大倾角俯采工作面设备使用及维护研究与实践

张亮

Research and Practice on the Use and Maintenance of Equipment for Large Dip Angle

Depression Mining Working Faces

摘要：本文主要就郭二庄矿大倾角俯采工作面设备使用及维护等问题进行了研究和实践探索。

Abstract： This paper focuses on the research and practical exploration of the use and maintenance of equipment of large dip angle depression mining face in the Guoerzhuang Mine.

关键词：大倾角俯采工作面；设备使用；维护

Key words： large dip angle depression mining face；equipment use；maintenance

中图分类号：TD35 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）15-0194-03

0 引言

郭二庄矿22108工作面走向1080m，斜长200m，煤层赋存条件异常复杂，工作面平均煤层厚度3.5m，储量108万吨，是建矿以来最大的工作面，也是矿主力工作面。22108工作面煤层倾斜角度最大39°、平均25°，风运巷最大倾斜角度22°，长度200m。

郭二庄矿22108工作面支架使用通方煤礦机械有限公司生产的ZY6000/22/45一次采全高支架，刮板输送机使用通方煤矿机械有限公司生产的SGZ800/800型刮板输送机，采煤机使用太重煤机有限公司生产的MG500/1200型采煤机。采煤机机面高度2060mm，采高3000-4500mm。

1 大倾角俯采设备运行存在问题及实施过程

1.1 存在问题

①工作面顶板条件不好，倾角大，容易出现倒架；

②工作面倾角大，刮板机容易出现下滑；

③倾角大、俯采角度大，如果控制不好溜槽下滑，溜槽连接处容易出现开口，采煤机通过开口溜槽位置，由于采煤机重量达到70t，很容易造成C型槽断；

④工作面机组电缆下滑，不好控制；

⑤采煤机重量达到70t，俯采过程中，容易造成溜槽采空侧翘起，甚至出现滚筒卧死刀，影响生产；

⑥采煤机导向滑靴及齿轨磨损严重，导向滑靴销轴干涉受力损坏。

针对生产过程中存在的问题，组织由回采、机电、技术等专业组成的课题小组，对设备进行改造，减少机电设备事故。

1.2 工作面支架管理

22108工作面最大倾角39°，为防止工作面支架下滑，回采过程中，拉架必须自上向下进行移架。为防止下机头支架下滑，在机头第三架平衡千斤顶、第一架尾梁上绑起重带，连接22链子，使用千斤顶拉紧，防止机头架下滑。

首先增加防倒设施，每隔5架安装一套防倒千斤顶。其次保证支架初撑力，由于顶板破碎，一次升起的支架初撑力不能保证，必须做第二次补液工作，保证支架初撑力达到24MPa以上。

1.3 刮板输送机管理措施

第一、增加防滑装置，由每15架减少至每间隔5架安装一套防滑装置；

第二、在机头处用单体支柱戗住机头部，防止机头下滑；

第三、回采过程中，自上向下进行推溜；

第四、用单体支架压住推移杆，防止采煤机通过时造成采空侧槽帮翘起，增加俯采角度，甚至造成卧死刀；

第五、加强工作面刮板机检修，检查溜槽开口情况，控制好溜槽下滑，减小开口，补焊C型槽，保证工作面安全生产。

1.4 采煤机行走部技术改造

采煤机导向滑靴在俯采使用中，一个星期左右就需要更换，主要原因为耐磨层厚度不够，磨损严重，另外导向滑靴本体强度不够，出现裂纹。为保证生产，对导向滑靴、平滑靴进行技术改造。

利用3D图分析，采煤机重心位于支撑滑靴受力点上方1583.6mm，内测距支撑点267.4mm，重心偏向煤壁侧。

俯采角度达到10°时，采煤机重心垂直线与支撑滑靴受力点重合，重心抬高至支撑点上方1605.9mm。

随着角度加大，采煤机重心偏出支撑点，采煤机行走轮与齿轨啮合部位抬高，常出现行走轮削齿轨尖、行走轮断齿、销轴断裂等现象。

第一，由于存在向机头下滑的情况，工作面倾角的改变，使两两相接的齿轨齿节距混乱，标准为126mm，实际的节距在接口处发生变化，为115＼134.8＼133.5＼125＼113.8等数据，这样采煤机链轮固定节距126就难适应如此多变化的齿轨节距，为改善这种情况，除采煤机导向靴、链轮、平滑靴做适应性调整外，工作面溜子尽力做到平缓布置，避免坡段角度的突变，溜子平、溜子直、煤壁直、支架直。减少弯曲工作面齿轨节距在两两相接处节距变化造成的不良影响。

第二，为适应俯采，加高支撑滑靴，减小采煤机向煤壁倾斜趋势。俯采时，由于采煤机重心偏向煤壁侧，有产生侧翻力的倾向，对机组的稳定性不好。尤其是当支撑滑靴磨损后，状况更加恶劣。适当改变煤壁侧支撑滑靴高度。通过堆焊耐磨层或是耐磨板的方式增加支撑滑靴高度。当然，增加此高度只是少量补偿采煤机本身的横向歪斜角，同时提高了支撑滑靴的耐磨性。应注意将增加高度控制在20-25mm以内，以免机身与齿轨上平面之间相对角度变化太大，反而不利于行走轮与齿轨之间的啮合。

第三，调节行走轮与齿轨啮合点。通过适当缩短行走轮中心到导向滑靴上导向面的距离、加强导向滑靴下方的钩子强度，在一定程度上可保证行走轮上抬一定距离后仍然能正常啮合。将现使用导向靴沟槽整体向下移动5mm（即导向滑靴轴孔至导向滑靴与齿轨上接触面尺寸由原220mm减少至215mm）、加厚采空侧耐磨层厚度使采煤机向采空侧移动4mm（即导向滑靴裆部横向尺寸由162mm减少至158mm），目的是将链轮齿提高，尽量避免弯曲工作面齿轨节距在两两相接处节距变化造成的不良影响；将链轮齿向采空侧移动，预留采煤机向煤壁侧下滑造成的链轮齿偏移和齿轨侧面干涉的趋势。

第四，加长导向滑靴寿命，加大导向滑靴与齿轨各接触面的硬度。淬火深度有限，一般2mm左右，从上述受力分析，导向滑靴下钩子、采空区侧钩子受力很大，2mm的淬火层很快就磨光，内部钢材硬度不足，磨损很快。为加长导向滑靴使用寿命，对四个与齿轨接触的导向面堆焊耐磨层，先用特殊焊材打底堆焊2mm，再用耐磨焊条堆焊6mm，保证耐磨层总厚度达到8mm，耐磨层硬度不低于HR56。另外加长耐磨层总长度，增加耐磨接触面积，减小单位接触面积摩擦压力，提高耐磨性、减少磨损量。

第五，由于导向滑靴内裆距离减小，采煤机弯曲半径减少，对生产产生影响，为减小对生产的影响，对导向滑靴耳子的结构形式进行改造。从中间向两侧做1.5°的斜面，这样导向滑靴可以适应工作面刮板机水平弯曲3°。

1.5 采煤机电缆管理

由于倾角大，采煤机电缆使用尼龙钢骨架电缆夹板保护，防止电缆自身重力和机组行走的拖拽力损坏电缆芯线。虽然解决了拖拽电缆问题，但无法解决电缆下滑问题，为解决电缆下滑问题，设计在电缆槽上加一个辅助拖拽装置。在上机尾刮板机机尾盖板上加装一台11.4绞车，绞车上缠？准12.7mm钢丝绳120m，钢丝绳连接一个辅助拖拽滚筒。采煤机向下行走时，在采煤機上方形成一个电缆夹重叠回头，将辅助拖拽滚筒穿过重叠头处，拉紧绞车绳，防止电缆下滑。

2 主要技术创新点

2.1 通过对采煤机的质心的研究，以及与刮板输送机、支架的配套，分析出质心点对工作面俯采的影响，在今后的“三机”配套过程中留下宝贵的经验。

2.2 通过回采变坡对齿轨节距变化影响的研究，得出最小弯曲半径，在回采生产过程出现变坡调整的理论依据。

2.3 调整导向滑靴销轴中心到齿轨上接触面距离、增加采空侧钩子厚度、减小导向滑靴裆部间隙，调整采煤机行走轮与齿轨的啮合点，将俯采造成的啮合点抬高、偏向煤壁侧尽量调整到正常位置，减少啃齿、顶齿等现象发生。

2.4 对导向滑靴及支撑滑靴的改造，减小俯采的角度。但由于导向滑靴的间隙限制，支撑滑靴最大调整角度3°。

2.5 通过配套研究，在导向滑靴耳外侧做1.5°斜面，可以增加弯曲角度，这样可以减小导向滑靴裆部尺寸，增加采煤机中心调整尺寸，增强调整效果。

2.6 增加导向滑靴耐磨接触面积，单位接触面积受力减小，增加导向滑靴耐磨性。

2.7 使用进口耐磨焊条进行打底，再使用耐磨焊条进行堆焊，使耐磨层增加到8mm，增长导向滑靴的使用寿命。

2.8 使用尼龙电缆夹解决电缆自身受力造成电缆损坏问题，使用辅助拖拽装置，避免尼龙电缆夹自身摩擦系数低发生电缆下滑飞车现象。

3 实践检验效果

对采煤机导向滑靴、支撑滑靴改造前，导向滑靴采空侧钩子、底部钩子磨损严重，行走轮与齿轨啮合点偏上、偏煤壁侧，导向滑靴与齿轨接触面耐磨层厚度不足2mm，导致导向滑靴磨损严重、行走轮断齿、断轴等事故。在改造前，平均3天更换一次导向滑靴进行补焊，每周投入两个新的导向滑靴。

通过对采煤机导向滑靴、支撑滑靴进行改造，导向滑靴耐磨性增强，啮合部位正常，改造后导向滑靴每月补焊一次，3个月更换一次。

4 经济效益与社会效益

4.1 经济效益

通过加强支架、刮板机、采煤机管理，对采煤机行走部、电缆拖拽装置的改造，每班原煤产量增加500吨，按目前原煤300元/吨计算，实现年经济效益：500*300*2*365=10950万元。

导向滑靴每季度少投入20个，折合年经济效益：18000*20*4=144万元。

合计实现年经济效益：11094万元。

4.2 社会效益

通过此次对采煤机、刮板机、支架的三机配套在大倾角俯采工作面使用的研究，对“三机”配套及采煤机、支架、刮板机的生产也有理论指导的依据。

另外在生产过程中，对大倾角俯采工作面的布置以及角度调整提供了理论数据，为今后的生产提供了指导意见。

5 总结

通过加强工作面“三机”运行管理，安装电缆辅助拖拽装置，对采煤机导向滑靴、支撑滑靴进行改造，导向滑靴可以使用一个月以上，未出现断销轴、行走轮等现象，每班割煤1刀半，原煤产量2000吨以上，为矿井高产高效打下坚实的基础。

参考文献：

[1]马君武，赵大伟.大倾角俯采条件下综采设备改造[J].陕西煤炭，2017（06）.

[2]付庆伟.高架综采大倾角俯采工作面设备配套与开采技术研究[A].煤矿安全高效开采理论技术与实践[C].2010.

[3]姚世林.切顶预裂爆破技术在大倾角俯采工作面初放期间的研究与应用[J].价值工程，2017（36）.