薄煤层综采机械化装备配套及关键技术问题的研究

2013-08-15兰永磊

河南科技 2013年8期

兰永磊

(山西义棠煤业有限责任公司，山西介休 032000)

薄煤层指的是贮存的厚度在1至1.5米左右的煤层。随着社会经济的发展，人们愈加重视对薄煤层的开采方式和装备的配套设计，但由于目前国内能够应用在薄煤层开采工作中的综采机械化设备配套的技术正处于探索阶段，尚不成熟，因此在当前环境中所存在的问题主要体现在滚筒装煤、最大的采煤高度、薄煤层的输送机、薄煤层的采煤机要求等四个方面。

1 装备配套的关键技术问题在于解决滚筒的装煤问题

由于受到薄煤层自身所特有的特点影响，在选择滚筒的直径时应选择较小的型号，但同时也会带来了相应的问题。因此，要让滚筒装煤能够得到良好的效果，就必须从以下几个方面解决技术的问题。

1.1 滚筒的直径、过煤的高度、卧底的数量的影响

在对薄煤层进行开采的过程中需要采煤机的滚筒直径小，受其影响，螺旋叶片的高度也会产生相应下降。由于薄煤机组存在很大的割底矸机会，这就要求此类机组的截割头具有较高的强度，因此不能通过使用减小轮毂直径的方式来降低叶片的高度。与中厚煤层的大直径相比，螺旋叶片的高度降低则会让其对煤体推移的面积出现减少，进而造成装煤过程非常困难。另外，鉴于输送机的本身高度与一定的卧底数量的保证要求等因素的限制，使其与螺旋叶片较低的高度产生了相互冲突，因此只能通过对滚筒的结构方式进行改变来解决此类问题。通过在实际操作中的实践与分析，通常可以采用下列3种方法进行解决与改进：

(1)在不改变滚筒的截割直径的状态下，对螺旋叶片进行高度改变。

(2)改变滚筒的截齿座与螺旋叶片的安装方式。

(3)对采煤机摇臂的结构形式进行特殊设计，即当滚筒落下时输送机的上沿与摇臂下沿之间仍能保证一定的过煤空间。由于在轮毂位置低于输送机时，叶片所推动的煤流会受到输送机侧面的阻挡，从而导致煤块无法被抛送至输送机上，所以过煤空间的距离会直接对装煤的效果产生制约。

因此，在实际的生产过程中，要对上述相互制约相互联系的因素进行充分、认真的分析，才能做到滚筒的直径与形式结构、输送机的高度、摇臂的结构形式、过煤的空间等问题进行综合考量，从而达到有利于煤块填装的目的。

1.2 滚筒转速对滚筒的装煤效果的影响

由于滚筒的转速越高，其线速度也就越大，因此在装煤过程中容易产生煤块沿切线方向被抛出的现象，严重影响装煤效率。但当滚筒的转速较低时，其线速度也会相应减小，在旋转滚筒的过程中，煤块抛向输送机时可能出现速度不够的情况，进而使煤块无法到达输送机上，同样影响生产效率。需要注意的时，当螺旋的角度过大或过小时，也有可能会出现上述情况。所以，在实际的工作作业中需要将螺旋升角与滚筒转速的技术参数进行综合分析，只有进行合理的匹配和选择才能使装煤工序取得良好的效果。

1.3 滚筒结构对滚筒装煤的影响

鉴于滚筒装煤的工作大都依靠滚筒上叶片的结构来进行，叶片结构的形式则成为解决其装煤问题的关键要素。通常情况下，可以使用下列4种方法进行解决与改进，这些方法都能够使滚筒装煤得效果得到改善：

(1)对螺旋叶片的角度进行合理选择。

(2)改变煤块离开叶片时的抛出角度与分速度，对叶片的尾翼板外张角进行增大。

(3)以滚筒的直径不变为前提，提升叶片的高度，增加装煤时叶片的包容面积。

(4)改变叶片上截齿齿座的固定结构，让叶片的推移面与截齿的侧面处于同一水平面中，进而减小煤对叶片所产生的摩擦阻力，利用装煤工作的顺利进行。

2 优化配套设备，减低最小的采煤高度

在对薄煤层综采的机械化设备进行配套的过程中，对机身的高度、输送机的高度和过煤的高度等设备的选择是决定薄煤层开采最低高度的关键因素。所以，在薄煤层中所使用的采煤机为了使机身高度降低，往往会使用去掉底部托架、驱轨轮布置突出机身、采用拉杆结构连接机身部件等方式，从而达到机身高度降低的目的。另外，在对输送机的高度进行选择的过程中，应选择铸造封底的结构，链环为中双链形式，同时对中部槽和刮板进行特殊的结构设计的设备，这样也可以使其大大减低高度。

由于输送机与采煤机一旦确定，其高度与厚度将无法更改，所以只有对过煤的高度进行合理的选择，才能使机面的高度得到更好的减低。在对过煤的高度进行选择时，应以矸石与煤块的体积大小的统计为参考，以保证其能够从采煤机的机身下顺利的通过。只有这样，才能让机面的高度在配套后下降至最低，进而保证机械化配套装备符合最低采煤的高度需求。

3 薄煤层输送机与配套装备的要求和特点

与中厚煤层中的输送机不同，薄煤层中所使用的输送机也有其自身的特点。对运用于薄煤层的输送机而言，中部槽的高度要低是其首要的要求，另外，因为此类采煤机机身的厚度变薄，从而使得机身的宽度加大，所以这就要求输送机进行相应的宽度增加，以保持采煤机的重心线与输送机纵向的重心线能够相互吻合。如若不然，当采煤机在切割矸石或煤时，就有可能会因为产生震动而导致配套装备的工作不稳定。

不光如此，当输送机进行加宽时，还需要注意解决以下问题：

(1)在电缆架能够满足电缆水管存放的前提下，其结构应尽可能的降低和变窄，从而增加行人的通过空间。

(2)由于对电缆架进行了降低处理，所以必须防止在非正常情况下支架底座对电缆架的干涉。

(3)在进行支架设计的过程中，顶梁的长度应相应加长。

(4)支架的底座设计应尽量较薄。

(5)对支架上的操纵阀设置应注意为增加行人的通过空间，为工作人员的操作提供便利。

4 薄煤层综采对采煤机的特点和要求

在薄煤层开采作业中，除了对采煤机有厚度降低的要求之外，还需要整机的长度能够最大限度的进行缩短，以保证配套设备最低的工作高度，同时也使其更能够适应工作面中高低起伏的环境条件。另外，因为薄煤层的赋存条件存在较大的变化，断层、变薄带、夹矸较多，采煤机有很大几率截割到坚硬矸石，由其所带来的冲击和震动也会比中厚煤层更剧烈与频繁，所以，这就对薄煤层采煤机的整机结构提出了更高的要求。采煤机必须具有较高的稳定性与整体的结构强度，截割的功率和截煤部分结构的强度够高，才能够使其满足薄煤层的开采特点。