基于薄煤層綜采機械化裝備配套的技術問題分析

郭 強

（1.太原理工大學，山西 太原 030024；2.太原市明仕達煤炭設計有限公司，山西 太原 030001）

引言

綜采機械化是煤礦生產的發展趨勢，實現綜采機械化的重點在于解決“三機”裝備配套的相關技術問題。裝備配套的合理性以及科學性，直接影響到采煤作業生產的安全和效率。因此，需要在采煤作業中，根據煤礦生產實際合理實現綜采機械化，推動煤礦生產發展。

1 薄煤層開采特點

薄煤層在我國分布較為廣泛，賦存總量也較為可觀。薄煤層的煤層厚度較薄，一般在0.4～1.5m之間，開采過程中形成的采空區較小，對地面造成的影響較小，地面沉降等問題發生范圍較窄。相對于厚煤層而言，薄煤層在生產作業中具有一定優勢，即開采方便、維護工作容易、環境影響小等［1］。在薄煤層的實際開采過程中，表現出了幾個基本特點。

首先，薄煤層厚度很薄，生產作業的速率相對于厚煤層而言大幅提升。作業速率提升，工作頻率相應升高，致使采煤作業的進度不斷加快。采煤作業進度加快在一定程度上可以提升煤礦生產的經濟效益，但是也會導致作業設備的檢修養護工作落實不到位，可能在后期工作中出現設備故障等問題。此外，也有可能導致通風、防瓦斯、防塵等工作落實不到位，從而增加采煤作業的安全風險。

其次，相對于厚煤層而言，薄煤層在開采過程中的單位采煤資金投入是高于厚煤層的，直接導致采煤作業的經濟效益出現下降。雖然資金投入相對較多，但薄煤層在開采過程中的安全優勢也比較明顯。比如頂板位移小，在采煤作業中可以實現有效控制，大面積塌方的情況基本不會出現［2］。總體來說，薄煤層開采在經濟效益上會受損，但是對于環境的影響最小，安全工作也可以得到一定保障。

最后，薄煤層的產出量很低，根據相關統計資料顯示，薄煤層的平均產出量只有厚煤層產出量的三分之一左右。導致薄煤層產出量低的一個根本原因就是采煤不完全。采煤不完全的原因在于采煤作業的機械化程度不高，難以實現完全采掘。從另一個方面來說，煤層環境復雜、地質條件多變也會導致采煤不完全。采煤不完全是薄煤層生產的基本現狀，需要不斷加快薄煤層綜采機械化建設，才能有效解決這一問題。

2 綜采機械化

所謂綜采機械化，也就是在煤層生產作業過程中，實現機械化的綜合采掘作業，這需要多種生產機械設備協同作業才能實現。對于綜采機械化而言，裝備配套是最主要的問題。裝備配套主要是指綜采機械化的各項機械設備能夠最大程度符合實際生產需求，形成機械設備能力和生產實際配套。不僅如此，在各個生產設備之間，也應在性能、效率等方面實現配套，以便各個生產環節順利銜接，強化采煤作業的效率和安全。綜采機械化的意義重大，主要表現在兩個方面。

第一個方面，綜采機械化可以強化薄煤層生產作業的能力，提升作業效率和作業安全。從薄煤層生產實際來看，綜合機械化的程度相對較低，導致許多生產環節的具體工作都無法滿足安全要求。比如通風系統的構建、防瓦斯粉塵措施的制定等，由于綜合機械化程度較低，人為因素在采煤作業中的影響十分明顯，進而導致各類安全事故的風險增加。因此，實現綜采機械化，可以最大程度減少人為因素對采煤作業的影響，強化生產安全。不僅如此，實現綜采機械化，可以有效執行作業方案，提升作業效率。

第二個方面，綜采機械化可以推動企業發展。實現綜采機械化，可以有效提升生產安全，這就確保企業具備了第一個發展要素——安全。實現綜采機械化，可以有效提升生產效率，同時可以降低人力投入，有效減少各類生產問題造成的經濟損失，顯著提升企業的經濟效益，這就確保企業具備了第二個發展要素——資本。實現綜采機械化，可以不斷提升企業生產能力和水平，推動核心技術不斷進步，這就使企業具備了第三個發展要素——技術。

3 薄煤層綜采機械化裝備配套的相關技術問題

3.1 液壓支架

液壓支架是采煤作業中的重要環節，在結構設計上，應當充分考慮薄煤層作業空間較小的特點，最大程度降低液壓支架的整體高度，確保具有良好的支護性能。圖1為某型適用于薄煤層開采的液壓支架。

圖1 液壓支架

液壓支架一般具有六個方面的技術要求。第一，底座、推移桿在設計上應該預留合適的距離確保其他動作，主要是滿足吊掛電纜溝和底座拉移后能夠保持5cm以上的距離。第二，在強度得到滿足的情況下，應該盡量減小連桿的厚度，最好控制在龍門洞一半高度，避免在采上區作業時出現壓推移連桿的情況［3］。第三，需要安裝防塵水幕裝置對支架主梁形成保護，同時要確保安裝位置便于維修和拆卸。第四，操縱閥應該盡量減小尺寸，便于操作，能夠有效增加采煤區域的行走空間。第五，使用雙伸縮結構設計立柱，保證在采高較低的時候，能夠對損壞的立柱進行更換。第六，利用電液自動控制技術設計系統，實現機械自動化作業。

3.2 輸送機

輸送機的主要功能就是輸送物體，尤以煤塊、矸石為主。在輸送機運行過程中，底板和刮板鏈會受到較大的摩擦阻力，導致拉回煤現象增加，運輸效率降低。因此，需要解決運輸機的裝備配套問題，消除這些負面影響。第一，提升機組過煤高度，使中部槽的高度有效降低，機身高度必須高于溜槽擋煤板的高度。第二，應該降低卸載高度，盡量縮減輸送機連接罩的基本尺寸。第三，實現輸送機的頭尾交換基本功能，同時利用性能較高的減速機確保輸送機可以進行雙速啟動。第四，冷卻管和電纜的高度應該保持在底座10cm以上，避免拉移支架對冷卻管和電纜造成損壞。第五，需要在輸送機的頭尾下方設計伸縮缸，以此調整輸送機頭尾高度，最大程度貼合實際采煤需求。

3.3 采煤機

采煤機是薄煤層綜采機械化的關鍵，目前用于薄煤層作業的采煤機械較多，根據薄煤層的基本特點，應該選用適當采煤機。圖2為 MG400／930－WD型采煤機示意圖。

圖2 MG400／930－WD型采煤機

實現綜合機械化，采煤機需解決三個方面的基本問題。

第一，滾筒直徑減小后，會導致臥底量小、過煤高度低，一級裝煤效果差。要解決這一問題，可以從三個方面入手：第一是保持滾筒直徑不變，適當增大葉片高度；第二是優化截齒座和葉片的安裝方法；第三是特殊設計搖臂結構，確保滾筒下落時，輸送機槽沿和搖臂底面保持良好的過煤空間。

第二，滾筒轉速越高，裝煤效果越差；滾筒轉速越小，裝煤效果也越差。不僅如此，螺旋角過大或過小也會導致裝煤效果較差。因此，就需要對滾筒的轉速和螺旋角進行優化調整，使之達到最佳狀態。通常情況下是通過現場試驗對采煤機的滾筒轉速和螺旋角最優點進行確定的。

第三，滾筒結構也對裝煤效果起到了十分明顯的影響作用。因此，需要對葉片螺旋角、尾翼外張角、葉片高度等進行適當調整，確保裝煤效果最佳。

4 結語

綜采機械化的裝備配套問題是薄煤層的關鍵問題，只有認清薄煤層的基本特點，明確綜采機械化的重要作用，結合實際對綜采機械化裝備配套存在的技術問題進行優化完善，才能提高薄煤層的采煤工作。

［1］ 蘭永磊.薄煤層綜采機械化裝備配套及關鍵技術問題的研究［J］.河南科技，2013（2）：12－14.

［2］ 劉錦榮.大同礦區薄煤層綜采設備配套與開采實踐［J］.煤炭科學技術，2011（5）：56－58.

［3］ 胡美紅.薄煤層綜采“三機”設備配套技術研究［J］.煤礦機械，2009（3）：37－39.