淺談特殊條件下采煤機的選型

周春雷 譚曉鴻

（江西省豐城礦務局 建新煤礦，江西 豐城 331100）

在綜采工作面的設備選擇中，首先要選擇的就是采煤機。采煤機選擇是否得當，直接關系到生產能否順利進行，直接關系到安全生產和企業效益。在生產中，要根據煤礦地質條件、設計生產能力等因素來選擇采煤機。下面本文將就幾種特殊條件下采煤機的選型問題進行探討。

1 厚煤層開采中采煤機選型

厚煤層的開采，視煤層厚度，可以采取一次采全高或者分層開采。分層開采時，選擇適合中厚煤層的采煤機，目前這類采煤機很多，技術也成熟。一次采全高時,工作面顯現的礦壓較強烈,煤壁會片幫大塊煤。必須選用大功率采煤機和輸送機,液壓支架的支撐能力也要相應增強。我國大功率采煤機的研制比較薄弱,不能充分滿足煤礦生產的需要。上世紀 90年代以來,一些礦物局引進 6LS3、6LS5、7LS6、SL500和 EL300等型大功率電牽引采煤機,最大采高可達5.5m,最大裝機功率達1860kW。我國MG系列目前已經開發出幾個大功率采煤機品種,MG750/1815-GWD型具有代表性,其最大采高可達5.2m,裝機功率1815kW,整體技術水平也有很大提高,明顯縮短了與國外先進水平的差距。

厚煤層采煤機應該具備處理大塊片幫煤的特殊功能。一次采全高厚煤層工作面,一般要在工作面輸送機向順槽輸送機轉載處設置破碎機。考慮到大塊煤在采煤機機身下難以通過,會影響設備的正常運行,需要在采煤機朝回風順槽的一端加設破碎機構。現在常用的破碎機構是裝在搖臂上的滾筒,不帶螺旋葉片,滾筒的位置可以升降調節。早期的產品,破碎機構由采煤機主電動機驅動,故障點較多,可靠性較差。現在破碎機構多由專設的電動機單獨驅動。為了避免干擾采煤機的正常作業,破碎機構應該盡量緊湊,傳動系統中常采用行星齒輪傳動。

厚煤層采煤機功率強大,操作難度也大,因此在操縱控制的自動化和故障預報等方面,技術要求都比較高。選用時應在這些方面予以關注。“綜放”開采是我國厚煤層機械化開采的一大特色。“綜放”即“綜采放頂煤”工藝,就是用綜采的方法回采厚煤層底部分層,而液壓支架上面的頂煤則經支架窗口排放回收。如果煤層中硬或軟,容易冒落,而頂板的巖性又屬于Ⅰ、Ⅱ級,不易冒落,就可以考慮采用“綜放”,緩傾斜煤層較適于“綜放”的厚度是6-12m。用中厚煤層設備開采厚煤層,減少設備投資。

“綜放”工作面要使用特殊架型的液壓支架,對采煤機的選型有影響。這種支架有排放頂煤的窗口,支架內設兩臺刮板輸送機。靠近采空區的后部輸送機承接放落的頂煤,其運輸能力應滿足放頂煤的要求；靠近煤壁的前部輸送機,承接采煤機采出來的煤,兩者生產能力要相匹配,結構上有配合導向的要求,相關尺寸要相互適宜。放頂煤支架應根據煤層的地質條件和煤質選型,對“綜放”的產量、效率、作業安全有決定性影響,應慎重處理。

2 薄煤層開采中采煤機選型

我國煤炭可采儲量中,大約20%埋藏在薄煤層。這個比例在一些重要產煤地區還要高出很多,如山東薄煤層儲量占41%、四川則高達55%。薄煤層的作業條件特別艱苦,而可供選用的高效采掘機械設備又相對較少,所以,薄煤層開采機械化是個緊迫的“老、大、難”問題。

上世紀40年代出現的刨煤機,曾在歐洲為主的一些國家推廣應用,可惜如今已風光不再。我國從上世紀50年代起,研制和引進了各式刨煤機累計近200臺套,投入過不少人力、物力。刨煤機的一些特點和優點,曾展現出一條解決薄煤層開采的途徑。但刨煤機的推廣應用一直不能令人滿意。

2000年以來引進全自動化刨煤機,情況有所改觀,工作面平均日產達5617,t工效達192.5t/工。刨煤機適用的工作面地質條件是:煤質比較松軟,頂板和底板起伏少,沒有斷層等地質構造。刨煤機可采較薄的煤層,但在沒有配備自動化液壓支架的條件下,生產效率是比較低的。目前我國還不能制造自動化的成套刨煤機設備,而從國外購置和維修的費用都比較昂貴。這些都嚴重制約了刨煤機的推廣應用。

因受液壓支架最低支撐高度的限制,目前刨煤機綜采的實際采高可達1.0-1.6m。滾筒采煤也可以達到這個采高范圍,而螺旋鉆采煤機的采高則可降低到0.6m左右,但螺旋鉆采煤機要求采用特殊的采煤工藝和設備配置,而其工作面產量和效率卻不能與長壁綜采相比,因而不宜作為首選。薄煤層滾筒采煤機有爬底板和騎溜槽兩種結構型式。爬底板采煤機在工作面輸送機和煤壁之間的機道上運行,機身較低,最小采高可降到1.0m。把牽引傳動部設置在工作面端頭,截割滾筒在工作面上穿梭運行,最小采高還可以進一步降低。但是,爬底板采煤機對底板起伏的適應性比騎溜槽采煤機差,容易發生歪斜、偏轉、啃底、飄底等故障。這些情況也是刨煤機經常發生和需要處理的故障。騎溜槽采煤機沒有這些問題,但最小采高一般很難降到1.1m以下。因為都受到液壓支架最小支撐高度的限制,兩種滾筒采煤機的實際采高范圍可說是差不多少。所以,騎溜槽滾筒采煤機的品種和使用臺數比爬底板滾筒采煤機多得多。

綜合考察上述各點,就薄煤層開采設備選型的合理性而言,優先序列應為:騎溜槽薄煤層滾筒采煤機、爬底板滾筒采煤機、刨煤機和螺旋鉆采煤機。薄煤層工作面的作業空間狹窄,操縱和維護的作業難度都比較高。因而,設計上必須做到結構緊湊、使用可靠、操縱自動化程度較高。目前MG系列已有近10個薄煤層采煤機品種可供選擇,裝機功率最大已達455kW。選型時應注意與工作面輸送機生產能力相匹配,有配合關系的結構尺寸相互適應。傳動結構的設計和選用的材料、冷卻技術措施等應是關注的重點。

3 傾斜煤層開采中采煤機選型

傾斜煤層中,設備防倒、防滑是個特殊的問題。傾斜煤層工作面的上順槽應按設防滑絞車,供設備裝拆和設備防滑之用；液壓支架應具備防倒、防滑裝置。通常采用單向截煤工藝,采煤機只在向下行程中截煤,利用煤壁阻擋采煤機下滑；采煤機在向上行程中“空刀”返回,以確保生產安全。傾斜煤層采煤機在潤滑、防滑等方面都有特殊的技術要求,也是選型時應該特別關注的技術要點。傾斜煤層采煤機應有較強的爬坡能力,所以牽引力要大,應設置防滑制動裝置。煤層傾角略大于25°時,有的礦上仍然使用緩傾斜煤層采煤機,或者只經簡單改裝。顯然安全性較差,而且勢必降低采煤機的生產能力。MG系列中已有適用于傾斜煤層的采煤機品種,MG200/500-QWD型采煤機是功能較強的品種,已銷往俄羅斯,可以適應傾角達45°的煤層。

4 結束語

應該根據礦井地質條件、生產技術水平和經濟情況,合理選用機械設備。我國MG系列采煤機適合我國目前的技術經濟水平,品種、型號齊全,價格比同類引進設備低許多,且備件供應方便,應該優先采用。還應根據具體的特殊使用條件,認真確定設備可以調節的一些環節,如滾筒上配置什么樣的截齒和齒座,以及采用什么樣的截齒配置方式等,都會對使用效果產生很大影響。正確的設備選型配套是煤礦持續和科學發展的基礎條件之一。

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