采煤機選型的若干問題

1、.采煤機選型的若干問題 綜合機械化長壁采煤技術(shù)的推廣應(yīng)用,成就了設(shè)備選型配套設(shè)計的一套方法。特別是在中厚、緩傾斜煤層,已達到了相當成熟的水平。由于煤層厚度、煤層傾角及采煤工藝的不同,對采煤機械設(shè)備的性能要求有所不同,而煤礦地質(zhì)條件的變化范圍又相當大,所以,作為綜采設(shè)備配套設(shè)計核心內(nèi)容之一的采煤機選型,必須面對和處理一些特殊的情況。1、薄煤層開采設(shè)備選用我國煤炭可采儲量中,大約20%埋藏在薄煤層。這個比例在一些重要產(chǎn)煤地區(qū)還要高出很多,如山東薄煤層儲量占41%、四川則高達55%。有些礦區(qū)的優(yōu)質(zhì)煤層埋藏在薄煤層下面,礦井生產(chǎn)能力的開發(fā)取決于薄煤層的開采。因此,薄煤層開采是影響煤炭工業(yè)全局的大問題。

2、薄煤層的作業(yè)條件特別艱苦,而可供選用的高效采掘機械設(shè)備又相對較少,所以,薄煤層開采機械化是個緊迫的“老、大、難”問題。上世紀40年代出現(xiàn)的刨煤機,曾在歐洲為主的一些國家推廣應(yīng)用,可惜如今已風光不再。我國從上世紀50年代起,研制和引進了各式刨煤機累計近200臺套,投入過不少人力、物力。刨煤機的一些特點和優(yōu)點, 曾展現(xiàn)出一條解決薄煤層開采的途徑。但刨煤機的推廣應(yīng)用一直不能令人滿意。2000年以來引進全自動化刨煤機,情況有所改觀,工作面平均日產(chǎn)達5617t,工效達192.5 t/工。刨煤機適用的工作面地質(zhì)條件是:煤質(zhì)比較松軟,頂板和底板起伏少,沒有斷層等地質(zhì)構(gòu)造。刨煤機可采較薄的煤層,但在沒有配備自

3、動化液壓支架的條件下,生產(chǎn)效率是比較低的。目前我國還不能制造自動化的成套刨煤機設(shè)備,而從國外購置和維修的費用都比較昂貴。這些都嚴重制約了刨煤機的推廣應(yīng)用。因受液壓支架最低支撐高度的限制,目前刨煤機綜采的實際采高可達1.01.6m。滾筒采煤機也可以達到這個采高范圍,而螺旋鉆采煤機的采高則可降低到0.6m左右,但螺旋鉆采煤機要求采用特殊的采煤工藝和設(shè)備配置,而其工作面產(chǎn)量和效率卻不能與長壁綜采相比,因而不宜作為首選。薄煤層滾筒采煤機有爬底板和騎溜槽兩種結(jié)構(gòu)型式。爬底板采煤機在工作面輸送機和煤壁之間的機道上運行,機身較低,最小采高可降到1.0m。把牽引傳動部設(shè)置在工作面端頭,截割滾筒在工作面上穿梭運

4、行,最小采高還可以進一步降低。但是,爬底板采煤機對底板起伏的適應(yīng)性比騎溜槽采煤機差,容易發(fā)生歪斜、偏轉(zhuǎn)、啃低、飄底等故障。這些情況也是刨煤機經(jīng)常發(fā)生和需要處理的故障。騎溜槽采煤機沒有這些問題,但最小采高一般很難降到1.1m以下。因為都受到液壓支架最小支撐高度的限制,兩種滾筒采煤機的實際采高范圍可說是差不多少。所以,騎溜槽滾筒采煤機的品種和使用臺數(shù)比爬底板滾筒采煤機多得多。綜合考察上述各點,就薄煤層開采設(shè)備選型的合理性而言,優(yōu)先序列應(yīng)為:騎溜槽薄煤層滾筒采煤機、爬底板滾筒采煤機、刨煤機和螺旋鉆采煤機。薄煤層工作面的作業(yè)空間狹窄,操縱和維護的作業(yè)難度都比較高。因而,設(shè)計上必須做到結(jié)構(gòu)緊湊、使用可靠

5、、操縱自動化程度較高。目前MG系列已有近10個薄煤層采煤機品種可供選擇,裝機功率最大已達455kW。選型時應(yīng)注意與工作面輸送機生產(chǎn)能力相匹配,有配合關(guān)系的結(jié)構(gòu)尺寸相互適應(yīng)。傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計和選用的材料、冷卻技術(shù)措施等應(yīng)是關(guān)注的重點。2、厚煤層開采設(shè)備選用想盡量采用技術(shù)成熟的中厚煤層采煤設(shè)備開采厚度大于3.5m的煤層,于是出現(xiàn)了分層開采的采煤工藝。根據(jù)煤層厚度和頂板條件確定的分層開采采高,一般是2.5m左右。這是工人作業(yè)較方便的高度,也可按一般的要求選用中厚煤層采煤機。當煤層厚度比3.5m高得不很多,比如小于5m,尤其當分層開采有困難時,就可以考慮一次采全高。這樣,工作面的產(chǎn)量和效率可以提高,而巷

6、道掘進量可以大大減少。一次采全高時,工作面顯現(xiàn)的礦壓較強烈,煤壁會片幫大塊煤。必須選用大功率采煤機和輸送機,液壓支架的支撐能力也要相應(yīng)增強。我國大功率采煤機的研制比較薄弱,不能充分滿足煤礦生產(chǎn)的需要。上世紀90年代以來一些局礦引進6LS3、6LS5、7LS6、SL500和EL300等型大功率電牽引采煤機,最大采高可達5.5m,最大裝機功率達1860kW。我國MG系列目前已經(jīng)開發(fā)出幾個大功率采煤機品種,MG750/18152GWD型具有代表性,其最大采高可達5.2m,裝機功率1815kW,整體技術(shù)水平也有很大提高,明顯縮短了與國外先進水平的差距。厚煤層采煤機應(yīng)該具備處理大塊片幫煤的特殊功能。一次

7、采全高厚煤層工作面,一般要在工作面輸送機向順槽輸送機轉(zhuǎn)載處設(shè)置破碎機?？紤]到大塊煤在采煤機機身下難以通過,會影響設(shè)備的正常運行,需要在采煤機朝回風順槽的一端加設(shè)破碎機構(gòu)?，F(xiàn)在常用的破碎機構(gòu)是裝在搖臂上的滾筒,不帶螺旋葉片,滾筒的位置可以升降調(diào)節(jié)。早期的產(chǎn)品,破碎機構(gòu)由采煤機主電動機驅(qū)動,故障點較多,可靠性較差?，F(xiàn)在破碎機構(gòu)多由專設(shè)的電動機單獨驅(qū)動。為了避免干擾采煤機的正常作業(yè),破碎機構(gòu)應(yīng)該盡量緊湊,傳動系統(tǒng)中常采用行星齒輪傳動。厚煤層采煤機功率強大,操作難度也大,因此在操縱控制的自動化和故障預(yù)報等方面,技術(shù)要求都比較高。選用時應(yīng)在這些方面予以關(guān)注?！熬C放”開采是我國厚煤層機械化開采的一大特色。

8、“綜放”即“綜采放頂煤”工藝,就是用綜采的方法回采厚煤層底部分層,而液壓支架上面的頂煤則經(jīng)支架窗口排放回收。如果煤層中硬或軟,容易冒落,而頂板的巖性又屬于、級,不易冒落,就可以考慮采用“綜放”,緩傾斜煤層較適于“綜放”的厚度是612m。用中厚煤層設(shè)備開采厚煤層,減少設(shè)備投資?！熬C放”工作面要使用特殊架型的液壓支架,對采煤機的選型有影響。這種支架有排放頂煤的窗口,支架內(nèi)設(shè)兩臺刮板輸送機?？拷煽諈^(qū)的后部輸送機承接放落的頂煤,其運輸能力應(yīng)滿足放頂煤的要求;靠近煤壁的前部輸送機,承接采煤機采出來的煤,兩者生產(chǎn)能力要相匹配,結(jié)構(gòu)上有配合導(dǎo)向的要求,相關(guān)尺寸要相互適宜。放頂煤支架應(yīng)根據(jù)煤層的地質(zhì)條件和煤

9、質(zhì)選型,對“綜放”的產(chǎn)量、效率、作業(yè)安全有決定性影響,應(yīng)慎重處理。3、傾斜煤層綜采設(shè)備如果采用水平分層的工藝開采,傾斜煤層,設(shè)備選型就跟緩傾斜煤層一樣,沒有太多的特殊要求。但是,受許多條件的限制水平分層開采工藝不能普遍采用。傾斜煤層中,設(shè)備防倒、防滑是個特殊的問題。傾斜煤層工作面的上順槽應(yīng)按設(shè)防滑絞車,供設(shè)備裝拆和設(shè)備防滑之用;液壓支架應(yīng)具備防倒、防滑裝置。通常采用單向截煤工藝,采煤機只在向下行程中截煤,利用煤壁阻擋采煤機下滑;采煤機在向上行程中“空刀”返回,以確保生產(chǎn)安全。傾斜煤層采煤機在潤滑、防滑等方面都有特殊的技術(shù)要求,也是選型時應(yīng)該特別關(guān)注的技術(shù)要點。傾斜煤層采煤機應(yīng)有較強的爬坡能力,

10、所以牽引力要大,應(yīng)設(shè)置防滑制動裝置。煤層傾角略大于25°時,有的礦上仍然使用緩傾斜煤層采煤機,或者只經(jīng)簡單改裝。顯然安全性較差,而且勢必降低采煤機的生產(chǎn)能力。MG系列中已有適用于傾斜煤層的采煤機品種,MG200 /5002QWD型采煤機是功能較強的品種,已銷往俄羅斯,可以適應(yīng)傾角達45°的煤層。4、短壁采煤機經(jīng)過一段時期的開采之后,任何礦井都會出現(xiàn)不規(guī)則的礦段,不能進行長壁開采?！叭隆?即鐵路或重要公路下、江河湖泊等水體和城鎮(zhèn)等重要建筑物下)往往也不宜長壁開采。短壁開采不可避免,因而短壁采煤機也就是必要的補充品種。MG系列已有不少短壁采煤機品種,經(jīng)過系列化設(shè)計,裝機功率分

11、200kW、250kW 和300kW 三個檔次,采高范圍可達2.04.0m。煤壁長度,即工作面長度可達30m,這類采煤機機身很短,在機身中央有一個裝在搖臂上的滾筒,可以左右搖擺,擺角達310°,在工作面上穿梭運行。它移植了長壁采煤機的許多成熟技術(shù),如無鏈牽引技術(shù),同時又照顧到了自身的一些特殊要求。采用房式、房柱式和旺格維利開采工藝,工作面更短,一般不超過5m。針對生產(chǎn)條件,國外開發(fā)了連續(xù)采煤機,可以連續(xù)出煤,而不需要爆破和人工裝載,因而具有創(chuàng)新意義。我國長壁綜采發(fā)展很快,對礦井采掘協(xié)調(diào)、生產(chǎn)接續(xù)提出了更高的要求。而我國短壁開采設(shè)備的研發(fā)工作起步較晚,趕不上生產(chǎn)的需要。上世紀70年代以

12、后,引進了JOY12CM等型號的連續(xù)采煤機,工作面回采率達70% ,工效超過120t/工。但連續(xù)采煤機適用于近水平煤層,要求頂板完整、底板穩(wěn)定平整,應(yīng)用有很大局限性。我國引進的連續(xù)采煤機大多用于掘進綜采工作面的采準巷道,因其設(shè)備配套好,采掘合一,機動靈活,掘進效率比用懸臂式掘進機高34倍。對緩解礦井采掘失調(diào),解決礦井生產(chǎn)能力起了很好的作用。但它畢竟是短壁采煤機的一個品種,不宜因此把它改性為掘進機或掘采機。選用短壁采煤機應(yīng)注意相關(guān)設(shè)備的配置,如液壓支架及運輸設(shè)備等,方可達到較高的效率。我國上世紀80年代后,先從履帶式行走支架和連續(xù)運輸系統(tǒng)入手,開始研發(fā)配套設(shè)備,首臺國產(chǎn)連續(xù)采煤機EML2340已于2008年9月完成井下工業(yè)試驗。5、結(jié)語應(yīng)該根據(jù)礦井地質(zhì)條件