煤炭綜合機械化開采技術與裝備的發展

康 貴

（陽煤集團一礦， 山西 陽泉 045000）

引言

目前，我國國有煤礦基本上全部實現了綜采，但是地方煤礦的機械化程度較低。經過多年的發展，我國綜采所使用的液壓支架以及液壓控制系統基本上能實現了國產化，而且我國研發的成套綜采設備得到了國際上的認可。但是也存在著很多技術上的問題，例如采煤機所采用的變頻器、齒輪以及電控系統的使用壽命較短、可靠性很差，導致設備的關鍵零部件還需要進口，這是我國綜采設備研發急需解決的問題[1]。

1 急傾斜煤層綜采綜放成套裝備的發展

急傾斜煤層開采是煤炭開采所面臨的難題，主要是由于在煤層傾角較大時，綜采設備的問題性較差導致易發生安全事故。為了實現大傾角煤層的高產高效開采，在國家“十一五”期間，天地科技在多家單位的協助下攻克了大傾角煤層開采的技術難關。解決了在煤層傾角較大時綜采工作面的穩定性問題，并研發了一套復雜煤層綜采、綜放工作面成套裝備及技術。實現了35°～56°大傾角復雜煤層的安全高效生產。該技術裝備的創新點有以下幾點[2]：

研發了適用于大傾角煤層的專用低位放頂煤液壓支架，在工作面回采期間，液壓支架的防倒以及防滑通過“自撐—鄰拉—底推—頂擠”的方式來實現。為了解決回采過程中液壓支架的移架困難問題，在液壓支架的底部安裝了滑靴式抬底機構。解決了大傾角下采煤機導向滑靴使用壽命較短的問題。研發了大傾角采煤機牽引制動技術、采煤機遠程控制技術，解決了在煤層開采過程中采煤機出現的下滑問題。通過刮板輸送機圓環鏈單環回火處理技術，解決了復雜煤層條件下刮板輸送機圓環鏈損壞率高、銷軌使用壽命短。采用現場總線隔離傳輸器增強信號的抗干擾能力，以及插拔式可旋轉電纜鎧裝連接器增加信號的響應速度，提高了綜采過程中液壓支架的移架速度。為了解決復雜煤層綜采工作面設備的配套問題，建立了工作面設備選型體系。

2 復雜薄煤層自動化綜采成套裝備的發展

薄煤層在我國有著豐富的儲量，但是由于其賦存不穩定、硬夾矸比較多、工作空間狹小導致開采極其困難。一些礦井采用炮采和機采的方式嘗試性開采，開采過程中生產效率極低。因此，很多礦區面對這種薄煤層選擇拋棄，造成了資源的大量浪費。

目前，國內外的薄煤層綜采技術裝備智能開采1.5 m以上的薄煤層，而對于1.5 m以下的薄煤層無能為力。為此，天地科技股份有限公司與冀中能源峰峰集團和中國礦業大學等單位合作，通過長期技術攻關，研發了0.6～1.3 m薄煤層自動化綜采成套裝備，并且實現了工作面的全自動化，同時也實現了薄煤層開采的高產高效，為礦井創造了巨大的經濟效益。該技術的創新點如下：

基于滾筒采煤機，設計了自動化控制系統，研發了適用于0.6～1.3 m薄煤層綜采自動化成套裝備。通過安裝在工作面上的傳感器，實現了工作面內無人，減少了人力投入，大大提高了安全性和生產的效率。研發了超大可伸縮智能液壓支架，解決了工作阻力對液壓支架高度的限制，使支架的最小高度可以達到0.45 m。研發了可反沖洗過濾器以及電液卸載閥等關鍵電液元件，實現了液壓直接的智能支護。充分考慮了煤巖的強度，研制了小高度大功率滾筒采煤機綜采自動化機組，實現了0.6 m以上堅硬夾矸、半煤巖或硬煤薄煤層的高效率開采。

3 特厚煤層大采高綜放成套技術與裝備的發展

山西和內蒙地區存在大量的14～20 m特厚或巨厚煤層，采用傳統的綜采技術需要進行分層開采，限制了特厚煤層的高產高效。在“十一五”期間，中煤科工集團聯合大同煤礦等十幾家單位攻克了特厚煤層的高效開采的技術難題，研發了適用于特厚煤層開采的工藝及設備。

研發了特厚煤層綜采放頂煤成套設備及工藝，并掌握了大采高綜采放頂煤的礦壓規律以及相應的礦壓控制技術，首次實現了14～20 m特厚煤層一次采全厚開采。為了控制大采高條件下礦山壓力的劇烈顯現問題，研發了世界上15 000 kN高阻力、5.2 m最大高度綜采放頂煤液壓支架。該支架通過兩前兩后連桿穩定機構，實現了對劇烈礦山壓力顯現的控制。此外，新型液壓支架還能實現綜放工作面端頭的過渡段放煤。

研發了針對特厚煤層以及松軟煤層的大斷面全煤巷錨桿及錨索支護技術，并生產了相應的配套錨桿與錨索。為了解決特厚煤層的大斷面巷道掘進問題，在現有的掘錨一體機的基礎上研制出了軌道式大斷面巷道掘進機。

制定了大采高綜放技術的開采標準，形成了相關的技術規范，大采高綜放成套裝備具有完整的體系。2011年，大采高綜采放頂煤技術在同煤塔山礦8105工作面進行了工業性試驗，當年工作面累計產量達到了1 084.9萬t，實現了厚煤層的高產高效。目前，該技術及裝備正在有條件的礦區進行推廣應用。

4 結語

要保證工作面回采的高產高效以及安全生產，需確保綜采設備具有較高的可靠性、自動化、安全性和操控性能。這就要求煤炭行業加快相關技術裝備的研發，增加研發投入，培養大量的專業性技術人才，解決綜采設備的關鍵元部件的自主生產，以及設備故障診斷檢測等技術難題，研發智能型綜采成套技術裝備，增強綜采成套技術裝備對地質條件的適應性，特別是急傾斜、薄煤層等條件，研發適用于充填技術的高效充填液壓支架已經成套設備。