煤礦綜合機械化采煤設備及綜采工藝的應用研究

劉魯強，王福文，沈洪偉

（兗礦能源集團股份有限公司濟寧二號煤礦，山東 濟寧 272072）

隨著工業化的發展和國家對能源的需求，煤炭成為國民經濟的重要能源，但傳統的采煤方式存在安全隱患和效率低下等問題，因此煤礦綜合機械化采煤工藝應運而生。煤礦綜合機械化采煤工藝是一種綜合利用先進機械設備，實現采煤、支護、運輸等多項作業的采煤方式，已經成為煤礦采煤的主流技術之一。本文將對煤礦綜合機械化采煤設備及工藝進行介紹和分析，以期為煤礦采煤提供一些思路和參考。

1 煤礦綜合機械化采煤設備分析

1.1 轉載機

轉載機是煤礦綜合機械化采煤中的重要設備之一，主要用于采集和轉載煤炭，可以實現連續采煤、運輸和支護等多項工作。轉載機的結構一般由機身、機架、轉載斗、行走機構、控制系統等組成。其中，轉載斗是轉載機的核心部件，能夠實現自動卸煤和定量卸煤等功能，大大提高了采煤效率和安全性。同時，轉載機的行走機構采用履帶式或輪式行走，可以適應不同的地質條件和采煤需求。

1.2 輸送設備

根據輸送方式的不同，輸送設備可以分為皮帶輸送機、刮板輸送機、螺旋輸送機、斗式輸送機等不同類型。其中，皮帶輸送機是應用最廣泛的一種輸送設備，具有輸送距離長、輸送量大、能耗低等優點，適用于各種采礦條件和要求。刮板輸送機適用于低煤層采礦和限制煤柱采礦等情況下的輸送，具有結構簡單、使用方便等優點。螺旋輸送機適用于煤粉、煤灰等顆粒狀物料的輸送，具有輸送距離短、輸送量小、輸送速度慢等特點。斗式輸送機適用于大塊煤的輸送，具有輸送量大、輸送距離長等特點。輸送設備在煤礦綜合機械化采煤中的作用主要是將采集的煤炭從采煤工作面輸送到地面，以實現采煤作業的高效、連續、穩定進行。輸送設備能夠根據采煤機械的運行狀態和要求，調整輸送速度和輸送量等參數，確保采煤作業的正常進行。同時，輸送設備還可以通過分級輸送、曲線輸送等技術手段，滿足不同采煤條件下的輸送需求。

1.3 液壓支架

液壓支架是一種利用液壓系統實現支撐和控制采煤機械的設備，根據其結構和支撐方式，可以分為單柱式液壓支架、雙柱式液壓支架、四柱式液壓支架、超高支架等不同的類型。其中，單柱式液壓支架適用于煤層傾角較小、支架高度較低的采礦條件，雙柱式液壓支架適用于煤層傾角較大、支架高度較高的采礦條件，四柱式液壓支架和超高支架則具有更高的支撐能力和更大的支架高度，適用于深部采礦和高煤壓條件下的采礦。液壓支架在煤礦綜合機械化采煤中的作用主要是支撐和控制采煤機械。液壓支架通過液壓油缸將支架推動到煤層下方，實現支撐和固定采煤機械。液壓支架還可以通過調整液壓油缸的壓力和流量等參數，控制支架的高度和位置，保證采煤機械在煤層中的穩定和安全操作。

1.4 移動變電站和乳化液泵站

移動變電站和乳化液泵站是煤礦綜合機械化采煤中的配套設備，主要用于提供電力和乳化液等必要的物質。根據變電站的移動方式和功率等級，移動變電站可以分為輪式移動變電站和履帶式移動變電站兩種類型。輪式移動變電站是一種移動性較強的設備，適用于平坦、較為開闊的采礦區域，功率等級一般在1000kW 以下。履帶式移動變電站則具有較強的越野性能，適用于地勢崎嶇、交通條件較差的采礦區域，功率等級一般在2000kW以上。移動變電站在煤礦綜合機械化采煤中的作用主要是為綜合機械化采煤提供電能，以滿足采煤機械、輸送機、通風機等設備的電力需求。移動變電站通過變壓器、開關柜等設備將高壓電能轉換為低壓電能，并通過電纜輸送到采煤工作面上的各個設備。移動變電站的使用可以提高采煤作業的效率和安全性，保障采煤作業的正常進行。根據泵站的流量和使用場合，乳化液泵站可以分為小型乳化液泵站和大型乳化液泵站兩種類型。小型乳化液泵站一般流量在30m3/h 以下，適用于小型綜合采煤機械化作業面上的乳化液輸送。大型乳化液泵站則流量在100m3/h 以上，適用于大型綜合機械化采煤作業面上的乳化液輸送。乳化液泵站在煤礦綜合機械化采煤中的作用主要是將乳化液輸送到采煤工作面上，為采煤機械、支架、刮板輸送機等設備提供潤滑和冷卻。乳化液是一種由水、油、乳化劑等混合而成的液體，能夠在采煤作業過程中起到潤滑、降溫、防塵等作用。乳化液泵站可以將乳化液輸送到采煤工作面上的各個設備，提高采煤效率和作業安全性。同時，乳化液泵站還可以通過控制乳化液的流量和壓力等參數，調整液體的配比和使用效果，滿足不同采煤條件下的使用需求。

1.5 采煤機

采煤機是煤礦綜合機械化采煤的核心設備，主要用于采集煤炭和煤巖混合物，并實現切割、截割和輸送等多項作業。根據采煤機的結構和采煤方式，采煤機可以分為單邊機和雙邊機兩種類型。單邊機只能采煤機械在一個方向上進行采煤，采煤效率較低，但是結構簡單，適合于采取局部采礦的方式。雙邊機采煤機械可以在兩個方向上進行采煤，采煤效率高，適合采取全面采礦的方式。此外，采煤機還可以根據采煤方式的不同，分為剪切式采煤機、碎煤式采煤機、剝離式采煤機等不同的類型。采煤機通過采煤機頭上的刀盤、煤翻板等工具對煤層進行切割、破碎等作業，然后通過輸送機將采集到的煤炭運輸到地面。采煤機具有高效、安全等優點，能夠提高采煤效率和采煤質量，降低人工勞動強度和采煤事故的發生率。另外，采煤機還可以根據需要進行改進和優化，以適應不同采礦條件和要求。例如，為了適應低煤柱采礦的需求，目前研發了一種新型的低煤柱采煤機，它具有自動升降、自動定位、自動調整等功能，可以在煤層厚度較低的情況下實現高效采煤作業。

2 煤礦綜合機械化采煤工藝的優勢分析

煤礦綜合機械化采煤工藝相較傳統的手工采煤和單一機械采煤，具有以下優勢。

2.1 提高采煤效率，降低勞動強度

煤礦綜合機械化采煤工藝可以利用各種機械設備，如轉載機、輸送設備、采煤機等，實現采煤、運輸和支護等多項工作，大幅提高采煤效率和作業速度。傳統的手工采煤需要大量的人力，勞動強度大，存在安全隱患。而煤礦綜合機械化采煤工藝可以減少人力投入，降低勞動強度，保障采煤作業人員的安全和健康。

2.2 提高采煤質量以及安全性

采煤機具有高效、精準的采煤能力，可以實現煤炭和煤巖混合物的快速分離和采集，避免煤炭的浪費和損失，提高采煤質量和收益。煤礦綜合機械化采煤工藝采用了先進的機械設備和支護技術，可以保障采煤作業面的安全和穩定。同時，由于采煤機可以遠離采煤現場，降低了人員接觸煤塵、有害氣體等的風險，提高了采煤作業的安全性。

3 煤礦綜合機械化采煤工藝的應用分析

3.1 薄煤層綜采工藝

薄煤層綜采工藝是利用采煤機械在工作面上進行掘進、切割和裝煤等作業的同時，實現支架的移動和定位。這種工藝將采煤機械與綜采技術相結合，采用綜合支架來支撐和控制采煤機械，實現對煤層的連續、高效、安全地采礦作業。薄煤層綜采工藝需要的主要設備包括采煤機、支架、輸送機、通風設備等。其中，采煤機是薄煤層綜采工藝中的核心設備，它具有切割、破碎、裝煤等多種功能，可以對煤層進行快速高效的采掘。支架是支撐采煤機械的重要部件，通過調整高度、升降等方式，使采煤機械能夠順利進行煤礦的采掘作業。輸送機主要用于將采煤機采集的煤炭運輸到地面，通風設備則是為了保證工作面通風，保障采煤作業的安全進行。在薄煤層綜采工藝的應用中，需要注意以下事項。首先，要進行充分的前期調研和規劃，制定合理的采礦方案和施工方案。其次，要嚴格執行安全生產規章制度，加強安全培訓和安全督導，保障工人的人身安全。此外，還需要保持設備的良好狀態，定期進行維護和保養，以確保設備的正常運行和使用壽命。

3.2 長臂綜合機械化采煤工藝

煤礦長臂綜合機械化采煤工藝是一種利用大型挖掘機械化采煤的技術。采煤機械在工作面上通過煤墻底部的采煤機支架連接長臂機構，將機械的掘進頭向煤體深處伸出，進行采掘作業。同時，支架通過擺動、升降等動作來完成采煤機的移動和定位，使采煤機能夠順利開采煤礦，提高采煤效率。煤礦長臂綜合機械化采煤工藝需要的主要設備包括挖掘機、采煤機、支架等。其中，挖掘機是煤礦長臂綜合機械化采煤工藝中的核心設備，它具有掘進、輸送和裝載等多種功能，可以對工作面上的煤礦進行快速高效的采掘。采煤機是采煤過程中的主要設備之一，它可以對煤礦進行割煤、碾壓、裝煤等作業。支架是支持采煤機、挖掘機等設備的重要部件，它通過調整高度、升降等方式，使得采煤機械能夠順利進行煤礦的采掘作業。在煤礦長臂綜合機械化采煤工藝的應用中，需要注意以下事項。首先，要保持設備的良好狀態，定期對設備進行維護和保養，以確保設備的正常運行和使用壽命。其次，要合理調整和控制采煤機械的工作參數，避免因工作參數設置不當而引起的采煤事故。此外，還需要在采煤過程中加強安全防范，采取必要的安全措施，確保采煤作業的安全性。

3.3 巷道布置技術

巷道布置技術是指根據煤層賦存的情況，將煤炭采掘區域進行劃分，設計出合理的巷道布置方案，使得巷道的布置能夠最大化地發揮其應有的作用。在巷道布置方案設計中，需要對煤層的賦存情況進行詳細的了解和分析，以便設計出合理的巷道布置方案。例如，當煤層較薄時，需要采用高巷和低巷交替布置的方式，從而保證巷道的穩定性和通風效果?？紤]采煤工藝的特點和要求，以便設計出能夠滿足采煤工藝的巷道布置方案。在采用割頂采煤工藝時，需要在煤層頂部進行巷道布置，從而實現煤層的完整割斷。考慮通風、排水等因素，以便設計出合理的巷道布置方案。需要對巷道的橫斷面、 ※縱斷面進行設計，以便保證通風、排水的有效性和安全性。

3.4 煤礦集中化開采技術

煤礦集中化開采技術是指將多個小型煤礦整合成一個大型煤礦，采用先進的技術手段，對整個煤礦進行統一管理和開采。通過整合多個小型煤礦，將其煤炭資源進行優化配置，實現整個煤礦的資源最大化利用。同時，還可以避免由于單個小型煤礦規模小、資源不足而導致的生產停滯、設備閑置等問題。在整合小型煤礦的過程中，可以對其設備進行統一的升級改造。這樣可以大幅提升設備的效率和精度，從而提高整個煤礦的生產效率和質量。需要對原有的人員進行培訓，使其能夠適應新的生產環境和管理模式。通過培訓，可以提高人員的工作技能和素質，從而保證整個煤礦的生產和管理質量。

3.5 放項煤綜合機械化采煤工藝

放項煤綜合機械化采煤工藝是一種綜合運用現代化技術手段的高效采煤工藝，采用現代化的采煤機和支架設備，實現了對煤炭的全面機械化采掘。這種機械化采煤方式具有采效高、安全可靠等優點，大大提高了采煤效率和質量。在采煤過程中，煤炭需要及時運輸到井口，以便后續加工和出售。放項煤綜合機械化采煤工藝采用了現代化的輸送設備，如皮帶輸送機和卡板式輸送機等，實現了對煤炭的高效運輸。采煤過程中，需要對巷道進行支護和通風，以確保工人的安全和采煤效率。放項煤綜合機械化采煤工藝采用了現代化的支護設備和通風系統，確保了采煤過程中的安全性和高效性。傳統的人工采煤方式效率低下，而放項煤綜合機械化采煤工藝采用機械化采煤方式，可以大大提高采煤效率。煤炭的機械化采掘、輸送和支護等環節均得到了優化，從而使得采煤效率大幅提高。并且可以大幅降低煤炭破損率和煤粉率，使工人遠離煤炭采掘區域，從而降低了工人的安全風險。

4 結語

煤礦綜合機械化采煤工藝是一種先進、高效、安全的采煤方式，已經廣泛應用于各種采煤場合。通過各種機械設備和支護技術的應用，煤礦綜合機械化采煤可以實現采煤、運輸、支護等多項工作，大幅提高采煤效率和作業速度，同時降低勞動強度和采煤成本，保障采煤作業人員的安全和健康。未來，隨著科技的不斷發展和技術的不斷創新，煤礦綜合機械化采煤將會進一步提高效率和安全性，實現可持續發展的目標。