急傾斜煤層綜采工作面“三機”的改進

李瑞珍

（山西省呂梁市柳林縣煤炭工業局， 山西 呂梁 033300）

引言

一般將傾角在45°以上的煤層定義為急傾斜煤層，我國有4%的煤炭貯存于急傾斜煤層，而急傾斜煤層回采工作面的數量超過總回采工作面的8%，這是因為其分布較為廣泛，大部分礦區內均存在急傾斜煤層[1]。隨著機械化開采的推進，我國的近水平、緩傾斜及傾斜煤層都可進行機械化開采，由于急傾斜煤層綜采工作面的支架穩定性、采煤機和運輸機的防滑等難題制約了對急傾斜煤層的開采[2]。隨著開采難度較低的煤炭儲量日益減少，對急傾斜煤層實現機械化開采是必須攻克的課題。本文以屬于急傾斜煤層的某礦2602工作面為例，對工作面的采煤機、刮板運輸機和液壓支架進行相關優化改進，以適應急傾斜煤層開采的要求。

1 礦井概況

1.1 地質概況

某礦的2602綜采工作面位于該礦材料運輸巷Ⅲ段，整體是向斜構造，向斜的軸在工作面的中部，呈南北走向，向斜軸的東側地層的傾角相對平緩，西翼由于斷層的影響導致地層隆起，局部的傾角達到47°。工作面最大俯采高度為50°，平均為43°。工作面的標高為-370～-450 m。沿走向工作面長約460 m，沿傾向長約120 m。2602綜采工作面上方為2601采空區，下部為2605工作面，左為材料運輸巷Ⅲ段，右為斷層。根據勘探結果，2602工作面的煤層厚度在4.0～4.5 m之間，平均為4.2 m，煤層的結構相對復雜，含矸數層。

1.2 開采工藝及設備配套

表1所示為2602綜采工作面機械開采主要設備。2602綜采工作面采用的是上行割煤，但由于綜采工作面的傾角過大，上行割煤的方式使得采煤機既要克服自身的質量還要克服割煤的阻力，并且在進行割煤時使得刮板輸送機在傾向的分力過大，導致刮板輸送機極易出現滑移。并且在回采時，經常出現液壓支架傾倒的事故。因此，亟待對2602工作面的采煤機、刮板輸送機和液壓支架進行改進。

表1 2602綜采工作面機械開采主要設備

2 采煤機的改進

2.1 電氣牽引的改進

將SGZ-630/220型采煤機的滑差牽引改為交流變頻電牽引，交流變頻電牽引相較于滑差牽引具有更好的穩定性和可靠性，而且故障率低，使采煤機的開機率得到有效提高。用30 kW的YBQYS5-30（A）380 V替換原有的22 kW的YBCTS225-4A牽引電機，增大了采煤機的牽引力。

2.2 導向滑靴的改進

采煤機進行大傾角俯采時，其導向滑靴受到的力會增大，為增強采煤機的穩定性，需對導向滑靴的強度進行加強。在導向滑靴的煤幫側增設肋板，增加底板的厚度，增加滑靴老塘側的厚度，并在滑靴的兩端加裝螺紋鋼。經過上述改進可以提高滑靴的整體強度和耐磨性，延長導向靴的使用壽命以適應大傾角俯采。

2.3 平滑靴的改進

由于平滑靴的高度與采煤機的俯采角度成負比例關系，為減小采煤機的俯采角度，減小采煤難度，將平滑靴的高度增加10mm，此時采煤機的俯采角度減小了2°，通過改進降低了平滑靴的受力，延長了平滑靴的使用壽命。

2.4 支撐板的改進

由于采煤機在進行大角度俯采過程中的重心會向煤壁側偏移，使得作用在支撐板上的力增加，因而有必要對支撐板進行強化[3]。最快捷可靠的改進方案是采用強度更高的材質。用經過調直處理的NM360高強度耐磨板替換原來的45號鋼，使支撐板硬度得到提高，一方面可以增強采煤機的穩定性，另一方面為其他元件提供保護。

3 刮板運輸機的改進

1）將溜槽的中板由原本的16Mn鋼改為采用NM360耐磨鋼，并將錳質底板加厚至20mm。通過此項改進可以使溜槽的強度和性能得到增強。

2）采用堆焊工藝在滑道的上表面焊接一層V形耐磨層，以增強滑道的耐磨性，延長滑道的使用壽命。

3）大傾角俯采工作面由于角度過大，導致刮板運輸機受力極不均勻，尤其是推移耳座會出現變形扭曲。將刮板輸送機推移耳座的厚度從50mm增加到65mm，以保證強度要求。

4 液壓支架防滑防倒的改進

4.1 支架防倒的改進

1）增設操縱閥。原支架通過一個操縱閥同時控制掩護梁和后連桿側護板，收回掩護梁護板時，由于同一雙向鎖的作用，頂梁側護板也會被回收；同理，支出掩護梁的側護板時，頂梁的側護板也會被支出，不利于調架操作。因此，將頂梁和掩護梁護板分開控制，頂梁由原來的控制閥控制，增加一個操縱閥控制掩護梁的活動測護板。采用此改進實現了頂梁側護板和掩護梁的獨立控制，便于移架。

2）支架間安裝頂梁橫連千斤頂。在開切眼傾角較大處安裝斜拉防倒千斤頂，在其余位置每隔5部支架安裝一套斜拉防倒千斤頂。具體安裝順序為：前方液壓支架的底座連接頭→銷軸防滑千斤頂→雙耳鏈環卡→圓環鏈→后部支架頂梁防倒座。

4.2 支架防滑的改進

1）機頭、尾頂錨。推進工作面時，機頭與機尾處的支架頂梁和護幫裝置會傾斜，導致支架之間的間隙過大，出現掉渣的情況。通過頂錨系統可以讓機頭和機尾的第一架護幫裝置移動時保持平行。機頭與機尾頂錨通過千斤頂、雙耳鏈環卡和圓環鏈銷軸與第一、三架頂梁防倒座連接。

2）下端頭支架與中間架防滑。依靠錨固千斤頂連接1號和3號支架的尾部，通過安裝在3號支架底側的推千斤頂控制其下滑，通過與1號支架錨固的千斤頂調整其下滑，采用此項措施可以使下端頭的三部支架形成穩定的“錨固站”，避免工作面的支架在進行移架時出現下滑[4]；在中間架的底部均安設推千斤頂，進行升架時，可以通過控制底部的推千斤頂控制支架的下滑。

5 現場應用

某礦在對綜采工作面的“三機”進行改進后，經過了5個月的工業性試驗。在試驗期間未發生一起工作面支架傾倒、下滑事故，并且月產量得到了大幅提高，由原來的1.9萬t增長達到了穩定的3萬t，工作面的原煤工效由4.6 t/工提高到了9.2 t/工，改進后的三機滿足該礦生產的需要。

6 結語

對急傾斜煤層綜采工作面的采煤機、刮板運輸機和液壓支架進行相關改進，經現場應用表明，本改進有效地避免了工作面設備傾倒下滑事故的發生，為工作面穩定高效生產提供了保障。