缓倾斜极薄开采工作应用爬底板采煤机的技巧

2020-11-28黄忠义

中国新技术新产品 2020年7期

黄忠义

（重庆市开州区应急救援中心，重庆 405400）

0 前言

应用标准化、通用化以及系列化的采煤设备，能够有效实现中厚煤层以及厚煤层的开采工作要求。然而，针对极薄煤层或者是夹矸煤层的开采工作存在的局限性问题，影响施工工作质量及安全性。在狭小的施工空间中应用爬底板的采煤设备便于施工，提升了设备运用的可靠性，可以适用于各种开采条件和环境，能够减少施工工作人员的侧卧操作次数以及工作强度，保证施工质量和施工效率。

1 极薄开采

随着社会经济的飞速发展和工业化进程的不断加速，市场对于煤炭能源的需求日益增长。而渝东北地区煤炭资源赋存条件差，均属于薄煤层或极薄煤层。由于极薄煤层采煤空间受限，综合机械化采煤设备无法进入作业区域，之前大都采用放炮落煤或风镐落煤等采煤工艺。人工作业方式不仅单日生产量小，年生产能力无法提升，更主要的是作业区域人员多，劳动强度大，人为的不安全隐患难以控制，增大事故发生的风险性，矿井安全生产基本条件无法得以有效改善[1]。因此，极薄煤层机械化开采技术势在必行，该次研究了解到，重庆市中源煤业集团的笔山煤矿在极薄煤层机械化开采工作方面已经取得了阶段性的效果，实现提高产能，降低事故风险的目标。

2 该次研究实际工作概况

重庆市中源煤业集团笔山煤矿基本情况如下，笔山煤矿的机采工作面设置在+650 水平2421 工作面，位于侏罗系下统珍珠冲组K2 煤层，尝试开采的工作面斜长度为92 m，走向长度为160 m，煤层厚度为0.55 m～0.8 m，平均厚度数值为0.6 m，倾角的角度范围为28°～35°，平均倾角的角度为30°[2]。笔山煤矿的煤质呈现出优良状态，其发热量超过5 500 kc/㎏，其中含硫量低于0.6%，煤矿的硬度为f＜4；K2煤层属于低瓦斯煤层，绝对性的瓦斯涌出剂量为0.63 m3/min，其中相对的瓦斯涌出剂量为3.10 m3/t，煤层呈现出煤尘的爆炸性特征，自燃的倾向性等级属于三级，呈现出不易自燃的煤层特征。实际考察发现并不存在突出的风险问题，进而可以达成开采工作具体需求。

3 缓倾斜极薄煤层工作面应用爬底板采煤机情况

笔山煤矿属于优质的民用和工业用煤，但是0.55 m～0.8 m的煤层属于极薄煤层。在开采的初始阶段使用风镐采煤的工艺。参与风镐落煤过程的施工人员工作进出都存在阻碍，完成落煤后需要施工人员侧卧清洁煤炭。施工人员的工作劳动强度比较大，工作安全性比较低，生产投入的成本相对较高，工作效率低下，且经济收益并不理想，导致开采工作存在制约性[3]。

标准化的采煤流程，配合已成体系的采煤工作流程，采煤设备具有通用化特点，也有助于实现开采厚煤层以及中厚煤层的工作[1]。然而针对极薄煤层的开采工作使用炮采或者是截煤设备工艺进行施工，存在工作空间小的问题，运用体积比较小的设备可以更好地达到应用的功能性要求，并且可以适用于多种复杂情况，实现可靠性的开采要求。该次应用MG100-TP 类型的单滚筒爬底板采煤设备，实现具体开采工作要求。

3.1 MG100-TP型单滚筒爬底板采煤机工作原理及性能

MG100-TP 类型的单滚筒爬底板采煤设备包含电动部分、牵引部分、截装部分、底托板、导向，以及防尘等零部件的组合。采取单滚筒的固定方式，使用锚链进行牵引，沿着煤层倾斜爬底板进行穿梭状态的割煤，煤通过螺旋滚筒进入到装煤部分，装煤部分运转到工作面的运输设备当中。电动设备属于两端的偏心出轴，实现传动牵引部分和截装部分的运作。设备呈现出明显特征。1）设备机身能够爬在底板上，对于运输等工作要求相对较低，运营的成本费用也不高。2）设备本身能够装载煤，实现割煤、装煤同步进行。3）电动设备的运作功率比较高。4）设备使用液压传动，运用锚链进行牵引，实现无极调速。5）设备本身属于我国最薄的型号。6）设备有补液回路，可以实现热交换，回链敲缸的保护，以及过载的保护回路。一旦出现过载现象能够实现截装的转动与终止操作。7）设备可以接受遥控操作，保证施工司机工作安全。

使用于缓倾斜长壁回采工作面的爬底板单滚筒采煤机。它用于厚度为0.48 m ～0.9 m，顶板中等稳定，煤质中硬（f=2 ～3），倾角小于35°的煤层，根据客户要求最大倾角可达45°。当倾角大于18°时，机器要设防滑装置。它可在普采工作面中与刮板输送机，单体液压支柱配套使用。

3.2 MG100—TP（YRG5遥控型）技术参数

MG100—TP（YRG5 遥控型）技术参数如下。1）采高：480 mm～900 mm。2）倾角：＜35。3）煤层硬度：≤3f。4）生产能力：75 t/h ～100 t/h。5）机身长：4 525 mm（底船着地长）。6）机身高：350 mm（局部高395）。7）机身宽：910 mm（不包括牵引链轮及滚筒大轴）。8）配套输送机型号：SGD420/22 或SGB420/30。9）机面高度：370 mm （含底托板20）。10）输出功率：100 kW。11）电压等级：660 V。12）总装机功率：100 kW。13）滚筒大轴转速：111 r/min。14）下切深度：10 mm～20 mm。15）滚筒直径：480 mm～900 mm。16）截割深度：800 mm～650 mm。17）牵引方式：液压锚链牵引。18）链条规格：ф18×64mm。19）牵引速度：0～4 m/min。20）牵引力：160 kN。21）支护形式：单体液压支柱。22）降尘方式：内、外喷雾。23）采煤机重量7 300 kg。

3.3 主要采煤工艺

根据重庆市中源煤业集团笔山煤矿有限公司开展工作的实际情况进行观察与分析，了解到主要的采煤工艺特征如下。首先，落煤方式：由原来的风镐落煤改造成MG100—TP（YRG5 遥控）型极薄煤层单滚筒爬底板采煤机，切深0.8 m。项目应用MG100-TP（YRG5 遥控型号）的实际技术。其次，在运输方面的工艺设计详情如下，工作面煤炭运输采用SGD420/22 型双链刮板输送机，2421 运输平巷及斜巷均采用SGD420/22 型双链刮板输送机运输；再者，进行工作面支护，主要施工工艺设计采用DW08-300/80X 支柱配DJB-800 型金属顶梁，“三·五” 排控顶，排距0.8 m，柱距1 m，采空区一侧密集支柱切顶[6]。

3.4 存在问题及改进方法与效果

笔山煤矿在MG100-TP 型单滚筒爬底板采煤机使用过程中存在的主要问题是顶板破碎，垮落严重，顶板支护工序繁琐，推进度慢，建议采取以下措施。1）加强现场安全监管，做到安全管理人员跟班作业。2）发现冒顶迹象立即停机进行顶板支护，减少顶板悬空的时间。3）遇到顶板破碎严重地段，采取单体液压支柱+锚网支护方式。4）加快零部件与割煤机的替换频率。5）操作司机靠行人道跟机操作。保证作业人员和设备的安全，提高工作效率。

4 使用效果

在缓倾斜极薄的煤层应用爬底板的采煤设备呈现出良好的开采工作效果，可以有效地节约主要材料的消耗情况，尤其可以很大程度地减少作业人员数量。除此之外，应用爬底板的采煤设备还可以有效地降低施工工人的工作强度，节约生产流程工序，降低施工工人匍匐的工作量。采取爬底板的采煤设备能够获得更为良好的煤炭质量，降低了矸石的开采量，同时能够优化施工的环境，提升生产工作的安全性，有助于开采工作的顺利进行，能够保证及时实现支护等工作细节要求。采取爬底板的采煤设备可以有效提高开采工作效率，实现瓦斯范畴内的治理工作效果。笔山煤矿开采工作进行过程当中，获得了良好的开采工作效果，实现节能增效，安全生产的目标。

该次研究针对开采工作实际情况进行研究，采用专业设备达成研究目标，了解设备运用的特征有8 点。1）该机采用“三股道”的采煤工作方式，全机身爬在底板上，对运输、支护等配套设备的要求不高。以该机为主组成的普通机械设备费用较低。2）该机本身有装煤机构。由螺旋滚筒从煤壁上切割下的煤，通过装煤机构转载到工作面输送机上，装煤效果良好。3）电动机功率大，机身强度好，能切割较硬的和带有薄层夹矸的煤层。4）机身短、机身的厚度是国内生产的同功率采煤机中最薄的，采高也是最低的。5）操纵手把，按钮集中，便于操作。6）牵引力大，液压牵引系统可靠、液压元件性能好，易于更换。7）设有外喷雾装置，灭尘效果好。8）整个机器性能好，结构简单可靠，易于维护保养，特别适合在中小型煤矿使用。