緩傾斜極薄開采工作應(yīng)用爬底板采煤機(jī)的技巧

黃忠義

（重慶市開州區(qū)應(yīng)急救援中心，重慶 405400）

0 前言

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化以及系列化的采煤設(shè)備，能夠有效實(shí)現(xiàn)中厚煤層以及厚煤層的開采工作要求。然而，針對(duì)極薄煤層或者是夾矸煤層的開采工作存在的局限性問題，影響施工工作質(zhì)量及安全性。在狹小的施工空間中應(yīng)用爬底板的采煤設(shè)備便于施工，提升了設(shè)備運(yùn)用的可靠性，可以適用于各種開采條件和環(huán)境，能夠減少施工工作人員的側(cè)臥操作次數(shù)以及工作強(qiáng)度，保證施工質(zhì)量和施工效率。

1 極薄開采

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的不斷加速，市場(chǎng)對(duì)于煤炭能源的需求日益增長。而渝東北地區(qū)煤炭資源賦存條件差，均屬于薄煤層或極薄煤層。由于極薄煤層采煤空間受限，綜合機(jī)械化采煤設(shè)備無法進(jìn)入作業(yè)區(qū)域，之前大都采用放炮落煤或風(fēng)鎬落煤等采煤工藝。人工作業(yè)方式不僅單日生產(chǎn)量小，年生產(chǎn)能力無法提升，更主要的是作業(yè)區(qū)域人員多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，人為的不安全隱患難以控制，增大事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)性，礦井安全生產(chǎn)基本條件無法得以有效改善[1]。因此，極薄煤層機(jī)械化開采技術(shù)勢(shì)在必行，該次研究了解到，重慶市中源煤業(yè)集團(tuán)的筆山煤礦在極薄煤層機(jī)械化開采工作方面已經(jīng)取得了階段性的效果，實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)能，降低事故風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo)。

2 該次研究實(shí)際工作概況

重慶市中源煤業(yè)集團(tuán)筆山煤礦基本情況如下，筆山煤礦的機(jī)采工作面設(shè)置在+650 水平2421 工作面，位于侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組K2 煤層，嘗試開采的工作面斜長度為92 m，走向長度為160 m，煤層厚度為0.55 m～0.8 m，平均厚度數(shù)值為0.6 m，傾角的角度范圍為28°～35°，平均傾角的角度為30°[2]。筆山煤礦的煤質(zhì)呈現(xiàn)出優(yōu)良狀態(tài)，其發(fā)熱量超過5 500 kc/㎏，其中含硫量低于0.6%，煤礦的硬度為f＜4；K2煤層屬于低瓦斯煤層，絕對(duì)性的瓦斯涌出劑量為0.63 m3/min，其中相對(duì)的瓦斯涌出劑量為3.10 m3/t，煤層呈現(xiàn)出煤塵的爆炸性特征，自燃的傾向性等級(jí)屬于三級(jí)，呈現(xiàn)出不易自燃的煤層特征。實(shí)際考察發(fā)現(xiàn)并不存在突出的風(fēng)險(xiǎn)問題，進(jìn)而可以達(dá)成開采工作具體需求。

3 緩傾斜極薄煤層工作面應(yīng)用爬底板采煤機(jī)情況

筆山煤礦屬于優(yōu)質(zhì)的民用和工業(yè)用煤，但是0.55 m～0.8 m的煤層屬于極薄煤層。在開采的初始階段使用風(fēng)鎬采煤的工藝。參與風(fēng)鎬落煤過程的施工人員工作進(jìn)出都存在阻礙，完成落煤后需要施工人員側(cè)臥清潔煤炭。施工人員的工作勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，工作安全性比較低，生產(chǎn)投入的成本相對(duì)較高，工作效率低下，且經(jīng)濟(jì)收益并不理想，導(dǎo)致開采工作存在制約性[3]。

標(biāo)準(zhǔn)化的采煤流程，配合已成體系的采煤工作流程，采煤設(shè)備具有通用化特點(diǎn)，也有助于實(shí)現(xiàn)開采厚煤層以及中厚煤層的工作[1]。然而針對(duì)極薄煤層的開采工作使用炮采或者是截煤設(shè)備工藝進(jìn)行施工，存在工作空間小的問題，運(yùn)用體積比較小的設(shè)備可以更好地達(dá)到應(yīng)用的功能性要求，并且可以適用于多種復(fù)雜情況，實(shí)現(xiàn)可靠性的開采要求。該次應(yīng)用MG100-TP 類型的單滾筒爬底板采煤設(shè)備，實(shí)現(xiàn)具體開采工作要求。

3.1 MG100-TP型單滾筒爬底板采煤機(jī)工作原理及性能

MG100-TP 類型的單滾筒爬底板采煤設(shè)備包含電動(dòng)部分、牽引部分、截裝部分、底托板、導(dǎo)向，以及防塵等零部件的組合。采取單滾筒的固定方式，使用錨鏈進(jìn)行牽引，沿著煤層傾斜爬底板進(jìn)行穿梭狀態(tài)的割煤，煤通過螺旋滾筒進(jìn)入到裝煤部分，裝煤部分運(yùn)轉(zhuǎn)到工作面的運(yùn)輸設(shè)備當(dāng)中。電動(dòng)設(shè)備屬于兩端的偏心出軸，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)牽引部分和截裝部分的運(yùn)作。設(shè)備呈現(xiàn)出明顯特征。1）設(shè)備機(jī)身能夠爬在底板上，對(duì)于運(yùn)輸?shù)裙ぷ饕笙鄬?duì)較低，運(yùn)營的成本費(fèi)用也不高。2）設(shè)備本身能夠裝載煤，實(shí)現(xiàn)割煤、裝煤同步進(jìn)行。3）電動(dòng)設(shè)備的運(yùn)作功率比較高。4）設(shè)備使用液壓傳動(dòng)，運(yùn)用錨鏈進(jìn)行牽引，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。5）設(shè)備本身屬于我國最薄的型號(hào)。6）設(shè)備有補(bǔ)液回路，可以實(shí)現(xiàn)熱交換，回鏈敲缸的保護(hù)，以及過載的保護(hù)回路。一旦出現(xiàn)過載現(xiàn)象能夠?qū)崿F(xiàn)截裝的轉(zhuǎn)動(dòng)與終止操作。7）設(shè)備可以接受遙控操作，保證施工司機(jī)工作安全。

使用于緩傾斜長壁回采工作面的爬底板單滾筒采煤機(jī)。它用于厚度為0.48 m ～0.9 m，頂板中等穩(wěn)定，煤質(zhì)中硬（f=2 ～3），傾角小于35°的煤層，根據(jù)客戶要求最大傾角可達(dá)45°。當(dāng)傾角大于18°時(shí)，機(jī)器要設(shè)防滑裝置。它可在普采工作面中與刮板輸送機(jī)，單體液壓支柱配套使用。

3.2 MG100—TP（YRG5遙控型）技術(shù)參數(shù)

MG100—TP（YRG5 遙控型）技術(shù)參數(shù)如下。1）采高：480 mm～900 mm。2）傾角：＜35。3）煤層硬度：≤3f。4）生產(chǎn)能力：75 t/h ～100 t/h。5）機(jī)身長：4 525 mm（底船著地長）。6）機(jī)身高：350 mm（局部高395）。7）機(jī)身寬：910 mm（不包括牽引鏈輪及滾筒大軸）。8）配套輸送機(jī)型號(hào)：SGD420/22 或SGB420/30。9）機(jī)面高度：370 mm （含底托板20）。10）輸出功率：100 kW。11）電壓等級(jí)：660 V。12）總裝機(jī)功率：100 kW。13）滾筒大軸轉(zhuǎn)速：111 r/min。14）下切深度：10 mm～20 mm。15）滾筒直徑：480 mm～900 mm。16）截割深度：800 mm～650 mm。17）牽引方式：液壓錨鏈牽引。18）鏈條規(guī)格：ф18×64mm。19）牽引速度：0～4 m/min。20）牽引力：160 kN。21）支護(hù)形式：單體液壓支柱。22）降塵方式：內(nèi)、外噴霧。23）采煤機(jī)重量7 300 kg。

3.3 主要采煤工藝

根據(jù)重慶市中源煤業(yè)集團(tuán)筆山煤礦有限公司開展工作的實(shí)際情況進(jìn)行觀察與分析，了解到主要的采煤工藝特征如下。首先，落煤方式：由原來的風(fēng)鎬落煤改造成MG100—TP（YRG5 遙控）型極薄煤層單滾筒爬底板采煤機(jī)，切深0.8 m。項(xiàng)目應(yīng)用MG100-TP（YRG5 遙控型號(hào)）的實(shí)際技術(shù)。其次，在運(yùn)輸方面的工藝設(shè)計(jì)詳情如下，工作面煤炭運(yùn)輸采用SGD420/22 型雙鏈刮板輸送機(jī)，2421 運(yùn)輸平巷及斜巷均采用SGD420/22 型雙鏈刮板輸送機(jī)運(yùn)輸；再者，進(jìn)行工作面支護(hù)，主要施工工藝設(shè)計(jì)采用DW08-300/80X 支柱配DJB-800 型金屬頂梁，“三·五” 排控頂，排距0.8 m，柱距1 m，采空區(qū)一側(cè)密集支柱切頂[6]。

3.4 存在問題及改進(jìn)方法與效果

筆山煤礦在MG100-TP 型單滾筒爬底板采煤機(jī)使用過程中存在的主要問題是頂板破碎，垮落嚴(yán)重，頂板支護(hù)工序繁瑣，推進(jìn)度慢，建議采取以下措施。1）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)管，做到安全管理人員跟班作業(yè)。2）發(fā)現(xiàn)冒頂跡象立即停機(jī)進(jìn)行頂板支護(hù)，減少頂板懸空的時(shí)間。3）遇到頂板破碎嚴(yán)重地段，采取單體液壓支柱+錨網(wǎng)支護(hù)方式。4）加快零部件與割煤機(jī)的替換頻率。5）操作司機(jī)靠行人道跟機(jī)操作。保證作業(yè)人員和設(shè)備的安全，提高工作效率。

4 使用效果

在緩傾斜極薄的煤層應(yīng)用爬底板的采煤設(shè)備呈現(xiàn)出良好的開采工作效果，可以有效地節(jié)約主要材料的消耗情況，尤其可以很大程度地減少作業(yè)人員數(shù)量。除此之外，應(yīng)用爬底板的采煤設(shè)備還可以有效地降低施工工人的工作強(qiáng)度，節(jié)約生產(chǎn)流程工序，降低施工工人匍匐的工作量。采取爬底板的采煤設(shè)備能夠獲得更為良好的煤炭質(zhì)量，降低了矸石的開采量，同時(shí)能夠優(yōu)化施工的環(huán)境，提升生產(chǎn)工作的安全性，有助于開采工作的順利進(jìn)行，能夠保證及時(shí)實(shí)現(xiàn)支護(hù)等工作細(xì)節(jié)要求。采取爬底板的采煤設(shè)備可以有效提高開采工作效率，實(shí)現(xiàn)瓦斯范疇內(nèi)的治理工作效果。筆山煤礦開采工作進(jìn)行過程當(dāng)中，獲得了良好的開采工作效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，安全生產(chǎn)的目標(biāo)。

該次研究針對(duì)開采工作實(shí)際情況進(jìn)行研究，采用專業(yè)設(shè)備達(dá)成研究目標(biāo)，了解設(shè)備運(yùn)用的特征有8 點(diǎn)。1）該機(jī)采用“三股道”的采煤工作方式，全機(jī)身爬在底板上，對(duì)運(yùn)輸、支護(hù)等配套設(shè)備的要求不高。以該機(jī)為主組成的普通機(jī)械設(shè)備費(fèi)用較低。2）該機(jī)本身有裝煤機(jī)構(gòu)。由螺旋滾筒從煤壁上切割下的煤，通過裝煤機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)載到工作面輸送機(jī)上，裝煤效果良好。3）電動(dòng)機(jī)功率大，機(jī)身強(qiáng)度好，能切割較硬的和帶有薄層夾矸的煤層。4）機(jī)身短、機(jī)身的厚度是國內(nèi)生產(chǎn)的同功率采煤機(jī)中最薄的，采高也是最低的。5）操縱手把，按鈕集中，便于操作。6）牽引力大，液壓牽引系統(tǒng)可靠、液壓元件性能好，易于更換。7）設(shè)有外噴霧裝置，滅塵效果好。8）整個(gè)機(jī)器性能好，結(jié)構(gòu)簡單可靠，易于維護(hù)保養(yǎng)，特別適合在中小型煤礦使用。

5 結(jié)論

煤炭開采工作存在比較大的風(fēng)險(xiǎn)性，實(shí)際開采工作強(qiáng)度也非常高，傳統(tǒng)的設(shè)備應(yīng)用呈現(xiàn)出的開采質(zhì)量也存在一定局限性。針對(duì)煤礦開采工作的實(shí)際環(huán)境和實(shí)際需求，選擇適合的設(shè)備，并進(jìn)行開采工作，能夠滿足開采工作的改革與優(yōu)化目標(biāo)。