煤礦綜合機械化采煤工藝探究

樊占軍

(龍煤七臺河礦業(yè)有限責任公司新鐵煤礦，黑龍江 七臺河 154600)

綜合機械化采煤機是一套實際應用功率和強度很高的機械設備，對于生產(chǎn)安全、質(zhì)量、效率的提高有著極其重要的作用。其對每種設備機械使用都有著嚴格的工藝要求，為了提高安全生產(chǎn)率，應熟悉綜合機械化采煤工藝操作。

1 煤礦綜合機械化采煤工藝的機械裝置

煤礦的機械化及自動化生產(chǎn)程度越來越高，集成液壓、電氣、機械的大型機械化采煤機，是煤炭開采行業(yè)中重要的機械裝置。國內(nèi)的大中小型煤礦最常用的采煤機是刨煤機和滾筒采煤機，目前，大部分企業(yè)都采用了可自如調(diào)節(jié)高度的采煤機，相較于早期的機械采煤裝置，極大提高了采煤生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。采煤機按照工作結(jié)構(gòu)可以分為鋸齒式采煤結(jié)構(gòu)、刨式采煤結(jié)構(gòu)、鉆探采煤結(jié)構(gòu)、銑削采煤結(jié)構(gòu)。刨煤機是一種依托刨刀做往復運動來刨碎煤層的刨煤機；銑削式采煤機是依托機械結(jié)構(gòu)上的截齒旋轉(zhuǎn)銑削的方法進行煤層的破碎；銑削采煤機也被稱為煤炭的截斷機構(gòu)，其借助截齒深入煤層，做循環(huán)往復式運動來截取分割煤體，像一把鋸子切割進入；鉆探采煤機構(gòu)是利用鉆頭的鋼度進行旋轉(zhuǎn)采煤，通過螺紋與煤層之間的摩擦和擠壓深入破壞煤體。

開采后的煤炭通過傳送帶運輸?shù)降孛嫔希\送煤炭的傳送帶并非傳統(tǒng)的平直傳送帶，需要有一定坡度和液壓桿的支撐，同時在設計安裝過程中應合理考慮靜摩擦與重量的分量，合理控制傾角角度。我國主要采用刮板運輸機構(gòu)，與傳統(tǒng)機構(gòu)相比，其擁有可變性和自身柔韌性，可提升輸送距離，增加輸送量，其結(jié)構(gòu)強度大大增加，安全穩(wěn)定性、可靠性進一步提升。

煤炭開采過程中，液壓支架主要是對采煤裝置的壓力進行控制，可以有效緩解回采壓力，保證壓力釋放效率。液壓支架具有可靠性，應用廣泛，可以起到對力的放大作用，具有卓越的自鎖性能。液壓支架必須對頂板起到足夠的支撐作用，保障開采工作的安全穩(wěn)定進行。采煤機構(gòu)在液壓機構(gòu)的幫助下，可有效提升采煤效率及單次的采煤量。

轉(zhuǎn)運裝載機構(gòu)是運輸機的一種，通常安裝在巷道中，協(xié)助操作人員將開采出的煤炭轉(zhuǎn)運到傳送帶中，實現(xiàn)機械工作的對接，減輕工作壓力。轉(zhuǎn)載過程是連續(xù)不間斷的，可保障煤炭開采的穩(wěn)步進行，提升開采效率和質(zhì)量。

移動變電站和乳化液泵站。移動變電站可以將高壓線輸送來的高壓電力轉(zhuǎn)化成綜合采煤機械裝置所需的電壓，為綜合開采裝置提供持續(xù)穩(wěn)定的電力輸送。乳化液泵站的功能是把高壓液體輸送到綜合開采機械裝置，提供充足的液體壓力，以確保支撐防護的穩(wěn)定可靠，保障工作的順利進行。

2 煤礦開采綜合機械化采煤工藝

短臂綜合機械機構(gòu)具有精巧特性，可以在更狹窄的空間內(nèi)發(fā)揮作用，可探清地質(zhì)情況，便于工人進行遠程操作。支臂和操作節(jié)臂縮短，由材料力學理論可知，機械的綜合強度會提高，運送效率得到提升，但是由于工作面的范圍限制，只能降低底板的移動頻次，通過底部鉸鏈或履帶的不斷移動，確保挖煤過程的連貫性。與其他機構(gòu)不同之處在于：轉(zhuǎn)運運載機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)與傳輸機構(gòu)共用同一種電機和機械構(gòu)造，如布置側(cè)卸和直角拐彎及端卸等，節(jié)約了空間，省去了多余配件。回采工作面的綜合裝置質(zhì)量較輕，可以方便快捷地進行倒面。回采工作面比較短，一般是40～90 m。同其他采煤機不同角度進刀方式相比，短臂采煤裝置可以與單筒刀具進行更好的配合，選點更加靈活方便，效率更高。

長臂式綜合機械采煤設備與短臂操作功能形成優(yōu)勢互補，與短臂不同的是，長臂擁有更長的轉(zhuǎn)向搖臂和開采支臂，可操作的空間范圍較大，單次的開采煤數(shù)量得到了顯著提升，但是需要的操作空間較大，無需來回移動，通過自身的軸向旋轉(zhuǎn)就可滿足大多數(shù)工作面的采煤需求，多用于緩傾斜煤層或傾斜煤層中，但要求操作人員的技術(shù)性達到良好以上水平。由于臂的延長特性，很容易造成運動干涉，出現(xiàn)運動死點位置，如果出現(xiàn)這些情況，只能進行手動轉(zhuǎn)移，避開死點位置，為機械的正常工作施加簡諧力。除了挖掘輕薄煤層外，利用長臂綜合機械挖煤工藝可提升液壓支架的防滑性能，令千斤頂在使用過程中有更大的空間。

由于地質(zhì)層變化的不可預見性，很容易在煤炭開采過程中遇到煤層厚度較厚的情況，如果遇到此類情況，傳統(tǒng)的長臂和短臂都無法破壞厚煤層，這時需采用放頂煤綜合機械化采煤工藝。其工藝流程可分為以下幾部分：一是機械使用應根據(jù)實際需求決定，靈活采用采煤機轉(zhuǎn)移煤炭或切割煤炭，保證輸送機上運輸?shù)拿禾糠€(wěn)定和不間斷。二是在進行足夠的煤炭切割之后，要注意及時打開放煤窗口的放煤頂，觀察矸石情況，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況，及時鎖死作業(yè)過程中已經(jīng)打開的放煤窗口，并及時上報。三是在放完所有工作面的煤炭之后，再開展采掘煤炭的工作計劃，循序漸進，在要求時間內(nèi)正常展開采掘煤炭工作。

在較舊的巷道采煤中，應采用液壓支架進行施工，找到良好的支撐點，支撐點可以起到良好的支撐作用。要密切關(guān)注液壓支架的工作情況，雖然液壓支架的承載能力很強，但是所有工件都有一定的屈服極限和固有的承力極限，如果超過這個極限就會導致機械出現(xiàn)故障，輕者會導致機構(gòu)損壞，嚴重者會導致整個支撐部分垮塌，為避免此類情況，應采用更多的液壓支架，使其協(xié)同發(fā)揮效果，將應力平均化，合理轉(zhuǎn)移液壓支撐的支撐位置，采用閑置液壓支架替補更換方法。液壓支架利用液體壓力原理與機械斜面原理，在采煤機構(gòu)引起聲音震動時，其內(nèi)部液體也會出現(xiàn)震動，所以液壓支架選擇的重點是觀察其固有頻率，將固有頻率避開采煤頻率，防止出現(xiàn)共振。

淺埋深、頂板硬、煤層硬的現(xiàn)代工藝技術(shù)難點是：一是研發(fā)及推廣煤巷錨桿的支撐防護技術(shù)，解決5.5 m寬的煤巷錨桿支撐防護中存在的問題，擴大綜合采掘配套設施規(guī)模，有助于達成持續(xù)生產(chǎn)條件，極大提高作業(yè)效率。二是研發(fā)過程中應轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的研發(fā)思路，采用多元化的研發(fā)方法，如綜合堆放及回采工藝，幫助堆積的煤快速移動，為煤礦挖掘提供時間和工作空間。三是著力解決硬質(zhì)煤層的采挖問題，雖然硬質(zhì)煤的開發(fā)成本較高，但其是采煤的重要組成部分。

在進行相對較斜煤層的挖掘時，應提高操作人員的安全意識，引進四連桿千斤頂?shù)葟娏υO備，增加支撐的穩(wěn)定性，為工作人員打造更加安全的工作環(huán)境，完善對防護設備和防護網(wǎng)的構(gòu)建。

3 結(jié)語

我國煤炭產(chǎn)業(yè)的安全性、高效性、穩(wěn)定性在不斷提高，采煤方法和工藝正朝著高效集約、可靠的方向發(fā)展，這對煤礦綜合機械化采煤工藝提出了更高的要求。要進行技術(shù)攻關(guān)，為煤炭機械創(chuàng)新發(fā)展提供思路。