淺談極薄煤層采煤機(jī)在煤礦的應(yīng)用

摘 要：與中厚煤層及厚煤層相比，極薄煤層的機(jī)械化開(kāi)采不僅工作面環(huán)境條件差，不利于設(shè)備正常工作，而且煤層厚度變化大且多斷層，會(huì)直接影響到極薄煤層采煤設(shè)備的生產(chǎn)性能；此外，極薄煤層投資成本高，回收效益卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于厚煤層或中厚煤層，因此針對(duì)極薄煤層開(kāi)采技術(shù)的研究一直相對(duì)滯后。而在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，有些煤礦受地質(zhì)條件等客觀因素的影響，其中厚煤層長(zhǎng)期得不到及時(shí)開(kāi)采，對(duì)后續(xù)工作面的正常交替產(chǎn)生直接影響，一些極薄煤層資源在不得已的情況下只能丟棄，由此可見(jiàn)，針對(duì)極薄煤層采煤技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章提出螺旋鉆式采煤機(jī)在實(shí)際煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用，分析其應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：極薄煤層；螺旋鉆式采煤機(jī)；煤層開(kāi)采

1 極薄煤層開(kāi)采的特點(diǎn)

根據(jù)煤層厚度可將煤層分為極薄煤層、薄煤層、中厚煤層及厚煤層，其中極薄煤層的厚度通常在0.8m以下，薄煤層厚度在0.8-1.3m，中厚煤層在1.3-3.5m，厚度大于3.5以上的即為厚煤層。相比中厚煤層及厚煤層，極薄煤層的開(kāi)采體現(xiàn)出以下幾個(gè)特點(diǎn)：首先，煤層薄，采高低、經(jīng)濟(jì)效益低。極薄煤層厚度不超過(guò)0.8m，且煤層硬度大，進(jìn)入工作面作業(yè)時(shí)，無(wú)論是人員還是開(kāi)采設(shè)備均移動(dòng)不便，采煤機(jī)通常需要通過(guò)挑頂或割底才能進(jìn)入工作面，惡劣的工作條件不僅導(dǎo)致開(kāi)采勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且機(jī)電事故發(fā)生率也相對(duì)較高。并且極薄煤層煤質(zhì)相對(duì)較硬，炸藥、截齒、刨刀等噸煤消耗量過(guò)大，增加了回采成本，降低了開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益。其次，回采率低。在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，煤層的地質(zhì)構(gòu)造會(huì)對(duì)開(kāi)采方法產(chǎn)生直接影響，不同的厚度、角度、褶曲、斷層等均有可能影響到巷道的布置，縮小工作覆蓋面，直接影響到回采率。最后，采掘比例大，掘進(jìn)率高。極薄煤層回采巷道多為半煤巖巷，多投入刨煤機(jī)、螺旋鉆機(jī)等進(jìn)行采掘，隨著工作面的快速推進(jìn)，綜掘設(shè)備進(jìn)入工作面比較困難，爆破也無(wú)法實(shí)現(xiàn)一次性全斷面爆破，因此無(wú)法保證掘進(jìn)速度，導(dǎo)致工作面接替緊張。

2 爬底板薄煤層采煤機(jī)存在的問(wèn)題

我國(guó)賦存了大量的極薄煤層，空間條件限制導(dǎo)致機(jī)械化開(kāi)采存在較大困難，目前應(yīng)用的唯一可以開(kāi)采極薄煤層的滾筒采煤機(jī)械即爬底板采煤機(jī)，其最大的優(yōu)勢(shì)在于較好的適應(yīng)性，這種采煤機(jī)機(jī)身位于刮板輸送機(jī)與煤壁之間的底板上，采煤機(jī)及刮板輸送機(jī)橫向并排設(shè)置于液壓支架與煤壁之間，可較好地解決機(jī)面高度、機(jī)身厚度、過(guò)煤空間之間的矛盾。但是爬底板運(yùn)行采煤機(jī)也存在一定問(wèn)題，其應(yīng)用限制條件也比較多，并且存在較多的安全隱患，具體表現(xiàn)如下：首先，回采過(guò)程中僅能布置單滾筒，且要求固定滾筒搖臂，無(wú)法自主調(diào)高，以更好的適應(yīng)裝煤需要；開(kāi)采時(shí)上下端頭需要人工開(kāi)炮打開(kāi)缺口；此外，爬底板運(yùn)行采煤機(jī)無(wú)法較好的適應(yīng)煤層厚度變化及傾角變化，割頂、底巖石量大。其次，爬底板運(yùn)行采煤機(jī)需要設(shè)置鏈外牽引，如果煤層傾角較大，則制動(dòng)困難，易發(fā)生斷鏈傷人事故，并且斷鏈后采煤機(jī)下滑可能會(huì)引發(fā)較大的安全事故。最后，采煤機(jī)爬底板運(yùn)行還存在占用機(jī)道的問(wèn)題，其空頂及控頂距較大，無(wú)法保證液壓支架頂梁前端的支護(hù)強(qiáng)度，支護(hù)效果差。由此可見(jiàn)，爬底板運(yùn)行采煤機(jī)僅適用于傾角較小、厚度變化不變、頂?shù)装迤鸱淮蟆?gòu)造簡(jiǎn)單的極薄煤層。

3 螺旋鉆式采煤機(jī)在極薄煤層中的應(yīng)用

螺旋鉆式采煤機(jī)的工作原理：

分析爬底板薄煤層采煤機(jī)存在的問(wèn)題可知，極薄煤層采煤機(jī)要求整體結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)身長(zhǎng)度不可過(guò)長(zhǎng)，截割電動(dòng)機(jī)采用橫向布置在搖臂上，滾筒直徑小，機(jī)身重量不可過(guò)重；搖臂上需要設(shè)置擋煤裝置，以保證更好的采煤效果。螺旋鉆式采煤機(jī)中，其螺旋鉆包括2節(jié)鉆桿，一個(gè)左旋一個(gè)右旋，中間由風(fēng)管連接，鉆頭的切割部分包括3個(gè)鉆頭，其屬于鉆機(jī)組的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。螺旋鉆式采煤機(jī)主要設(shè)置于鉆采巷中，向煤層上方打鉆，螺旋鉆采煤機(jī)組向螺旋鉆傳遞扭矩及鉆壓，鉆頭割煤、螺旋鉆桿掏煤，開(kāi)采下來(lái)的煤可直接掉落在鉆采巷的刮板輸送機(jī)上，再由輸送機(jī)運(yùn)出。螺旋鉆式采煤機(jī)一次采寬在1.1m左右，三軸聯(lián)動(dòng)鉆桿1.27m左右，鉆機(jī)本身通過(guò)人工操作液壓系統(tǒng)自動(dòng)連接鉆桿，達(dá)到設(shè)計(jì)采深或遇到其他地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)，退出鉆桿，螺旋鉆機(jī)整體前移，預(yù)留0.5-1.5m煤柱后再進(jìn)行下個(gè)循環(huán)的開(kāi)采。

煤層開(kāi)采過(guò)程中要做好鉆孔內(nèi)的通風(fēng)防塵工作。通過(guò)風(fēng)管可不斷向工作面通風(fēng)，首節(jié)鉆桿控制箱內(nèi)安裝一臺(tái)瓦斯傳感儀，其與鉆采機(jī)供電形成閉鎖，風(fēng)管旁邊放置一根軟管，可向執(zhí)行機(jī)構(gòu)噴頭供水，以起到降塵作用；鉆孔出口處可設(shè)置1組外噴霧裝置，可最大程度上保證降塵效果。螺旋鉆式采煤機(jī)使用前抱緊裝置鎖緊鉆桿，再實(shí)現(xiàn)鉆桿的連接與退出，鉆桿組的旋轉(zhuǎn)由2個(gè)單獨(dú)的傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，前抱緊裝置鎖緊前需要調(diào)整離合器的位置，離合器帶有凸輪，其主要連接鉆桿，利用鉆機(jī)的鉆桿微調(diào)裝置將其調(diào)整至合適的位置。鉆采機(jī)上的龍門吊、巷道內(nèi)的專用平板車等可完成鉆桿的安裝、拆卸、儲(chǔ)存等。螺旋鉆式采煤機(jī)下面設(shè)有支撐在巷道底板上的滑板，利用巷道內(nèi)的JH-14T絞車牽引鉆采機(jī)、乳化泵站、開(kāi)關(guān)等實(shí)現(xiàn)在巷道內(nèi)的移動(dòng)。機(jī)組開(kāi)采下來(lái)的煤再通過(guò)靠放在巷道內(nèi)的刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至帶式輸送機(jī)上，最后運(yùn)至采區(qū)煤倉(cāng)。

綜上所述，在我國(guó)部分煤礦企業(yè)在極薄煤層開(kāi)采方面的機(jī)械化程度還很低，尤其是一些中小型煤礦企業(yè)，大多數(shù)還采用手工炮采，不僅作業(yè)環(huán)境惡劣，設(shè)備維修操作不便，而且產(chǎn)量低、事故多，經(jīng)濟(jì)效益差。隨著煤礦技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，結(jié)合煤礦的實(shí)際情況采用螺旋鉆式采煤機(jī)可實(shí)現(xiàn)煤炭資源的有效回收，降低煤礦安全事故發(fā)生率；并且可降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，且操作簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，大大提高了極薄煤層的經(jīng)濟(jì)效益，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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