爬底板采煤机在缓倾斜极薄保护层开采中的应用

朱福文+马彦操

摘 要：我国的采煤机经过多年快速发展，基本上实现了标准化、系列化和通用化，解决了中厚和厚煤层的开采问题。但对于极薄煤层及一些夹矸煤层的开采，由于工作空间狭小，要求开采设备外形尺寸较小，且性能必须可靠、适应性强，造成机械化开采十分困难。通过对爬底板采煤机在缓倾斜极薄煤层保护层工作面开采中应用的研究，特别是对采煤机在牵引链锚固、防滑、电缆收放等方面存在的问题和采取的技改革新及措施进行了论述，从而为缓倾斜极薄煤层保护层的机采工艺开采奠定了基础。

关键词：保护层 缓倾斜 极薄煤层 采煤机

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）7（b）-0000-00

Climb floor coal mining machine in gentle dip thin protective layer of the application of the mining

ZHU Fu-wen1 2 MA Yan-cao2

（1.Henan Polytechnic University Jiaozuo 454000；2.jiaozuo coal （group） co.， LTD. Henan 454000）

Abstract：Chinas coal mining machine in recent years rapid development， to solve the problem of medium thick and thick coal seam mining， but for thin coal seam and some coal-bed gangue， it is required that the mining equipment has smaller size， and the performance must be reliable， mining mechanization is very difficult. Through to climb floor coal winning machine in the low pitch very thin coal seam mining working face cover of the application of research， especially for coal mining machine in drag chain anchor， prevent slippery， yo-yo problems of technical innovation and take and measures were discussed， so as to low pitch very thin coal seam cover of machine adopt laid a foundation.

Keywords： protective layer；gentle dip；Very thin coal seam；coalcutter

1 保护层开采概述

瓦斯事故隐患严重威胁着煤矿的安全稳定，同时也是制约煤矿安全生产的主要因素。开采保护层被公认为是迄今为止最有效、最经济的防止煤与瓦斯突出的区域措施。根据保护层与被保护层的相对位置，可分为开采上保护层和开采下保护层，宝雨山矿开采下保护层已取得初步成效。其开关方案为：先开采无突出危险的一7煤层，使其上部突出危险性较高的二1煤层中的瓦斯，通过采动裂隙向保护层大量释放，从而达到开采一层煤、解放一层煤的区域性治理瓦斯的目的。

2 宝雨山矿保护层工作面概况

宝雨山矿为焦作煤业（集团）有限责任公司下属生产矿井，该矿12B06保护层开采工作面开采煤层为一7煤，煤层埋深450m～520m，上距二1煤层平均间距26.76m，绝对瓦斯涌出量0.99m3/min。工作面走向长度708m，倾斜长度185～235m（平均210m），面积147385m2，煤层厚度0.4～0.8m（平均厚度0.6m），煤层倾角15～23°（平均17°），大部有一层夹矸。工作面采用普通机械化长壁后退式一次采全高采煤法，顶板管理采用缓慢下沉法，回采期间（包括二1煤层通过裂隙进入的部分瓦斯）的瓦斯涌出量为2.04m3/min，无突出危险性。

3 爬底板采煤机在缓倾斜极薄煤层工作面的应用

宝雨山矿一7煤层虽具有保护层开采的先天条件，但由于煤层只有0.4～0.8m，煤层极薄。初始采用炮采工艺，放炮时工人来回进出困难，放完炮后，工人需要侧躺着清煤，员工劳动强度大，安全性差，生产成本高，效率低，效益差，成为制约保护层开采的主要因素。

我国的采煤机经过几十年快速发展，基本上实现了标准化、系列化和通用化，解决了中厚和厚煤层的开采问题。但对于极薄煤层及一些夹矸煤层的开采，大多数煤矿仍采用炮采或截煤机配合炮采等工艺方式。由于工作空间狭小，要求开采设备外形尺寸较小，且性能必须可靠、适应性强，造成机械化开采十分困难。为了解决宝雨山矿极薄煤层保护层开采存在的困难，经过广泛调研，我们选用了MG100-TP型单滚筒爬底板采煤机，并积极探索在缓倾斜极薄煤层保护层开采工作面使用采煤机的开采工艺。

3.1 MG100-TP型单滚筒爬底板采煤机的工作原理和性能

3.1.1 结构特征与工作原理

MG100-TP型单滚筒爬底板采煤机由牵引部、电动部、截装部以及导向、防尘、底托板等附件组合而成。采用侧面固定单滚筒，锚链牵引，沿煤层倾斜爬底板穿梭割煤，煤沿螺旋滚筒输入装煤部，装煤部转入工作面运输机。电动机为两端偏心出轴，分别传动牵引部和截装部。

3.1.2 产品特点

（1）该采煤机机身爬在底板上，对运输、支护等配套设施的要求低，以该机为主的普通机械化设备费用较低。

（2）该机本身带有装煤机构，能实现割煤、装煤同时进行。

（3）电动机功率大，机身强度好，能割较硬的和带有薄层夹矸的煤层。

（4）机身矮、短、窄，是国内最薄的采煤机。

（5）采用液压传动、锚链牵引、无极调速。

（6）具有补液回路、热交换回路、回链敲缸保护、过载保护回路。电机两端出轴同时带动牵引部及截装部，装煤部保险销可实现过载保护，截割部离合器可实现截装部的转动和停止。

（7）安装遥控接受装置，采用远距离遥控开停机，保证司机安全。

3.1.3 主要技术特征

3.2 主要采煤工艺

机采工艺：准备→采煤机割煤、装煤→输送机运煤→机后支护→人工清煤→移溜→回柱。该工作面的落煤方式为MG100-TP型单滚筒爬底板采煤机割煤，滚筒形式为双头等螺距螺旋单滚筒，采高0.6m，截深1m。采煤机入刀方式为在煤壁上爆破出一个宽5m，深2m的机窝，然后用单体柱推动溜子，使溜子推动采煤机，将采煤机滚筒伸入煤壁。

3.3 存在问题、改进办法和效果

3.3.1 牵引链锚固存在问题、改进办法和效果

原厂家设计采用单体液压支柱直接压在牵引链上，使用中发现两个问题：一是支柱升压压链时易打滑；二是压得过紧，支柱易将链环挤压变形。

改进办法或创新点：设计了压链锚固底座，压链锚固底座上设计有防止支柱打滑的柱窝和固定牵引链的链槽。使用时，牵引链在压链锚固底座的链槽内，只承受牵引方向的拉力，不承受压力；支柱压在压链锚固底座上的柱窝内，有效地防止了打滑。压链锚固底座在现场使用至今，没有再发生过支柱升压压链时打滑和将链环挤压变形现象。

3.3.2 采煤机防滑存在问题、改进办法和效果

由于该采煤机牵引方式为链牵引，且随着推进工作面局部倾角超过20°，上行割煤时，有时会出现下滑现象，如果牵引链一旦断裂，就会出现采煤机下滑事故。

防滑措施或创新点：一是在采煤机下端设计安装两个机械防滑保险叉，上行割煤时，一个拖在底板上，另一个紧贴刮板输送机槽帮，采煤机一旦发生断链下滑，保险叉就会插入底板和槽帮侧面的孔，防止事故发生；二是上行割煤时，在采煤机下端5～10m处打一排4根单体液压支柱，阻止下滑的采煤机继续下滑。经过现场实践，当采煤机发生下滑时，防滑保险叉能够可靠有效地阻止采煤机继续下滑发生事故。

3.3.3 采煤机电缆收放存在问题、改进办法和效果

因煤层太薄，刮板输送机上无法安装电缆槽，采煤机也没有托缆装置，原现场电缆收放都是人工进行（下行时，电缆由采煤机牵引沿底拖曳；上行时，人工向上拖曳电缆），劳动强度大、工作效率低、危险性高。

解决办法或创新点：在工作面顺槽安装使用了电缆卷缆装置，并制定了使用安全操作规程，经现场使用效果良好。电缆收放装置的使用有效降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，确保了工作面的安全生产。

4 使用效果

经积极探索和改造使用，爬底板采煤机在缓倾斜极薄煤层保护层开采工作面的应用效果十分显著。主要表现在：

（1）主要材料消耗明显下降，特别是大幅度降低了炸药和雷管的使用量；

（2）劳动强度明显降低，简化了工序，减少了工人匍匐在工作面的攉煤量；

（3）煤炭质量得到提高，减少了矸石量；

（4）改善了安全生产条件，便于对工作面进行及时支护。

（5）工作效率高，瓦斯区域治理效果好。

该工作面回采6个月来，完成开采保护层面积约55000m2 ，解放被保护层煤量约330000t。月度最高完成开采保护层面积10710m2 ，解放被保护层煤量约64000t。

参考文献

[1] 程元平，俞启香，王海峰，周红星.保护层开采技术规范[AQ1050-2008].国家安全生产总局，2008.

[2] 徐刚.下保护层开采技术在渝阳煤矿的应用[J].中州煤炭，2011（09）.

[3] 连青发.爬底板采煤机在夹矸煤层中的应用[J].煤炭科技，2011（03）

[4] 田赞生.MG100-TP型爬底板采煤机在鑫山煤业的应用研究[J].矿山机械，2012（30）.