基于薄煤层综采机械化装备配套的技术问题分析

郭 强

（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.太原市明仕达煤炭设计有限公司，山西 太原 030001）

引言

综采机械化是煤矿生产的发展趋势，实现综采机械化的重点在于解决“三机”装备配套的相关技术问题。装备配套的合理性以及科学性，直接影响到采煤作业生产的安全和效率。因此，需要在采煤作业中，根据煤矿生产实际合理实现综采机械化，推动煤矿生产发展。

1 薄煤层开采特点

薄煤层在我国分布较为广泛，赋存总量也较为可观。薄煤层的煤层厚度较薄，一般在0.4～1.5m之间，开采过程中形成的采空区较小，对地面造成的影响较小，地面沉降等问题发生范围较窄。相对于厚煤层而言，薄煤层在生产作业中具有一定优势，即开采方便、维护工作容易、环境影响小等［1］。在薄煤层的实际开采过程中，表现出了几个基本特点。

首先，薄煤层厚度很薄，生产作业的速率相对于厚煤层而言大幅提升。作业速率提升，工作频率相应升高，致使采煤作业的进度不断加快。采煤作业进度加快在一定程度上可以提升煤矿生产的经济效益，但是也会导致作业设备的检修养护工作落实不到位，可能在后期工作中出现设备故障等问题。此外，也有可能导致通风、防瓦斯、防尘等工作落实不到位，从而增加采煤作业的安全风险。

其次，相对于厚煤层而言，薄煤层在开采过程中的单位采煤资金投入是高于厚煤层的，直接导致采煤作业的经济效益出现下降。虽然资金投入相对较多，但薄煤层在开采过程中的安全优势也比较明显。比如顶板位移小，在采煤作业中可以实现有效控制，大面积塌方的情况基本不会出现［2］。总体来说，薄煤层开采在经济效益上会受损，但是对于环境的影响最小，安全工作也可以得到一定保障。

最后，薄煤层的产出量很低，根据相关统计资料显示，薄煤层的平均产出量只有厚煤层产出量的三分之一左右。导致薄煤层产出量低的一个根本原因就是采煤不完全。采煤不完全的原因在于采煤作业的机械化程度不高，难以实现完全采掘。从另一个方面来说，煤层环境复杂、地质条件多变也会导致采煤不完全。采煤不完全是薄煤层生产的基本现状，需要不断加快薄煤层综采机械化建设，才能有效解决这一问题。

2 综采机械化

所谓综采机械化，也就是在煤层生产作业过程中，实现机械化的综合采掘作业，这需要多种生产机械设备协同作业才能实现。对于综采机械化而言，装备配套是最主要的问题。装备配套主要是指综采机械化的各项机械设备能够最大程度符合实际生产需求，形成机械设备能力和生产实际配套。不仅如此，在各个生产设备之间，也应在性能、效率等方面实现配套，以便各个生产环节顺利衔接，强化采煤作业的效率和安全。综采机械化的意义重大，主要表现在两个方面。

第一个方面，综采机械化可以强化薄煤层生产作业的能力，提升作业效率和作业安全。从薄煤层生产实际来看，综合机械化的程度相对较低，导致许多生产环节的具体工作都无法满足安全要求。比如通风系统的构建、防瓦斯粉尘措施的制定等，由于综合机械化程度较低，人为因素在采煤作业中的影响十分明显，进而导致各类安全事故的风险增加。因此，实现综采机械化，可以最大程度减少人为因素对采煤作业的影响，强化生产安全。不仅如此，实现综采机械化，可以有效执行作业方案，提升作业效率。

第二个方面，综采机械化可以推动企业发展。实现综采机械化，可以有效提升生产安全，这就确保企业具备了第一个发展要素——安全。实现综采机械化，可以有效提升生产效率，同时可以降低人力投入，有效减少各类生产问题造成的经济损失，显著提升企业的经济效益，这就确保企业具备了第二个发展要素——资本。实现综采机械化，可以不断提升企业生产能力和水平，推动核心技术不断进步，这就使企业具备了第三个发展要素——技术。

3 薄煤层综采机械化装备配套的相关技术问题

3.1 液压支架

液压支架是采煤作业中的重要环节，在结构设计上，应当充分考虑薄煤层作业空间较小的特点，最大程度降低液压支架的整体高度，确保具有良好的支护性能。图1为某型适用于薄煤层开采的液压支架。

图1 液压支架

液压支架一般具有六个方面的技术要求。第一，底座、推移杆在设计上应该预留合适的距离确保其他动作，主要是满足吊挂电缆沟和底座拉移后能够保持5cm以上的距离。第二，在强度得到满足的情况下，应该尽量减小连杆的厚度，最好控制在龙门洞一半高度，避免在采上区作业时出现压推移连杆的情况［3］。第三，需要安装防尘水幕装置对支架主梁形成保护，同时要确保安装位置便于维修和拆卸。第四，操纵阀应该尽量减小尺寸，便于操作，能够有效增加采煤区域的行走空间。第五，使用双伸缩结构设计立柱，保证在采高较低的时候，能够对损坏的立柱进行更换。第六，利用电液自动控制技术设计系统，实现机械自动化作业。

3.2 输送机

输送机的主要功能就是输送物体，尤以煤块、矸石为主。在输送机运行过程中，底板和刮板链会受到较大的摩擦阻力，导致拉回煤现象增加，运输效率降低。因此，需要解决运输机的装备配套问题，消除这些负面影响。第一，提升机组过煤高度，使中部槽的高度有效降低，机身高度必须高于溜槽挡煤板的高度。第二，应该降低卸载高度，尽量缩减输送机连接罩的基本尺寸。第三，实现输送机的头尾交换基本功能，同时利用性能较高的减速机确保输送机可以进行双速启动。第四，冷却管和电缆的高度应该保持在底座10cm以上，避免拉移支架对冷却管和电缆造成损坏。第五，需要在输送机的头尾下方设计伸缩缸，以此调整输送机头尾高度，最大程度贴合实际采煤需求。

3.3 采煤机

采煤机是薄煤层综采机械化的关键，目前用于薄煤层作业的采煤机械较多，根据薄煤层的基本特点，应该选用适当采煤机。图2为 MG400／930－WD型采煤机示意图。

图2 MG400／930－WD型采煤机

实现综合机械化，采煤机需解决三个方面的基本问题。

第一，滚筒直径减小后，会导致卧底量小、过煤高度低，一级装煤效果差。要解决这一问题，可以从三个方面入手：第一是保持滚筒直径不变，适当增大叶片高度；第二是优化截齿座和叶片的安装方法；第三是特殊设计摇臂结构，确保滚筒下落时，输送机槽沿和摇臂底面保持良好的过煤空间。

第二，滚筒转速越高，装煤效果越差；滚筒转速越小，装煤效果也越差。不仅如此，螺旋角过大或过小也会导致装煤效果较差。因此，就需要对滚筒的转速和螺旋角进行优化调整，使之达到最佳状态。通常情况下是通过现场试验对采煤机的滚筒转速和螺旋角最优点进行确定的。

第三，滚筒结构也对装煤效果起到了十分明显的影响作用。因此，需要对叶片螺旋角、尾翼外张角、叶片高度等进行适当调整，确保装煤效果最佳。

4 结语

综采机械化的装备配套问题是薄煤层的关键问题，只有认清薄煤层的基本特点，明确综采机械化的重要作用，结合实际对综采机械化装备配套存在的技术问题进行优化完善，才能提高薄煤层的采煤工作。

［1］ 兰永磊.薄煤层综采机械化装备配套及关键技术问题的研究［J］.河南科技，2013（2）：12－14.

［2］ 刘锦荣.大同矿区薄煤层综采设备配套与开采实践［J］.煤炭科学技术，2011（5）：56－58.

［3］ 胡美红.薄煤层综采“三机”设备配套技术研究［J］.煤矿机械，2009（3）：37－39.