段旭剛

（陽煤集團(tuán)二礦調(diào)度室， 山西 陽泉 045000）

引言

我國煤炭資源極其豐富，分布范圍廣泛。其中，薄煤層在我國煤炭資源中占據(jù)重要地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國薄煤層可采儲(chǔ)量約占煤炭總可采儲(chǔ)量的19%，且我國84.2%的煤礦區(qū)均分布有儲(chǔ)量豐富的薄煤層[1]。除賦存量可觀外，我國薄煤層中的煤炭資源煤質(zhì)相對較好，加之我國中厚煤層煤炭資源因長期開采而日益匱乏，因此薄煤層的開采受到廣泛關(guān)注。但由于薄煤層工作面作業(yè)環(huán)境差、空間小、勞動(dòng)強(qiáng)度大及經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)化效益低等一系列缺點(diǎn)，使得當(dāng)前我國薄煤層產(chǎn)量僅占據(jù)我國原煤總產(chǎn)量10.4%左右，這一比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于薄煤層儲(chǔ)量所占比重。因此，針對薄煤層工作面開采特性，改進(jìn)現(xiàn)有的機(jī)械化開采成套設(shè)備對于提高薄煤層煤炭資源的開發(fā)、解決我國能源緊張的局面具有重要意義。

1 目前初選開采設(shè)備配套情況

山東某煤礦為薄煤層機(jī)械化開采的首個(gè)煤礦，總體地質(zhì)構(gòu)造簡單，其工作面選取的回采煤層為石炭系太原組煤層，該煤層在工作面內(nèi)起伏平緩及斷層構(gòu)造較少。其開采煤層傾角平均為3°，變化范圍為1°～8°。此外，其開采煤層底板平均標(biāo)高－390m，標(biāo)高范圍為－380～－400 m，該煤層的可采厚度平均約為1 m，厚度范圍為0.8～1.25 m。由于該煤層的普氏硬度為3，故其煤質(zhì)較硬。該開采煤層中含有砂巖和黃鐵結(jié)核矸石條帶[1-2]。該煤礦某工作面開采設(shè)備配套如表1所示。

2 機(jī)械化開采成套設(shè)備存在的問題

1）由于該開采煤層的煤質(zhì)較硬，且所使用的采煤機(jī)自重偏輕，故采煤機(jī)在煤層回采過程中晃動(dòng)劇烈。這將直接導(dǎo)致采煤機(jī)上的螺絲和螺母由于震動(dòng)而松動(dòng)，且采煤機(jī)截齒的磨損和破壞程度也較為嚴(yán)重。從而在影響工作面回采效率的同時(shí)也提高了設(shè)備維修及維護(hù)成本，帶來了大量生產(chǎn)安全隱患。此外，因采煤機(jī)與工作面開采狀況不匹配造成了各種保護(hù)頻繁啟動(dòng)，從而導(dǎo)致了采煤機(jī)上的磁力啟動(dòng)器頻發(fā)故障，檢修周期長且檢修困難。

2）選用的液壓支架僅能夠單架控制而不能夠分組或成組推移，且所選用液壓支架的操作空間過小，致使支護(hù)效率低下，影響整體進(jìn)度。

3）所選用的運(yùn)輸機(jī)過煤量有限定條件，塊度較大的煤很難通過。采煤機(jī)的自重較輕和通過空間狹小使得在工作面推進(jìn)過程中不能夠使運(yùn)輸機(jī)順利臥底。

表1 初次選型主要設(shè)備配套

3 機(jī)械化開采成套設(shè)備的改進(jìn)措施

1）改進(jìn)后的采煤機(jī)選用MG180/420－BWD型采煤機(jī)，該采煤機(jī)自重及功率相較之前均有所增加，保證了其工作時(shí)的機(jī)身穩(wěn)定性及工作性能良好。

2）改進(jìn)后的液壓支架選用電液控的液壓支架。該改進(jìn)措施在充分考慮到了薄煤層開采支護(hù)強(qiáng)度后，也盡量減小其尺寸以增加人行空間，此外也提高了操作可靠性及支護(hù)效率。通過支架控制器、自動(dòng)化操作界面、傳感器、電液換向閥等功能單元成功實(shí)現(xiàn)了對液壓支架的遠(yuǎn)距離控制[2]。

3）改進(jìn)后的成套設(shè)備選用新型組合開關(guān)，該類開關(guān)采用快開門結(jié)構(gòu)，且檢測形式為光電檢測。其集無機(jī)械輔助觸點(diǎn)功能、一體化模塊功能、照明功能、無控制回路接插件功能、進(jìn)口開關(guān)隔離功能等于一身。此外，該類開關(guān)采用CAN總線通信技術(shù)，該通信技術(shù)具有強(qiáng)大的抗干擾性能。其開關(guān)接觸器的機(jī)械部分和保護(hù)電路板被融為一體。

4）改進(jìn)后的刮板輸送機(jī)，為保證輸送機(jī)鏈環(huán)的抗拉強(qiáng)度和大塊度塊煤能夠通過，采用中雙鏈設(shè)計(jì)的刮板輸送機(jī)，立環(huán)被設(shè)計(jì)為橢圓型，且增加兩鏈之間的距離至0.26 mm[3]，此種改進(jìn)最大地限度地增加了其過煤空間。此外，采煤機(jī)導(dǎo)軌被設(shè)計(jì)在其后方，運(yùn)輸機(jī)的高度被有效降低，采煤機(jī)空間被有效增加?？缮炜s墊架被設(shè)置在溜頭以及溜尾，運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸效率因此得到了有效保證，減少撒煤量的同時(shí)提高了煤炭通過量。為解決運(yùn)輸機(jī)自重較輕、臥底量不夠的問題，設(shè)計(jì)了抬底千斤頂，其臥底量得到了有效增加。

4 機(jī)械化開采成套設(shè)備的改進(jìn)后的應(yīng)用效果

改進(jìn)后的機(jī)械化開采成套設(shè)備的使用效果相較改進(jìn)之前得到了提高，其鏟煤板、截割部和行走部等重要部件都得到了極大改進(jìn)，能夠更好地適應(yīng)薄煤層開采的特殊條件。高質(zhì)量滾筒及截齒的選用，減少了截齒磨損和增加了采煤機(jī)機(jī)身的穩(wěn)定性。電液控液壓支架最大程度提高了移架效率，大幅減少了檢修時(shí)間。新型開關(guān)的選用減少了控制鍵盤受到干擾出現(xiàn)誤操作的可能性，更加易于維護(hù)和操作。光電形式的檢測，大幅提高了其使用壽命，且性能可靠、操作方便、極易維修和保養(yǎng)[3]。

改進(jìn)后的機(jī)械化開采成套設(shè)備被成功應(yīng)用于河南、山西等地區(qū)的煤礦中，其現(xiàn)場應(yīng)用效果表明：此種改進(jìn)措施更好地適應(yīng)了薄煤層開采的特殊條件，在極大地提高了工作效率和機(jī)械化的同時(shí)減少了設(shè)備維護(hù)的時(shí)間和成本。改進(jìn)后的機(jī)械化開采成套設(shè)備實(shí)現(xiàn)了高薄煤層自動(dòng)化開采，保證了井下回采工作面高效安全的推進(jìn)。

5 結(jié)語

薄煤層機(jī)械化開采成套設(shè)備改進(jìn)措施在河南、山西等地區(qū)的煤礦中得到了廣泛應(yīng)用，極大地提高了工作效率和機(jī)械化，減少了設(shè)備維護(hù)的時(shí)間和成本，減輕了工作的工作強(qiáng)度和操作難度，從而保障了生產(chǎn)的安全性，提高了經(jīng)濟(jì)效益。