華鎣山廣能公司大傾角煤層綜采現(xiàn)狀及展望

文/李加林 李建

川煤集團華鎣山廣能公司從1990年開始實施大傾角煤層綜采，開始時綜采面煤層傾角較小（25°～35°），往后逐漸增大，目前綜采面平均傾角最大的為52°，局部傾角最大為65°。開始時購買綜采設(shè)備進行開采，隨著傾角的逐步增大，購買的設(shè)備越來越不適應(yīng)，用從波蘭進口的成套大傾角煤層綜采設(shè)備進行試驗也遭失敗。為此，企業(yè)于2005年自己研制綜采設(shè)備。公司下屬的嘉華機械公司研制的綜采成套設(shè)備已用于大傾角、急傾斜煤層開采，效果良好，迄今已獲得12項專利權(quán)。大傾角煤層綜采技術(shù)、急傾斜煤層綜采液壓支架、急傾斜煤層采煤機這三個項目都獲得了四川省政府頒發(fā)的科技進步一等獎，大傾角煤層綜采技術(shù)和裝備項目獲得了國務(wù)院頒發(fā)的國家科技進步二等獎。

一、大傾角煤層綜采現(xiàn)狀

1.突破了走向長壁正向推進

大傾角煤層綜采1999年在華鎣山廣能公司獲得成功后，獲得了四川省科技進步一等獎，很快在國內(nèi)煤礦推廣應(yīng)用。但直到2011年，為了防止工作面運輸機和液壓支架滑入機巷，大傾角煤層綜采面都只能采用仰偽斜推進。由于仰偽斜推進存在工作面煤壁容易片幫、煤矸容易竄入工作面?zhèn)恕⒁簤褐Ъ苋菀讛D架、工作面經(jīng)常需要割短刀調(diào)整等等問題，因此有關(guān)煤礦和科研單位多年來一直在研究如何將仰偽斜推進變?yōu)檎蛲七M。華鎣山廣能公司研制的大傾角煤層綜采成套設(shè)備解決了這一問題。該設(shè)備2011年底首先用于傾角 45°～52°、煤厚1.5～3.3m的李子埡煤礦南二井。使用以來，盡管南二井存在煤與瓦斯突出嚴重等影響，生產(chǎn)效果仍然好于預(yù)期，一礦一面產(chǎn)量超過了30萬噸的礦井設(shè)計能力。

2.突破了走向長壁俯偽斜推進

大傾角煤層綜采工作面最難防治的是底板滑移，煤層傾角越大，工作面越容易出現(xiàn)底板滑移。若能采用俯偽斜推進，它既有利于防止底板滑移，還有工作面煤壁不易片幫、下滾下竄的煤矸不易進入工作面?zhèn)恕⒐ぷ髅鎯A角有所減緩等好處。嘉華機械公司又研制了適用于俯偽斜推進的綜采成套設(shè)備。該套設(shè)備2012年在傾角45°～55°、煤厚1.3～3.2m的李子埡南煤礦試用獲得了成功。試采的前三個月平均月產(chǎn)量就超過責(zé)任考核目標25%，2012年12月項目通過了上級川煤集團的驗收。試采面俯偽斜超前距為工作面真傾斜長度的1/3，試采中從未出現(xiàn)過對生產(chǎn)有影響的煤壁片幫和底板巖石滑移。

3.所研制的大傾角煤層綜采設(shè)備的特性

（1）液壓支架采用主動防倒防滑技術(shù)，從而解決了大傾角綜采多年來一直未徹底解決的液壓支架防倒防滑問題；液壓支架具有自動移正功能，該功能與防倒防滑技術(shù)結(jié)合，解決了大傾角綜采多年來一直存在的液壓支架與工作面運輸機不垂直，液壓支架在工作面排列呈鋸齒狀問題。

（2）工作面運輸機采用主動防滑技術(shù)，防滑可靠，從而為大傾角綜采雙向割煤奠定了基礎(chǔ)；工作面防止煤矸下滾下竄傷人的設(shè)施可靠程度高；工作面下出口用自己研制的橫式端頭支架支護，既解決了大傾角條件下下出口支護難的問題，也解決了下出口通風(fēng)和人員安全問題。

（3）采煤機適應(yīng)傾角大。最大適應(yīng)傾角為70°，而國內(nèi)目前的大傾角煤層采煤機適應(yīng)傾角幾乎都小于45°。；采煤機可靠程度高。雙調(diào)高系統(tǒng)，當一套發(fā)生故障時便起用另一套。薄煤層采煤機牽引力60噸以上，中厚煤層采煤機牽引力已超過110噸，雙牽引，當其中一個牽引部發(fā)生故障時單牽引也能將采煤機牽到工作面上口。薄煤層采煤機每個搖臂上的截割功率大于200KW，中厚煤層采煤機每個搖臂上的截割功率已達500KW。

（4）目前國內(nèi)運輸機銷軌節(jié)距為125mm和147mm，為解決采煤機行走輪強度問題，嘉華機械公司的工作面運輸機銷軌節(jié)距為175mm，采煤機行走輪模數(shù)也相應(yīng)增大到55.7。

（5）為解決采煤機下行時管纜有時不自行下滑，堆集起來后突然下滑造成管纜拉斷甚至傷人事故，嘉華機械公司研制了一種新的拖纜方式，使管纜在電纜槽內(nèi)移動順利可靠。

（6）工作面可雙向割煤。目前的大傾角綜采都是采煤機下行單向割煤，采煤機上行時走空刀。主要原因，一是工作面運輸機防滑問題未解決好，而上行割煤時采煤機向下推工作面運輸機的力又更大；二是上行割煤時上滾筒割下的煤易竄進電纜槽和工作面；三是采煤機的牽引力不夠大。嘉華機械公司通過裝備創(chuàng)新解決了上述問題，實現(xiàn)了雙向割煤。

（7）過去工作面上出口存在的問題得到較圓滿解決。目前，國內(nèi)大傾角綜采面運輸機的電機和減速器大都是垂直布置，其目的是解決大傾角條件下平行減速器潤滑不良和傘齒輪傳動故障率高的問題。然而電機和減速器垂直布置后又出現(xiàn)上出口需用單體支柱支護而影響行人、不利工作面增減支架等問題。嘉華機械公司的運輸機采用一種能用于60°傾角的平行減速器，工作面上口又取消了過渡支架，從而較圓滿地解決了過去存在的問題。

4.大傾角煤層綜采適應(yīng)的范圍和生產(chǎn)能力

（1）適應(yīng)的煤層傾角范圍。目前，嘉華機械公司綜采設(shè)備適應(yīng)的工作面平均傾角≤60°，局部最大傾角為≤70°。煤層傾角太大時的主要問題不是設(shè)備不適，而是工作面底板滑移方面無把握。嘉華機械公司研制的綜采成套設(shè)備若用于煤層傾角小于35°的工作面時生產(chǎn)效果更好。

（2）適應(yīng)的采高范圍。嘉華機械公司目前的綜采設(shè)備適應(yīng)的采高范圍為1m～5m。

（3）工作面生產(chǎn)能力。工作面無較大地質(zhì)問題，若礦井運輸條件差或井型小時，采高2m以下的工作面月產(chǎn)量2～4萬噸，采高2m以上的工作面月產(chǎn)量3～5萬噸，采高3m以上的工作面月產(chǎn)量4～7萬噸。礦井運輸條件好（不影響工作面生產(chǎn)）時工作面月產(chǎn)量可提高約50%。

二、展望

1.從根本上解決大傾角煤層采煤機截割部潤滑問題

此前嘉華機械公司的采煤機截割部是多軸傳動，強制潤滑。因多軸傳動和強制潤滑難免有故障，于是今年公司又開展了截割部取消多軸傳動的研究。多軸傳動變?yōu)橐惠S傳動后就不再需要強制潤滑，而且傳動效率高，故障率低。這項研究的樣機計劃2014年上半年下井。

2.大傾角煤層綜采自動化的研究

煤層傾角超過40°后，采煤機割下的煤自動加速下落，導(dǎo)致工作面采用上行通風(fēng)時粉塵很大等問題。為此，華鎣山廣能公司已開展大傾角煤層綜采自動化的研究。急傾斜煤層綜采自動化工業(yè)試驗計劃2014年上半年進行。

3.研制出更好的俯偽斜綜采液壓支架

2012年俯偽斜綜采工業(yè)性試驗時，為了萬一項目失敗時液壓支架還能使用，將支架頂梁前端做成了斜形等以滿足俯偽斜的主要要求，支架后端等還沒完全按俯偽斜要求設(shè)計，因而存在液壓支架在工作面架尾不齊（架間成階梯狀）、防倒防滑裝置使用別扭、工作面人行道不暢等不足。工業(yè)性試驗成功后嘉華公司已開始研制完全適應(yīng)俯偽斜綜采的液壓支架。這項工作已完成設(shè)計，預(yù)計2013年9月出產(chǎn)品。