“割放聯合”采煤工藝研究

卞衛忠

（1.太原理工大學電氣與動力工程學院，山西 太原030024；2.山西晉煤金鼎公司，山西 晉城048006）

1 “割放聯合”采煤工藝的研究背景

綜合機械化采煤是現代煤礦開采實現安全、高產、高效的最重要的技術進步之一。20世紀90年代，國內外綜采設備不斷更新換代，逐步向重型化、強力化、自動化和機電一體化方向發展。目前，我國采煤機絕大部分仍以進口為主，與國際先進水平尚存差距。大功率永磁同步電機的出現，給采煤機傳動帶來了一次革命。它具有高轉矩、高功率因數、高效率、小體積及響應快、結構多變和運行可靠等優點。其應用減輕了采煤機搖臂的負重，為實現小滾筒、長臂截割提供了支撐。針對國外進口采煤機價格昂貴、設備體積龐大、功率過大、采煤過程中存在無效切割等問題，山西晉煤金鼎公司成功研制了小滾筒雙調高電牽引采煤機，從而產生了“割放聯合”采煤工藝。

2 小滾筒雙調高電牽引采煤機結構

“割放聯合”采煤工藝核心是采用新型小滾筒雙調高電牽引采煤機，利用長搖臂擺動帶動滾筒全采高割煤，其余與現行其他雙滾筒采煤機相似。采煤機結構如圖1所示。

3 “割放聯合”采煤工藝研究

3.1 “割放聯合”采煤工藝設計

“割放聯合”采煤工藝是專為大、中型礦井實現高產高效生產而提出的新型采煤工藝，其主要工藝流程如圖2所示。

圖1 小滾筒雙調高電牽引采煤機簡圖

圖2 “割放聯合”采煤工藝流程圖

3.2 “割放聯合”大采高綜采工序配合

3.2.1 割煤

如圖3、圖4所示，其運用小滾筒雙調高電牽引采煤機從刮板機機頭（機尾）斜切進刀割煤，采煤機前滾筒采2～4 m煤層，后滾筒采2 m下煤層，4 m上煤層受礦壓、自重和采動影響自然垮落。采煤機滾筒可隨連接部上、下擺動。采煤機向前推進時，2 m上煤體垮落進入刮板輸送機，靠近底板的下部煤體由后滾筒完成裝煤。當采煤機截割煤體向前移動后，緊隨其后的液壓支架即可拉架支護頂板（先拉架后推溜），最大限度地減少頂板暴露面積和暴露時間，保障工作面安全高效推進。當遇到較硬煤層時，采煤機滾筒可隨連接部上、下擺動，實現整個采高范圍內煤體的剝落，如圖5所示。

圖3 “割放聯合”割煤示意圖

圖4 “割放聯合”割煤斷面圖

圖5 較硬煤層割煤示意圖

3.2.2 拉架

當采煤機采過煤后，要及時拉架，嚴禁空頂割煤。

拉架的標準為：架間距要均勻，偏差不超過±100 mm。支架頂梁與頂板平行支設，其最大仰俯角＜7°，支架歪斜度＜±5°，相鄰支架間不能有明顯錯差（錯差不超過支架側護板高的2/3），支架不擠不咬，架間空隙≤200 mm；＞200 mm時，打出側護板，必要時，在架間超寬處架板梁，并在板梁下打單體柱。

如拉架中頂板破碎或片幫嚴重時，及時伸出支架伸縮梁并打出護幫板；拉架時要保證支架移到位；同時要及時調整支架，如發生咬架等現象，需在拉架過程中及時調整；工作面發生倒架時則另外制定措施。

3.2.3 推移刮板輸送機

當采煤機截割煤體向前移動后，要及時推溜。若推溜困難，嚴禁強推，應查明原因，若溜子上竄下滑，必須磨三角。不允許出現急彎，以免出現錯槽或使機組掉道。

3.3 “割放聯合”采煤工藝的特點及其優越性

3.3.1 “割放聯合”采煤工藝的特點

（1）“割底放上”高效截割。采用雙調高滾筒截割，上下滾筒均能實現雙調高截割。當下滾筒截割后，可以實現“割底放上”，煤層全高范圍內的上部煤炭可在滾筒截割懸空后的重力及礦壓作用下自由跨落。

（2）小滾筒。采用1.8～2.0 m小直徑雙滾筒的布置方式，實現6.2 m煤厚一次采全高的切割要求，克服傳統的6.2 m煤厚須采用2個3.1 m滾筒才能實現一次采全高的不足。

（3）雙調高。采用雙調高的液壓系統控制搖臂，以科學弧形運動軌跡的切削方式，實現小功率的大采高切割回采。

3.3.2 “割放聯合”采煤工藝的優越性

“割放聯合”采煤工藝所采用的小滾筒雙調高采煤機實現了我國大采高采煤機的自主創新，與現有采煤工藝相比，具有以下優點：

（1）整套綜采設備配置成本低、投入低、產出比高。

（2）采用小直徑割煤滾筒，能耗低。

（3）適應性強。采用雙調高裝置，調高范圍大，可以開采厚煤層及超厚煤層；總裝機功率低，既可以適應產量低的中、小型礦井，又可以適應產量高的大型礦井。

（4）截割方式先進。該采煤機的后端滾筒沿底板割煤，其運行軌跡為一條直線，前端的滾筒負責截割剩余煤體，其運行軌跡為一條弧線。整機做功少，采煤效率高。

（5）突破現有大采高采煤理論。傳統雙滾筒采煤機的作業模式為前段滾筒沿頂板割煤，后端滾筒沿底板割煤，通過2個滾筒直徑之和大于或等于所開采煤層厚度，截割煤層上、下兩部明確分工來完成全部媒體截割，實現對厚煤層一次采全高。而采用雙調高裝置，滾筒直徑大大減小，突破了采高與滾筒直徑相匹配的理論。

4 結語

“割放聯合”采煤工藝是一種新型的采煤工藝，其應用將有效解決我國現有綜采大采高工作面的開采難題。

［1］閆振東.煤炭采掘創新工藝技術與裝備［M］.北京：煤炭工業出版社，2013

［2］苗艷才.新型大采高采煤機設計［J］.煤礦機械，2013（11）