牛上鋒

（山西沁和能源集團南凹寺煤業(yè)有限公司，山西　晉城　048205）

1　煤礦復雜地質條件分析

我國復雜地質條件區(qū)域的礦區(qū)眾多，地質上多屬于薄基巖、厚松散覆蓋層中淺埋煤層，礦井的開發(fā)開采易引起對上覆巖層的移動變形，變形破壞若發(fā)生在煤層頂板巖層則易形成臺階下沉、裂縫破壞、切落破壞、一定情況下可能引發(fā)潰砂、煤礦突水等地質危害[1]。

當采煤機連續(xù)施工中遇到地質條件復雜區(qū)域時，若不采取相關安全有效安全管理手段，容易影響采煤工作效率，有的甚至產生安全性事故，導致煤礦企業(yè)人員和財產帶來雙重損失。工程技術人員對于在復雜地質條件區(qū)域施工必須時刻小心。

復雜地質條件不同區(qū)域歸類如下：煤層頂板是復合頂板，這種煤層中有泥巖、頁巖夾矸層、泥質；基巖層的厚度小于30m的煤礦區(qū)域；掘進性揭露斷層區(qū)域，煤厚小于3m所在煤層變薄區(qū)域，頂板及煤層破碎區(qū)域；燒區(qū)邊界掘進區(qū)域，頂底板松軟易冒落有關區(qū)域；頂板及煤層含水性強的區(qū)域，錨索、錨桿孔滴淋水影響到的區(qū)域；受到二次采動影響的巷道。

2　復雜地質條件下采煤機問題探索

采煤機技術的較快發(fā)展，導致煤礦企業(yè)對采煤機生產效率的提出越來越高的要求，大中型采煤機對于煤層開采中應用逐漸增多。在研究采煤機行走原理后，發(fā)現大中型采煤機系統(tǒng)中動力沿工作面的牽引行走力，由其行走箱和牽引箱啟動產生，動力由牽引電機傳遞給傳動系統(tǒng)中的牽引箱，再傳遞給花鍵軸（牽引箱間和行走箱之間），其中動力又到傳動系統(tǒng)中行走箱，最后帶動行走齒輪產生轉動效應，最終帶動采煤機行走，最后通過改變牽引電機的轉向角度，使采煤機各功能部件協(xié)調運作，以此改變能夠采煤機行走方向的機理[2]。

復雜地質條件煤層區(qū)域，存在影響開采工作的工作面傾向、傾角、走向等難處理情況，對于設計結構為近水平煤層的普通采煤機中行走系統(tǒng)，難適應這類復雜工作面的區(qū)域煤層開采任務，常見故障有：行走中輪齒結合面有壓潰現象、存在磨損較快較嚴重；支撐滑靴底面相關部位磨損較快；導向滑靴常有斷裂、接觸面磨損較嚴重。

以梅花井煤礦為例，綜采設備所采2-2型工作面，煤層厚度平均為3.5m，工作面為4 200m走向長，傾斜均長223m，煤層平均傾角在9°～20°之間。工作面受背斜影響，煤巖層較為平常巖層破碎，裂隙存在發(fā)育情況，易造成冒頂、漏頂事故。工作面走向長，走向起伏大，底板頂板屬粉砂巖，構成復雜地質條件。梅花井煤礦綜采工作面考慮選用交流變頻電牽引采煤機MG650/1710-WD割煤和運煤工作系統(tǒng)。工作面設置有頂板131架支架控制，其中過渡架有7架，設置型號為ZYG10000/18/37AD、ZYG10000/19/40BD、ZYG10000/19/40B1D；端頭架設置為2 架，為ZYT10000/21/42D型號；基本支架122架[3]。

3　采煤機生產工藝的優(yōu)化

3.1　采煤機跟機自動化提高采煤效率

調查中發(fā)現，在采煤機復雜地質條件下若使用SAC電液控制自動化系統(tǒng)可以提高采煤效率。該系統(tǒng)主要由紅外線采煤機位置檢測傳感器行程傳感器、支架控制器、隔離耦合器、數據轉換器、角度傳感器、網絡變換器、壓力傳感器、等設備組成。支架控制器可以實時采集傳感器數據，通過總線匯總到監(jiān)控中心布置的主控計算機內，不同位置傳感器采集不同位置支架的行程、工作阻力等數據信息，其作用是實現液壓支架閉環(huán)控制量的監(jiān)測并及時反饋給主機，使采煤機液壓支架跟機自動化順利有序進行。

3.2　采煤機網絡化優(yōu)化采煤工藝

創(chuàng)新引領新發(fā)展，市場中新推出的采煤機依據支架控制器檢測器獲得采煤機相關信號傳給集成的網絡變化器位置識別，根據綜采工作面作業(yè)的流程規(guī)程，確定采煤機運行到何位置時采煤機支架做出相應動作，被編成程序存入主控計算機中再發(fā)散到網絡變換器中，主控計算機或網絡變化器依據采煤機位置信息自動發(fā)出相關命令，指揮該支架控制器來完成規(guī)范工作，實現復雜地質條件與跟機自動化對應割煤工藝要求之間配合適應，以此提高生產效率、可以解放勞動力，增加企業(yè)利潤。

3.3　優(yōu)化過斷層的方式

梅花井煤礦生產中工作面地質復雜，掘進過程導致21條不同巖層發(fā)生斷層現象，以F11斷層落差最大，竟然達到3m。之前調查試驗開采中，就存在過全巖段45m難處理情況。為了最快最有效通過該段，企業(yè)制定了詳細施工流程、相關安全措施，班組教育對施工步驟、具體順序、應該注意安全事項進行培訓。對煤層變薄處采用起底打眼挑頂、爆破并逐步抬高輸送機相關安全措施，使其支架頂梁設置能夠抬起前頭，并抬高輸送機高度使其達到要求，使采煤機順利過渡其復雜地質段。

3.4　防塵水管電纜、拖拉優(yōu)化采煤系統(tǒng)

在薄煤層復雜地質區(qū)域選擇工作面時，常受采高限制，電纜、水管槽較小因素影響，若設計方案中采用相關設備隨采煤機一同移動的方法，用U形卡固定不移動電纜以及防塵管路在電纜槽外側，可以解決上述問題，調查中發(fā)現防塵管路中若能每隔15m設三通類建材，能便于插接機組設置防塵管，使得采煤機只對20m防塵管以及移動的電纜進行拖拉，以此成功加快采煤機運行速度，提高了工作面采煤產量。

3.5　優(yōu)化對過斷層爆破布置方法

采煤生產中多采用多個循環(huán)一次爆破方式，用來處理全巖段斷層，一次打眼深度設置為1.4m，以0.3 kg裝藥量為標準量，炮眼進行五花形式，炮后及時拉超前架支護頂板等安全設施，使正常每班割煤量達到2個循環(huán)。為安全保護支架，立柱爆破前將PVC板放置在支架頂梁下進行吊掛，并設置空氣卸壓孔，來降低爆破沖擊能量破壞，防止由于爆破產生飛矸等雜物，對支架立柱擊傷影響其使用性能，來保護采煤設備設施。再者，由于PVC防護板質量較輕，人員進行移動吊掛較為方便，可以加快放炮程序，減輕了不良地質構造影響對工作面生產的破壞。

3.6　優(yōu)化處理采煤機滾筒過煤高度

對MG240/300-WB型采煤機跟蹤研究為參考，原過煤高度設計為21 cm，但是實際工作中發(fā)現機組所割的煤料不能及時經機身下轉而由輸送機傳輸至相關位置，導致浮煤過剩，制約了采煤機移架相關工序，降低采煤機械采出率，制約了生產效率。筆者從實際情況出發(fā)提出改造創(chuàng)新的方案，改造的高度對機組滑靴部位進行加高處理，另行制作加高型機組行走輪，以此使過煤高度增加到35 cm以上，達到運轉要求并保證了工作面的安全生產[4]。

4　結語

復雜地質條件下煤礦采煤機的快速、安全掘進技術，對保證煤礦井下開采人員安全、工作面能夠正常接續(xù)運行具有重要意義。在復雜地質條件下針對采煤機的應用和發(fā)展現狀，對采煤機進行創(chuàng)新和改進是采煤業(yè)發(fā)展的不竭動力。

[1]馬添虎.連續(xù)采煤機在復雜地質條件下掘進和支護技術管理[J].科技視界，2014（7）：35.

[2]王曉東.復雜條件下綜放工作面快速安裝技術[J].煤炭工程，2016（5）：68.

[3]聶偉雄，付龍.復雜地質條件下連續(xù)采煤機快速掘進的實踐[J].陜西煤炭，2007（4）：145.

[4]樊志超.連續(xù)采煤機在富水區(qū)下安全掘進技術研究[J].內蒙古煤炭經濟，2015（6）：231.