各配套設(shè)備的生產(chǎn)能力應(yīng)不小于工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的1.2倍。選型時(shí)必須參照國內(nèi)外高產(chǎn)高效工作面輔助系統(tǒng)生產(chǎn)能力的設(shè)計(jì)，所選設(shè)備要能夠滿足快速掘進(jìn)的需要，綜掘設(shè)備的協(xié)調(diào)性以保證工作面快速推進(jìn)的需求。綜掘機(jī)械的研制與選型，應(yīng)特別注意設(shè)備的可行性，但也要注意其技術(shù)的先進(jìn)性。總體設(shè)備應(yīng)考慮與已有設(shè)備的配合，盡量不要造成已有設(shè)備的閑置。綜掘機(jī)械成套設(shè)備應(yīng)滿足快速掘進(jìn)施工工藝的要求。

2.2掘進(jìn)機(jī)的技術(shù)要求

掘進(jìn)設(shè)備的“破、裝、運(yùn)”三大功能與支護(hù)系統(tǒng)的支護(hù)功能互不干涉，刮扳機(jī)與裝載機(jī)構(gòu)分開控制，避免裝載機(jī)構(gòu)和刮扳運(yùn)輸負(fù)荷過大造成死機(jī)現(xiàn)象。掘進(jìn)機(jī)的檢修方面，液壓系統(tǒng)必須密封，以防止液壓油的污染，給液壓系統(tǒng)造成堵塞、泄露。掘進(jìn)機(jī)加油方式應(yīng)盡量采用自吸式。裝載機(jī)構(gòu)如果采用三爪轉(zhuǎn)盤，每個(gè)轉(zhuǎn)盤都應(yīng)用單獨(dú)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。為解決液壓油的過熱現(xiàn)象，掘進(jìn)機(jī)的冷卻系統(tǒng)必須實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，而且掘進(jìn)的油箱內(nèi)必須加裝冷卻器。各油缸的外露部分及液壓件應(yīng)加防護(hù)裝置。可實(shí)現(xiàn)各油缸動(dòng)作速度及行走速度的手工元級(jí)調(diào)速。在重載情況（如遇到硬巖）時(shí)可通過慢速進(jìn)給降低切割載荷，以切斷硬巖，減少停機(jī)。截割頭采用國際一流技術(shù)，設(shè)計(jì)單刀力大，截齒布置合理，破巖過斷層能力強(qiáng)。

電器方面，電器回路的控制容量要大，維護(hù)要簡單。保護(hù)和顯示融為一體，全自動(dòng)故障診斷和動(dòng)作檢測、過流、過載、斷相、互不平衡、漏電、閉鎖、過壓和先導(dǎo)誤動(dòng)作的控制系統(tǒng)，可顯示控制電機(jī)負(fù)載、運(yùn)行狀態(tài)、故障情況、啟動(dòng)器系統(tǒng)自控和主控制箱溫度等，便于檢測和查找處理問題。

掘進(jìn)機(jī)的使用，最好選用具備伸縮性能的切割頭，便于挑頂、刷幫和挖柱窩，并且在同樣的條件下可以多進(jìn)一個(gè)循環(huán)，整個(gè)動(dòng)機(jī)器的靈活性也能得以提高。

安全方面，必須有預(yù)警報(bào)裝置和照明照明裝置，及機(jī)載式瓦斯斷電儀。另外綜掘機(jī)上還必須具備內(nèi)外噴霧裝置，掘進(jìn)機(jī)兩側(cè)必須有急停按鈕等安全保護(hù)設(shè)施。

2.3綜掘機(jī)效率

2.3.1根據(jù)以上分析，綜掘機(jī)械的“二運(yùn)系統(tǒng)”如能采用雙面運(yùn)輸膠帶機(jī)，可以減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，支護(hù)材料也可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化運(yùn)輸。購置半煤巖掘進(jìn)機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)支護(hù)、掘進(jìn)一體化，一次性全斷面快速掘進(jìn)，提高工效。

2.3.2實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)械鉆進(jìn)、截割、裝運(yùn)、降塵、支護(hù)一體化，就能夠提高掘進(jìn)效率，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的目的，以達(dá)到礦井安全生產(chǎn)的需要，確全礦各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的完成，進(jìn)而保證整個(gè)礦井的高產(chǎn)高效。

2.3.3可選配獨(dú)立的錨桿動(dòng)力接口單元，為錨桿鉆機(jī)提供動(dòng)力，提高錨固作業(yè)效率。

3 電氣自動(dòng)化在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

采煤機(jī)從中厚煤層起步，發(fā)展到薄煤層、大功率、大采高強(qiáng)力滾筒采煤機(jī)。從有鏈牽引、無鏈液壓牽引方式，逐漸發(fā)展到了電磁滑差無鏈電牽引和變頻調(diào)速無鏈電牽引。液壓支架高度從薄煤、中厚到厚煤層，支架型式由占主導(dǎo)的掩護(hù)式，逐漸發(fā)展到有四柱支撐式低位放頂煤、兩柱式的高位放頂煤（單輸送機(jī)）、兩柱掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架等多種架型。

電氣自動(dòng)化的應(yīng)用使采煤的過程更加人性化，綜采工作面裝備遠(yuǎn)程監(jiān)控及專家診斷系統(tǒng)的可靠性是國產(chǎn)采煤機(jī)研究的主要內(nèi)容。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)綜采裝備液壓支架和采煤機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，使采煤機(jī)根據(jù)煤層的變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)割煤、煤層的軟硬自動(dòng)調(diào)節(jié)采煤速度，檢驗(yàn)并完善動(dòng)態(tài)監(jiān)測綜采支架液壓系統(tǒng)壓力和各受力點(diǎn)的狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)支架推移輸送機(jī)的拉移等。近期進(jìn)行項(xiàng)目的調(diào)研、選型工作，與科研單位合作在東龐礦實(shí)施，重點(diǎn)解決采煤機(jī)的工礦在線檢測、故障診斷及預(yù)報(bào)、顯示與傳輸系統(tǒng)、采煤機(jī)自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)等問題。使綜合機(jī)械化水平上一個(gè)新的臺(tái)階。

結(jié)束語：

綜采、綜掘工作面是現(xiàn)代化高效礦井的標(biāo)志。可行性強(qiáng)、高性能的綜和機(jī)械化設(shè)備是安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)的根本。綜掘設(shè)備的選型、設(shè)計(jì)、配套、使用和科學(xué)的管理是順利完成各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的保證。積極主動(dòng)的采用各種手段發(fā)現(xiàn)并解決綜采系統(tǒng)的各種問題，發(fā)揮綜采設(shè)備之潛能，是實(shí)現(xiàn)綜采工作面的高產(chǎn)高效根本保證。