煤礦綜合機械化采煤工藝探究

樊占軍

(龍煤七臺河礦業(yè)有限責任公司新鐵煤礦，黑龍江 七臺河 154600)

綜合機械化采煤機是一套實際應用功率和強度很高的機械設備，對于生產安全、質量、效率的提高有著極其重要的作用。其對每種設備機械使用都有著嚴格的工藝要求，為了提高安全生產率，應熟悉綜合機械化采煤工藝操作。

1 煤礦綜合機械化采煤工藝的機械裝置

煤礦的機械化及自動化生產程度越來越高，集成液壓、電氣、機械的大型機械化采煤機，是煤炭開采行業(yè)中重要的機械裝置。國內的大中小型煤礦最常用的采煤機是刨煤機和滾筒采煤機，目前，大部分企業(yè)都采用了可自如調節(jié)高度的采煤機，相較于早期的機械采煤裝置，極大提高了采煤生產效率和產能。采煤機按照工作結構可以分為鋸齒式采煤結構、刨式采煤結構、鉆探采煤結構、銑削采煤結構。刨煤機是一種依托刨刀做往復運動來刨碎煤層的刨煤機；銑削式采煤機是依托機械結構上的截齒旋轉銑削的方法進行煤層的破碎；銑削采煤機也被稱為煤炭的截斷機構，其借助截齒深入煤層，做循環(huán)往復式運動來截取分割煤體，像一把鋸子切割進入；鉆探采煤機構是利用鉆頭的鋼度進行旋轉采煤，通過螺紋與煤層之間的摩擦和擠壓深入破壞煤體。

開采后的煤炭通過傳送帶運輸?shù)降孛嫔希\送煤炭的傳送帶并非傳統(tǒng)的平直傳送帶，需要有一定坡度和液壓桿的支撐，同時在設計安裝過程中應合理考慮靜摩擦與重量的分量，合理控制傾角角度。我國主要采用刮板運輸機構，與傳統(tǒng)機構相比，其擁有可變性和自身柔韌性，可提升輸送距離，增加輸送量，其結構強度大大增加，安全穩(wěn)定性、可靠性進一步提升。

煤炭開采過程中，液壓支架主要是對采煤裝置的壓力進行控制，可以有效緩解回采壓力，保證壓力釋放效率。液壓支架具有可靠性，應用廣泛，可以起到對力的放大作用，具有卓越的自鎖性能。液壓支架必須對頂板起到足夠的支撐作用，保障開采工作的安全穩(wěn)定進行。采煤機構在液壓機構的幫助下，可有效提升采煤效率及單次的采煤量。

轉運裝載機構是運輸機的一種，通常安裝在巷道中，協(xié)助操作人員將開采出的煤炭轉運到傳送帶中，實現(xiàn)機械工作的對接，減輕工作壓力。轉載過程是連續(xù)不間斷的，可保障煤炭開采的穩(wěn)步進行，提升開采效率和質量。

移動變電站和乳化液泵站。移動變電站可以將高壓線輸送來的高壓電力轉化成綜合采煤機械裝置所需的電壓，為綜合開采裝置提供持續(xù)穩(wěn)定的電力輸送。乳化液泵站的功能是把高壓液體輸送到綜合開采機械裝置，提供充足的液體壓力，以確保支撐防護的穩(wěn)定可靠，保障工作的順利進行。

2 煤礦開采綜合機械化采煤工藝

短臂綜合機械機構具有精巧特性，可以在更狹窄的空間內發(fā)揮作用，可探清地質情況，便于工人進行遠程操作。支臂和操作節(jié)臂縮短，由材料力學理論可知，機械的綜合強度會提高，運送效率得到提升，但是由于工作面的范圍限制，只能降低底板的移動頻次，通過底部鉸鏈或履帶的不斷移動，確保挖煤過程的連貫性。與其他機構不同之處在于：轉運運載機構的機械結構與傳輸機構共用同一種電機和機械構造，如布置側卸和直角拐彎及端卸等，節(jié)約了空間，省去了多余配件。回采工作面的綜合裝置質量較輕，可以方便快捷地進行倒面。回采工作面比較短，一般是40～90 m。同其他采煤機不同角度進刀方式相比，短臂采煤裝置可以與單筒刀具進行更好的配合，選點更加靈活方便，效率更高。

長臂式綜合機械采煤設備與短臂操作功能形成優(yōu)勢互補，與短臂不同的是，長臂擁有更長的轉向搖臂和開采支臂，可操作的空間范圍較大，單次的開采煤數(shù)量得到了顯著提升，但是需要的操作空間較大，無需來回移動，通過自身的軸向旋轉就可滿足大多數(shù)工作面的采煤需求，多用于緩傾斜煤層或傾斜煤層中，但要求操作人員的技術性達到良好以上水平。由于臂的延長特性，很容易造成運動干涉，出現(xiàn)運動死點位置，如果出現(xiàn)這些情況，只能進行手動轉移，避開死點位置，為機械的正常工作施加簡諧力。除了挖掘輕薄煤層外，利用長臂綜合機械挖煤工藝可提升液壓支架的防滑性能，令千斤頂在使用過程中有更大的空間。

由于地質層變化的不可預見性，很容易在煤炭開采過程中遇到煤層厚度較厚的情況，如果遇到此類情況，傳統(tǒng)的長臂和短臂都無法破壞厚煤層，這時需采用放頂煤綜合機械化采煤工藝。其工藝流程可分為以下幾部分：一是機械使用應根據(jù)實際需求決定，靈活采用采煤機轉移煤炭或切割煤炭，保證輸送機上運輸?shù)拿禾糠€(wěn)定和不間斷。二是在進行足夠的煤炭切割之后，要注意及時打開放煤窗口的放煤頂，觀察矸石情況，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況，及時鎖死作業(yè)過程中已經(jīng)打開的放煤窗口，并及時上報。三是在放完所有工作面的煤炭之后，再開展采掘煤炭的工作計劃，循序漸進，在要求時間內正常展開采掘煤炭工作。

在較舊的巷道采煤中，應采用液壓支架進行施工，找到良好的支撐點，支撐點可以起到良好的支撐作用。要密切關注液壓支架的工作情況，雖然液壓支架的承載能力很強，但是所有工件都有一定的屈服極限和固有的承力極限，如果超過這個極限就會導致機械出現(xiàn)故障，輕者會導致機構損壞，嚴重者會導致整個支撐部分垮塌，為避免此類情況，應采用更多的液壓支架，使其協(xié)同發(fā)揮效果，將應力平均化，合理轉移液壓支撐的支撐位置，采用閑置液壓支架替補更換方法。液壓支架利用液體壓力原理與機械斜面原理，在采煤機構引起聲音震動時，其內部液體也會出現(xiàn)震動，所以液壓支架選擇的重點是觀察其固有頻率，將固有頻率避開采煤頻率，防止出現(xiàn)共振。

淺埋深、頂板硬、煤層硬的現(xiàn)代工藝技術難點是：一是研發(fā)及推廣煤巷錨桿的支撐防護技術，解決5.5 m寬的煤巷錨桿支撐防護中存在的問題，擴大綜合采掘配套設施規(guī)模，有助于達成持續(xù)生產條件，極大提高作業(yè)效率。二是研發(fā)過程中應轉變傳統(tǒng)的研發(fā)思路，采用多元化的研發(fā)方法，如綜合堆放及回采工藝，幫助堆積的煤快速移動，為煤礦挖掘提供時間和工作空間。三是著力解決硬質煤層的采挖問題，雖然硬質煤的開發(fā)成本較高，但其是采煤的重要組成部分。

在進行相對較斜煤層的挖掘時，應提高操作人員的安全意識，引進四連桿千斤頂?shù)葟娏υO備，增加支撐的穩(wěn)定性，為工作人員打造更加安全的工作環(huán)境，完善對防護設備和防護網(wǎng)的構建。

3 結語

我國煤炭產業(yè)的安全性、高效性、穩(wěn)定性在不斷提高，采煤方法和工藝正朝著高效集約、可靠的方向發(fā)展，這對煤礦綜合機械化采煤工藝提出了更高的要求。要進行技術攻關，為煤炭機械創(chuàng)新發(fā)展提供思路。