急傾斜煤層綜采工作面“三機”的改進

李瑞珍

（山西省呂梁市柳林縣煤炭工業(yè)局， 山西 呂梁 033300）

引言

一般將傾角在45°以上的煤層定義為急傾斜煤層，我國有4%的煤炭貯存于急傾斜煤層，而急傾斜煤層回采工作面的數(shù)量超過總回采工作面的8%，這是因為其分布較為廣泛，大部分礦區(qū)內(nèi)均存在急傾斜煤層[1]。隨著機械化開采的推進，我國的近水平、緩傾斜及傾斜煤層都可進行機械化開采，由于急傾斜煤層綜采工作面的支架穩(wěn)定性、采煤機和運輸機的防滑等難題制約了對急傾斜煤層的開采[2]。隨著開采難度較低的煤炭儲量日益減少，對急傾斜煤層實現(xiàn)機械化開采是必須攻克的課題。本文以屬于急傾斜煤層的某礦2602工作面為例，對工作面的采煤機、刮板運輸機和液壓支架進行相關(guān)優(yōu)化改進，以適應(yīng)急傾斜煤層開采的要求。

1 礦井概況

1.1 地質(zhì)概況

某礦的2602綜采工作面位于該礦材料運輸巷Ⅲ段，整體是向斜構(gòu)造，向斜的軸在工作面的中部，呈南北走向，向斜軸的東側(cè)地層的傾角相對平緩，西翼由于斷層的影響導(dǎo)致地層隆起，局部的傾角達到47°。工作面最大俯采高度為50°，平均為43°。工作面的標高為-370～-450 m。沿走向工作面長約460 m，沿傾向長約120 m。2602綜采工作面上方為2601采空區(qū)，下部為2605工作面，左為材料運輸巷Ⅲ段，右為斷層。根據(jù)勘探結(jié)果，2602工作面的煤層厚度在4.0～4.5 m之間，平均為4.2 m，煤層的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，含矸數(shù)層。

1.2 開采工藝及設(shè)備配套

表1所示為2602綜采工作面機械開采主要設(shè)備。2602綜采工作面采用的是上行割煤，但由于綜采工作面的傾角過大，上行割煤的方式使得采煤機既要克服自身的質(zhì)量還要克服割煤的阻力，并且在進行割煤時使得刮板輸送機在傾向的分力過大，導(dǎo)致刮板輸送機極易出現(xiàn)滑移。并且在回采時，經(jīng)常出現(xiàn)液壓支架傾倒的事故。因此，亟待對2602工作面的采煤機、刮板輸送機和液壓支架進行改進。

表1 2602綜采工作面機械開采主要設(shè)備

2 采煤機的改進

2.1 電氣牽引的改進

將SGZ-630/220型采煤機的滑差牽引改為交流變頻電牽引，交流變頻電牽引相較于滑差牽引具有更好的穩(wěn)定性和可靠性，而且故障率低，使采煤機的開機率得到有效提高。用30 kW的YBQYS5-30（A）380 V替換原有的22 kW的YBCTS225-4A牽引電機，增大了采煤機的牽引力。

2.2 導(dǎo)向滑靴的改進

采煤機進行大傾角俯采時，其導(dǎo)向滑靴受到的力會增大，為增強采煤機的穩(wěn)定性，需對導(dǎo)向滑靴的強度進行加強。在導(dǎo)向滑靴的煤幫側(cè)增設(shè)肋板，增加底板的厚度，增加滑靴老塘側(cè)的厚度，并在滑靴的兩端加裝螺紋鋼。經(jīng)過上述改進可以提高滑靴的整體強度和耐磨性，延長導(dǎo)向靴的使用壽命以適應(yīng)大傾角俯采。

2.3 平滑靴的改進

由于平滑靴的高度與采煤機的俯采角度成負比例關(guān)系，為減小采煤機的俯采角度，減小采煤難度，將平滑靴的高度增加10mm，此時采煤機的俯采角度減小了2°，通過改進降低了平滑靴的受力，延長了平滑靴的使用壽命。

2.4 支撐板的改進

由于采煤機在進行大角度俯采過程中的重心會向煤壁側(cè)偏移，使得作用在支撐板上的力增加，因而有必要對支撐板進行強化[3]。最快捷可靠的改進方案是采用強度更高的材質(zhì)。用經(jīng)過調(diào)直處理的NM360高強度耐磨板替換原來的45號鋼，使支撐板硬度得到提高，一方面可以增強采煤機的穩(wěn)定性，另一方面為其他元件提供保護。

3 刮板運輸機的改進

1）將溜槽的中板由原本的16Mn鋼改為采用NM360耐磨鋼，并將錳質(zhì)底板加厚至20mm。通過此項改進可以使溜槽的強度和性能得到增強。

2）采用堆焊工藝在滑道的上表面焊接一層V形耐磨層，以增強滑道的耐磨性，延長滑道的使用壽命。

3）大傾角俯采工作面由于角度過大，導(dǎo)致刮板運輸機受力極不均勻，尤其是推移耳座會出現(xiàn)變形扭曲。將刮板輸送機推移耳座的厚度從50mm增加到65mm，以保證強度要求。

4 液壓支架防滑防倒的改進

4.1 支架防倒的改進

1）增設(shè)操縱閥。原支架通過一個操縱閥同時控制掩護梁和后連桿側(cè)護板，收回掩護梁護板時，由于同一雙向鎖的作用，頂梁側(cè)護板也會被回收；同理，支出掩護梁的側(cè)護板時，頂梁的側(cè)護板也會被支出，不利于調(diào)架操作。因此，將頂梁和掩護梁護板分開控制，頂梁由原來的控制閥控制，增加一個操縱閥控制掩護梁的活動測護板。采用此改進實現(xiàn)了頂梁側(cè)護板和掩護梁的獨立控制，便于移架。

2）支架間安裝頂梁橫連千斤頂。在開切眼傾角較大處安裝斜拉防倒千斤頂，在其余位置每隔5部支架安裝一套斜拉防倒千斤頂。具體安裝順序為：前方液壓支架的底座連接頭→銷軸防滑千斤頂→雙耳鏈環(huán)卡→圓環(huán)鏈→后部支架頂梁防倒座。

4.2 支架防滑的改進

1）機頭、尾頂錨。推進工作面時，機頭與機尾處的支架頂梁和護幫裝置會傾斜，導(dǎo)致支架之間的間隙過大，出現(xiàn)掉渣的情況。通過頂錨系統(tǒng)可以讓機頭和機尾的第一架護幫裝置移動時保持平行。機頭與機尾頂錨通過千斤頂、雙耳鏈環(huán)卡和圓環(huán)鏈銷軸與第一、三架頂梁防倒座連接。

2）下端頭支架與中間架防滑。依靠錨固千斤頂連接1號和3號支架的尾部，通過安裝在3號支架底側(cè)的推千斤頂控制其下滑，通過與1號支架錨固的千斤頂調(diào)整其下滑，采用此項措施可以使下端頭的三部支架形成穩(wěn)定的“錨固站”，避免工作面的支架在進行移架時出現(xiàn)下滑[4]；在中間架的底部均安設(shè)推千斤頂，進行升架時，可以通過控制底部的推千斤頂控制支架的下滑。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

某礦在對綜采工作面的“三機”進行改進后，經(jīng)過了5個月的工業(yè)性試驗。在試驗期間未發(fā)生一起工作面支架傾倒、下滑事故，并且月產(chǎn)量得到了大幅提高，由原來的1.9萬t增長達到了穩(wěn)定的3萬t，工作面的原煤工效由4.6 t/工提高到了9.2 t/工，改進后的三機滿足該礦生產(chǎn)的需要。

6 結(jié)語

對急傾斜煤層綜采工作面的采煤機、刮板運輸機和液壓支架進行相關(guān)改進，經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用表明，本改進有效地避免了工作面設(shè)備傾倒下滑事故的發(fā)生，為工作面穩(wěn)定高效生產(chǎn)提供了保障。