MJ50型截煤機在仙亭煤礦傾斜薄硬煤層的應用

摘要：本文主要闡述了仙亭煤礦積極探索新技術、新工藝的應用，落實“一優(yōu)三減”要求，從2017年7月開始分調(diào)研、資料收集；工作面準備、設備選型采購；機械化采煤面建設；結(jié)果評估驗收四個階段，建設了首個MJ50型截煤機機械化采煤工作面，旨在提高礦井的機械化水平程度，以便順應當前煤礦安全發(fā)展需求，為下一步更好的推廣傾斜煤層機械化采煤提供經(jīng)驗借鑒。

關鍵詞：MJ50型截煤機；機械化采煤；應用推廣

前言：福建省屬于華南加里東褶皺帶的一部分，全省含煤地層多為二疊系童子巖組，煤層基本上為薄煤層，受到成煤過程中原生構(gòu)造影響，褶皺和斷裂異常發(fā)育并伴隨著多次巖漿侵入，煤炭資源的穩(wěn)定性較差，構(gòu)造復雜，煤層在實際開采過程中不易形成正規(guī)采煤工作面，且工作面走向長度短，可采煤量少，因此從先天條件、投入與產(chǎn)出分析上認為無法實行機械化采煤，在福建省開采歷史以來未形成過機械化采煤工作面。

一、截煤機技術特征和工作原理

選用MJ50型雙刀截煤機，整機由牽引部、電機、切割部組成，切割部包括機梁、切盤、切煉三部分，主要技術特證如下：

電機功率：50KW；額定電壓：660V；

牽引方式：絞車連鋼絲繩牽引；牽引速度：0-0.9米/分；

刀頭形式：雙刀切割；刀頭長度：1.4米；

切割深度：0.8-1.0米；高度0.7-1.0米；速度：2.3米/秒；

外型尺寸（長*寬*高）：2.1*0.46*0.42（加刀頭0.62）；

整機重量：1220公斤。

工作原理：切割部的底部和頂部由兩套切鏈同時旋轉(zhuǎn)切割，掏空底槽和頂槽，讓煤層明顯自然垮落，代替了炮采。牽引部、切割部由電機部兩端出軸帶動工作，切割部切刀齒破煤伸入煤壁旋轉(zhuǎn)切割，牽引部用繩輪固定絞車和截煤機，沿煤壁向向上移動，完成循環(huán)作業(yè)。供電電纜及防塵供水軟管加裝護套后，通過上風巷頂上的另一個定滑輪與絞車鋼絲繩同步進行上下收放。截煤機利用真空電磁啟動器直接控制，絞車采用雙向可逆開關控制，速度控制通過開關改造，引進變頻調(diào)速對牽引速度控制調(diào)節(jié)。

二、截煤機安裝的工作面條件及布置方式

（一）工作面需具備以下條件

1.沿煤層掘進的煤巷，煤層穩(wěn)定且頂?shù)装逋暾?/p>

2.煤層傾角大于35度的傾斜及急傾斜煤層；煤層厚度在0.7米-1.0米；煤層硬度f≤4（普式系數(shù)）；

3.工作面形成上下兩個安全出口，上運巷長度大于工作面傾斜長度，上運巷布置應平直（50米范圍內(nèi)轉(zhuǎn)彎不大于1個）。

4.工作面各生產(chǎn)系統(tǒng)及安全六大系統(tǒng)符合要求。

（二）安裝截煤機的工作面布置方式

1.下運巷以常規(guī)方式開眼，形成下運巷兩個安全出口；

2.在兩眼見面處沿巷道迎頭方向偽斜掘主斜破眼，主斜破掘眼至距離上運巷20米左右時，沿煤層正傾方向掘眼貫通上運巷；

3.貫通上運巷后，根據(jù)煤壁與上運巷的夾角情況刷直煤壁，煤壁與上運巷的夾角應大于80度，同時確保工作面上出口與回柱絞車之間有30m到50m的直平距離，形成可裝備回柱絞車的上運巷和截煤機作業(yè)的采面。

三、試行截煤機機械化采煤的可行性分析

（一）地質(zhì)條件分析：仙亭煤礦屬低瓦斯礦井，工作面無沖擊地壓和應力集中區(qū)，水文類型中等，主采煤層為19、26、33、36、39，煤層頂、底板以砂質(zhì)泥巖為主，結(jié)構(gòu)致密、堅硬，完整，不易垮落。部分煤層和塊段為急傾斜、單結(jié)構(gòu)煤層，賦存條件較好，易形成上下運巷兩眼見煤的正規(guī)采煤工作面，有適用于截煤機機械化開采的先決條件。

（二）裝備技術力量分析：經(jīng)過黑龍江省七臺河煤礦截煤機考核資料了解，裝備截煤機作業(yè)工作面布置同正規(guī)長壁采面布置相同；設備安裝主要包括截煤機機體切割部安裝，上運巷牽引絞車安裝，上運巷電控安裝三部分組成，礦井現(xiàn)有的技術力量可滿足裝備要求。

（三）投入分析：裝備MJ-50型截煤機全套設備及安裝調(diào)試費用約在35萬左右，而裝備單體液壓支柱工作面費用需要50萬元，同單體液壓支柱工作面相比，具有費用低，維護簡單，容易等優(yōu)點，如工作面條件允許，在實際生產(chǎn)過程中，工效提高明顯，且不需要支護和火工材料，特別是在薄硬煤層開采中經(jīng)濟效益可觀。

經(jīng)上述分析，仙亭煤礦有具備安裝截煤機機械化作業(yè)的可行條件，采用鋼絲繩牽引截煤機走向長壁后退式采煤法，采面無人作業(yè)，頂板不支護。205采區(qū)+340m北36#采煤面以單斜構(gòu)造為主，煤層傾角55°～85°，平均傾角65°；煤厚0.6～0.8m ，平均煤厚0.7m；走向長度80m，傾向長度50m。煤層頂、底板以砂質(zhì)泥巖為主，結(jié)構(gòu)致密、堅硬，完整，不易垮落。工作面已經(jīng)形成上下兩個安全出口，煤層賦存穩(wěn)定，上下巷道平直，便于安裝回柱絞車及截煤機操作運行。

四、截煤機機械化采煤工作面建設

（一）勞動組織

截煤機采煤工作面的建設分為工作面準備和設備安裝、調(diào)試，重點在于設備安裝和調(diào)試部分。礦井指定生產(chǎn)股、機電股、機運隊專人負責，回采隊配合協(xié)調(diào)完成。并配備專用絞車工，電控工，培訓上崗。每班5人，共15人。人員配備情況如下：

（二）設備安裝

1.絞車固定及安裝

絞車通過自制平板車安裝在距離上出口30-50米的軌道上，下部固定采用20t油壓千斤頂，上部固定采用DN20內(nèi)注單體液壓支柱，外向采用四根地錨鋼加絲繩牽引固定，使用38mm圓鋼，地錨深1.2米。

2.導向地錨及導向輪安裝

使用的地錨為38mm圓鋼，導向輪采用自制回頭輪，需承受5t拉力。地錨每組施工三個，成品字布置，深度不少于1.2米，施工高度距離巷道底板0.5-1.0米，施工方向垂直45-60°角，水平45-60°角，通過鋼絲繩與導向輪連接。三組導向輪，一組為截煤機牽引部分，一組為電纜、防塵管牽引導向，一組為巷道絞車鋼絲繩出繩角度導向。

（三）截煤機安裝

截煤機通過地面平板車加固后下放至采面上回風平巷上出口處，通過導向輪，2t定滑輪起吊至巷道，并在上運巷完成刀鏈安裝，刀鏈分五段，每段有6個刀頭，成0-60°分布；刀鏈之間通過鏈板和切鏈鉚釘固定安裝；刀鏈固定通過單刀片、鏈板和機體中心輪軸的張緊絲桿手動緊固（鏈板可自制加工）。

刀鏈安裝完成后，通過上方礦工鋼，2t定滑輪起吊起，再通過截煤機牽引部經(jīng)鋼絲繩、導向輪，經(jīng)絞車下放，下放速度為8米/分，下放時，機體下放嚴禁有人作業(yè)，為防機體卡住頂?shù)装蹇赏ㄟ^側(cè)面機體系保險繩調(diào)節(jié)下放。

下放到位后，拔出切盤位置的定位銷，將刀頭轉(zhuǎn)至機體90°，插入定位銷，應先旋轉(zhuǎn)、固定下部刀頭，再旋轉(zhuǎn)、固定上部刀頭。由于刀頭較重，刀齒鋒利，作業(yè)時不少于三人，并配帶防割手套，旋轉(zhuǎn)刀頭時可采用保險繩、鋼絲繩固定刀體，找準孔位后再插入定位銷。旋轉(zhuǎn)刀頭作業(yè)時，人員位于截煤機下放，截煤機應增加一道鋼絲繩通上方礦工鋼梁連接保護。

（四）采面試采及經(jīng)濟技術指標

截煤機安裝到位后，通過絞車將機體下放至作業(yè)位置，將刀鏈放入煤璧槽體，截煤作業(yè)時先開啟截煤機空轉(zhuǎn)，再開啟絞車牽引，截煤機與絞車控制進行動作連鎖，確保截煤機運行安全。

工作面采用正規(guī)長壁布置方式，整個機組由里向外，由下往上割煤，每班可割煤二刀，截深1.0m；一天三班生產(chǎn)，可實現(xiàn)割煤六刀，循環(huán)率約60%，月推進度約108m，月生產(chǎn)能力約6804噸（斜長50*煤厚0.7*容重1.8*月推進度約108m），回采工效可達15.12噸/工；每班約運行2小時（含下放移刀），電耗約122度/班，噸煤電耗0.97度（班電耗122度/班產(chǎn)126噸）。

頂板管理方面，按初次來壓及放頂距離，施工超前眼，留設2-3米的隔離煤柱隔離采空區(qū)管理頂板，由于礦井36#煤層頂板以砂質(zhì)泥巖為主，結(jié)構(gòu)致密、堅硬，完整，按礦井歷史開采經(jīng)驗，一般采面推進懸頂超80米不易垮落，采面來壓時伴有較明顯的斷柱、帽板吃緊現(xiàn)象。因此，工作面超前眼可布置在下出口外側(cè)80-100米處，如在開采過程未達超前眼布置的懸頂距離即出現(xiàn)采面來壓現(xiàn)象，工作面應停止割煤推進，沿作業(yè)面留設2-3米隔離煤柱重新施工超前眼。

五、截煤機的優(yōu)點及存在問題

（一）優(yōu)點

1.本質(zhì)安全。采面無人作業(yè)，實現(xiàn)本質(zhì)安全。

2.降耗提效。如工作面條件允許，在實際生產(chǎn)過程中，工效提高明顯，且不需要支護和火工材料，特別是在薄硬煤層開采中同現(xiàn)有的炮采相比經(jīng)濟效益可觀。

3.經(jīng)濟合理。裝備MJ-50型截煤機全套設備及安裝調(diào)試費用約在35萬左右，而裝備單體液壓支柱工作面費用需要50萬元，同單體液壓支柱工作面相比，具有費用低，維護簡單，容易等優(yōu)點。

（二）存在問題

1.截煤機安裝對采面及上運巷要求較高，煤層必須穩(wěn)定、傾角大于35°且上運巷要平直，對礦井大部分回采工作面不適用，截煤機的適用性和可靠性未得到檢驗。

2.安裝施工過程繁瑣，固定絞車及導向輪的地錨施工數(shù)量多，質(zhì)量要求高，截煤機刀頭旋轉(zhuǎn)在采面施工，作業(yè)面狹小，安裝難度大。

3. 截煤過程中易發(fā)生刀鏈脫鏈情況，重新安裝影響循環(huán)進度；對于堅硬煤層，切割煤層后有出現(xiàn)掛頂煤現(xiàn)象，影響煤炭回收率。

六、結(jié)束語

以上是仙亭煤礦在建設截煤機機械化采煤工作面的一點體會和做法，旨在提高礦井機械化水平程度，以便順應當前煤礦安全發(fā)展需求，下一步，礦井將通過在運行過程中的進一步了解截煤機的操作原理和機器性能，理順勞動組織關系和設備安裝、保養(yǎng)、維護工序，與廠家多溝通，改進截煤機運用條件，爭取多應用，促進礦井機械化水平提升。

作者簡介：楊文杰，男，2006年畢業(yè)于龍巖學院采礦工程專業(yè)，采礦工程師，福能集團永安煤業(yè)公司仙亭煤礦生產(chǎn)股股長。