薄煤層機械化開采成套設備的改進與應用

段旭剛

（陽煤集團二礦調度室， 山西 陽泉 045000）

引言

我國煤炭資源極其豐富，分布范圍廣泛。其中，薄煤層在我國煤炭資源中占據重要地位。據統計，我國薄煤層可采儲量約占煤炭總可采儲量的19%，且我國84.2%的煤礦區均分布有儲量豐富的薄煤層[1]。除賦存量可觀外，我國薄煤層中的煤炭資源煤質相對較好，加之我國中厚煤層煤炭資源因長期開采而日益匱乏，因此薄煤層的開采受到廣泛關注。但由于薄煤層工作面作業環境差、空間小、勞動強度大及經濟轉化效益低等一系列缺點，使得當前我國薄煤層產量僅占據我國原煤總產量10.4%左右，這一比例遠遠低于薄煤層儲量所占比重。因此，針對薄煤層工作面開采特性，改進現有的機械化開采成套設備對于提高薄煤層煤炭資源的開發、解決我國能源緊張的局面具有重要意義。

1 目前初選開采設備配套情況

山東某煤礦為薄煤層機械化開采的首個煤礦，總體地質構造簡單，其工作面選取的回采煤層為石炭系太原組煤層，該煤層在工作面內起伏平緩及斷層構造較少。其開采煤層傾角平均為3°，變化范圍為1°～8°。此外，其開采煤層底板平均標高－390m，標高范圍為－380～－400 m，該煤層的可采厚度平均約為1 m，厚度范圍為0.8～1.25 m。由于該煤層的普氏硬度為3，故其煤質較硬。該開采煤層中含有砂巖和黃鐵結核矸石條帶[1-2]。該煤礦某工作面開采設備配套如表1所示。

2 機械化開采成套設備存在的問題

1）由于該開采煤層的煤質較硬，且所使用的采煤機自重偏輕，故采煤機在煤層回采過程中晃動劇烈。這將直接導致采煤機上的螺絲和螺母由于震動而松動，且采煤機截齒的磨損和破壞程度也較為嚴重。從而在影響工作面回采效率的同時也提高了設備維修及維護成本，帶來了大量生產安全隱患。此外，因采煤機與工作面開采狀況不匹配造成了各種保護頻繁啟動，從而導致了采煤機上的磁力啟動器頻發故障，檢修周期長且檢修困難。

2）選用的液壓支架僅能夠單架控制而不能夠分組或成組推移，且所選用液壓支架的操作空間過小，致使支護效率低下，影響整體進度。

3）所選用的運輸機過煤量有限定條件，塊度較大的煤很難通過。采煤機的自重較輕和通過空間狹小使得在工作面推進過程中不能夠使運輸機順利臥底。

表1 初次選型主要設備配套

3 機械化開采成套設備的改進措施

1）改進后的采煤機選用MG180/420－BWD型采煤機，該采煤機自重及功率相較之前均有所增加，保證了其工作時的機身穩定性及工作性能良好。

2）改進后的液壓支架選用電液控的液壓支架。該改進措施在充分考慮到了薄煤層開采支護強度后，也盡量減小其尺寸以增加人行空間，此外也提高了操作可靠性及支護效率。通過支架控制器、自動化操作界面、傳感器、電液換向閥等功能單元成功實現了對液壓支架的遠距離控制[2]。

3）改進后的成套設備選用新型組合開關，該類開關采用快開門結構，且檢測形式為光電檢測。其集無機械輔助觸點功能、一體化模塊功能、照明功能、無控制回路接插件功能、進口開關隔離功能等于一身。此外，該類開關采用CAN總線通信技術，該通信技術具有強大的抗干擾性能。其開關接觸器的機械部分和保護電路板被融為一體。

4）改進后的刮板輸送機，為保證輸送機鏈環的抗拉強度和大塊度塊煤能夠通過，采用中雙鏈設計的刮板輸送機，立環被設計為橢圓型，且增加兩鏈之間的距離至0.26 mm[3]，此種改進最大地限度地增加了其過煤空間。此外，采煤機導軌被設計在其后方，運輸機的高度被有效降低，采煤機空間被有效增加。可伸縮墊架被設置在溜頭以及溜尾，運輸機運輸效率因此得到了有效保證，減少撒煤量的同時提高了煤炭通過量。為解決運輸機自重較輕、臥底量不夠的問題，設計了抬底千斤頂，其臥底量得到了有效增加。

4 機械化開采成套設備的改進后的應用效果

改進后的機械化開采成套設備的使用效果相較改進之前得到了提高，其鏟煤板、截割部和行走部等重要部件都得到了極大改進，能夠更好地適應薄煤層開采的特殊條件。高質量滾筒及截齒的選用，減少了截齒磨損和增加了采煤機機身的穩定性。電液控液壓支架最大程度提高了移架效率，大幅減少了檢修時間。新型開關的選用減少了控制鍵盤受到干擾出現誤操作的可能性，更加易于維護和操作。光電形式的檢測，大幅提高了其使用壽命，且性能可靠、操作方便、極易維修和保養[3]。

改進后的機械化開采成套設備被成功應用于河南、山西等地區的煤礦中，其現場應用效果表明：此種改進措施更好地適應了薄煤層開采的特殊條件，在極大地提高了工作效率和機械化的同時減少了設備維護的時間和成本。改進后的機械化開采成套設備實現了高薄煤層自動化開采，保證了井下回采工作面高效安全的推進。

5 結語

薄煤層機械化開采成套設備改進措施在河南、山西等地區的煤礦中得到了廣泛應用，極大地提高了工作效率和機械化，減少了設備維護的時間和成本，減輕了工作的工作強度和操作難度，從而保障了生產的安全性，提高了經濟效益。