爬底板采煤機在緩傾斜極薄保護層開采中的應用

朱福文+馬彥操

摘 要：我國的采煤機經過多年快速發展，基本上實現了標準化、系列化和通用化，解決了中厚和厚煤層的開采問題。但對于極薄煤層及一些夾矸煤層的開采，由于工作空間狹小，要求開采設備外形尺寸較小，且性能必須可靠、適應性強，造成機械化開采十分困難。通過對爬底板采煤機在緩傾斜極薄煤層保護層工作面開采中應用的研究，特別是對采煤機在牽引鏈錨固、防滑、電纜收放等方面存在的問題和采取的技改革新及措施進行了論述，從而為緩傾斜極薄煤層保護層的機采工藝開采奠定了基礎。

關鍵詞：保護層 緩傾斜 極薄煤層 采煤機

中圖分類號：TD712 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）7（b）-0000-00

Climb floor coal mining machine in gentle dip thin protective layer of the application of the mining

ZHU Fu-wen1 2 MA Yan-cao2

（1.Henan Polytechnic University Jiaozuo 454000；2.jiaozuo coal （group） co.， LTD. Henan 454000）

Abstract：Chinas coal mining machine in recent years rapid development， to solve the problem of medium thick and thick coal seam mining， but for thin coal seam and some coal-bed gangue， it is required that the mining equipment has smaller size， and the performance must be reliable， mining mechanization is very difficult. Through to climb floor coal winning machine in the low pitch very thin coal seam mining working face cover of the application of research， especially for coal mining machine in drag chain anchor， prevent slippery， yo-yo problems of technical innovation and take and measures were discussed， so as to low pitch very thin coal seam cover of machine adopt laid a foundation.

Keywords： protective layer；gentle dip；Very thin coal seam；coalcutter

1 保護層開采概述

瓦斯事故隱患嚴重威脅著煤礦的安全穩定，同時也是制約煤礦安全生產的主要因素。開采保護層被公認為是迄今為止最有效、最經濟的防止煤與瓦斯突出的區域措施。根據保護層與被保護層的相對位置，可分為開采上保護層和開采下保護層，寶雨山礦開采下保護層已取得初步成效。其開關方案為：先開采無突出危險的一7煤層，使其上部突出危險性較高的二1煤層中的瓦斯，通過采動裂隙向保護層大量釋放，從而達到開采一層煤、解放一層煤的區域性治理瓦斯的目的。

2 寶雨山礦保護層工作面概況

寶雨山礦為焦作煤業（集團）有限責任公司下屬生產礦井，該礦12B06保護層開采工作面開采煤層為一7煤，煤層埋深450m～520m，上距二1煤層平均間距26.76m，絕對瓦斯涌出量0.99m3/min。工作面走向長度708m，傾斜長度185～235m（平均210m），面積147385m2，煤層厚度0.4～0.8m（平均厚度0.6m），煤層傾角15～23°（平均17°），大部有一層夾矸。工作面采用普通機械化長壁后退式一次采全高采煤法，頂板管理采用緩慢下沉法，回采期間（包括二1煤層通過裂隙進入的部分瓦斯）的瓦斯涌出量為2.04m3/min，無突出危險性。

3 爬底板采煤機在緩傾斜極薄煤層工作面的應用

寶雨山礦一7煤層雖具有保護層開采的先天條件，但由于煤層只有0.4～0.8m，煤層極薄。初始采用炮采工藝，放炮時工人來回進出困難，放完炮后，工人需要側躺著清煤，員工勞動強度大，安全性差，生產成本高，效率低，效益差，成為制約保護層開采的主要因素。

我國的采煤機經過幾十年快速發展，基本上實現了標準化、系列化和通用化，解決了中厚和厚煤層的開采問題。但對于極薄煤層及一些夾矸煤層的開采，大多數煤礦仍采用炮采或截煤機配合炮采等工藝方式。由于工作空間狹小，要求開采設備外形尺寸較小，且性能必須可靠、適應性強，造成機械化開采十分困難。為了解決寶雨山礦極薄煤層保護層開采存在的困難，經過廣泛調研，我們選用了MG100-TP型單滾筒爬底板采煤機，并積極探索在緩傾斜極薄煤層保護層開采工作面使用采煤機的開采工藝。

3.1 MG100-TP型單滾筒爬底板采煤機的工作原理和性能

3.1.1 結構特征與工作原理

MG100-TP型單滾筒爬底板采煤機由牽引部、電動部、截裝部以及導向、防塵、底托板等附件組合而成。采用側面固定單滾筒，錨鏈牽引，沿煤層傾斜爬底板穿梭割煤，煤沿螺旋滾筒輸入裝煤部，裝煤部轉入工作面運輸機。電動機為兩端偏心出軸，分別傳動牽引部和截裝部。

3.1.2 產品特點

（1）該采煤機機身爬在底板上，對運輸、支護等配套設施的要求低，以該機為主的普通機械化設備費用較低。

（2）該機本身帶有裝煤機構，能實現割煤、裝煤同時進行。

（3）電動機功率大，機身強度好，能割較硬的和帶有薄層夾矸的煤層。

（4）機身矮、短、窄，是國內最薄的采煤機。

（5）采用液壓傳動、錨鏈牽引、無極調速。

（6）具有補液回路、熱交換回路、回鏈敲缸保護、過載保護回路。電機兩端出軸同時帶動牽引部及截裝部，裝煤部保險銷可實現過載保護，截割部離合器可實現截裝部的轉動和停止。

（7）安裝遙控接受裝置，采用遠距離遙控開停機，保證司機安全。

3.1.3 主要技術特征

3.2 主要采煤工藝

機采工藝：準備→采煤機割煤、裝煤→輸送機運煤→機后支護→人工清煤→移溜→回柱。該工作面的落煤方式為MG100-TP型單滾筒爬底板采煤機割煤，滾筒形式為雙頭等螺距螺旋單滾筒，采高0.6m，截深1m。采煤機入刀方式為在煤壁上爆破出一個寬5m，深2m的機窩，然后用單體柱推動溜子，使溜子推動采煤機，將采煤機滾筒伸入煤壁。

3.3 存在問題、改進辦法和效果

3.3.1 牽引鏈錨固存在問題、改進辦法和效果

原廠家設計采用單體液壓支柱直接壓在牽引鏈上，使用中發現兩個問題：一是支柱升壓壓鏈時易打滑；二是壓得過緊，支柱易將鏈環擠壓變形。

改進辦法或創新點：設計了壓鏈錨固底座，壓鏈錨固底座上設計有防止支柱打滑的柱窩和固定牽引鏈的鏈槽。使用時，牽引鏈在壓鏈錨固底座的鏈槽內，只承受牽引方向的拉力，不承受壓力；支柱壓在壓鏈錨固底座上的柱窩內，有效地防止了打滑。壓鏈錨固底座在現場使用至今，沒有再發生過支柱升壓壓鏈時打滑和將鏈環擠壓變形現象。

3.3.2 采煤機防滑存在問題、改進辦法和效果

由于該采煤機牽引方式為鏈牽引，且隨著推進工作面局部傾角超過20°，上行割煤時，有時會出現下滑現象，如果牽引鏈一旦斷裂，就會出現采煤機下滑事故。

防滑措施或創新點：一是在采煤機下端設計安裝兩個機械防滑保險叉，上行割煤時，一個拖在底板上，另一個緊貼刮板輸送機槽幫，采煤機一旦發生斷鏈下滑，保險叉就會插入底板和槽幫側面的孔，防止事故發生；二是上行割煤時，在采煤機下端5～10m處打一排4根單體液壓支柱，阻止下滑的采煤機繼續下滑。經過現場實踐，當采煤機發生下滑時，防滑保險叉能夠可靠有效地阻止采煤機繼續下滑發生事故。

3.3.3 采煤機電纜收放存在問題、改進辦法和效果

因煤層太薄，刮板輸送機上無法安裝電纜槽，采煤機也沒有托纜裝置，原現場電纜收放都是人工進行（下行時，電纜由采煤機牽引沿底拖曳；上行時，人工向上拖曳電纜），勞動強度大、工作效率低、危險性高。

解決辦法或創新點：在工作面順槽安裝使用了電纜卷纜裝置，并制定了使用安全操作規程，經現場使用效果良好。電纜收放裝置的使用有效降低了工人的勞動強度，提高了工作效率，確保了工作面的安全生產。

4 使用效果

經積極探索和改造使用，爬底板采煤機在緩傾斜極薄煤層保護層開采工作面的應用效果十分顯著。主要表現在：

（1）主要材料消耗明顯下降，特別是大幅度降低了炸藥和雷管的使用量；

（2）勞動強度明顯降低，簡化了工序，減少了工人匍匐在工作面的攉煤量；

（3）煤炭質量得到提高，減少了矸石量；

（4）改善了安全生產條件，便于對工作面進行及時支護。

（5）工作效率高，瓦斯區域治理效果好。

該工作面回采6個月來，完成開采保護層面積約55000m2 ，解放被保護層煤量約330000t。月度最高完成開采保護層面積10710m2 ，解放被保護層煤量約64000t。

參考文獻

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