大傾角俯采工作面設備使用及維護研究與實踐

張亮

Research and Practice on the Use and Maintenance of Equipment for Large Dip Angle

Depression Mining Working Faces

摘要：本文主要就郭二莊礦大傾角俯采工作面設備使用及維護等問題進行了研究和實踐探索。

Abstract： This paper focuses on the research and practical exploration of the use and maintenance of equipment of large dip angle depression mining face in the Guoerzhuang Mine.

關鍵詞：大傾角俯采工作面；設備使用；維護

Key words： large dip angle depression mining face；equipment use；maintenance

中圖分類號：TD35 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0194-03

0 引言

郭二莊礦22108工作面走向1080m，斜長200m，煤層賦存條件異常復雜，工作面平均煤層厚度3.5m，儲量108萬噸，是建礦以來最大的工作面，也是礦主力工作面。22108工作面煤層傾斜角度最大39°、平均25°，風運巷最大傾斜角度22°，長度200m。

郭二莊礦22108工作面支架使用通方煤礦機械有限公司生產的ZY6000/22/45一次采全高支架，刮板輸送機使用通方煤礦機械有限公司生產的SGZ800/800型刮板輸送機，采煤機使用太重煤機有限公司生產的MG500/1200型采煤機。采煤機機面高度2060mm，采高3000-4500mm。

1 大傾角俯采設備運行存在問題及實施過程

1.1 存在問題

①工作面頂板條件不好，傾角大，容易出現倒架；

②工作面傾角大，刮板機容易出現下滑；

③傾角大、俯采角度大，如果控制不好溜槽下滑，溜槽連接處容易出現開口，采煤機通過開口溜槽位置，由于采煤機重量達到70t，很容易造成C型槽斷；

④工作面機組電纜下滑，不好控制；

⑤采煤機重量達到70t，俯采過程中，容易造成溜槽采空側翹起，甚至出現滾筒臥死刀，影響生產；

⑥采煤機導向滑靴及齒軌磨損嚴重，導向滑靴銷軸干涉受力損壞。

針對生產過程中存在的問題，組織由回采、機電、技術等專業組成的課題小組，對設備進行改造，減少機電設備事故。

1.2 工作面支架管理

22108工作面最大傾角39°，為防止工作面支架下滑，回采過程中，拉架必須自上向下進行移架。為防止下機頭支架下滑，在機頭第三架平衡千斤頂、第一架尾梁上綁起重帶，連接22鏈子，使用千斤頂拉緊，防止機頭架下滑。

首先增加防倒設施，每隔5架安裝一套防倒千斤頂。其次保證支架初撐力，由于頂板破碎，一次升起的支架初撐力不能保證，必須做第二次補液工作，保證支架初撐力達到24MPa以上。

1.3 刮板輸送機管理措施

第一、增加防滑裝置，由每15架減少至每間隔5架安裝一套防滑裝置；

第二、在機頭處用單體支柱戧住機頭部，防止機頭下滑；

第三、回采過程中，自上向下進行推溜；

第四、用單體支架壓住推移桿，防止采煤機通過時造成采空側槽幫翹起，增加俯采角度，甚至造成臥死刀；

第五、加強工作面刮板機檢修，檢查溜槽開口情況，控制好溜槽下滑，減小開口，補焊C型槽，保證工作面安全生產。

1.4 采煤機行走部技術改造

采煤機導向滑靴在俯采使用中，一個星期左右就需要更換，主要原因為耐磨層厚度不夠，磨損嚴重，另外導向滑靴本體強度不夠，出現裂紋。為保證生產，對導向滑靴、平滑靴進行技術改造。

利用3D圖分析，采煤機重心位于支撐滑靴受力點上方1583.6mm，內測距支撐點267.4mm，重心偏向煤壁側。

俯采角度達到10°時，采煤機重心垂直線與支撐滑靴受力點重合，重心抬高至支撐點上方1605.9mm。

隨著角度加大，采煤機重心偏出支撐點，采煤機行走輪與齒軌嚙合部位抬高，常出現行走輪削齒軌尖、行走輪斷齒、銷軸斷裂等現象。

第一，由于存在向機頭下滑的情況，工作面傾角的改變，使兩兩相接的齒軌齒節距混亂，標準為126mm，實際的節距在接口處發生變化，為115＼134.8＼133.5＼125＼113.8等數據，這樣采煤機鏈輪固定節距126就難適應如此多變化的齒軌節距，為改善這種情況，除采煤機導向靴、鏈輪、平滑靴做適應性調整外，工作面溜子盡力做到平緩布置，避免坡段角度的突變，溜子平、溜子直、煤壁直、支架直。減少彎曲工作面齒軌節距在兩兩相接處節距變化造成的不良影響。

第二，為適應俯采，加高支撐滑靴，減小采煤機向煤壁傾斜趨勢。俯采時，由于采煤機重心偏向煤壁側，有產生側翻力的傾向，對機組的穩定性不好。尤其是當支撐滑靴磨損后，狀況更加惡劣。適當改變煤壁側支撐滑靴高度。通過堆焊耐磨層或是耐磨板的方式增加支撐滑靴高度。當然，增加此高度只是少量補償采煤機本身的橫向歪斜角，同時提高了支撐滑靴的耐磨性。應注意將增加高度控制在20-25mm以內，以免機身與齒軌上平面之間相對角度變化太大，反而不利于行走輪與齒軌之間的嚙合。

第三，調節行走輪與齒軌嚙合點。通過適當縮短行走輪中心到導向滑靴上導向面的距離、加強導向滑靴下方的鉤子強度，在一定程度上可保證行走輪上抬一定距離后仍然能正常嚙合。將現使用導向靴溝槽整體向下移動5mm（即導向滑靴軸孔至導向滑靴與齒軌上接觸面尺寸由原220mm減少至215mm）、加厚采空側耐磨層厚度使采煤機向采空側移動4mm（即導向滑靴襠部橫向尺寸由162mm減少至158mm），目的是將鏈輪齒提高，盡量避免彎曲工作面齒軌節距在兩兩相接處節距變化造成的不良影響；將鏈輪齒向采空側移動，預留采煤機向煤壁側下滑造成的鏈輪齒偏移和齒軌側面干涉的趨勢。

第四，加長導向滑靴壽命，加大導向滑靴與齒軌各接觸面的硬度。淬火深度有限，一般2mm左右，從上述受力分析，導向滑靴下鉤子、采空區側鉤子受力很大，2mm的淬火層很快就磨光，內部鋼材硬度不足，磨損很快。為加長導向滑靴使用壽命，對四個與齒軌接觸的導向面堆焊耐磨層，先用特殊焊材打底堆焊2mm，再用耐磨焊條堆焊6mm，保證耐磨層總厚度達到8mm，耐磨層硬度不低于HR56。另外加長耐磨層總長度，增加耐磨接觸面積，減小單位接觸面積摩擦壓力，提高耐磨性、減少磨損量。

第五，由于導向滑靴內襠距離減小，采煤機彎曲半徑減少，對生產產生影響，為減小對生產的影響，對導向滑靴耳子的結構形式進行改造。從中間向兩側做1.5°的斜面，這樣導向滑靴可以適應工作面刮板機水平彎曲3°。

1.5 采煤機電纜管理

由于傾角大，采煤機電纜使用尼龍鋼骨架電纜夾板保護，防止電纜自身重力和機組行走的拖拽力損壞電纜芯線。雖然解決了拖拽電纜問題，但無法解決電纜下滑問題，為解決電纜下滑問題，設計在電纜槽上加一個輔助拖拽裝置。在上機尾刮板機機尾蓋板上加裝一臺11.4絞車，絞車上纏？準12.7mm鋼絲繩120m，鋼絲繩連接一個輔助拖拽滾筒。采煤機向下行走時，在采煤機上方形成一個電纜夾重疊回頭，將輔助拖拽滾筒穿過重疊頭處，拉緊絞車繩，防止電纜下滑。

2 主要技術創新點

2.1 通過對采煤機的質心的研究，以及與刮板輸送機、支架的配套，分析出質心點對工作面俯采的影響，在今后的“三機”配套過程中留下寶貴的經驗。

2.2 通過回采變坡對齒軌節距變化影響的研究，得出最小彎曲半徑，在回采生產過程出現變坡調整的理論依據。

2.3 調整導向滑靴銷軸中心到齒軌上接觸面距離、增加采空側鉤子厚度、減小導向滑靴襠部間隙，調整采煤機行走輪與齒軌的嚙合點，將俯采造成的嚙合點抬高、偏向煤壁側盡量調整到正常位置，減少啃齒、頂齒等現象發生。

2.4 對導向滑靴及支撐滑靴的改造，減小俯采的角度。但由于導向滑靴的間隙限制，支撐滑靴最大調整角度3°。

2.5 通過配套研究，在導向滑靴耳外側做1.5°斜面，可以增加彎曲角度，這樣可以減小導向滑靴襠部尺寸，增加采煤機中心調整尺寸，增強調整效果。

2.6 增加導向滑靴耐磨接觸面積，單位接觸面積受力減小，增加導向滑靴耐磨性。

2.7 使用進口耐磨焊條進行打底，再使用耐磨焊條進行堆焊，使耐磨層增加到8mm，增長導向滑靴的使用壽命。

2.8 使用尼龍電纜夾解決電纜自身受力造成電纜損壞問題，使用輔助拖拽裝置，避免尼龍電纜夾自身摩擦系數低發生電纜下滑飛車現象。

3 實踐檢驗效果

對采煤機導向滑靴、支撐滑靴改造前，導向滑靴采空側鉤子、底部鉤子磨損嚴重，行走輪與齒軌嚙合點偏上、偏煤壁側，導向滑靴與齒軌接觸面耐磨層厚度不足2mm，導致導向滑靴磨損嚴重、行走輪斷齒、斷軸等事故。在改造前，平均3天更換一次導向滑靴進行補焊，每周投入兩個新的導向滑靴。

通過對采煤機導向滑靴、支撐滑靴進行改造，導向滑靴耐磨性增強，嚙合部位正常，改造后導向滑靴每月補焊一次，3個月更換一次。

4 經濟效益與社會效益

4.1 經濟效益

通過加強支架、刮板機、采煤機管理，對采煤機行走部、電纜拖拽裝置的改造，每班原煤產量增加500噸，按目前原煤300元/噸計算，實現年經濟效益：500*300*2*365=10950萬元。

導向滑靴每季度少投入20個，折合年經濟效益：18000*20*4=144萬元。

合計實現年經濟效益：11094萬元。

4.2 社會效益

通過此次對采煤機、刮板機、支架的三機配套在大傾角俯采工作面使用的研究，對“三機”配套及采煤機、支架、刮板機的生產也有理論指導的依據。

另外在生產過程中，對大傾角俯采工作面的布置以及角度調整提供了理論數據，為今后的生產提供了指導意見。

5 總結

通過加強工作面“三機”運行管理，安裝電纜輔助拖拽裝置，對采煤機導向滑靴、支撐滑靴進行改造，導向滑靴可以使用一個月以上，未出現斷銷軸、行走輪等現象，每班割煤1刀半，原煤產量2000噸以上，為礦井高產高效打下堅實的基礎。

參考文獻：

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